陜西民居數字化資源教學應用研究
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摘要：以陜北米脂姜氏莊園為例，闡述了民居數字化資源建立的技術手段，分析了民居數字化資源在教學中的應用及優勢，以期為未來課堂教學研究提供有意義的探索途徑。
關鍵詞：陜西民居;數字化資源;教學應用;姜氏莊園
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）19-0072-02
民居是我國傳統建筑中的一個重要類型，不僅反映了悠久的歷史文化，更體現出自然和人類生活的和諧關系。傳統民居是學習中國傳統文化精神的一個重要途徑。高校中有關民居通識教育以弘揚民族文化，樹立文化自信，發揚民族創新精神為目標。但傳統文字加圖片的教學方式在現階段已經無法滿足學生認知的需求。特別是在高校素質教育中，如何讓學生產生學習興趣，較好地掌握民居建筑中的文化智慧，并從中獲取技術、審美和創意的方法？數字化資源的教學應用便是解決該問題的有效途徑。數字化教學是素質教育在數字化時代的必然發展趨勢和要求，通過數字化技術及動畫演示的介入，可以將民居建筑不可見的結構關系及空間使用情景進行模擬展示，目的是傳達民居建筑中的智慧和精神。本文將以陜北米脂劉家峁姜氏莊園為例進行相關研究。
一、姜氏莊園簡介
姜氏莊園位于陜北米脂縣劉家峁村，占地40余畝。清朝同治年間，由村中首富姜耀祖用十三年時間招聚能工巧匠興建而成。整個莊園依山就勢，大氣磅礴。莊園由寨墻、馬面、井樓、院落等構成，隨處可見磚、木、石三雕藝術，更是巧奪天工，寓含著平安吉祥的期盼、耕讀傳家的理念。整個莊園空間序列及動線節點由山腳至山頂分三部分：第一層是下院，壘有高達9.5米的城垛式寨墻。沿西南側道穿洞門可達二層中院，其前院西南高聳寨墻，設有通后山的門洞，正北建門樓，進入門樓便是后院。沿石級踏步到第三層上院，主體建筑是陜西地區最高等級的“明五暗四六廂窯”式窯洞院落，門庭修造豪華，院落鋪設講究。兩側分置對稱雙院，西去廁所，東下書院。上中下院落暗道相通，四周寨墻高聳，對內相互通聯，對外嚴于防患，是全國最大的城堡式窯洞莊園，也是漢民族建筑的瑰寶之一。面對姜氏莊園如此錯綜復雜的布局及建筑結構關系，僅僅依靠文字和圖片無法使學生們獲得全面的認知，也就無法表達建筑本身所蘊含的社會背景、民族精神及審美特點。
二、數字化資源的技術支持
?。ㄒ唬〢utoCAD軟件對姜氏莊園的二維建模
AutoCAD作為可視化的繪圖軟件，具有強大的繪圖功能，如實體繪制、關鍵點編輯、鳥瞰顯示控制等，它的工具欄、對話框、圖像處理和圖形輸出預覽為用戶的繪圖和識圖帶來很大方便。利用AutoCAD主要來制作姜氏莊園整體平面布局及各個單體建筑平面，準確表達建筑尺寸和建筑之間的相互關系，為建筑立體三維生成打好基礎。
?。ǘ㏒ketchUp軟件對姜氏莊園的三維生成及動態演示
Sketchup是三維建筑表現的優秀工具，具有易操作、直觀化、動態化的優勢。利用Sketchup中“任意拉伸，創建等高線，貝塞爾曲面”等功能模塊，可快速建立復雜曲面模型，如姜氏莊園建筑屋頂的曲線造型及高差分明的地形地貌。此外，Sketchup還可以根據建筑物所在地區時間，實時進行陰影及日照分析;材質庫素材及渲染器Podium可以滿足民居建筑材質的真實表現;輕松制作視頻動畫，全方位表達建筑空間情景轉換。
三、數字化資源的教學應用
（一）再現姜氏莊園的總體布局
姜氏莊園作為城堡式窯洞莊園，建設之初就考慮到防御外侵的核心功能，這與同治年間社會混亂、階級矛盾激化有關。從地形上看，莊園有三個高度平臺，分別設有三級院落，可以層層防御、步步為營。從平面上看，則呈現一種院內套院、窯內套窯、門內有門的迷宮般布局。加上高聳的寨墻、懸崖及深邃狹窄的通道，形成銅墻鐵壁、居高臨下的態勢。
由于姜氏莊園總體布局的復雜性，必須從地形變化及平面布局兩個角度緊緊圍繞“防御性布局特征”這一主題展開講述。在講述的過程中利用CAD平面圖及Sketchup三維立體軟件，就能彌補口頭描述及圖片展示不足的地方。通過數字化動態展示，不僅能形象地展示建筑平面、高度上的變化，也能展示特殊視角下的景象，真實感受地勢的變化及建筑之間相互關系，更好理解姜氏莊園“防御性”設計，使難以表達的空間布局更加通俗易懂，以達到課堂教學內容快速理解的目的。
?。ǘ┰佻F姜氏莊園的建筑構成
姜氏莊園按照高差分為上、中、下三個院落，體現了封建禮制等級。下院為窯洞四合院;中院建筑包括硬山頂廂房、廡殿頂耳房及明窯建筑三個類型;上院建筑為“明五暗四六廂窯”式窯洞院落，兩側還設有偏院。除此之外，還有一些輔助用院落，如水井房、倉窯、碾磨房等。
利用數字化再現建筑結構主要包括以下內容：硬山頂及廡殿頂建筑構件，如基座、柱子、磚墻、木門窗、梁枋椽條、瓦頂等;窯洞建筑構件，如臺階、磚墻、木門窗、石質拱券、女兒墻等;門樓構件，如抱鼓石、斗拱舉架、雀替駝峰、拱枋彩繪、五脊六獸等。這些復雜的構件按照什么順序，以何種方式組合穿插？窯洞建筑和硬山頂建筑又是如何結合？通過Sketchup三維立體軟件及渲染圖，我們能將建筑上這些復雜構件及裝飾構件進行“拆解-組合”表達——三維立體爆炸圖，更直觀地表現各個構件位置、連接及造型特點，也能進一步說明每個建筑構件的作用。這種教學展示方式將專業性知識直接呈現出來，與傳統建筑三視圖相比，展示手法是通俗的、易于理解的，適合通識教育的特點及要求。
?。ㄈ┠M姜氏莊園的動態使用情景
姜氏莊園依靠土崖，層層相依、環環相扣、布局緊湊、渾然一體。生活在姜氏莊園的人們如何進出，如何在不同院落里展開日常生活，又是如何進行交流和互動？對此，通過動態情景展示便可將姜氏莊園的日常使用模擬出來。首先，可以設定人物及事件，然后按照事件發展順序設置Sketchup動態漫游路徑，貫穿姜氏莊園各個院落;其次，設定人物觀看角度，通過不同角度展現建筑空間關系;最后，設定人物活動細節，最大化體現建筑各個組成部分的功用。
在這一環節的制作中，用到Sketchup漫游制作，雖然人物、動物及其他相關物件的制作不是很寫實，但足以將過去生活場景還原，用更加立體、多樣、真實的視角來體會建筑空間的轉呈，使觀者通過人的活動感受傳統民居建筑的空間感、藝術性。
四、數字化資源的教學優勢
首先，數字化資源教學具有立體化展示特色。三維數字化資源在扁平化展示手法的基礎上進行提升，更符合民居建筑三維特征，因此知識傳遞更真實有效。其次，數字化資源教學表達更加直觀通俗。利用民居三維圖形的直觀表達來取代枯燥乏味的文字分析，不僅使復雜的知識簡單化，還鍛煉了學生的直觀想象能力，從而提高學習效率，增強學生學習的信心。最后，數字化資源教學具有生動的形象化體驗。通過動畫方式對民居使用場景進行再現，可以讓學生快速了解民居空間的各種功能，也能更好地理解民居空間的位置關系及穿插組合。這種形象化的動態畫面易使學生融入場景之中，具有較強的體驗感。
五、結語
陜西民居數字化資源教學應用不僅改變了傳統的教學方式，也為民居遺產數字化保護作出有益的嘗試，更為探索未來課堂的發展邁出了有意義的一步。未來課堂將是以人為本、關注學習者個體自由的人性化課堂;未來課堂的教學價值將更多地依靠課堂設備與資源的配置服務;未來課堂也會從教學資源的豐富轉向學習方式的變革。期望在未來課堂中，陜西民居數字化資源教學最終能實現從課堂教學內容的展現向教學內容本質功能完美轉化。
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