陕西民居数字化资源教学应用研究
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摘要：以陕北米脂姜氏庄园为例，阐述了民居数字化资源建立的技术手段，分析了民居数字化资源在教学中的应用及优势，以期为未来课堂教学研究提供有意义的探索途径。
关键词：陕西民居;数字化资源;教学应用;姜氏庄园
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）19-0072-02
民居是我国传统建筑中的一个重要类型，不仅反映了悠久的历史文化，更体现出自然和人类生活的和谐关系。传统民居是学习中国传统文化精神的一个重要途径。高校中有关民居通识教育以弘扬民族文化，树立文化自信，发扬民族创新精神为目标。但传统文字加图片的教学方式在现阶段已经无法满足学生认知的需求。特别是在高校素质教育中，如何让学生产生学习兴趣，较好地掌握民居建筑中的文化智慧，并从中获取技术、审美和创意的方法？数字化资源的教学应用便是解决该问题的有效途径。数字化教学是素质教育在数字化时代的必然发展趋势和要求，通过数字化技术及动画演示的介入，可以将民居建筑不可见的结构关系及空间使用情景进行模拟展示，目的是传达民居建筑中的智慧和精神。本文将以陕北米脂刘家峁姜氏庄园为例进行相关研究。
一、姜氏庄园简介
姜氏庄园位于陕北米脂县刘家峁村，占地40余亩。清朝同治年间，由村中首富姜耀祖用十三年时间招聚能工巧匠兴建而成。整个庄园依山就势，大气磅礴。庄园由寨墙、马面、井楼、院落等构成，随处可见砖、木、石三雕艺术，更是巧夺天工，寓含着平安吉祥的期盼、耕读传家的理念。整个庄园空间序列及动线节点由山脚至山顶分三部分：第一层是下院，垒有高达9.5米的城垛式寨墙。沿西南侧道穿洞门可达二层中院，其前院西南高耸寨墙，设有通后山的门洞，正北建门楼，进入门楼便是后院。沿石级踏步到第三层上院，主体建筑是陕西地区最高等级的“明五暗四六厢窑”式窑洞院落，门庭修造豪华，院落铺设讲究。两侧分置对称双院，西去厕所，东下书院。上中下院落暗道相通，四周寨墙高耸，对内相互通联，对外严于防患，是全国最大的城堡式窑洞庄园，也是汉民族建筑的瑰宝之一。面对姜氏庄园如此错综复杂的布局及建筑结构关系，仅仅依靠文字和图片无法使学生们获得全面的认知，也就无法表达建筑本身所蕴含的社会背景、民族精神及审美特点。
二、数字化资源的技术支持
（一）AutoCAD软件对姜氏庄园的二维建模
AutoCAD作为可视化的绘图软件，具有强大的绘图功能，如实体绘制、关键点编辑、鸟瞰显示控制等，它的工具栏、对话框、图像处理和图形输出预览为用户的绘图和识图带来很大方便。利用AutoCAD主要来制作姜氏庄园整体平面布局及各个单体建筑平面，准确表达建筑尺寸和建筑之间的相互关系，为建筑立体三维生成打好基础。
（二）SketchUp软件对姜氏庄园的三维生成及动态演示
Sketchup是三维建筑表现的优秀工具，具有易操作、直观化、动态化的优势。利用Sketchup中“任意拉伸，创建等高线，贝塞尔曲面”等功能模块，可快速建立复杂曲面模型，如姜氏庄园建筑屋顶的曲线造型及高差分明的地形地貌。此外，Sketchup还可以根据建筑物所在地区时间，实时进行阴影及日照分析;材质库素材及渲染器Podium可以满足民居建筑材质的真实表现;轻松制作视频动画，全方位表达建筑空间情景转换。
三、数字化资源的教学应用
（一）再现姜氏庄园的总体布局
姜氏庄园作为城堡式窑洞庄园，建设之初就考虑到防御外侵的核心功能，这与同治年间社会混乱、阶级矛盾激化有关。从地形上看，庄园有三个高度平台，分别设有三级院落，可以层层防御、步步为营。从平面上看，则呈现一种院内套院、窑内套窑、门内有门的迷宫般布局。加上高耸的寨墙、悬崖及深邃狭窄的通道，形成铜墙铁壁、居高临下的态势。
由于姜氏庄园总体布局的复杂性，必须从地形变化及平面布局两个角度紧紧围绕“防御性布局特征”这一主题展开讲述。在讲述的过程中利用CAD平面图及Sketchup三维立体软件，就能弥补口头描述及图片展示不足的地方。通过数字化动态展示，不仅能形象地展示建筑平面、高度上的变化，也能展示特殊视角下的景象，真实感受地势的变化及建筑之间相互关系，更好理解姜氏庄园“防御性”设计，使难以表达的空间布局更加通俗易懂，以达到课堂教学内容快速理解的目的。
（二）再现姜氏庄园的建筑构成
姜氏庄园按照高差分为上、中、下三个院落，体现了封建礼制等级。下院为窑洞四合院;中院建筑包括硬山顶厢房、庑殿顶耳房及明窑建筑三个类型;上院建筑为“明五暗四六厢窑”式窑洞院落，两侧还设有偏院。除此之外，还有一些辅助用院落，如水井房、仓窑、碾磨房等。
利用数字化再现建筑结构主要包括以下内容：硬山顶及庑殿顶建筑构件，如基座、柱子、砖墙、木门窗、梁枋椽条、瓦顶等;窑洞建筑构件，如台阶、砖墙、木门窗、石质拱券、女儿墙等;门楼构件，如抱鼓石、斗拱举架、雀替驼峰、拱枋彩绘、五脊六兽等。这些复杂的构件按照什么顺序，以何种方式组合穿插？窑洞建筑和硬山顶建筑又是如何结合？通过Sketchup三维立体软件及渲染图，我们能将建筑上这些复杂构件及装饰构件进行“拆解-组合”表达——三维立体爆炸图，更直观地表现各个构件位置、连接及造型特点，也能进一步说明每个建筑构件的作用。这种教学展示方式将专业性知识直接呈现出来，与传统建筑三视图相比，展示手法是通俗的、易于理解的，适合通识教育的特点及要求。
（三）模拟姜氏庄园的动态使用情景
姜氏庄园依靠土崖，层层相依、环环相扣、布局紧凑、浑然一体。生活在姜氏庄园的人们如何进出，如何在不同院落里展开日常生活，又是如何进行交流和互动？对此，通过动态情景展示便可将姜氏庄园的日常使用模拟出来。首先，可以设定人物及事件，然后按照事件发展顺序设置Sketchup动态漫游路径，贯穿姜氏庄园各个院落;其次，设定人物观看角度，通过不同角度展现建筑空间关系;最后，设定人物活动细节，最大化体现建筑各个组成部分的功用。
在这一环节的制作中，用到Sketchup漫游制作，虽然人物、动物及其他相关物件的制作不是很写实，但足以将过去生活场景还原，用更加立体、多样、真实的视角来体会建筑空间的转呈，使观者通过人的活动感受传统民居建筑的空间感、艺术性。
四、數字化资源的教学优势
首先，数字化资源教学具有立体化展示特色。三维数字化资源在扁平化展示手法的基础上进行提升，更符合民居建筑三维特征，因此知识传递更真实有效。其次，数字化资源教学表达更加直观通俗。利用民居三维图形的直观表达来取代枯燥乏味的文字分析，不仅使复杂的知识简单化，还锻炼了学生的直观想象能力，从而提高学习效率，增强学生学习的信心。最后，数字化资源教学具有生动的形象化体验。通过动画方式对民居使用场景进行再现，可以让学生快速了解民居空间的各种功能，也能更好地理解民居空间的位置关系及穿插组合。这种形象化的动态画面易使学生融入场景之中，具有较强的体验感。
五、结语
陕西民居数字化资源教学应用不仅改变了传统的教学方式，也为民居遗产数字化保护作出有益的尝试，更为探索未来课堂的发展迈出了有意义的一步。未来课堂将是以人为本、关注学习者个体自由的人性化课堂;未来课堂的教学价值将更多地依靠课堂设备与资源的配置服务;未来课堂也会从教学资源的丰富转向学习方式的变革。期望在未来课堂中，陕西民居数字化资源教学最终能实现从课堂教学内容的展现向教学内容本质功能完美转化。
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