增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）下建筑初步微課制作之探究

楊夢陽 牛笑 趙兵兵

摘要：在微課輔助下的建筑初步課程具有一定的創(chuàng)新意義，可以使學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)的寬度和深度上得到進(jìn)一步的提升。本文以此為前提，探討在制作微課過程中引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR），使知識(shí)點(diǎn)的講授實(shí)現(xiàn)二維向三維的轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生體驗(yàn)一種形象、靈活、多樣的教學(xué)模式，既可提高教學(xué)質(zhì)量、增加趣味性，又可使學(xué)習(xí)輕松，更有效率。

關(guān)鍵詞：建筑初步；微課；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）43-0092-02

建筑初步是建筑學(xué)專業(yè)設(shè)計(jì)課的先修課程。筆者在實(shí)踐教學(xué)中引入了微課的形式，使其對(duì)建筑初步課程起到輔助的作用。本文以此為切入點(diǎn)，在微課制作中引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR），探尋一種豐富、趣味性強(qiáng)、生動(dòng)的三維立體教學(xué)方式，促進(jìn)建筑初步課程的教學(xué)改革向多樣化、立體化方向發(fā)展。

一、建筑初步二維化教學(xué)方式存在的不足

1.抄繪、測繪。建筑初步課程中的抄繪圖紙和對(duì)小型建筑的測繪部分主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑方案到施工圖紙的認(rèn)知、繪制能力及對(duì)建筑各部分結(jié)構(gòu)的理解能力，需要學(xué)生掌握相應(yīng)的圖示語言及圖紙中包括的全部內(nèi)容。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生需具有二維、三維相互轉(zhuǎn)化的想象力及觀察力，在抄繪中將圖紙的二維圖示語言落實(shí)到實(shí)體建筑空間，而在測繪中則需將真實(shí)建筑中的各個(gè)部分轉(zhuǎn)化成圖示語言，學(xué)生對(duì)于此這部分知識(shí)的理解趨于表面，很多結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)缺乏想象力，認(rèn)識(shí)深度不夠。

2.建筑認(rèn)知系列。建筑認(rèn)知系列包括建筑的比例與尺度、初看建筑、建筑形體分析、建筑空間分析四個(gè)方面。這項(xiàng)專題訓(xùn)練涉及一些專業(yè)課的知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)建筑學(xué)專指委的教學(xué)計(jì)劃，該部分專業(yè)課在大學(xué)二年級(jí)開設(shè)。因此，教師會(huì)對(duì)此部分涉及到的新教學(xué)內(nèi)容作以集中講授，但傳統(tǒng)的文字、語言、圖片、PPT等二維化的教學(xué)手段效果不明顯，未達(dá)到預(yù)期設(shè)想。

3.設(shè)計(jì)與模型制作。設(shè)計(jì)與模型制作為建筑設(shè)計(jì)成組訓(xùn)練課奠定基礎(chǔ)。此項(xiàng)訓(xùn)練意在激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力以及協(xié)調(diào)、處理問題的能力，綜合前面所學(xué)知識(shí)，提升動(dòng)手能力。但從多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于初學(xué)者而言，這部分內(nèi)容是一個(gè)難點(diǎn)，想象力及創(chuàng)造力培養(yǎng)具有一定的難度。

二、微課及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）簡介

1.微課。微課是當(dāng)前教育界提倡的一種新型教學(xué)方式，其特點(diǎn)關(guān)鍵在于“微”。時(shí)間上，一般控制在10分鐘左右，與傳統(tǒng)的45分鐘課堂相比短很多；內(nèi)容上，主要圍繞著某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者教學(xué)環(huán)節(jié)展開，顯得“小而精”；在表現(xiàn)形式上，微課以視頻為載體，通過多媒體設(shè)備進(jìn)行播放，數(shù)據(jù)量很小，以便在網(wǎng)絡(luò)上分享及傳輸[1]。微課輔助建筑初步課程，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，與教師保持實(shí)時(shí)互動(dòng)，改善學(xué)生被動(dòng)式學(xué)習(xí)的狀況。

2.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）。AR技術(shù)即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的研究領(lǐng)域，是一種將計(jì)算機(jī)信息所產(chǎn)生的虛擬信息和現(xiàn)實(shí)環(huán)境有效結(jié)合的技術(shù)手段，AR技術(shù)并不是把使用者與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行隔離，而是創(chuàng)造出一個(gè)有虛有實(shí)、虛實(shí)結(jié)合的空間，將計(jì)算機(jī)信息所產(chǎn)生的虛擬信息與現(xiàn)實(shí)環(huán)境不斷地進(jìn)行疊加，在這個(gè)空間里面，虛擬物體和真實(shí)物體是共同存在的，兩者之間緊密聯(lián)系，相輔相成[2]。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在各領(lǐng)域的應(yīng)用情況。AR技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可遍布娛樂、教育、醫(yī)療、建筑、圖書出版、家居、旅游、展覽、軍事、影視、電商等領(lǐng)域。目前，國內(nèi)主要在游戲領(lǐng)域、圖書出版領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，而在教育、建筑等其他領(lǐng)域的應(yīng)用還沒有普及推廣。在高校教育的應(yīng)用最早是在化學(xué)教學(xué)中，建筑方面則在古跡遺址復(fù)原和數(shù)字重建領(lǐng)域有所研究。

三、AR技術(shù)與微課結(jié)合后的全新建筑初步教學(xué)模式

傳統(tǒng)的建筑初步教學(xué)活動(dòng)，由于其課上學(xué)時(shí)有限，學(xué)生在課后實(shí)踐操作、完成作業(yè)的過程中無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的課外輔導(dǎo)，使學(xué)生對(duì)于某些知識(shí)點(diǎn)的掌握不夠深入，微課輔助建筑初步課程，有效的彌補(bǔ)了不足，將AR技術(shù)與微課結(jié)合后，則賦予學(xué)生更生動(dòng)、更有趣的學(xué)習(xí)情境。AR技術(shù)會(huì)在學(xué)生的視野里把通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)生成的知識(shí)內(nèi)容畫面疊加到現(xiàn)實(shí)世界中，進(jìn)而產(chǎn)生互動(dòng)，給人以超乎現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，讓我們的教學(xué)方式徹底的“活”起來。

1.AR技術(shù)與微課結(jié)合后的建筑初步應(yīng)用案例分析。（1）抄繪、測繪。在抄繪和測繪兩個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生對(duì)于抽象的平面圖、立面圖、剖面圖、屋頂平面詳圖、局部構(gòu)造做法、梁、柱、樓板、樓梯等的設(shè)計(jì)布局掌握起來均出現(xiàn)了不同程度的理解困難。微課引入AR技術(shù)后，學(xué)生在課后完成作業(yè)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)時(shí)，可參照相應(yīng)的微課重溫知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)施工圖紙的平面、立面、剖面等任何一個(gè)部分，即可呈現(xiàn)出通過AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)之后的房屋三維模型，通過立體的模型可以看到房屋內(nèi)的每個(gè)構(gòu)件、局部構(gòu)造做法及二維圖紙對(duì)應(yīng)的各個(gè)空間效果，通過鏈接還可以觀看建筑施工作業(yè)的視頻。在這里，學(xué)生針對(duì)自己不懂的或想象不到的布局對(duì)照三維模型則可直觀的體驗(yàn)其立體效果，由此，抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)通過AR技術(shù)的輔助，學(xué)習(xí)起來更加輕松。（2）建筑認(rèn)知系列。在分析建筑的比例與尺度時(shí)，通過AR技術(shù)創(chuàng)建的虛擬世界，向?qū)W生展示比例在不同建筑上的應(yīng)用實(shí)例，通過實(shí)體建筑去觀察具有好的比例關(guān)系的建筑、感受體積相同的建筑所體現(xiàn)的不同尺度感，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解比例與尺度的內(nèi)涵；在分析建筑形體與空間時(shí)，可以通過微課中的視頻講解使學(xué)生了解著名建筑大師及建筑學(xué)派的優(yōu)秀建筑作品，對(duì)其建筑形體、空間的設(shè)計(jì)手法進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時(shí)通過AR技術(shù)設(shè)計(jì)模擬的三維模型與學(xué)生進(jìn)行交互，學(xué)生將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)建筑圖片，在其視野中出現(xiàn)該建筑的實(shí)體模型，學(xué)生通過點(diǎn)擊各個(gè)操作按鈕，查看建筑的各個(gè)形體、拆分、組合后的效果、內(nèi)部空間組合的形式以及實(shí)體空間，讓學(xué)生身臨其境，在真實(shí)與虛擬結(jié)合的世界中體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)的樂趣。（3）設(shè)計(jì)與模型制作。學(xué)生對(duì)功能分區(qū)、建筑空間，形體塑造、內(nèi)部空間序列等概念的理解非常模糊，在這樣的情況下，若利用AR技術(shù)與微課結(jié)合的模式展開學(xué)習(xí)，學(xué)生則可以利用AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)后的虛擬建筑情境具體感受建筑空間的震撼，功能分區(qū)中的流線設(shè)計(jì)，建筑形體的表達(dá)等。當(dāng)有了這種形象、逼真的體驗(yàn)后，學(xué)生會(huì)對(duì)“設(shè)計(jì)”產(chǎn)生基本的認(rèn)知，進(jìn)而確定方向、深入研究，加上微課對(duì)知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)講解，使其在課后推敲、設(shè)計(jì)方案時(shí)不至于思路混亂，模糊不清。

通過上述三個(gè)實(shí)例，可以明顯看出引入AR技術(shù)的微課是教學(xué)手段的提升，這種更加活躍、生動(dòng)、形象、逼真的教學(xué)模式對(duì)建筑初步課程的輔助應(yīng)用效果是不言而喻的。

四、結(jié)語

在當(dāng)下的高校教育中大力提倡新技術(shù)、新模式的研究與應(yīng)用，因此改革創(chuàng)新勢在必行。AR技術(shù)結(jié)合微課的教學(xué)模式在建筑初步中的應(yīng)用即是一項(xiàng)創(chuàng)新與探討，它所強(qiáng)調(diào)的自主學(xué)習(xí)、虛擬情境、交互體驗(yàn)最大的特點(diǎn)就是以學(xué)生為中心，加速對(duì)知識(shí)的傳授及理解，同時(shí)通過課后微課的重復(fù)學(xué)習(xí)不斷加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的鞏固。此種教學(xué)模式恰當(dāng)?shù)膹浹a(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，適合建筑初步課程的特點(diǎn)與需求，必將會(huì)有非常廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用，為高校教育領(lǐng)域灌注新鮮血液，引領(lǐng)重大變革。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉春.微課背景下高職院校課堂教學(xué)的改革與反思[J].福建電腦，2015，（10）：141.

[2]何苗.AR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2014，（24）：14-16.

Abstract：The initial course of architecture with the assistance of micro class has some innovative significance，which can make the students get further improvement in the width and depth of the knowledge point.In this paper，to investigate the augmented reality technology （AR） introduced in the process of making micro class could make the knowledge teaching implementation of 2D to 3D transformation，let students experience a vivid，flexible and diverse teaching mode，which can improve the quality of teaching，make the course more interesting，and also can make learning easier and more efficient.

Key words：Initiatory Architectural；Micro class；Augmented reality technology （AR）；teaching model