南方园林古建筑造型灵动、建造技艺精巧、应用范围广,并且承载了宝贵的木建筑古法构造技艺和传统手工艺文化。在今天各种新技术材料层出不穷,传统工艺技法逐渐没落的大环境下,如何保护和传承传统文化显得格外重要,这其中,教育是最为重要的手段之一。
南方四角攒尖亭作为南方园林古建筑的基本类型,亦是今天仿古园林建造项目中应用最为广泛的建筑类型,对其建造技能的掌握是从事园林古建筑设计和建造施工的人员所必须具备的基本能力,因此也成为了高校建筑学、风景园林等专业本科“古建筑设计”教学的重要内容。
近年来,仿古园林建造、古建筑修复等类型项目日渐增多,急需具备古建筑设计和建造施工能力的人才。然而,在课堂教学中,由于古建筑构件种类繁多、安装过程复杂,无法充分展示其建造过程;在实地调研学习中,由于古建筑安装结束后,很多构件已经被隐藏,难见全貌;同时,受场地和教学资源所限,很多高校的相关教学内容都侧重结构和构造原理,而并不覆盖古建筑施工的具体细节,导致学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力不强。
为解决这一教学难题,迎合国家培养卓越人才和创新人才的战略目标,浙江农林大学园林古建筑教学团队依托“人居环境”省级重点建设实验教学示范中心,利用虚拟仿真技术开发“南方四角攒尖亭建造”虚拟仿真实验教学项目。
本实验目的在于培养学生具备以下综合能力(图1):
(1)场地分析和相地选址能力
园林建筑的建造首先要解决选址问题,选址的前提是相地,通过本实验营造出的仿真环境培养学生对场地的敏感度,使其掌握基本的场地分析和相地选址方法,并能针对具体建造环境的不同,做出正确判断,选择适宜的建造地点。
(2)应对常见地质条件的地基处理与基础设计能力
在虚拟场景中,模拟几种不同的南方常见地质条件,学生须掌握相关的地基处理与基础设计知识,并能针对不同地质条件采取不同的措施应对,完成地基开挖换填、地基加固等操作。
(3)园林古建筑基本构件的认知与识别能力
利用3D建模和动画技术,仿真再现南方四角攒尖亭的50余种构件,并模拟构件与构件之间的搭接组合过程,使学生能够认知识别南方四角攒尖亭的基本构件,掌握园林古建筑的古法构造逻辑,并能够在实际建造过程中正确搭接组合各构件。
(4)南方四角攒尖亭的建造施工能力
利用虚拟仿真技术,模拟南方四角攒尖亭亭身部分建造的全过程,涵盖台基建造、屋身骨架建造、屋面骨架建造、屋面基层建造、屋面装饰、屋身装饰等多个环节。学生须遵循真实搭建顺序,能够正确选择施工工具进行构造节点处理,并会使用全站仪等工具控制施工偏差,以此训练学生的建造施工能力。
(5)园林古建筑的基本设计能力
通过对南方四角攒尖亭这一典型园林古建筑建造过程的深入学习,实现以点带面的教学效果,帮助学生形象地理解并掌握园林古建筑的古法构造原理和施工技法,在此基础之上,使学生能够在园林古建筑设计中综合运用这些知识,从而具备基本的设计能力。
图 1 实验目的与人才培养关系图