实验教学目标

如果说木结构体系是我国传统古建筑的结构特征，榫卯结合的方法即是令此结构特征得以显现的基本方法，也是我国传统古建筑传统智慧与历史价值的体现。在宋代《营造法式》、清代《清工部工程做法则例》都记载了传统建筑中的官式建筑中的榫卯做法；被誉为“中国南方建筑唯一宝典”的民国代姚承祖先生所著《营造法原》则对江南地区园林、宅第中的技术做法作出阐述。《营造法原》一书以文言文及二维图像的方式，既展现了古建筑营造体系的核心，也全面厘清了江南地区园林、宅第中的技术做法，以《营造法原》为蓝本的营造法原虚拟装配实验，主要实验目的为：

1.掌握古建筑构件装配技能：通过虚拟技术模拟和还原古建筑的榫卯结构，以帮助学生深入理解和掌握古建筑营造体系的核心。提供学生一个近乎真实的构件的拼接、连接和安装等操作体验，使学生观察、分析和理解古建筑的木构结构和构造机制，培养其对古建筑装配的实际操作能力；使学生了解不同类型的榫卯连接方式以及它们在古建筑中的应用，帮助学生理解榫卯结构的稳定性、承重能力和耐久性，以便更好地理解和掌握古建筑营造技艺。

2.熟悉江南园林建筑建造特点，增强民族自信：江南园林建筑是我国传统文化的重要组成部分，具有丰富的历史价值和文化内涵。还原《营造法原》中的构件并通过虚拟搭建，学生能够深入了解江南园林建筑建造的特点、感知江南园林建筑中蕴含的人民智慧与文化。

3. 拓宽实验资源、满足学生学习的需求：由于古建筑遗产资源的紧缺和实验危险系数大，传统教学往往无法提供足够的实践机会。而通过虚拟装配实验，学生可以在安全的环境中进行多次实验，加深对古建筑营造技艺的理解和应用能力。

4.推动古建筑保护与创新发展：虚拟装配实验可以为古建筑保护与创新发展提供有力支持。通过模拟和分析古建筑的榫卯结构，可以深入研究古代建筑师的设计思路和构造技术，为今后的古建筑保护和修复工作提供参考。同时，虚拟装配实验还可以促进古建筑与现代建筑的融合，探索传统建筑技艺在现代建筑中的应用，推动古建筑保护与创新发展的有机结合。（2）通过详尽地描绘建筑物的外观形态、艺术特征、结构做法以及细部的加工处理手法，加强学生对古代建筑的理性认识、奠定建筑理论研究的基础。

开展本实验必要性及实用性：

古建筑营造是建筑类及其相关学科、包括历史建筑保护工程等特色专业的主干课程，学生覆盖面广、课时涉及量大、教学需求量大、教学资源受到地域制约。

传统古建筑营造实验，一直存在以下几个方面在现实实验中难以逾越的瓶颈：

（1）受到空间、时间限制。江南园林古建筑大多分布在以苏州为核心的江南地区，其本身的固定性及作为旅游景区的特点，使传统实验受到时间、空间的限制。

（2）填补传统实验全面展开的局限性：江南园林建筑作为中国传统建筑文化的重要组成部分，其纯正做法对于保护和传承传统建筑文化具有关键性意义。然而，具备此类工程实际经验的工匠稀缺导致纯正法的实物构件很难进行大规模推广；即使在古典园林中进行实验，也无法对园林建筑的构件进行拆解，导致学生们无法全面掌握其中的内部结构，反而进一步加大学生们对江南园林建筑纯正做法的理解难度。

（3）自然环境等不可预测干扰较大、贸然进行实体实验会对古建筑造成不可逆转的伤害。在实验过程中，学生会受到人流、拥挤、风力、降雨等不可预测的环境干扰，难以组织管理，古建筑测绘观察难以实现，经典构造难以认知解析。

实验课程设计遵从能实不虚原则，充分运用虚实结合的评价体系。课时分配清晰，教学知识点明确，系统自动完成线上评价，分步得分。操作者通过虚拟现实的方式进行熟练操作体验，反复练习中使学生掌握古建筑构造体系要点。

教学设计的合理性：

《营造法原》虚拟仿真实验项目聚焦本科教学需求，以江南园林建筑为教学素材，以被誉为“中国南方建筑唯一宝典”、民国时代姚承祖先生所著的《营造法原》为教学规范进行设计。

（1）以10万余名学生、156课时课程、专业深度发展的教学需求为导向

目前全国有300多所建筑院校，700多所建筑类院校，专业学生10万余名。

古建筑营造及中国建筑史、古建筑测绘、古建筑保护与修缮等直接相关课程课时量156课时。古建筑营造是本科教学中使学生对古建筑构造从感性认识到理性认知的必要方式，也是古建筑保护的前期基础工作。

建筑类专业特别在古建筑保护修缮、古建筑营造技艺等课程上，传统教学一直存在课时地域限制、古建筑遗产资源紧缺、实验危险系数大等瓶颈，对古建筑木构结构和构造机制的教学长期停留在二维图像或经二维图像直接转译的三维模型上，未能够触及古建筑营造体系的核心。

（2）以自成体系、传统古建筑中的重要组成部分江南园林建筑为教学素材

以苏州地区为代表的江南园林建筑是我国传统古建筑中的重要组成部分，构造相对复杂，其建造方式自成体系，不易观察，需要通过准确、规范的实验助力本科教学。根据苏州园林中现存典型的传统古建筑单体及重要构件样本，确定大木作基础构件牌科、苏州园林中具有近四十处样本的歇山亭、单体内同时包含圆作、扁作的鸳鸯厅以及园林大门、院门代表砖雕门楼四个实验，对比其在《营造法原》各重要构造做法知识点的覆盖度，确定交互实验单元。

（3）以实践检验的经典著作为教学规范，确保教学内容的权威性和可靠性

《营造法原》对江南地区园林、宅第中的技术做法作出详尽的阐述，在长期工程实践中得到检验。《营造法原》秉承宋代《营造法式》、清代《清工部工程做法则例》中传统建筑榫卯做法，又以江南园林建筑建造体系贯穿。很多近现代学者通过图释、诠释等方式对此经典著作作出二维图像上的转译。在传统经典的发现、诠释过程中，传统营造方式从文言文文字记录转译为图像、经注释的图像逐步以较为直观的方式引入课堂。在前期的教学研究中，近现代学者完成了文言文向现代语言的过渡；计算机绘图时代完成了文字向二维图像的过渡；而在数字化时代，借助Unity3d的虚拟仿真实验，能够完成其从二维图像观察到包括三维建模、实时控制的增强现实实验操作的教学过渡，让学生全面理解江南园林建筑的营造核心。

一个理想的教学单元包括理论知识学习准备、本虚拟仿真核心实验、完成拓展设计实验等步骤。

在本虚拟仿真核心实验中，牌科模块总分合计为19分，为基础性实验。歇山亭模块总分合计为20分，基础性实验7分，综合实验13分。三飞砖墙门模块总分合计为20分，基础性实验7分，综合实验13分。鸳鸯厅主架构模块总分合计为41分，基础性实验7分，综合实验34分。

完成每阶段实验，给出阶段实验报告，系统根据操作准确行分步给分。操作者完成所有实验，回到主页点击“完成实验，提交查看报告”，可以看到本次实验的详细得分情况。

（1）在老师指导下，学生进入虚拟仿真平台，在网上逐项完成相关内容学习。根据学生学习的时间和答题情况等，系统将自动给出评分，满分为100分。

（2）线下绘制成图后由任课老师综合评价良好与优秀。