增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的研究與實(shí)踐

沈?qū)氶?(大連藝術(shù)學(xué)院 116600）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的研究與實(shí)踐

沈?qū)氶?(大連藝術(shù)學(xué)院 116600）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）新技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，探究適合環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)模式，是與時(shí)代接軌，與社會發(fā)展相匹配的需要，也是高等教育單位和從事高等教育的教師社會責(zé)任感的重要體現(xiàn)。這種高新技術(shù)運(yùn)用到環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)模式改革和探索，依托于高校多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)案例，不僅僅是從理論上對教學(xué)方法和模式的探討，更是從社會需求和實(shí)踐出發(fā)，培養(yǎng)出社會發(fā)展所需要的專業(yè)人才。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);環(huán)境設(shè)計(jì);教學(xué)方法;實(shí)踐

一、現(xiàn)實(shí)技術(shù)使用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)的現(xiàn)狀是各個(gè)大學(xué)之間區(qū)別不大，表現(xiàn)在缺少實(shí)踐教學(xué)的特色，引進(jìn)新技術(shù)輔以教學(xué)，能夠從根源上改善當(dāng)前的現(xiàn)狀，這也成為當(dāng)前一線教師重點(diǎn)研究的方向和課題。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的起源可以追溯至現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生，但與當(dāng)代設(shè)備相仿的第一個(gè)原型機(jī)是著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家、圖靈獎獲得者伊萬·薩瑟蘭（IvanSutherland）發(fā)明的頭戴式顯示器。1968年，作為哈弗大學(xué)電氣工程副教授的薩瑟蘭發(fā)明了名為“達(dá)摩克利斯之劍”的頭戴式顯示設(shè)備。整套系統(tǒng)將顯示設(shè)備放置在用戶頭頂?shù)奶旎ò?，并通過連接桿和頭戴設(shè)備相連，能夠?qū)⒑唵尉€框圖轉(zhuǎn)換為3D效果的圖像；從2014年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）技術(shù)的興起，微軟公司于2015年1月22日發(fā)布的HoloLens全息眼鏡，引入到中國后進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用表明，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅是一個(gè)演示載體，它還是一種設(shè)計(jì)工具。它以視覺方式反映了設(shè)計(jì)師的思想，例如房屋裝修前，設(shè)計(jì)師首先對房屋結(jié)構(gòu)做仔細(xì)測量，根據(jù)客戶所要風(fēng)格進(jìn)行構(gòu)思，還需要使用CAD設(shè)計(jì)圖紙對空間進(jìn)行量化，當(dāng)然這些專業(yè)的圖紙只有專業(yè)人士能讀懂，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把設(shè)計(jì)師的構(gòu)思轉(zhuǎn)換能夠讓客戶看見的虛擬物體和現(xiàn)實(shí)環(huán)境結(jié)合后的場景，使之前只能借助傳統(tǒng)的3DMAX設(shè)計(jì)模式提升至即看即感受的數(shù)字化空間視覺效果，有效的提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師完全可以按照自己的構(gòu)思去設(shè)計(jì)真實(shí)的空間，并且可以隨意改變空間中的觀察位置，去查看設(shè)計(jì)的效果，直到滿意為止，節(jié)約設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)時(shí)間。

國內(nèi)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀：上海工程技術(shù)大學(xué)引入該技術(shù)輔以教學(xué)，由于AR設(shè)備昂貴，國內(nèi)大多數(shù)高校還沒有引入該技術(shù)。

二、擬解決的關(guān)鍵問題

1.AR技術(shù)引入課程范圍界定

選用AR技術(shù)教學(xué)法的目的是系統(tǒng)有效地將枯燥難懂的理論轉(zhuǎn)化成直觀的范例展示給學(xué)生，并將學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目主體地位發(fā)揮到最大，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性。此時(shí)，教師在對項(xiàng)目的種類和難易程度的選擇，以及實(shí)際項(xiàng)目與理論研究方向的契合度，成為AR技術(shù)使用的關(guān)鍵問題。要根據(jù)學(xué)生的素質(zhì)和專業(yè)水平，教師隊(duì)伍的組成和研究方向以及學(xué)院的教學(xué)資源綜合考慮。

2.AR技術(shù)中軟硬件的銜接

初始階段要解決的關(guān)鍵問題是AR硬件設(shè)備與虛擬模型之間的連接，也就是說開發(fā)一種或者引入一種可以將3D軟件做出來的虛擬的模型轉(zhuǎn)化為可以讓AR硬件設(shè)備使用的轉(zhuǎn)換插件；這一插件可以是AR設(shè)備商提供，也可以是自行開發(fā)的插件，要達(dá)到這一目的，需要外聘一到兩名與此相關(guān)的程序員或者是委托程序編寫公司進(jìn)行編寫。插件的使用需要相關(guān)課程的一名任課教師進(jìn)行學(xué)習(xí)，由這名教師把插件和AR設(shè)備的使用方法傳授給其他相關(guān)教師。

三、方案的實(shí)施

1.建立增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)工作室

環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)傳統(tǒng)的課程設(shè)置可分為：大一開設(shè)環(huán)境設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)課程，大二開設(shè)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)基礎(chǔ)課程，大三開設(shè)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)方向課程，大四進(jìn)入實(shí)習(xí)階段與畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。雖然課程設(shè)置與理論知識的強(qiáng)調(diào)非常系統(tǒng)與全面，但重視課堂教學(xué)忽視實(shí)踐教學(xué)這一點(diǎn)不可否認(rèn)，即使有實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目也多是采用項(xiàng)目模擬來完成教學(xué)，很多實(shí)踐沒有得到落實(shí)而流于形式。環(huán)境設(shè)計(jì)人才培的養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)實(shí)施的立足點(diǎn)是在課程實(shí)踐體系建立之上，要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，就得重點(diǎn)構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程實(shí)踐體系，減少理論課時(shí)，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)，設(shè)立增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)環(huán)境設(shè)計(jì)工作室。試驗(yàn)室的設(shè)立應(yīng)根據(jù)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)方向與就業(yè)點(diǎn)設(shè)置，如室內(nèi)項(xiàng)目工作室，景觀項(xiàng)目工作室，陳設(shè)工作室，裝飾材料工作室等。各工作室要聘請?jiān)鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)專家與本專業(yè)教師一起承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)中，以校外實(shí)踐基地企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐為主。

2.建設(shè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)數(shù)字化表現(xiàn)課程

區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)方式，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助環(huán)境設(shè)計(jì)更增加了所表達(dá)的實(shí)際信息。不同環(huán)境設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際情況多有不同，但實(shí)際的信息有著更多的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生能夠更多思考與實(shí)際設(shè)計(jì)相關(guān)的問題。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助環(huán)境設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)和輔助設(shè)備快速運(yùn)算的信息表現(xiàn)下，將會使學(xué)生更便捷和主動地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。經(jīng)過運(yùn)算的直觀互動與快速表達(dá)，使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)設(shè)計(jì)方式，讓數(shù)字化表現(xiàn)輔助設(shè)計(jì)更好地為學(xué)生創(chuàng)新服務(wù)。

在傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，無法實(shí)時(shí)觀看設(shè)計(jì)在空間實(shí)施的情況?；谠鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)出來的空間設(shè)計(jì)動態(tài)教學(xué)項(xiàng)目系統(tǒng)，可以在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備上實(shí)時(shí)顯示設(shè)計(jì)，學(xué)生可以借助設(shè)備實(shí)時(shí)更改空間中的虛擬物品?？臻g虛擬物品可根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)理念實(shí)施標(biāo)記，實(shí)時(shí)控制，及時(shí)適應(yīng)空間設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

四、教學(xué)實(shí)踐的意義

從環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的教育教學(xué)方法上講，環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)本身是需要大量的實(shí)踐項(xiàng)目來作為教學(xué)范例支撐，但因?yàn)轫?xiàng)目資源的地理位置和出行安全等多方面因素的考慮，經(jīng)常帶學(xué)生外出進(jìn)行施工現(xiàn)場考察時(shí)不現(xiàn)實(shí)的，把增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）技術(shù)引入到教學(xué)中，不僅能夠解決以上的問題，還能夠讓學(xué)生更早的適應(yīng)和進(jìn)入市場，為迎接未來挑戰(zhàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]沈克，蔣建國，彭太樂.基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的人機(jī)物理交互仿真系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2008（4）.

[2]鐘慧娟，劉肖琳，吳曉莉.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2008（1）.

[3]涂子琰，孫濟(jì)洲.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用和研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003（12）.

[4]王涌天，劉越，胡曉明.戶外增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用的研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2003（3）.

[5]齊越，馬紅妹.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí):特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2004（5）.

沈?qū)氶?，男?983年2月生，漢族，碩士，現(xiàn)任職于大連藝術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)數(shù)字化表現(xiàn)。