基于“光辉城市·Mars”软件技术的《建筑美学》课程教学

文/内蒙古工业大学建筑学院 内蒙古自治区绿色建筑重点实验室 李鹏涛 黄 平

0 引言

《建筑美学》作为建筑学与美学相结合的交叉学科，对培养学生美学思维、提高学生美学素养具有重要作用。基于此，国内许多高校已开设《建筑美学》课程。其中，天津大学曾坚等[1]的《建筑美学》课程聚焦现代建筑的审美拓展和当代建筑的审美变异，并在此基础上进一步调整教学方式；华南理工大学唐孝祥[2]主导的《建筑美学》课程以人类生存本体论为哲学基础，基于审美活动，主客体和审美文化机制等概念，构建完整的建筑美学体系。基于其理论，团队其他人员在教学方法上进行调整，如王东[3]认为，应“实现教学手段的信息化与教学实践的差异化，从而满足教学对象的多元化特点”；广西建设职业技术学院周春媚[4]在教学过程中将虚拟现实技术与《建筑美学》课程的理论体系相结合，弥补了抽象性理论教学的缺陷；南昌大学李岳川[5]将VR技术与角色扮演相结合，增加《建筑美学》课程教学过程的趣味性和体验感。

本研究在汲取其他学者《建筑美学》课程教学经验的基础上，将“光辉城市·Mars”技术应用于《建筑美学》课程教学中，以期改进教学模式，改善教学效果。

1 《建筑美学》课程现状

内蒙古工业大学建筑学院开设的《建筑美学》课程是面向建筑学专业一年级研究生的学位基础课。选择在研究生一年级阶段开设《建筑美学》课程的目的是让学生消化建筑史理论知识，强化学生建筑美学鉴赏、分析与设计能力，拓展学生的创作思维，为培养学生设计能力提供美学理论支撑。作为硕士研究生教学体系中的核心课程，《建筑美学》通过阐述建筑审美现象，激发学生对建筑美学的兴趣，达到普及与提高美学理论知识的目标。课程从美学角度分析建筑设计思维、建筑流派及建筑风格，总结建筑设计规律与手段，依据理论指导学生建筑设计活动，以期提高学生创造水平与设计能力。

《建筑美学》课程主要采用课堂讲授、引导、思考与互动等形式，使学生对美的本质与形式、美的法则、建筑艺术的创造规律和美学品格理论具有较明确的认识。在教学过程中发现，单一教学形式无法使学生深入领悟建筑美学理论，课堂氛围枯燥，教学效率低下。

2 基于虚拟现实技术的《建筑美学》课程教改对策

2.1 建设一体化的课程教学体系

教改后的《建筑美学》课程内容包括建筑美学理论、虚拟现实技术体验和建筑审美评价3个专题。其中建筑美学理论专题包括建筑美学基本概念、中外建筑美学的发展史纲、建筑美学理论的发展体系等内容；虚拟现实技术体验专题包括国内外经典建筑电脑模型制作、利用“光辉城市·Mars”软件进行虚拟现实游历等内容；建筑审美评价专题包括国内外经典建筑作品赏析、建筑作品评价专题等内容。课程通过3个专题组合形成一体化教学体系。

2.2 构建“理论与实验”并重的教学内容

虚拟仿真技术是目前多媒体技术领域的重要技术手段，其利用三维图形生成技术及多传感交互技术生成三维虚拟环境，用户通过交互设备进入虚拟环境，实时交互，真实体验与感知。该技术可成为验证建筑美学理论知识的重要方法，也是实现计算机辅助教学的重要手段。该课程结合现代计算机绘图技术、“光辉城市·Mars”软件等技术手段，依托现有教学条件，以建筑学院虚拟仿真与环境行为实验平台为载体，将教学内容与虚拟仿真试验相结合，进实现全新的教学体验。

2.3 全面客观的评价模式

目前，该课程开展参与式案例教学方法，理论与实验相结合，以培养学生的科研创新精神和实践能力。在参与互动式教学模式下，对学生采用“实验操作+虚拟体验+研究论文”的评价形式，改变了传统教学单一的卷面考试评价方式，从而更全面客观地对学生作出评价。

3 基于虚拟现实技术的教学设计

3.1 教学内容调整和技术设备应用

《建筑美学》课程的教学设计分为理论讲授、虚拟仿真体验与建筑审美评价3部分。为提高学生对建筑美学的兴趣，改善课堂氛围，切实帮助学生加强对建筑美学的理解，学院对《建筑美学》的教学内容作出如下调整。

1）调整教学内容 内蒙古工业大学建筑学院《建筑美学》课程开始设于2017年，目的是深化与提升《建筑概论》《中国古代建筑史》《外国建筑史》《外国近现代建筑史》等课程，以中外建筑美学的发展史纲、建筑美学理论的发展体系及国内外优秀建筑作品赏析为主要授课内容。教学内容的比例调整原则为：在课时不变前提下，精简建筑美学纯理论讲授的部分，增加虚拟仿真体验与交流互动的比例。学生在本科阶段已进行系统的建筑理论学习，已有较广阔的专业知识面，基于此，对建筑美学发展史、建筑美学含义和范畴、建筑美的审美本质等美学基本概念进行精简，节约的课时用于虚拟仿真体验活动和交流互动环节。《建筑美学》课程理论性较强，通常以课程讲授为主，采用概念解析、案例讲解等方式阐释建筑美学理论，学生参与度较低，互动性较少。因此在课程教学内容中增加虚拟仿真体验，将虚拟现实技术构建的场景与美学理论相结合，使学生以第一视角进入建筑并获得直观的美学感受，更好地了解建筑周边环境。交流互动是教学改革的重要一环，学生在此环节交流虚拟仿真环境中的美学感受，探讨不同建筑在材料、空间、色彩运用中蕴含的美学思想，分析建筑的美学形式，从而促进学生之间良性互动，增强学生参与课堂的兴趣，营造轻松的课堂氛围。

2）技术设备应用 在虚拟现实技术应用中通过Skechup、Rhino、Revit、3Dmax等软件建模，导入“光辉城市·Mars”软件，再通过手持和头戴VR设备等进行虚拟仿真体验。学生在虚拟现实环境中进行建筑审美活动，从而模拟建筑所处的现实环境和历史场景，使学生形成对建筑审美的历史性和辩证性理解，获得建筑美学表现形式的系统性认知。

3.2 教学过程

课程教学过程分为3个阶段，即理论教学、虚拟现实体验与建筑审美评价。通过3个阶段的教学指导，实现理论教学与虚拟现实技术应用相结合的教学模式。

1）理论教学 以中外建筑美学的发展史纲、建筑美学理论的发展体系及国内外优秀建筑作品赏析为主要授课内容。目的是提高学生的美学素养，扩大学生知识面，帮助学生了解建筑美学思想、理念、流派的发展嬗变过程，以完善学生的学科知识体系、引导学生形成宏观且系统的科学思维。

2）虚拟现实体验 基于建筑案例的虚拟现实认知与虚拟现实体验，帮助学生在真实环境中进行美学鉴赏。本阶段主要引导学生学习和使用“光辉城市·Mars”软件与VR设备，结合建筑美学理论讲解，使学生在沉浸式体验中认知建筑所蕴含的美学思想与美学表现形式。在此阶段，要求学生选择感兴趣的国内外经典建筑案例，运用建模软件完成建筑精细模型，构建基地及周围环境模型，将模型导入“光辉城市·Mars”软件中，通过头戴和手持VR设备进行游历体验，让学生以第一视角进入建筑场景，获得“身临其境”的感受（见图1）。在虚拟现实场景中，学生通过对时间、季节、天气等进行调整，切实感受建筑在不同时间、季节的形态变化，在仿真三维环境中直观感受和理解建筑美学形式，在时空虚拟体验中获得美的感受。学生以游历者视角，以建筑学专业知识，在沉浸式体验中感受建筑的空间、尺度、材料、色彩等，直观地理解建筑。

1《建筑美学》课程中VR设备使用场景（图片来源：作者自摄）

3）建筑审美评价 通过小组讨论和陈述，分析总结不同建筑带来的审美体验差异，探讨不同风格建筑采用的美学形式，深入挖掘因审美标准差异而形成的不同美学思想，并以论文形式归纳总结。论文需从建筑形式、功能、技术、材料等方面阐述建筑蕴含的美学思想，帮助学生回顾和思考在建筑审美活动中的美学感受，体会真实环境中的建筑美学营造思想，以提高学生的环境与空间感知能力及美学鉴赏能力，为今后的建筑设计和建筑研究活动奠定基础。

4 结语

《建筑美学》课程作为建筑学教学体系中的重要组成部分，是培养学生的美学思维和提高美学鉴赏能力的重要组成部分。传统《建筑美学》课程教学形式以视听资料实现对美学的感知，局限性较大。虚拟现实技术为建筑美学体验活动提供极大的便利条件，使学生克服地域和交通条件限制，对不同国家与时期的建筑进行审美体验。虚拟现实技术的快速发展为《建筑美学》课程的教学提供新的形式，其超强的仿真系统使人在操作过程中得到环境的真实反馈，使学生在仿真的虚拟环境中感受建筑。本研究探索新技术与传统教学模式结合的教学形式，以期改善教学效果，为相似的理论课程教学提供参考。