摘要
在“互联网+”的时代背景下，数字化展览馆正成为一种文化趋势。作为建筑大类教学的重点实践环节，建筑模型的制作、展示和存储具备艺术价值和学习交流的双重意义。为了打破时空界限，整合教学资源，基于三维扫描、网络交互等数字技术，领先于国内建筑类高校，创建了学生数字化虚拟建筑模型展览馆，探讨并实践了实体建筑模型数据采集、数字化建模数据匹配、全数据处理流程、虚拟平台全息展示、在线网络交互等一系列现实资料虚拟化应用的技术，提出了一套系统完整的数字化建筑模型在线展示的流程。
近年来，人们获得资讯的途径愈加丰富，除了传统报刊、广播和电视，互联网成为最便捷易得的资讯来源。中共二十大报告中再次强调创新是科技发展的第一动力，应该深入实施科教兴国战略和创新驱动发展战略，开辟新领域新赛道。创新教育形态、重塑教学流程、重视实践培养等内涵式发展要求凸显了实验教学改革的迫切性和激发学生创新活力的重要性。有研究指出，以新工科人才培养目标为导向，以工艺实践类实验特征为依据，建立“以学生为主体，数字化为手段”的建筑学大类人才培养体系，能更好地激发学生的兴趣、促进学生感知和应用实
教育部2020年曾公布一批“基于教学改革、融合信息技术的新型教与学模式”实验
建筑模型制作实验课，作为建筑专业基础认知性课程之一，对创新型人才培养具有十分重要的引导、支撑作
建筑大类专业的学生在本科阶段需完成一系列与专业设计内容相关的建筑模型，包含三大构成、建筑单体、建筑群落、场地环境、高层建筑、大跨建筑等实体模型，以及利用3DMax、Rhino、Sketchup等建模软件创作的信息化模型。但是，目前国内仍缺少专门供建筑学习者和爱好者们观赏的数字在线学习平台，未建成存储、展示模型作品的“异站空间”。
传统的教学模式以教师为主体，交互式实验资源模式以学生为中心，以产出为导向，鼓励学生参与内容创建，扩大受众群体，具有很好的科普性和开放性（
| 传统实验教学模式 | 交互式实验资源模式 | |
|---|---|---|
| 主体 | 教师 | 学生创建、学生互动更新 |
| 形式 | 课堂 | 借助信息化媒体手段，虚拟模型展馆提供存储及沉浸式浏览体验，网页实现展示与交互 |
| 对象 | 学生 | 受众面较广，具备科普性 |
| 内容 | 受课时限制，项目单一 | 信息量扩大，实时更新 |
| 成效 | 模型作品，实验报告 | 开放性模型资源共享，组织学生开展大学生创新实践 |
（1）整合建筑模型实验教学与数字技术实践应用两方面资源，建立基于数字技术的建筑模型共享型资料。开发一系列模型制作实验及数字建模研究项目，积累一大批“实体模型+信息模型”教学案例，建立建筑模型实验教学资源数据库。（2）通过数字技术实现建筑模型在线浏览，动态三维展示。利用网络数据库实现在线三维模型存储及展示；利用三维仿真技术构建场馆环境、模型等，并可配合手柄、头盔、VR眼镜等人机交互设备实现情景式、沉浸式体验。（3）平台可持续运作。强调未来上传的新模型的可操作性与便捷性，激发学生主动共享模型的意愿。强调低成本和经济性，尽量降低平台数据处理及运营所需的人力资源。同时，预留其他子场馆的扩展空间。
整体设计的技术路线如
图1 展览馆搭建技术路线
作为探索性实践，为降低成本，所有步骤均尽量采用实验中心已经购置的设备和软件，以及网络免费提供的数据和代码。（1）三维立体展示如
图2 展览馆可持续运作流程
（1）实体模型三维扫描。经过Reality Capture、3Dscanner结构光扫描仪等不同设备的多次反复实验，对比效果后，最终选用CREAFORM手持三维扫描仪进行数据采集，导出多组扫描数据，并利用自带的软件识别模型重叠的部分，自动对齐拼合，形成初步模型，过程及效果如
图3 多台设备反复多次实验尝试
图4 使用Reality Capture、Artec、CREAFORM扫描仪原始扫描效果对比
VR全景程序制作。打开“720云”网页，登录后进入管理后台，发布全景漫游作品、上传全景图片、生成VR漫游立体效果，通过不同点位串联展览流线。发布后充分使用该平台的“热点”与“沙盘”功能进行作品编辑：将虚拟博物馆平面图导入“沙盘”功能，可设置电子沙盘、标记展览节点，以获得更流畅的观览体验；在不同场景节点增加“热点”，链接其他场景，可达成流畅的观览路径；针对观览过程中展板图纸的查看需求，通过“热点”功能将内容链接设置为后台的高清图纸文件，即可点击展板观
图5 展览馆场景建模及渲染
项目选择数字敦煌等六家具有代表性的线上博物馆进行对比分析。分析发现，平面网页形式最直观简便地实现了资源展示和用户交互。一个良好的网页界面交互设计需要具备以下特性：一是界面清晰且简单明了；二是操作方式流畅统一且易响应；三是页面具有吸引力；四是使用过程轻松愉
梳理平台交互的核心内容，制定网页展示内容和浏览框架，如
图7 交互网页浏览框架
从色彩风格、文字设计、版式设计三个方面营造网站的视觉美
图8 网站界面设计
传统的UI设计最初借助Photoshop等图形软件工具，而后发展为借助Sketch、XD等UI设计专用软件。随着4G、5G时代的到来，逐渐出现了在线UI设计平台，使得网页设计更加便捷，技术门槛逐渐降
图9 “即时设计”操作界面
虚拟模型建筑博物馆1.0版于2022年5月投入教学使用。该成果不仅帮助学生完成了重庆市大学生创新实践项目“创建建筑高校数字化模型博物馆”，而且指导学生立项了1个国家级大学生创新实践项目“基于Unity引擎的建筑数字智慧博物馆平台研发”和2个重庆大学大学生科研训练计划（SRTP）项目“建筑高校数字化模型博物馆资源扩容”“建筑模型数字博物馆小程序UI设计”。2022年下半年，依托新立项的项目，升级创建了交互式实验教学资源平台的2.0版本，获重庆大学第八届国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖。经过不断的内测升级和教学实践的经验反馈，技术路线逐步完善，建设方案趋于成熟。2023年7月，组织学生参与了2023凯德青少年创想家系列公益活动，与凯德集团合作开发“苗乡虚拟博物馆”，平台内容主要包括苗乡文化资源展示、个人用户上传苗乡民族物品照片、视频信息提取和三维重建等。“苗乡虚拟博物馆”具有广泛的潜在用户资源，较大程度上能够面向大众传播。
通过一系列创新实践项目，培养了学生的分析能力、归纳概括能力、写作能力等，让学生实现了团队的合作和自身的进步，增强其学业成就感，激发其学习动力。更重要的是，学生通过项目申请、立项、实施到结题，把新课题、新技术、新工艺等运用到实践中，变成一个产品，为传统模型创作出一种新的应用场景，整个过程是一次真正意义上的创新。
本文通过创建虚拟建筑模型展览馆，探索并实践了一套实验教学资源交互的可持续运作系统。依托市场中已经成熟的数字技术和网络平台，实现了三维建筑模型的数据录入、数据呈现、数据更新扩容。流程可操作性强，对设备及人员的水平要求较低。不仅整合“实体模型＋信息模型”资源，初步建成了以“实体模型形态数据采集”“信息数据处理”“虚拟呈现、浏览和交互”为架构的虚拟建筑模型展览馆，而且基于多元数字化技术，推进了信息技术与创新实践教学的深度融合。项目中涉及的技术手段由于发展的局限，仍需要项目团队不断学习交叉学科的相关理论知识，长期跟踪最新的数字技术动态，不断提升团队综合实力，改善并优化实验教学资源，争取让更多的学生从中受益。
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