基于大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究

摘 要：“以項(xiàng)目促建設(shè)”，依托大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目推動(dòng)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，進(jìn)一步建設(shè)開(kāi)放性強(qiáng)、設(shè)備先進(jìn)、管理規(guī)范、科研能力強(qiáng)的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室。文章從大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目的角度出發(fā)，將大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目和園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相結(jié)合，促進(jìn)兩者共同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目；園林虛擬實(shí)驗(yàn)室；建設(shè)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）02-0022-03

一、引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種新型的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對(duì)風(fēng)景園林學(xué)科來(lái)說(shuō)具有重要的意義。在方案設(shè)計(jì)階段運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師的空間體驗(yàn)更具交互性和直觀性，給設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)方案創(chuàng)作的新途徑；在方案的表現(xiàn)上，觀眾可以多角度、實(shí)時(shí)互動(dòng)地來(lái)理解和感受設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，達(dá)到身臨其境的感覺(jué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中，主要用于對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境、景觀和建筑等進(jìn)行仿真模擬，可以幫助學(xué)生感受材料的質(zhì)地、顏色等物理特性，為學(xué)生提供逼真、感性的學(xué)習(xí)途徑，有利于師生的互動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)能力。[1]

以南京林業(yè)大學(xué)為例，目前大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目主要有國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、南京林業(yè)大學(xué)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃（教務(wù)處）、南京林業(yè)大學(xué)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項(xiàng)目（實(shí)驗(yàn)室與基地建設(shè)管理處）等，這些項(xiàng)目都給大學(xué)生提供了多層次、多平臺(tái)的實(shí)踐創(chuàng)新機(jī)會(huì)。學(xué)生利用園林虛擬實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目研究，有利于他們拓展創(chuàng)新思路，增強(qiáng)解決問(wèn)題和團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

園林虛擬實(shí)驗(yàn)室是伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的新型實(shí)驗(yàn)室，各高校的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室多是在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備供應(yīng)商的幫助下建成的，強(qiáng)調(diào)園林景觀場(chǎng)景的虛擬展示，而對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助教學(xué)科研的功能不夠重視。此外，由于缺乏可以借鑒的虛擬實(shí)驗(yàn)室案例，在園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理中出現(xiàn)了一些問(wèn)題。

二、園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理中出現(xiàn)的問(wèn)題

1.盲目建設(shè)，缺乏對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

近幾年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟和普及助推了各高校建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的浪潮，園林虛擬實(shí)驗(yàn)室也雨后春筍般紛紛出現(xiàn)。由于認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)和急功近利的心態(tài)，多數(shù)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建成的是園林景觀“虛擬展廳”。環(huán)形折幕、立體投影儀、立體眼鏡、三維鼠標(biāo)、高性能計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備實(shí)際上僅僅構(gòu)成了“立體影院”，并沒(méi)有完全發(fā)揮出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的科研功能。更有甚者，相近學(xué)科重復(fù)建設(shè)功能類似的虛擬實(shí)驗(yàn)室，造成了資源和人力浪費(fèi)。

2.人員缺乏，虛擬實(shí)驗(yàn)室管理的相關(guān)培訓(xùn)較少

目前，園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理人員嚴(yán)重缺乏。一方面，由于崗位編制的原因，很難保證園林實(shí)驗(yàn)室擁有專職的實(shí)驗(yàn)管理人員；另一方面，有園林專業(yè)背景并且具有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)知識(shí)的人才屈指可數(shù)，多數(shù)的實(shí)驗(yàn)室人員只能進(jìn)行日常的實(shí)驗(yàn)室管理工作；再一方面，有相應(yīng)技術(shù)水平和能力的人才由于職稱評(píng)定和待遇等因素，不愿意長(zhǎng)期從事虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理工作。此外，園林虛擬實(shí)驗(yàn)室工作人員的專業(yè)培訓(xùn)較少。園林虛擬實(shí)驗(yàn)室人員缺乏，專業(yè)素質(zhì)不夠嚴(yán)重制約了虛擬實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。

3.維護(hù)不足，虛擬實(shí)驗(yàn)室軟硬件老化

“重建設(shè)，輕維護(hù)”是園林虛擬實(shí)驗(yàn)室目前普遍存在的突出問(wèn)題。這與單位重視程度、人員配置與素質(zhì)、管理經(jīng)費(fèi)投入、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置等有一定關(guān)系。虛擬實(shí)驗(yàn)室不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，軟硬件設(shè)備尤其是軟件系統(tǒng)的更新?lián)Q代速度極快，而且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日新月異，如果仍然按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行和維護(hù)模式去管理，就很難體現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4.開(kāi)放不足，虛擬實(shí)驗(yàn)室空置率較高

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室類似，園林虛擬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放不足的問(wèn)題也較為嚴(yán)重。有些虛擬實(shí)驗(yàn)室可以保證正常工作時(shí)間的開(kāi)放，工作時(shí)間之外就不能開(kāi)放，靈活度不夠，而且在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的開(kāi)放度也不夠[2]；有些虛擬實(shí)驗(yàn)室則處于半關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室的空置率較高。這些都不利于大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)的開(kāi)展，沒(méi)有充分發(fā)揮出虛擬實(shí)驗(yàn)室作為大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)科研平臺(tái)的作用。

三、園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理方法研究

1.園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的政策引導(dǎo)

（1）加大宣傳，進(jìn)一步開(kāi)放園林虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是新生技術(shù)，因此園林虛擬實(shí)驗(yàn)室一直籠罩著神秘色彩。加大宣傳，普及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，消除對(duì)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的神秘感，進(jìn)一步開(kāi)放，讓廣大師生能夠走進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)科研活動(dòng)。

（2）政策扶持，科學(xué)地推進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理

園林虛擬實(shí)驗(yàn)室主管單位要做好頂層設(shè)計(jì)，制定科學(xué)合理的建設(shè)和再建設(shè)方案，分步驟施行，避免“重復(fù)建設(shè)”和“重建設(shè)、輕維護(hù)”。在虛擬實(shí)驗(yàn)室人員配置和待遇方面，既要進(jìn)行優(yōu)化也要注重績(jī)效考核。對(duì)于大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生課程競(jìng)賽等創(chuàng)新設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)課程安排、實(shí)驗(yàn)學(xué)分認(rèn)定和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等方面有所傾斜。

2.園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理隊(duì)伍建設(shè)

（1）定編定崗，制定相應(yīng)的激勵(lì)政策

建立穩(wěn)定的管理隊(duì)伍是做好園林虛擬實(shí)驗(yàn)室管理的前提。虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種新的實(shí)驗(yàn)室類型，不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，管理人員不僅需要有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理人員的素質(zhì)，更要求管理人員具備現(xiàn)代電子設(shè)備的管理、操作甚至是檢修能力。這一特殊性要求相關(guān)單位在人員配置方面要定編定崗，并在管理人員的職稱和待遇等方面制定相應(yīng)的激勵(lì)政策，留住人才，潛心于園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的日常管理和教學(xué)科研活動(dòng)。

（2）靈活管理，專兼職與學(xué)生管理相結(jié)合

在進(jìn)一步開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的趨勢(shì)下，單純依靠人數(shù)有限的實(shí)驗(yàn)室專職管理人員管理是不現(xiàn)實(shí)的。應(yīng)該改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式，制定相應(yīng)政策鼓勵(lì)青年教師兼職參與實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。教師利用園林虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研活動(dòng)的同時(shí)，也可以作為實(shí)驗(yàn)室的兼職管理人員參與實(shí)驗(yàn)室的管理，不僅可以減輕專職實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作強(qiáng)度，也可以通過(guò)引入科研項(xiàng)目，進(jìn)一步提高園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的科研能力。同時(shí)，在園林虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)立勤工助學(xué)崗位，選拔認(rèn)真負(fù)責(zé)、專業(yè)能力強(qiáng)、對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室工作感興趣的學(xué)生參與虛擬實(shí)驗(yàn)室的日常管理，確保實(shí)驗(yàn)室在正常工作時(shí)間之外也能對(duì)外開(kāi)放，這對(duì)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新項(xiàng)目的研究十分有利。

（3）定期培訓(xùn)，提高管理和使用水平

虛擬實(shí)驗(yàn)室的核心設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的硬件和軟件。這些硬件和軟件需要及時(shí)更新，同時(shí)管理和使用人員也需要不斷地再學(xué)習(xí)，這是區(qū)別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)重要特點(diǎn)。人員培訓(xùn)是園林虛擬實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展的保證。在人員培訓(xùn)方面，可以采取“請(qǐng)進(jìn)來(lái)、走出去”的方式。一方面，緊密聯(lián)系國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備提供商，在提供設(shè)備的同時(shí)，進(jìn)行定期的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)；另一方面，積極安排管理和使用人員參加虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交流活動(dòng)，及時(shí)了解和掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的最新動(dòng)向。此外，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)室人員參與教學(xué)和科研工作，鉆研虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，熟悉實(shí)驗(yàn)方法，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提高虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度和管理使用水平。

3.提高虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度和教學(xué)科研水平

（1）項(xiàng)目引領(lǐng)，大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目與園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相互推動(dòng)

“項(xiàng)目引領(lǐng)”是園林虛擬實(shí)驗(yàn)室可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。①園林虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目和師生交流互動(dòng)提供一個(gè)先進(jìn)的科研平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性和多感知性等獨(dú)有特點(diǎn)，使學(xué)生能夠自如地把握空間，科學(xué)地比較方案和權(quán)衡利弊，使方案設(shè)計(jì)更趨合理和完美。指導(dǎo)教師和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員可以通過(guò)VR演示系統(tǒng)深入到場(chǎng)景中交流設(shè)計(jì)方案；②大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新成果可以不斷完善和豐富園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的程序庫(kù)和教學(xué)素材庫(kù)。例如，筆者近幾年指導(dǎo)的大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目“BIM技術(shù)輔助建筑物改造研究”、“南京林業(yè)大學(xué)校園虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”、“基于SketchUp的園林三維施工圖表達(dá)探索”等都通過(guò)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)開(kāi)展研究，取得了較好效果。與此同時(shí)，各類大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目通過(guò)使用園林虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)備平臺(tái)，能夠促進(jìn)園林虛擬實(shí)驗(yàn)軟硬件的更新和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣摺?/p>

（2）自主研發(fā)，更好地服務(wù)教學(xué)科研活動(dòng)

為廣大師生提供園林虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備是園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的首要任務(wù)，而軟件開(kāi)發(fā)是對(duì)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的更高要求。目前市面上存在很多虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用軟件，針對(duì)多種應(yīng)用領(lǐng)域，但真正為園林景觀而量身設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件并不多，而且多是國(guó)外公司的產(chǎn)品，價(jià)格昂貴。許多國(guó)外軟件產(chǎn)品并不是專門為我國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的，對(duì)于我國(guó)國(guó)情和園林景觀的特殊性考慮不足，也很少考慮教學(xué)需求。因此，開(kāi)發(fā)適合國(guó)情、適合教學(xué)需要的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序變得非常急迫。單純開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)需要相對(duì)雄厚的技術(shù)力量，而在現(xiàn)有平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和素材案例庫(kù)開(kāi)發(fā)則相對(duì)簡(jiǎn)單和快捷。例如，目前較為流行的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件Lumion3D可以從SketchUp、3DSMAX等三維建模軟件中導(dǎo)入模型，并對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行天氣、季節(jié)、時(shí)段、材質(zhì)等的仿真模擬。Lumion3D具有非常豐富的植物素材庫(kù)，但植物素材庫(kù)中中國(guó)的植物幾乎沒(méi)有。利用SpeedTree等軟件創(chuàng)建所需的植物模型導(dǎo)入Lumion3D，可以進(jìn)一步豐富Lumion3D的植物庫(kù)。

（3）改變認(rèn)識(shí)，推行“平民化”的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[3]

從分類來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可分為桌面式VR系統(tǒng)、沉浸式VR系統(tǒng)、增強(qiáng)式VR系統(tǒng)和分布式VR系統(tǒng)四個(gè)類型。桌面式VR系統(tǒng)是使用個(gè)人計(jì)算機(jī)和中低端圖形工作站來(lái)產(chǎn)生三維虛擬交互場(chǎng)景的VR系統(tǒng)，具有價(jià)格低廉、攜帶方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。園林虛擬實(shí)驗(yàn)室電腦和學(xué)生個(gè)人電腦都可以構(gòu)成桌面式VR系統(tǒng)，而園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的其他交互性軟硬件則可以構(gòu)成沉浸式VR系統(tǒng)。參與實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目的學(xué)生可以通過(guò)在個(gè)人電腦中安裝園林虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景所需的建模軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，完成園林場(chǎng)景的構(gòu)建，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行連接，從而形成分布式VR系統(tǒng)，方便師生互動(dòng)交流和組員的協(xié)同工作。推行“平民化”的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是切合大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)際的方式，不僅經(jīng)濟(jì)高效，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，也能充分利用課余時(shí)間，進(jìn)一步擴(kuò)展園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放度。

4.園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理制度化和現(xiàn)代化

由于園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度較高，各種貴重設(shè)備較多，因此建章立制、規(guī)范化管理顯得尤為重要。以南京林業(yè)大學(xué)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室為例，實(shí)驗(yàn)室制定了《虛擬仿真園林實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理制度》、《虛擬仿真園林實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)放制度》、《虛擬仿真園林實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心防火安全規(guī)定》、《虛擬仿真園林實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心緊急事故處理預(yù)案》等規(guī)章制度[4]，在制度上規(guī)范了園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的日常工作。在園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的使用方面，采用了“實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放與預(yù)約系統(tǒng)”，參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以通過(guò)該系統(tǒng)申請(qǐng)預(yù)約實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備，學(xué)生預(yù)約后通過(guò)校園一卡通刷卡實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。該系統(tǒng)還能對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保園林虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和人員安全。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)和發(fā)展，各高校的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室初步形成了各自的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研模式，但也出現(xiàn)了一些亟待解決的問(wèn)題。只有充分認(rèn)識(shí)到園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理中出現(xiàn)的問(wèn)題，在政策引導(dǎo)、管理隊(duì)伍建設(shè)、開(kāi)放程度和教學(xué)科研水平提高、管理制度化和現(xiàn)代化等方面下功夫，才能進(jìn)一步做好園林虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作?！耙皂?xiàng)目促建設(shè)”，依托各類大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目推動(dòng)園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，進(jìn)一步建設(shè)開(kāi)放性強(qiáng)、設(shè)備先進(jìn)、管理規(guī)范、科研能力強(qiáng)的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室，不失為一種有益的嘗試。

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（編輯：魯利瑞）