（教育技术学专业论文）三维全景技术在建筑设计教学中的应用研究.pdf

_ ， 四川师范大学硕士学位论文 三维全景技术在建筑设计教学中的应用研究 教育技术学专业 研究生冯梅指导教师黎明 建筑设计作为建筑学专业的核心课程，贯穿于五年制本科建筑学专业教育 的始终，其思维方式所具有的逻辑性和形象性决定了建筑设计教学须同时兼顾 逻辑思维和形象思维两个方面。而初学者往往不善于形象思维，因此，采用何 种形式来直观表现建筑这一特定教学内容以及如何加强学生的形象思维能力是 建筑教育者关注的问题。近年来，在建筑设计教学方面作了不少改革尝试，解 决这些问题的主要方式是：二维的图形与图像、传统的视频和三维动画。这些 媒体在建筑设计教学中发挥了重要的作用，但它们也有些不足之处。三维全景 技术作为一种桌面虚拟现实技术，因其良好的三维性、灵活的交互性以及对硬 件资源要求的简易性等优点备受各领域的欢迎，也给建筑设计教学提供了全新 的媒体形式。 本文在大量阅读国内外文献和充分调研的基础上，对建筑设计教学现状及 存在问题进行分析，指出三维全景技术应用于建筑设计教学的优势，介绍利用 三维全景技术制作教学素材的方法，提出两门基于三维全景技术的课程教学设 计方案，并在西南科技大学土木工程学院建筑学专业大学一年级学生中实施具 体方案，从理论与实践两个方面对三维全景技术在建筑设计教学中的应用做了 有益探索。通过调查问卷和观察，基于三维全景技术的教学素材能够生动形象 地展示建筑的内部空间与周边环境，提高了学生的学习兴趣，有助于学生对教 学内容的理解；能够弥补传统教学的不足，对于有效转变学生的学习方式、加 强学生自主协作学习的能力和创新实践的精神很有帮助。同时，三维全景技术 更是教师制作教学素材和学生收集建筑素材的一种有益补充。因此，充分发挥 四川师范大学碗士学位论文 三维全景技术的优势。将其与建筑设计课程优化整合，不仅是切实可行的，而 且对于提高教学效率、实施创新教育有着非常重要的意义。 关键词：三维全景技术建筑设计教学建筑设计教学设计虚拟漫游 四川师范大学硕士学位论文 a p p l i c a t i o ns t u d y o fp a n o r a m a i na r c h i t e c t u r a ld e s i g n t e a c h i n g m a j o r ：e d u c a t i o n a lt e c h n o l o g y g r a d u a t es t u d e n t ：f e n gm e i s u p e r v i s o r m i n g a st h ec o r eo fa r c h i t e c t u r e ，a r c h i t e c t u r a ld e s i g nc o u r s ei ss e ta l la l o n gi n a r c h i t e c t u r eu n d e r g r a d u a t ec o u r s eo ff i v e y e a rp r o f e s s i o n a le d u c a t i o n t h ec h a r a c t e r t h a ta r c h i t e c t u r a ld e s i g nh a st w ot h i n k i n gw a y s ，l o g i c a l i t ya n dv i s u a l i z a t i o n ，d e c i d e s t h ea r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e a c h i n gs h o u l dp a ya t t e n t i o nt ol o g i c a lt h i n k i n ga n dv i s u a l t h i n k i n g i na d d i t i o n ，b e g i n n e r sa r en o tg o o da t v i s u a lt h i n k i n gb ya n dl a r g e ，s o a r c h i t e c t u r a le d u c a t o r sf o c u so nw h i c hm e a n sw es h o u l dt a k et oe x p r e s st h i ss p e c i a l t e a c h i n gc o n t e n t - a r c h i t e c t u r e a n dh o wt oe n h a n c et h es t u d e n t s v i s u a l t h i n k i n g c a p a b i l i t y n o w a d a y s ，t h e r ea r em a n yr e f o r m sa n da t t e m p t si na r c h i t e c t u r a ld e s i g n t e a c h i n g 2 - d i m e s i o ni m a g e ，t r a d i t i o n a lv i d e oa n d3 - d i m e n s i o na n i m a t i o na r et h e s o l u t i o n st h a tp l a yak e yr o l ei na r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e a c h i n g ，b u tt h e yh a v es o m e d i s a d v a n t a g e s a sad e s k t o pv i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g ya n db e i n gw e l c o m ei nm a n y f i e l d sf o ri t sa d v a n t a g e s ，s u c ha sn i c e r3 - d i m e n s i o n ，f l e x i b l ei n t e r a e t i v i t ya n dl o w r e q u i r e m e n t s t oh a r d w a r e ，p a n o r a m ao f f e ran e wm e d i am e a n st oa r c h i t e c t u r a l t e a c h i n g b a s e do nr e a d i n gp l e n t yo fm a t e r i a l sa th o m ea n da b r o a da n df u l l yc h e c k i n g ， t h ea u t h o ra n a l y z e sc u r r e n ts i t u a t i o na n de x i s t i n gp r o b l e m so fa r c h i t e c t u r a ld e s i g n t e a c h i n g , p o i n t so u t t h ea d v a n t a g e so fp a n o r a m aa p p l y i n ga r c h i t e c t u r a ld e s i g n t e a c h i n g ，r e c o m m e n d sh o w t om a k et h et e a c h i n gm a t e r i a l sw i t hp a n o r a m aa n dp u t s f o r w a r di n s t r u c t i o n a ld e s i g no ft w oc o u r s e sb a s e do np a n o r a m a m e a n w h i l e ，t h e ，h i 四川师范大学硕士学位论文 a u t h o ra p p l i e sp a n o r a m ai n t oa r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e a c h i n go nf r e s h m e nm a j o r i n gi n a r c h i t e c t u r ea ti n s t i t u t eo fc i v i le n g i n e e r i n g ，s o u t h w e s tu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y t h e r e f o r e ，f r o mt h ea s p e c t so fb o t ht h e o r ya n dp r a c t i c e ，t h ep a p e r m a k e sav a l u a b l ep r o b ei n t op a n o r a m ai na r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e a c h i n g t h r o u g ht h e s e a r c h i n gq u e s t i o n n a i r ea n do b s e r v i n g ，t h et e a c h i n gm a t e r i a lb a s e do np a n o r a m ac a n s h o wi n t e r n a ls p a c ea n ds u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n to ft h eb u i l d i n gv i v i d l y , i m p r o v e s t u d e n t s s t u d yi n t e r e s t 盎df a c i l i t a t es t u d e n t su n d e r s t a n d i n go fc o n t e n to fc o u r s e s ；i t c a nr e m e d yt r a d i t i o n a lt e a c h i n ga n di ti sh e l pt oc h a n g es t u d e n t s l e a r n i n gs t y l e e f f e c t i v e l y , s t r e n g t h e ns t u d e n t s s e l f - c o l l a b o r a t i v el e a r n i n ga b i l i t ya n dc r e a t i v e p r a c t i c es p i r i t a tt h es a m et i m e ，p a n o r a m a c a l lb eb e n e f i d a lt o s u p p l e m e n ti n w h e t h e rt e a c h e rm a k i n gt e a c h i n gm a t e r i a lo rs t u d e n t sc o l l e c t i n gb u i l d i n gm a t e r i a l t h u s ，i ti sf e a s i b l e ，e f f e c t i v ei nt e a c h i n ga n ds i g n i f i c a n ti np r a c t i c i n gc r e a t i v e e d u c a t i o nt og i v ef u l lp l a yt ot h ea d v a n t a g eo ft h ep a n o r a m a , o p t i m i z ei tw i t h a r c h i t e c t u r a ld e s i g nc o u r s et oi n t e g r a t ea n de x p l o r ea p p l i c a t i o no fp a n o r a m ai n a r c h i t e c t u r a lt e a c h i n g k e y w o r d s ：p a n o r a m a a r c h i t e c t u r a ld e s i g nt e a c h i n ga r c h i t e c t u r a ld e s i g n i n s t r u c t i o n a ld e s i g nv i r t u a lw a l k t h r o u g h - i v 四川师范大学硕士学位论文 四川师范大学学位论文独创性及使用授权声明 本人声明：所呈交学位论文，是本人在导师 鏊盟副熬援指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而 引起的学术声誉上的损失由本人自负。 本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定： 学校作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥 有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生必须按学校规定提交印刷 版和电子版学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索；2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文 作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 1f 论文作者签名：7 片啼亩 2 0 0 6 年3 月1 5 日 四川师范大学硕士学位论文 第1 章绪言 人类已经进入了2 l 世纪，正加速向“信息社会”迈进。科技的发展、传媒 和信息化的不断进步使每个人都不得不融入信息时代之中。确实，在今天的生 活中，人们时时刻刻接触信息、使用信息、产生信息。计算机、网络等也成为 我们工作、学习、生活必不可少的工具。 新的技术带给社会各方面的影响是广泛而深远的，教育更是如此。担负文 化传承任务的教育，不仅要使前人的经验得以保持和发扬，同时也要不断创造 人类新的文化。在这样一个以信息为核心的急速变化的时代，教育应该做什么? 又能做什么? 多媒体不断向我们呈现出与以往不同的文化和价值观i 在这样的 社会中我们如何生活和学习? 教师如何使用信息技术设计有效的教学环境? 学 习者如何通过使用信息技术而成为思考者和问题解决者? 世界教育改革与发展的核心理念之一是“以学生为本”，“以学生的发展为 本 。在这一理念的指导下，“尊重学习主体学生的发展权利”、“充分发展 人的个性”，“培养学生自愿参与直至终生的求学习惯等提法频频出现在国际 社会所通过和认可的重要文献中。那在教学设计与实践中，如何体现“以学生 为本”的核心理念? 如何创设有利于学生自主学习与协作学习的环境? 学生如 何主动学习信息技术并将信息技术贯穿整个学习过程中? 这些问题一直伴随着教育发展过程的始终，也困扰着教师、家长和学生。 近几年国内外的研究及实践证明，教育信息化是解决这些问题最有效的途径。 信息技术环境下的教学活动可以满足学生学习的多种需求，利于学生综合素质 的提高：利于教学内容的结构化、动态化、形象化、多样化的表达；利于学生 认知过程的优化，提高学习效率和质量。丰富的学习资源可以满足学生多种学 习的需求，多样化的教学形态利于学生在接受、交流和自主学习中更好的发展， 虚拟的学习环境扩大了学生认知的时空范围f 1 1 。信息化手段的多媒体形式更是 为以学生为主体、教师为主导的教与学营造理想环境。 1 1 选题背景及意义 1 1 1选题背景 建筑学是- - f - j 古老的综合性学科，具有双重特性：技术性和艺术性；建筑 四川师范大学硕士学位论文 设计作为建筑学专业的主干课程，贯穿予五年制本科建筑学专业教育的始终， 其思维方式也具有双重性：逻辑性和形象性。因此，建筑教学须同时兼顾逻辑 思维和形象思维这两个方面。但是，在现行的教育当中，学生所接触的课程大 多是单向度的( 如语言文字、符号等) 。由于长期接受单向度的传统教学的训练， 使他们在学习中往往( 当然也不排除例外) 有一种思维定势，更习惯子逻辑思 维而不太善于形象思维【2 】，这是所有建筑院校的教师和学生都会面临的问题。 建筑学是研究实体与空间、功能与分区、生态与环境的科学，涉及建筑中空间 设计、功能使用和景观设计的基本原则。设计者只有在熟悉功能各异、多种多 样的建筑的前提下，深刻认识空间与形体的关系，理解和掌握形式美的原则并 且遵循它们，美的建筑形态才会产生。这需要设计者有丰富的想象力和灵活开 放的思维。由此可见，在有关空间与环境的教学中，如何表现建筑的空间感和 形式感，如何帮助学生树立正确的空间感以培养空间形体构思能力，如何促进 学生的总体环境设计能力，是建筑设计课程的重点，基于前面提到的原因它们 同时又成为难点。因此，在建筑设计教学实践中，建筑学专业的教师一直在探 索更有效的教学方法，如何行之有效地进行建筑设计教学是一个很值得研究的 课题。 虚拟技术的发展为建筑教育的改革提供了良好的契机，基于虚拟技术的教 学改革及研究已成为当今高等建筑教育的热点。其中的三维全景技术能3 6 0 度 全方位展示建筑的形体空间与周边环境，学生通过鼠标进行虚拟漫游，仿佛将 自身置于建筑当中。三维全景技术以较低的制作成本获得一定程度的虚拟现实 体验，对学生形象思维能力的培养十分有效，同时也为建筑设计课程提供了新 的教学形式。 1 1 2 研究意义 1 1 2 1 理论意义 1 、作为一种表现力强的虚拟现实技术，研究三维全景技术在建筑设计教学 中的应用，是对信息技术与课程整合的一大补充，将丰富教育技术学中技术应 用到教育教学的理论体系。 2 i 在现代教学设计思想的基础上，根据建筑设计的学科特点及传统教学存 四川师范大学硕士学位论文 在的弊端，从系统的观点设计三维全景技术在该门课程的应用，为建筑设计教 学的研究提供了新的视角，丰富和拓展了建筑设计教学的理论。 1 1 2 2 实践意义 1 、进行教学改革试验，尝试一种新的教学方式。基于三维全景技术的建筑 设计课程教学素材，生动形象展示建筑本身的形体空间与周边环境，无论是用 于课堂教学还是网上教学，都能使学生身临其境地感受3 6 0 度的真实场景，实 现虚拟漫游，有助于他们对建筑形式的理解和形象思维能力的培养；三维全景 技术的引入，将使建筑设计的教学形式更加多样化，有助于高等建筑教育的教 学改革。 2 、提高学生信息素养，增强学生自主协作学习的能力。三维全景技术为学 生提供了一种新的素材收集方式，在学生利用该技术采集、处理信息的过程中， 可以培养学生摄影能力，提高信息素养。无论是收集过程中的分工合作还是基 于资源的学习，都对增强学生自主协作学习的能力很有帮助。 3 、培养教师多样化、经济有效制作教学素材的能力。三维全景技术的出现 为制作教学素材增加了一种新而有效的方法。目前国内的三维全景公司在制作 全景图时配备的摄影器材种类多( 至少需要2 3 万元) ，加之有些公司的全景 软件是专业开发，更增加了制作的成本，因而全景图收费较高，一般约5 0 0 8 0 0 元张。本文所介绍的三维全景图是在较少摄影配备和免费软件条件下完成， 是对高校建筑老师如何低成本制作三维全景图的一种实践探索。 1 2 研究的主要内容及成果 1 2 1 研究的主要内容 基于国内外关于三维全景技术的研究现状及应用，本文将该技术与具体学 科课程( 建筑设计) 相结合，在大量阅读国内外文献和充分调研的基础上，对 建筑设计教学的特点与三维全景技术的优势进行整合研究，提出教师可以利用 三维全景技术制作教学素材，学生通过掌握三维全景技术来学习全景摄影，并 且有针对性地设计两门课程的系统教学方案，在西南科技大学土木工程学院建 四川师范大学硕士学位论文 筑学专业大学一年级学生中实施具体方案与使用教学素材，从理论与实践两个 方面对三维全景技术在建筑设计教学中的应用进行探索。具体研究内容如下： 1 、对建筑设计教学现状及存在问题进行相关理论研究。 2 、三维全景技术应用现状研究，并对比研究该技术在建筑设计教学中的应 用优势。 3 、开发基于三维全景技术的建筑设计教学素材。 4 、设计具体课程的系统教学方案。 5 、开展三维全景技术在建筑设计教学中应用的行动研究，并对其使用效果 进行分析评价。 1 2 2 研究的主要成果 1 、具有虚拟漫游功能的建筑设计教学素材。 2 、基于三维全景技术的建筑设计课程的教学设计方案。 3 、三维全景技术在建筑设计教学中应用的行动研究成果。 1 3 研究方法及理论基础 1 3 1 研究方法 本文在收集和分析资料的过程中主要运用以下研究方法： l 、文献研究法：通过对期刊、网络、书籍等文献进行调研，了解建筑设计 教学现状和三维全景技术应用现状。 2 、访谈法：借鉴社会学深度访谈的方式1 ，以事先准备的半结构式问题作 为访谈内容，从教师的角度，对建筑设计教学现状及存在问题进行调查，收集 意见和建议。 3 、观察法：非参与式地观察建筑设计课程的课堂教学，了解教学中常用的 教学方法与师生互动的情况。 1 所谓深度访谈，即一种半结构式的访谈( s e m i s t r u c t u r e dd e p t hi n t e r v i e w ) ，( h a k i m ，1 9 8 7 ：a r k s e y k n i g h t - 1 9 9 9 ：w c n g r a f ，2 0 0 1 ) 汤姆文格拉夫提出了半结构式访谈的两个最重要的特征，第一，“它 的问题是事先部分准备的( 半结构的) ，要通过访谈员进行大量改进。但只是改进其中的大部分：作为整 体的访谈是你和你的被访者的共同产物( j o i n tp r o d i l c t i o n ) ；它的第二个特征是“要深入事实内部”( w e n g r a f ， 2 0 0 1 - 3 ) 参见杨善华，孙飞宇，作为意义探究的深度访谈，社会学研究，2 0 0 5 年第5 期，第5 3 页 4 四川师范大学硕士学位论文 4 、问卷调查法：通过问卷调查了解三维全景技术在建筑设计教学中的使用 效果，学习者的学习态度和使用后的感受。 5 、行动研究法：对于形成的结论和成果通过行动研究方法进行验证、修改 和完善。 行动研究( a c t i o nr e s e a r c h ) 作为一个专业术语、一种研究类型，已成为 广大教育技术实践工作者从事教育技术研究的主要方式。行动研究广泛而被接 受的观点之一为学者卡尔与凯米斯( c a r l & k e m m i s ，1 9 8 6 ) 所界定的定义： “行动研究是在社会情境中( 包括教育情境) ，自我反省探究的一种形式，参与 者包括教师、学生、校长等人，其目的在促发社会的或教育实践的合理性及正 义性、帮助研究者对实践工作的了解、情境( 或组织内) 之实践工作能够付之 实施而有成效。”【3 】行动研究的基本内涵是：由与问题有关的所有人员共同参 与研究和实践，对问题情景进行全程干预，并在此实践活动中找到有关理论依 据及解决问题的研究方法。 1 3 2 理论基础 1 、学习理论 自美国杰出的教学设计理论家罗伯特m 加涅提出一句响亮口号“为学习设 计教学”以来，人们逐渐意识到，学习理论是教学设计最重要的理论基础，学 习理论对教学设计发展起至关重要的作用。学习理论大致经过三个阶段：行为 主义学习理论、认知主义学习理论和建构主义学习理论。 2 0 世纪前半期，行为主义学习理论占据统治地位。课堂以教师为中心，以 掌握课本上的知识为最终学习目标，课堂是进行训练的场所。随着学习理论和 计算机技术的进一步发展，从2 0 世纪6 0 年代开始，以计算机模拟人类学习过 程的认知主义学习理论开始影响教学的各个方面。这种以计算机技术为支持的 学习理论能够较为准确的解释学生学习时的内在结构和过程，但是，却忽视了 人类学习的其他影响因素，如动机、他人的影响、学习环境的因素以及社会文 化背景的作用等，学生所处的学习环境与社会和真实情境相分隔。 从2 0 世纪8 0 年代开始，建构主义学习理论迅速发展成为最具影响力的一 种学习理论。这一理论强调学生的学习是一个主动建构的过程，同时也是与他 四川师范大学硕士学位论文 人交流和分享的过程。教师的角色从以往的知识权威转变成学生知识的来源之 一，教师的作用从以往的知识传递者转变为学习的促进者。教师要为学生创造 丰富而真实的学习环境，给学生呈现真实可信又具有挑战性的学习任务，使学 生主动探索并发展其解决问题的能力。同时用一些开放性的问题使学生展示自 己的成果，并以此作为对学生评价的依据1 4 j 。而这些学习环境的创设仅依靠传 统的教学工具是不够的，在这样的要求下，信息技术整合到教学中是历史的必 然，这样的整合不是外加和可有可无的，而是把技术作为实现教学目标的一部 分，是作为促进学生更好学习的前提条件。 2 、教学设计 教学设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问 题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程1 5 j 。乌 美娜的这一教学设计的定义，是对教学设计比较权威的界定，是以系统方法为 指导。这一定义强调教学设计是一个系统化的过程，包括如何编写目标、如何 进行任务分析、如何选择教学策略与教学媒体、如何编制标准参照测试等。这 些操作是必要的，也是最基本的。正是这些教学系统设计的系统化操作程序， 使教学系统设计理论和方法得到了广泛应用【6 1 。教学设计有三个主要的设计对 象：学习活动、学习环境和媒体传递。 教学是一种有计划、有组织、有目的的师生双方互动的活动，为达到活动 的预期目的，减少教学中的盲目性和随意性，就必须对教学过程事先进行详尽 地、科学地设计。具体来说，就是教师分析教学对象的特点和教学内容，以现 代教学理论为基础，根据自己的教学经验和实际环境，确定教学目标，运用系 统的观点和方法，预测教学过程中可能出现的问题，合理组合和安排各种教学 因素，制定解决问题的方法和步骤。教师通过教学设计，可以整体把握教学活 动的过程，根据教学需要，创设最优的教学环境，采取有效的教学手段，实施 切实可行的评价方法，保证教学的顺利进行。另外，教师通过教学设计，能够 有效地把握学生学习的前后状态，以便及时调整教学方法，为下一阶段的教学 积累经验，奠定基础。优秀的教学设计是教学活动科学的行动纲领，它使教师 在教学中取得事半功倍的效果。相反，忽视教学设计或粗糙的教学设计，往往 难以获得良好的教学效果，影响教学任务的圆满完成。 四川师范大学硕士学位论文 3 、多元智能理论 多元智能理论( m i ) 是由哈佛大学教育学教授霍华德加德纳博士所提出的。 在他1 9 8 3 年出版的智力的结构一书中，霍华德认为，多元智能理论是指人 类至少拥有的7 种截然不同的智能及相应的学习风格，即语言文字智能型学习 者( 语言文字智慧) 、数字逻辑智能型学习者( 数字智慧) 、空间智能学习者( 艺 术智慧) 、身体一运动智能型学习者( 身体智慧) 、音乐智能型学习者( 音乐智慧) 、 人际交往智能型学习者( 人际交往智慧) 和内省智能学习者( 自我智慧) 1 7 】。 每个人总的智力是由这7 个不同方面的智能构成，而每个人在每个智能领域所 拥有的“聪明度”是不尽相同的。 霍华德的多元智能理论强调智能发展的整体性、个体差异性、情境性及可 塑性，给人们认识教学的本质与过程以新的启示。传统的教学强调学习的条件 与控制，而多元智能理论视野中的教学则强调学生学习的自主性、学习方式的 多样性以及真实学习环境的创设，满足不同需求的方案、课程和活动。 高校建筑系的学生即为空间智能型学习者，要求他们具有较强的视觉理解 能力和对所知觉到的空间世界的再现能力。他们可以在脑海中画出完整的图像， 擅长画图、构思、设计、创造、建筑、绘画和想象。在教学过程中应采取最适 于他们的学习策略：尽量使用直观教材( - - 维动画、图像、色彩、图片和图表) ， 参加大量艺术活动。 4 、教育心理学 教学心理学主要是揭示教育中学与教的心理学规律的科学，采用科学的方 法研究和帮助解决有关教育的问题。它重视人与人之间的相互影响和社会性交 往，最为关注的是与教育过程有直接或间接关系的事情，其本质重在教学与学 习的过程，兼顾这一过程的方方面面。其主要研究内容有：教育心理学的意义、 性质和研究方法；学习者的发展特性：各派学习理论的探讨与应用：各类不同 内容与类型的“教”与“学”：学习者的个别差异与因材施教；特殊教学的激励 与班级经营：特殊学生的认识与教育。同时，教育心理学也关心影响学习者学 习的家庭、社会和文化影响，并于这些领域中寻找学校教育的社会动力【8 】。 教育心理学主要着眼于学与教的过程中教师特征、学生特点和教学方法等 三个方面。教师是教育过程的执行者，他们的教学观念、方法以及性格特征直 四j l l 师范大学硕士学位论文 接影响着教学效果。在现代课堂教学中，教师应作为学生学习的帮助者、监督 者，摒弃“填鸭式”的“教师教，学生学 的教学方式，营造活跃的课堂气氛， 充分发挥学生的主动性，主张学生动手操作，自由地表现自己，自己发现问题 和解决问题。学生是教育的对象，是教育的主体，是教育的直接受益者，因此， 教学心理学就不得不研究学生的特点。每个学生都是独立个体，有其自身特殊 的个体特点，其学习行为、心理各不相同。教学方法是教学心理学研究的另外 一个主要内容。教学效果的优劣要受到教师选择的教学方法的影响，与学科课 程、教学内容相匹配的、合适的教学方法，能够取得良好的教学效果。 教育心理学全面分析了学校教育、教学对象、教学过程的心理因素，是利 用信息技术进行课堂教学的教学设计及教学实施都离不开的重要理论依据。 1 4 本文的组织结构 本文的组织结构如下： 第一章阐明本论文的选题背景、选题意义、主要研究内容与主要成果、研 究方法、理论基础以及本文的组织结构。 第二章从建筑学学科、国内外建筑设计教学现状和我国建筑设计教学中存 在的问题等几个方面对建筑设计教学进行相关的理论研究。 第三章指出三维全景技术的概念、特点及应用现状，重点分析三维全景技 术与其它几种教学媒体形式相比在建筑设计教学中存在的优势。 第四章介绍利用三维全景技术制作建筑设计教学素材的方法与步骤，并归 纳两种发布方式。 第五章探讨基于三维全景技术的建筑设计教学的实践方案，在进行相关行 动研究的基础上，对行动研究的过程及结果进行总结反思，得出相关实践结论。 第六章总结全文，安排下一步开展的研究工作。 8 四川师范大学硕士学位论文 第2 章建筑设计教学现状综述 中国建筑教育几十年的发展，尝试过多种不同模式，也积累了不少经验， 从古典巴黎学院派到前苏联教学模式，从欧美现代影响到结合国情的教学改革 【9 j 。在国际建筑领域发展的影响和国内一系列社会经济变革背景下，参考国外 建筑教学模式，国内高校的建筑教育发生了深刻变化，坚定地迈出了改革开放 的步伐，并呈现出一些新的发展趋势，出现的问题也不容忽视。现在我国的建 筑教育处于由数量发展走向稳定提高的发展转型期，提高教育、教学质量是当 务之急，是全国高校的共同任务。 2 1国内外建筑设计教学现状 2 1 1 建筑学学科简介 建筑学是与人类同时产生，同时发展的。随着社会的发展、科学技术的日 益更新、城市化进程的加快，建筑学也在不断地拓宽它的领域。社会学、环境 学、城市学、生态学、人体工效学、行为心理学、市场经济学、系统工程学等 都已逐步渗入建筑学这门古老的学科中，传统的建筑学正在悄然发生变化。因 而，建筑学是- - l - j 涵盖了社会功能、文化功能、艺术功能等，被西方学者奉为 艺术之母的各门艺术相结合的学科，并与工程技术密不可分，其本身的特殊性、 综合性导致了建筑教育的复杂性f 1 0 】。在建筑学的研究领域里呈现出思维方式、 研究课题、判断尺度多元化的趋势，这也正是建筑学与其它学科互相渗透、相 互作用的表现。 在我国的学科体系中，“建筑学”是一级学科，由“建筑设计”、“建筑历史”、 “建筑技术”等二级学科构成。在本科教育阶段，建筑学是按照一级学科设置 专业，即“建筑学专业 ，其中建筑设计在建筑学专业教学中占有重要的地位。 建筑设计是建筑学专业的核心课程，该课程的主要教学目标在于培养学生掌握 正确的设计思维和工作方法，使学生通过几年的专业学习，能独立地分析、解 决设计问题。 2 1 2 国内建筑设计教学现状 在我国建筑设计教学实践中，建筑学人一直在探索更有效的教学方法，不 四川师范大学硕士学位论文 断总结经验，使建筑设计课教学更适应社会发展的要求。而传统的封闭式办学、 陈1 日的教材及传统的“师傅带徒弟的教学方法难以适应形势发展的要求；填 鸭式的教学方法，不利于对学生个性的培养，影响着学生的健康发展；对建筑 设计基础课程的不够重视与设置误区导致基本功薄弱，理论修养与实际训练脱 节；设计理论也就是一般化的就事论事，加些实例分析，“只可意会，不可言传”， 靠“悟”来学而缺少以启发、诱导式的培养学生创造性意识；教学手段单一， 停留在口述、示范或幻灯片及录像等水平，不能有效表达教学内容，使课堂教 学缺乏生动性与感染力。“培养学生的自学能力、研究能力、表达能力与组织管 理能力，随时能吸取新思想，运用新的科学新成就，发展、整合专业思想，创 造新事物”，是时代对于建筑教育提出的新要求1 1 1 】。 教学方法、教学手段的改革问题是培养高素质建筑设计人才的重要的不可 忽视的问题。信息技术、多媒体技术及计算机网络的发展，为人们带来了全新 的教育手段和变革工具，其中最重要的一点就是教学媒介、研究方法和师生交 往界面的改变【1 引。革新传统的静态建筑研究方式，取而代之的是动态、多维、 虚拟及复合性的研究。目前，许多院校利用已具备的多年建筑设计教学积累、 相关的教学实践基地条件( 实验室、建筑美术画室、美术教具模型) 及良好的地 理位置、人文环境等为支撑条件【1 3 】，积极从事建筑设计教学改革，将多媒体现 代教学手段与建筑设计课程实现合理优化整合，提高学生的兴趣和授课质量 l l 引，取得了一定的进步和成就。 2 1 3 国外建筑设计教学现状 在这里，有必要谈谈国外建筑设计教学模式，相信对我国建筑设计教学有 相当的启示。美国著名的m r r 、l i t 等十余所大学的建筑院系中，几乎都是注 重从建筑及空间最原本的生成过程和构筑方法入手，对学生进行建筑学专业的 入门基础教育。一年级学生刚一入学，最初的作业，其着眼点不是首先教他们 如何画建筑、描建筑，而是要求他们运用简易的构形材料，根据自身的生活体 验和空间想象，制作建筑“雏型式”的空间模型，然后再相应作图。这类从模 型入手的初步作业，看起来虽然简单甚至有点粗糙，但对初学建筑的人来说， 却具有很强的直观性、参与性和体验性，它对帮助学生初步了解建筑是怎么回 四川师范大学硕士学位论文 事，建筑是怎样构筑并赖以形成空间的，以及如何认识这种空间和人的生活行 为的关系，都具有较强的导向和“启后 作用。作为建筑的入门教育，从传统 的以“画建筑”、“描建筑 为主，发展到这种以“做建筑( 模型) ”、“想建 筑”为主，实行“做 、“想 、“画 的结合，这不仅是一般教学方法的变 化，而且也是建筑教育思想的突破，它反映了重过程、重体验、重能力培养的 教育的新思维、新观念1 1 5 j 。可以看出，在美国许多大学的建筑院系，从一年级 的入门教育，n - 、三年级的基础性教育，都重视学生对建筑的理解，从而培 养学生正确的空间想象能力，为以后的专业设计打下良好的基础。 2 2 我国建筑设计教学中存在问题及分析 现代教育思想和科学技术不断影响着建筑教育，并促使建筑教育自身不断 革新与改造。教学体制、教学内容和教学活动在新形势下进行改革，并取得一 定成就。新技术的快速发展与建筑学的不断演进已将建筑设计教学所面临的众 多问题突显出来，通过文献调查和对西南科技大学李长崎教授、高明老师的访 谈( 访谈提纲见附录1 ) ，以下几个方面是重点存在的问题。 2 2 1学生形象思维能力差 建筑学专业从理科中招生，理科生刚脱离中学的数理化课程，思维及学习 方法尚习惯于逻辑分析和数字运算。这种思维定势若不及时调整，很难适应建 筑学以图形及空间分析为分析对象的思维方式及学习方法，严重的甚至产生厌 学情绪。因此，在第一年的入门学习中，应着重培养学生的形象思维能力，而 这个重任就落在建筑设计基础课上。 建筑设计基础课程在一年级开设，是整个建筑学专业的基础。我国著名建 筑学教育专家黄莘南教授曾谈到建筑师诞生的条件时，着重强调要学好建筑基 础。可以说，建筑设计基础的教学对建筑学新生是至关重要的一个环节，学生 对这门课程掌握的好坏直接影响后继专业课程的学习。在建筑设计基础课程的 教学中，最难的一个问题是如何建立学生的空间想象能力，丰富他们的形象思 维能力。若未能给学生创建一个场景，没有为学生提供一个真正学习的平台， 让学生去进行空间想象，那一定是不会有结果的【1 6 1 。因此，在这门课程的教学 四川师范大学硕士学位论文 中，教师应多采用形象生动的教学方式，结合专业教学的特点和多媒体教学的 优势组织最佳效果的课堂教学，并且要不时地丰富教学手段，从而逐渐培养学 生的形象思维能力，开阔他们对空间的认识与想象。 2 2 2 建筑可持续发展观念弱 关于建筑可持续发展的概念有很多种，在此引用1 9 9 6 年未来论坛( f o r u m f o rt h ef u t u r e ) 给出的定义，“可持续发展是一个动态的过程，促使所有的人 发现自身的潜力和提高生活的质量，同时保护和提高地球的生态系统。 全球的 统计数据表明，建筑业在能源消耗、环境污染、气候变化和不可再生资源的损 耗方面都占有主要比例。1 9 9 5 年欧洲建筑委员会指出，“建筑学对自然环境、 建筑环境、人类生活质量、自然资源和我们社会的文化特征都产生着很大的影 响。这要求建筑师具备相对应的能力去满足社会、生态、技术和经济的要求。” 当代建筑既尊重人们在社会、文化和美学方面的需要，也要维护生态的平衡和 可持续发展的建筑环境：要追求既含有商业价值，又为所有人负责的建筑【1 7 1 。 在传统建筑学被拓展的今天，对建筑设计优劣的单一性评价不免会受到质 疑，忽略资源评价、景观评价、生态环境分析、无废无污绿色建筑等方面的评 价，无论如何也是不能称其为优秀建筑【1 8 】。而且，建筑和其相邻建筑及城市整 体环境的关系，远比单体建筑的造型本身更为重要。鹤立鸡群、标新立异的建 筑只能损害城市环境的协调。城市安全、城市环境和城市生态是现代建筑的热 点与难点，可迄今高等建筑教育涉及甚少，建立完整的建筑理论体系及现代方 法论的研究体系已成为必然。在建筑设计教学中，教师应该有意识地给学生灌 输建筑的可持续发展观念，多展现生态环境方面的案例；以生态环境建设为己 任，引导他们在建筑设计时重视建筑、城市与自然的关系，注重对生态建筑的 研究，对自然环境、区位环境、人文环境的考虑，提高他们的综合设计能力。 2 2 3 建筑设计创新能力差 建筑设计创作能力的培养是我国建筑教育的一个薄弱环节，而这一点是建 筑设计教学应该追求的目标，是建筑教育之灵魂! 加强全面素质教育、培养创 造性人才是当今社会与市场的需要，也是高等教育改革的方向。建筑教育依其 四川师范大学硕士学位论文 专业特点，应是将培养、开发学生的空间想象力，培养学生综合分析问题和解 决问题的能力。为此，我们首先应该对目前的建筑设计及设计基础的教学乃至 整个建筑学教学认真进行反思，冷静审视一下在全部的教学内容、教学方法、 教学环节、教学过程中为学生创造性思维能力的培养提供了多少营养和动力， 创造了多少有利的环境和条件。 在教学中要增强建筑设计课创造性思维的教学，把创造性思维、创造性能 力的培养作为建筑教学计划的一根主线，贯串于一至五年教学的全过程。在兼 具技术与艺术基本理论素质的前提下，针对假设或真实的课题，能够提出合理 的，融于环境的，特别是富于创新意识的设计和提出新颖的见解为主要宗旨与 目标【1 9 j 。调整以往形成的过于单一的思维模式，尊重学生的个人志趣，在个人 特长的范围内去发挥创造力，确立以学生为主角的现代教育观点，充分发挥学 生主动学习精神。 2 2 4 教师教学设计研究意识弱 一个建筑设计教师的日常工作离不开教学、研究和设计这三个基本领域。 纵观建筑教育的现状，教师对教学设计和规划尚不够重视，更加缺乏将其视为 教师学术表达重要方式的观念刚，主要体现在教学活动发生之前的准备阶段， 即设计和规划的阶段粗枝大叶，无系统性可言。 教师是教学活动的组织者和引导者，其主导地位体现在对教学方向的把握、 教学节奏的调控和教学环境的创设上。教师应在课前发布课程资源和教学公告， 从课程内容、学习情境、教学资源和教学策略等方面出发设计教学。教学手段 还将延伸到许多先进的数码建模、动画和表现技巧，应将最基本的内容和最经 典的实例( 历代精品、大师名作) 列为重点之重，内容愈详尽愈好，素材有较 强的针对性和示范作用。不断更新教学资源库，学会使用信息技术自行制作素 材，选择身边最新最好的建筑，从空间到平面来讲解其空间特征、尺度与比例、 平面构成、质感与色彩。同时，教师要努力提高自身的信息素养，树立终身学 习的观念，不断学习最新的科学技术，使之服务于教学。 四川师范大学硕士学位论文 第3 章三维全景技术及其在建筑设计教学中的优势 自从虚拟现实之父s u t h e r l a n d l 9 6 5 年在一篇名为终极的显示的论文中 首次提出虚拟现实系统的基本思想以来，已经过去了将近4 0 年了，而直至四、 五年以前，虚拟现实的应用还仅限于一些高端行业，例如国防军事飞行模拟， 军事演习，武器操控、宇航探测、太空训练等【2 1 1 。随着数字图像技术的发展， 以三维全景逐步普及为突破口，“基于图像”的虚拟现实技术逐渐脱颖而出。 三维全景技术以其真实感强、生成全景方便快捷的特点受到日益广泛的关注， 其应用领域也在不断拓宽。 3 1三维全景技术概述 3 1