李 龙

（湖南高速铁路职业技术学院铁道建筑学院，湖南 衡阳 421001）

随着科技与信息的不断进步，我国在教育方面给予了高度的重视，并作出了《国家中长期教育改革和发展规划纲要》，说明了信息化技术对我国教育的影响作用和重要意义，并且对进行信息化教育做出了重要详细的说明。国家非常重视虚拟仿真技术的发展，并顺应时代发展要求，建设了虚拟仿真实验教学中心，进一步增加了信息化教学的综合水平。由单一的信息化技术实验教学中心，逐步带动和提高全国高等学校信息化教学水平。

1 虚拟仿真技术在中国古建筑教学中的发展

1.1 教学实验中心的规划

随着信息化技术的发展，同济大学成为设立虚拟仿真教学的首批国家级实验中心，在原有的中国古建筑教学基础上，结合虚拟仿真教学，设计新型的中国古建筑教学框架以及教学计划（见图1）。

图1 虚拟仿真技术教学框架

相对原有的教学方式，虚拟仿真技术教学方式在实践教学方面比较安全可靠，使用成本比较低，虚拟仿真技术教学可以实现受原有教学条件限制不能做成的实验。通过虚拟仿真技术，可以轻松地实现任何一种实验。经过几年的改进，虚拟仿真技术已经涵盖了中国古建筑方面的三大体系。建筑体系可以帮助学习中国古建筑的同学对于中国古建筑进行虚拟化的建设，规划体系可以通过虚拟仿真技术实现对所要建设的建筑进行规划，最后一大体系为景观体系，可实现虚拟景观的设计。这三大体系对后面的虚拟仿真技术教学在建筑课堂提供了非常重要的参考依据以及教育经验，应该继续按照这个框架体系对虚拟仿真技术进行进一步的设计与建设，以达到带动全国高校实现虚拟仿真技术教学的教学模式，从而适应当前的信息化社会的发展。

1.2 虚拟仿真技术在教学的应用

对于建筑专业来说，中国古建筑占据较大的比重，因为中国古建筑的风格与现在的砖瓦风格不同，它主要是依据木结构进行设计的，较为独特，并且中国古建筑的建筑种类很多，中国古建筑的组合方式是非常复杂，因此中国古建筑的解析与学习是建筑史学习的重点，每一个建筑专业学生或者相关人士都必须了解中国古建筑的知识。虚拟仿真技术可以通过虚拟技术对中国古建筑进行构建。如保国寺大殿是目前为止保存较好的木构建筑，是一个非常具有特色的中国古建筑。保国寺位于浙江宁波北部，是国家首批文物保护单位。通过仿真技术与虚拟技术，在制定不同的设计方案之后进行中国古建筑的构建，从而在构建的过程中培养学生对中国古建筑的了解。使中国古建筑更加直观地展现在学生面前，从而达到理论与实践相结合的教学。

2 虚拟仿真技术在中国古建筑教学中应用的意义

2.1 虚拟仿真关键技术的分析

在设计的过程中，中国古建筑物的构件比较烦琐。所以在功能实现方面也比较复杂，对关键技术的分析尤为关键。

模型互相导入：用3D软件进行外部的设计，然后将模型方案导入到建造好的大殿构件之中，实现模式之间的互导，之后进行模型、材质以及构件模型的互相导入，从而将建模软件的优势发挥到极致。

坐标的预先处理：在进行模型的导入时候首先应该确定坐标的原点，以便于后期处理建筑物的方向以及位置，这就要求每一个构件都应该找准中心点进行设计。

2.2 虚拟仿真技术的意义

应根据建筑专业教学的特点结合先进的虚拟仿真技术，进行基于虚拟仿真技术教学方案的设计，比如设定专用的虚拟仿真软件的学生账号，在软件中进行虚拟仿真实验以及虚拟仿真建筑物的考核，实现无时间限制、无空间限制。通过虚拟仿真软件帮助学生们更好地掌握中国古建筑的特点，了解每一处结构设计以及建造的过程。虚拟仿真技术为学生们提供了一个非常好的平台，使中国古建筑更加逼真地展现在学生面前，近距离地体验中国古建筑的特点。

3 中国古建筑教学通过虚拟仿真技术的实现过程

3.1 构建虚拟仿真技术体系

虚拟仿真技术能为学生提供一个超乎逼真的中国古建筑环境，从而实现学生对中国古建筑的模拟参与过程，实现教与学的良好效果。具体的构造体系过程主要分为三大部分。

首先是数据结构层。主要是指在虚拟仿真的过程中，对建筑物周边环境以及基础构建进行初步设计、信息的输入以及数据信息的采集。建筑物周边环境以及基础构建主要是通过对现场进行勘查以及翻阅书籍史料进行数据的获得，其中包括建筑物的几何结构、建筑物的属性特征、建筑物所使用的材质、建筑物的色彩、建筑物的几何比例等。对大殿的构造主要采集大殿构件的几何关系，构件的使用顺序以及各方面的约束情况。对系统数据的管理主要是对虚拟仿真软件的管理信息进行检测，其中包括对虚拟建筑物的查看权限、虚拟建筑物的修改权限、虚拟建筑物使用的模板类型等。

第二部分为功能逻辑层。这一层主要的作用就是仿真开发并进行加工处理，实现手柄与软件的结合，实现功能的开发，从而保证中国古建筑的虚拟建筑过程。通过对程序进行功能设置，学生通过练习模式进行搭建练习，对古建筑进行初步的了解，然后通过账号登录进行虚拟搭建考核，方便老师掌握学生对古建筑物的了解程度。

第三部分为虚拟眼镜与操作手柄。学生在操作的过程中，通过眼镜可以实现以第一人称的视觉对中国古建筑进行全面的认知，享受搭建的过程，保证虚拟环境的逼真性。这不仅保证设计师身临其境，而且给建筑课堂增加了乐趣，通过身处其中进行感受，也使学生获得更加深入的记忆。操作手柄的作用是通过手柄进行不同方面的功能选择以及相关模式或者环境的调整，根据不同的情况选择相应的搭建场景。控制操作手柄可以选择4种不同的功能面板。

场景选择面板：在这个面板上，可以根据中国古建筑的搭建顺序进行虚拟搭建场景的选择。比如进行保国寺建筑的特点进行教学时，在选择搭建场景的时候，可以由下到上、由内到外进行搭建场景的选择，通过手柄操作对不同的场景进行搭建中国古建筑的练习。

模式选择模板：进入到虚拟仿真软件后，虚拟设计者的设计感受与在实地的设计比例可以选择1∶1类型，也可以选择不同的设计模式，比如1∶20。虚拟设计者可以通过手柄进行模式选择，实现建筑物的自由变化，让设计者选择适合自己的比例进行建筑物的虚拟设计。

环境模板：进行初步的虚拟搭建后，还需要对环境进行选择，有4种选择模式 （飞行、环境、声音、代理）。其中飞行选项可以帮助虚拟设计者以飞行的角度观察建筑物的模式。而环境模式可以展现出中国古建筑周边的全部景物，构建逼真的虚拟环境。声音选项就是在搭建的过程中，每搭建完成后就会有一个对应的提示音进行提示。代理选项就是在进行构件布局的时候出现辅助条件轴指示，便于构件搭建的操作。

搜索组件模板：在这个模板上会自动显示构件的模型，需要构建的构件会给予颜色蓝色的提示，方便不清楚的构件进行搭建。

交互层模式：在进行中国古建筑虚拟仿真设计的过程中，需要软硬件的结合，然后通过逻辑层进行功能面板的相应功能的设计，以便于实现中国古建筑的虚拟搭建，实现逼真的、直观的人机交互界面。

4 结语

利用虚拟仿真技术可以改变以往建筑教学的教学模式。对学习我国中国古建筑具有非常重要的作用，并且使实践教学也能收到非常好的教学效果。当然，当前虚拟仿真还有很多不足之处，需要将信息技术结合教学进行不断深入的研究与创新。