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标题

中国传统家具技艺数字化保护与创新教学模式探究

范文

韩风

摘要：中国传统家具技艺是中华民族珍贵的文化遗产。本文以在高校中开展传统家具技艺的传承与创新发展为目标，尝试在教学中通过三维扫描、逆向数据编程及数控加工等数字化手段对传统家具进行保护与创新，在课程中采用“五段式”教学体系、“104+3”的课时组织方式以及增设创新衍生设计等具体教学方法，最终在课程教学体系、实践方法和创新思考等环节取得了积极的改革成效，探究出适合传统家具技艺传承与创新的教学实践模式与方法，对于进一步做好传统家具技艺的研究、传承与保护工作，以及培养和发掘高素质的传统家具设计人才进行了有益的尝试。

关键词：中国传统家具技艺数字化保护与创新教学模式逆向数据编程数控加工

中图分类号：J524

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2020）06-0115-03

Abstract： Chinese traditional furniture craft ls a precious cultural hertage. Aiming atthe inheritance and innovative development of traditional furniture craft in Colleges，this paper attempts to protect and innovate traditional furniture through modern digitaltechnology such ao three-dimenoional scanning， reverse data programming andnumerical control processing In the course， the specific teaching methodo suchas"five section"teaching system， "104+3"class hour organization and innovativederivative deoign are adopted Finally， we have achieved positive reform resulto ln theteaching system， practice method and innovative thinking， and explored the teachingpractice mode and method suitable for the inheritance and innovation of traditionalfurniture craft， as well as training and exploring high-quality traditional furniture designtalents

Keywords： Furniture craft Digital inheritance and innovation Teaching methodConverse data programming N umerical control machining

一、中国传统家具意义

中国传统家具历史悠久，其所蕴含的审美特征、哲学思想、工艺特征和构法原理都反映出了深厚的中华民族传统文化精神。要弘扬这门博大精深的艺术，就应该深入思考如何开展传统家具技艺的保护传承及创新发展的问题。尤其是在高校艺术设计专业的家具设计课程中，如何将传统家具相关知识有效地传授给学生并启发学生的创新意识，从而培养出更多优秀的家具设计专业人才是课程教学的目标所在。

传统家具设计课程是艺术设计院校的环境设计、室内设计、工业产品设计及家具设计等专业中必不可少的基础课程。目前的传统家具课程大多数围绕材料特性、外形特征以及纹饰图样而展开，即使深入到榫卯结构方面也多停留在临摹绘图的层面。这种教学模式下培养出的学生缺乏对于传统家具内部构法以及加工技艺等实践知识的理解，难以形成家具完整的立体空间观念。因此，本研究尝试在教学中通过三维扫描、逆向数据编程及数控加工等数字化手段对传统家具进行保护与创新，使学生由外及内地了解传统家具，激发学生对于传统家具技艺的兴趣和动手实践能力，培养出具备综合素质的家具设计专业人才。

二、传统家具课程体系设置

传统家具教学应遵循循序渐进的教学流程，在课程体系、课时分配以及创新衍生等环节进行了诸多尝试，探讨最优化的教学模式。1

（一）“五段式”教学体系逐层递进，培养学生综合能力

整个课程由初步調研分析、实物测绘、深化建模、数控加工制作及创新衍生设计五个课程单元构成，每个阶段侧重培养学生不同的能力。1.在初步调研分析阶段，通过网络、书籍资料及家具市场实地调研等方式，使学生对中国传统家具的历史演进、各朝代典型特征和种类有大致的了解，注重培养学生的调研分析、审美鉴赏以及语言表达能力;2.在分组测绘阶段，通过手工测绘和三维扫描两种方式对家具实物及构件进行系统测量。通过1-2次手绘训练，使学生具备基本的家具设计绘图能力，同时对传统家具的基本形态、构法细节有了深入的了解。培养了学生的专业测绘、制图、手绘表达和空间理解能力;3.在深化建模阶段，对指定的家具进行数字化建模复原，包括榫卯插接方式以及组装演示动画，使学生对家具进行由内及外的整体研究，锻炼了学生的电脑建模专业能力;4.在数控加工制作阶段，利用实验室数控精雕仪器进行实物复原，通过加工和组装使学生了解家具杆件及榫卯构法的细节，增强学生的动手实操能力;5.创新衍生设计阶段，提取出传统家具的特征并创新设计出新的衍生品，培养学生创新能力。分段式的教学有助于学生循序渐进地了解家具设计，培养多方面的专业能力，同时有助于老师在每一个阶段有针对性进行总结和调整，是适合开展传统家具技艺教学的合理模式。

（二）“104+3”的特色课时设置和组织方式

课程建议设置在三年级进行，大三学生在艺术史、造型和制图等方面具备了一定的基础，可以保证课程的顺利开展。课程为每周2天共8学时的课时量，总学时设置在104学时左右，并建议安排3个课程专用周以配合进行调研、实验室加工制作及创新衍生设计。2初步调研分析阶段时间不宜过长且最好相对集中。实物测绘和深化建模阶段因为内容较多，可安排相对较多课时。而数控加工制作阶段建议连贯安排，便于实验室开展加工制作。创新衍生设计可与数控加工同期交叉设置，也可根据学时情况单独开展，如表1。

（三）突出传统家具创新衍生环节的延续性

以往的传统家具设计多集中在对传统家具的描摹或数字化复原保护，创新含量不足。而中共中央提出“创新发展”是开展中华优秀传统文化传承发展的指导方向。3因此，高校教学和研究传统只是文化传承的第一步，要保护和传承，应注重创新发展和传播交流推广。传统家具课程的设置不仅仅是教育学生了解、保护和传承我们优秀的历史传统，更是为了启发学生能够根据传统，探寻传统家具创新发展设计的新方向，拓展传统家具构法及原理应用范畴，打破家具领域的束缚，将传统家具的文化及原理应用在更广阔领域中进行推广，更好地保护和弘扬传统家具艺术。

三、传统家具技艺数字化保护与创新课程教学实践

根据分段式教学体系的要求，课程依次按初步调研分析阶段、实物测绘阶段、深化建模阶段、数控加工制作阶段及创新衍生设计五个课程单元开展。

（一）初步调研分析

首先，阐明课程的整体安排，交代作业及汇报的时间节点、成绩比重、作业内容及格式要求。可以通过往届优秀作业范例使学生更为直观地了解到课程内容、展板格式要求、评分标准及诸多细节。其次，传统家具基础理论学习就中国古代家具简况、传统室内与家具艺术、传统家具的种类和形式、榫卯结构、装饰和用材等内容进行教学，提高学生对于传统家具文化理论知识的理解。之后，开展传统家具市场调研及测绘。组织学生对北京各大博物馆、家具展厅以及高碑店古典家具街进行调研，增强学生对于家具形态、价格、材料、工艺等内容的直观理解。选择2-3家有代表性的家具厂家中的桌、椅、几案、架等门类家具进行了分组调研。目前市场上的家具鱼龙混杂，任课老师现场也应对有明显错误特征的家具进行剖析，提高学生的审美鉴别能力。最后的课堂汇报答辩中要求学生以PPT形式演示出对于传统家具文化的理解以及市场调研的心得体会，为后续课程的开展做好基础铺垫。

（二）分组测绘阶段

安排专业人员指导学生利用扫描仪器对明式家具复原实物模型进行测绘研究，一部分测量对象是单件的榫卯杆件实物，一部分是完整的明式家具复原实物。4测绘中使用3D便携式手持扫描仪进行扫描，所得stl格式的扫描数据，再通过逆向工程软件将三维扫描数据转化为CAD软件可用的格式，以备选下一阶段建模使用。

通过测绘有助于学生了解家具内部构法形态和组装方式。扫描测绘之外，还应教会学生使用铅锤、游标卡尺、拓片等专业工具对传统家具进行细节测量与拓样。最终，绘制家具三视图及透视效果图，并完善了所有尺寸及构件的形态特征，绘制了更为详尽的榫卯构件及节点大样。教学过程中发现图纸缺乏比例、线形粗细绘制不标准、某些杆件或细节交代不清晰的情况十分普遍。这些问题主要是由于学生测量过程中观察方法不够立体，测绘记录不够详尽造成的。因此，如何培养学生形成立体、深入的观察测绘方法以及正确标准的绘图习惯是此阶段课程的重要教学目标。

（三）深化建模阶段

课程中要求学生利用测绘所得的数据，通过Rhin0 3D或Solidworks等软件，在杌椅类、几案类、橱柜类、床榻类、台架类、屏座类及其他类中分别提取出最典型的家具进行数字化建模复原。教学中注重：1.对非明式的或特征不明显的家具进行筛选。2.选取家具的种类及形式应避免重复。3.审查选取家具资料的权威性、准确性及全面性。4.制作符合家具組装流程的演示动画视频。

建模过程中应对每一个杆件尺寸、榫卯插接方式、纹样细节进行推敲，学生深入了解了传统家具构法原则及工艺体征。如明暗榫的细节尺寸、家具腿部开叉的角度、穿带面板的插接关系、抱肩榫等复杂结构的组装方式等都深入的反映在了模型之中。后期通过动画演示使学生了解每一个杆件正确的插接方式和安装流程，Solidworks软件的纠错功能对模型的准确性也提出了很高的标准，为满足下一阶段实验室JDPaint数控加工需求提供了坚实的保障。

后期应聘请多位家具专家、实验师及任课老师组成评审组，从材料纹理、形态特征、规范程度，家具造型、尺度规范、榫卯细节、组装方式、加工难度等多方面对学生作品进行考量。先选取出3-5件家具，依据专家组意见再进行深化修改。最终选取1件家具作为下一阶段的实验室加工制作的对象。

（四）数控加工制作阶段

首先是木料的选配与粗加工环节。课程中选用的木材为硬杂类中的揪木，注意木材纹理与尺寸符合家具形态需求之后再进行粗加工。在这一过程中，使用台锯和压刨切割和找平。切毛料时，根据构件造型与加工工艺需求，长、宽、高尺寸都要预留加工量。例如：腿应上下各留lOOmm作为加工模具固定空间，大边和抹头两头各留50mm，其余穿带、罗锅枨等各方向都留2mm的余量。

其次是依据CAD图形编辑精雕路径环节。在这一环节，需用JDPaint制作每一个杆件的加工路径。其中包括：刀具设定、加工模式等，最终生成加工ENG格式的加工路径文件。在花几各部件加工过程中，我们基本上是采用小刀具精加工原则，选取刀具为直径6mm或4mm刀具进行铣面与切割。在铣曲面造型时，用粗雕、精雕二种形式完成。粗雕重叠率为40%，精雕为95%，以此缩短加工时间，保证造型的精细度。

在精雕环节中，选用适合杆件尺寸和加工功率需求的CNC电脑数控精雕机进行加工。操作环节：固定杆件、对坐标、打（面板）槽、铣榫头榫眼、铣面、粗（精）雕铣弧面、切廓、切除模具等步骤完成。相同杆件在完成第一个的精雕过程后，可以批量精雕多个，这样可以提高加工效率。此外，很多杆件包含多种复杂加工模式，使用三轴雕刻机完成加工，构件需要进行多次翻转杆件加工，才能完成部件加工，重复定位很重要。我们在这一环节采用的是嵌入式定位，确保了定位的精确度。

最后的组装环节，需对杆件进行编号，逐一进行试装及精修。以花几为例，组装的过程需要将面板、穿带、大边、抹头、腿足、肩、罗锅枨等杆件按顺序逐一进行插接。确认无误后，上胶组装，用粗麻绳和木工夹具辅助固定。胶体固化后，对家具局部进行细节进行修补。最后，再用细砂纸将家具的面层及棱角处净一遍，加工制作过程正式完成，如图1，家具完成实物。

（五）创新衍生设计阶段

本课程改革的重点在于创新，尝试打破单纯传统家具的模仿与复制，在课程中进行了多方面的创新改革，并取得了积极的成果积累：

1.通过校外基地进行创新应用尝试。课程中尝试组织学生走出课堂和实验室，借助校外实习基地——恭王府博物馆的平台优势，将传统家具构法原理应用于恭王府非遗文化展览的展柜设计中。学生们提取了传统家具中的榫卯结构，结合博物馆展柜的功能需求，通过改变杆件的比例尺度、拆散重组等方式，在展柜的外观形态和内部构造方面进行了创新设计。这种传统家具衍生品的创新实践设计有利于学生理解传统构造的现代应用方式，是对课堂教学的有益补充。

2.鼓励“跨界”创新思维的培养。创新范畴不仅仅局限于现代家具，而应拓展到更宽阔的领域。课程中指导学生从传统家具的形态特征、装饰纹样、构法原理入手，鼓励打破传统进行跨领域的设计思考，创造出符合力学和使用要求的榫卯组合形式，应用到各自的设计作品之中。最终学生完成的作品涉及到了家具、灯具、文具、厨具、茶具、展柜、家居日用品、电器产品等各个领域，激发了学生的创新思维能力，如图2。

3.注重创新设计“可实施性”的教学改革。此阶段改变了以往以效果图或展板来衡量设计优劣的传统评判标准，要求学生在完成衍生品的三视图、效果图设计的基础上，对产品的零配件细节、组装图纸、拆装方案以及产品模型进行系统的设计.并以产品推介的方式进行课题汇报。课程还专门外聘了多位家具及产品设计师作为评委，参与到结课评审和答辩的环节。评委们从市场需求、加工、使用、销售等视角来对学生作品的可实施性进行讲评，使学生理解其作品在实操层面上存在的问题，并有助于学生依据评委们专业的反馈建议，在课后对其设计进行持续的改进和创新思考。

总结

通过数字化技术来探讨传统家具技艺保护与创新，是对传统家具设计课程教学模式的一次积极的尝试。课程中“五段式”的教学体系、“104+3”的课时组织以及多元化的创新衍生品设计思考，都是经过了多年实践检验和改良而得出的有效的教学方法。中国传统家具文化博大精深，我们将继续通过保护继承、交流推广和创新变化来更好地弘扬这门传统技艺，希望本文所进行的诸多探索能对高校家具设计教学工作提供一些启示和借鉴，有助于传统家具文化焕发更大的生命力。

注释

1北京建筑大学建筑学院艺术设计学系的环境设计和工业设计两个专业，在2014-2019年间对3年级本科生开设了专业核心课程《空间环境产品设计——传统家具产品构法设计》、在传统家具理论、制图、加工和创新设计方面展开了教学实践。

2专用周：是指专属某个课程教学使用的教学周，一般在学期初期、中期或末期阶段开展。专用周内的5天只安排此一門课程，每天课程学时控制在8学时左右，常被设置在设计院校中进行基础课程的绘图、模型制作及实验室数控加工等训练环节。

32017年1月25日，中共中央办公厅国务院办公厅印发《关于实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见》中制定总体目标，计划到2025年，形成研究阐发、教育普及、保护传承、创新发展、传播交流等方面协同推进并取得重要成果，具有中国特色、中国风格、中国气派的文化产品更加丰富、文化自觉和文化自信显著增强，国家文化软实力的根基更为坚实，中华文化的国际影响力明显提于卜

4课程中的榫卯杆件及测绘实物利用了清华大学艺术博物馆、恭王府博物馆“苏作家具展”、天坛家具__=高碑店庭华轩古典家具行、高碑店京作社等传统家具展厅及企业的实物资源。同时，从2014年开始，北京建筑大学设计学专业逐年积累了20余件榫卯杆件实物教具及10余件明式家具复原实物，为课程测绘教学提供了充足的基础条件。

5图片来源：陈静勇等著《中葡设计握手家具篇——从北京到帕雷德斯》。笔者参与此书编写，并作为任课老师指导完成图中每一件家具的加工制作全过程。

参考文献

[1]叶双陶主编中华榫卯：古典家具榫卯构造八十一法[M]北京：中国国林业出版社，2017.5

[2]王世襄编著.明式家具研究[M]香港：三联书店（香港）有限公司，1989

[3]沈勤著.明式经典家具文化研究史论卷[M]昆明：云南科技出版社，2018 3

[4]钱芳兵、刘嫒编著.家具设计[M]北京：中国水利水电出版社，2012

[5]郎世奇编著建筑模型设计与制作[M]第2版北京：中国建筑工业出版社，2006

[6]陈静勇等著.中葡设计握手家具篇从北京到帕雷德斯[M]北京：中国建筑工业出版社，2018.10

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