摘要
在传统建筑教学模式下，学生难以沉浸式感受古代城市空间的真实状态。传统教学主要依靠板书和数字媒体，认知主体永远处于媒介之外，学生接受信息的途径相对间接。虚拟仿真技术是以现存实物为骨架，虚拟古代建筑格局的原貌、改变过程和缺失之处，将虚拟实验与传统课程相结合，能够做到教学的“虚实结合”，实现“沟通古今”。以虚拟仿真实验在中国建筑简史教学上的探索性实践为例，阐述了虚拟仿真技术在建筑史专业课程中的重要价值，评估了其相对于传统教育手段的优越性，反思了在当前课程中使用虚拟仿真技术的若干问题。
高等教育越来越强调信息化技术手段的应用与拓展，虚拟仿真实验与教学实践的结合和共同发展是大势所
虚拟仿真是指利用计算机生成的虚拟系统模仿另一个真实系统，主要通过虚拟世界与人的交互反映真实世
古城正定为蓝本的虚拟仿真实验高度契合了上述三项要求，一是虚拟仿真实验为观察古城提供了现实中难以实现的各种视角、视高和视距；二是基本按真实尺寸复原的古城，不仅包括重点建筑和建筑群的各种细节，而且包括各种个性化定制功能，如以不同形制的民用建筑为基本单元来设计街区等虚拟仿真。
建筑是空间的艺术，是城市文化的载体。古城反映的是特定时代下社会的综合特征与风貌。古城再生的虚拟仿真实验对环艺设计、建筑学、城市规划等专业的学习具有重大意义。传统的专业教学形式主要为板书、数字媒体或两者的结合应用，这不利于讲授一些难以用语言表达的抽象概念与动态知识点。但是，虚拟仿真能够做到实际意义上的情景教学，使学生直观地理解教师所要传达的信息。
在传统的教学模式中，往往侧重知识点的传授，倾向于灌输式和机械式的训练。建筑史课程中的诸多内容在现实中不便观察，也很难凭语言、文字或图片充分展示，因此，空间场景的真实体验是专业训练的重要内容。首先，运用虚拟仿真的硬件设施与软件环境，学生可以获得身临其境的体验，形成对古城空间的多维度认知。大部分古城面貌已经不复当年，在虚拟现实技术的辅助下，学生不仅可以任意选择位置和视角，体验不同的观感效果，而且可以调控不同的空间场景氛围，理解古代城市空间形
正定古城在中国古代城市中既有代表性，又有特殊性。正定县位于河北省西南部，华北平原中部的冀中平原，历史上曾与北京、保定并称“北方三雄镇”，是国家历史文化名城，中国民间艺术之乡，也是百岁帝王赵佗、常胜将军赵云故
在虚拟仿真技术的帮助下，可以再现正定古城历史上较为完整的状态，包括城市的全貌、重要或特殊的场所空间的模拟，后期还可以逐渐深化至微观部分，甚至可以对模拟建筑进行拆解重构、尝试改造等。古代城市有其特别的构成内容，空间布局强调防御系统和设施，以道路为“骨架”，设置相应的官府、衙署等管理机构，配合礼制制度设置礼制建筑，民居和市场成为城市的基调。以古城正定为例，虚拟仿真的核心内容如
| 序号 | 核心虚拟仿真内容 | 仿真度 |
|---|---|---|
| 1 | 城市防御系统 | 高 |
| 2 | 城市道路系统及节点空间 | 中 |
| 3 | 衙署等城市管理机构 | 低（后期可提高） |
| 4 | 民居空间布局 | 中（后期可选点提高） |
| 5 | 礼制建筑分布 | 中（后期可提高） |
| 6 | 酒肆、市场等商业建筑分布 | 低 |
| 7 | 宗教建筑 | 较高（后期可提高） |
| 8 | 城市游憩、绿地景观分布 | 低 |
| 9 | 其他 | 根据重要性确定 |
教学共涉及10个知识点：（1）古代城市发展阶段及典型案例；（2）构成古代城市格局的要素，规划控制之下不同的空间形态；（3）影响城市空间格局的主要因素；（4）城市选址及地理位置；（5）城市城防系统基本布置；（6）古代城市道路及节点设施；（7）古代城市不同性质建筑群的分布；（8）城市中标志性建筑的空间形态；（9）城市空间中的艺术性表达方式；（10）古代城市空间设计，并将其与当下的城市设计实践相融合。
利用虚拟仿真平台，围绕知识点设计若干题目方向，分必选题目和自选题目。必选题目侧重于体验分析，包括古城各类空间系统的表达形式和控制手段，学生需借助虚拟仿真环境作出分析报告；自选题目侧重于细节的深化了解和空间再造，学生根据兴趣和能力进行选择，目的在于培养钻研精神和创新能力。以古城正定城区格局的自主设计案例为例，对应知识点：构成古代城市格局的要素，规划控制之下不同的空间形态。
巩固之前所学知识点，并培养实操能力。此题属于必选题目之一，在选择此题前，应做好相应的前期积累：（1）古代城市的地理位置选择（主动式生成），或者哪些战争、商贸线路、其他因素会导致城市崛起（被动式生成）；（2）古代城市的总体布局轮廓形式；（3）古代城市的朝向选择及出入口设置；（4）围城筑墙的惯用形式；（5）城市内部防御体系构建，包括主次各级层级系统；（6）古代城市道路系统设置规制；（7）朝、市设置规制，政府行政管理机构、礼制建筑、宗教建筑、集市等商业集中用地设置规制；（8）民宅形制；（9）城市附属设施、休闲娱乐及景观等设置规制。传统教学依靠死记硬背或制图表达。此题目使学生置身于虚拟空间，对古城正定城区格局进行自主设计，方案完成之后与复原现状进行对比，不仅能够巩固知识点，而且能够锻炼实操能力，促进设计概念和实际搭建的结合。
（1）让学生限定城区范围，设计城市总体轮廓，选定朝向后开启主次出入口；（2）筑墙围城，注意瓮城等附属区域的设置和城市内部防御体系的构建，根据树形图主次秩序依次布置；（3）布置道路系统，包括宽度、排水等；（4）设置衙署、礼制建筑、宗教建筑、商业建筑、民宅，以及城市附属设施。以上项目设置均有多个可选项，在大项下分多个层级子选项。实验可调制城区的视角，以此题为例，可先设置为更易于操作的平面形式，选定选项后切换为立体视图，观察面积、高度、规模等。
整个实验项目内容完整，倡导自主式、合作式、探究式学习。项目主要分为前期相关知识学习、实验操作流程、成果完成及评价三部分，线下交互侧重于实验原理虚拟体验，线上系统为web端提供登录界面，学生账号和教师账号连接校园学生管理平台，以便对人员信息和实验过程进行管理。本实验项目的突出特点是学生的自主实验部分、认知部分和实验部分的步骤基本相同，两者区别主要在于虚拟仿真实验的认知部分不需要完成实验报告。
实验步骤共分为五个模块。（1）登录模块，包括单人登录模式和多人联合作业模式。（2）前期储备模块（供预习复习使用），分类表述如
图1 虚拟仿真实验构成
图2 中国代表性古城总规
图3 古代城市规划构架子要素
图4 建筑群布局
图6 正定古城规划设计仿真过程
目前，该实验操作人员已覆盖建筑学、环境设计等专业。从题目的正确率来看，城防体系、宗教及官署、礼制建筑模块中的选择和填空题得分率较高，失分较多的题目主要集中在宋式与清式建筑的辨析上，当建筑群历经朝代较多，不同时期的建筑置于同一建筑群内，更增加了辨析的难度。另外，选择地块进行街坊设计（商业建筑与民宅摆放）时，系统无法自动纠错，需要教师进行手动批改，效率较低，如
图7 学生作业案例
建筑史课程主要面向二年级学生，其课程设置紧张，少有闲暇时间，若组织实地考察，次数有限。另外，现场体验还受地域、场地、天气、资金等条件的限制。虚拟仿真技术彻底打破了上述限制，使学生随时随地体验往昔之境。同时，现在的大学生身处信息社会，对传媒的多样化已习以为常。虚拟仿真技术能够适应现代学生的成长特点，紧跟时代步伐。
史学课程仅靠讲授和板书难免枯燥乏味，即便辅以图片和视频，也是间接信息，采用虚拟仿真实验，一方面，可直接刺激感官；另一方面，虚拟仿真下的再生古城，由于是虚拟空间，可上可下、可进可退、可远可近，极大地突破了距离及尺度上的限制，不仅使学生记忆深刻，而且有利于提高其学习自主性和积极性，从而大大提升学习效果。
实验涉及较多古代城市建制和规划方面的知识点，传统教具通常是完整的，不易拆卸，不利于理解知识点。在虚拟仿真项目中，学生可以对3D模型进行任意形式的拆分，更加清楚地了解古代城市的结构与各种构成要素。同时，3D模型与传统沙盘相比，更易制作、保存和维护。传统沙盘不仅制作工艺复杂，制作精度较低，而且模型存放占用大量空间，需要专人维护。在虚拟仿真软件中，3D模型代替传统模型，既节约成本，又方便教学。
实验的设计和构思，应将“两性一度”作为核心价值和基本准则。以商业与民居建筑街区摆放模块为例，学生在掌握古代城市规划的相关基础知识后，进行的古城街区设计，旨在提高学生解决现实复杂问题的能力，锻炼学生将设计理念运用于实际的高级思维，体现了“高阶性”。在教学方式上，这种模拟设计充分发挥了虚拟仿真的特性，与传统的制图方式相比，无疑具有前沿性和时代性，体现了“创新性”。学生完成此模块具有一定难度，教师对学生实验成果的评价，亦是具有挑战性的工作，体现了“挑战度
在虚拟仿真实验过程中，采用“虚实结合”的教学方法，教师以演示的形式讲授古代城市的相关知识，学生在学习方法后可以进行自主练习，做到了以学生为主体，培养了学生的自主学习能
根据虚拟仿真实验的成效显示，与传统教学或者单纯的网络教学相比，融入了虚拟仿真实验的混合教学方式，无论是教学内容、教学方式，还是教学流程、教学评价等都有不同程度的创
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