虛擬現(xiàn)實技術在建筑設計教育中的應用初探

曾玥

摘 要 建筑教育在涉及空間及實物教學內(nèi)容上時，傳統(tǒng)教育的圖片加解說，或者實地考察的方式，要么難以實現(xiàn)良好的體驗感，要么耗費大量財力人力，因而受到諸多限制。而采用虛擬現(xiàn)實技術，則可以在實現(xiàn)同樣教學效果的同時，很好地彌補這些缺陷。

關鍵詞 虛擬現(xiàn)實 建筑教育 教學方法 教學效果

中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A

隨著21世紀我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑業(yè)也迎來了高速發(fā)展期。隨之而來的問題是市場對大量建筑相關合格人才的需求與人才供應不足之間的矛盾。在建筑相關行業(yè)，包括建筑設計、建筑施工等行業(yè)人才的培養(yǎng)過程中，當涉及需要空間體驗、實地（工地）參觀實習等教學內(nèi)容時，傳統(tǒng)教學通常是采用二維圖像和文字說明的教學形式，缺乏身臨其境感，以及在工地實習的機會，學生學習時的感受和教學效果大打折扣。因此，傳統(tǒng)建筑教學手段在這些內(nèi)容的教學形式上存在著相當?shù)木窒扌浴６摂M現(xiàn)實技術則可以很好地彌補這一缺點，將其應用于建筑教育中，會存在非常廣闊的空間。

1虛擬現(xiàn)實技術及其應用

虛擬現(xiàn)實技術，又稱VR技術，即“Virtual Reality”技術，是20世紀80年代的時候，由美國科學家杰倫.拉尼爾教授提出來的，通過三維建模、計算機圖形學、實時立體顯示、新型人機交互等技術，使得身處其中的人獲得相應的視覺、聽覺、觸覺等虛擬感官刺激，創(chuàng)造沉浸在虛擬場景中的效果。同時，使用者作為主體，還能與軟件顯示中的內(nèi)容進行互動，使用軟件中的工具，可以對顯示內(nèi)容進行移動、變形、修改等操作，使用戶產(chǎn)生處在真實世界中的感覺。虛擬現(xiàn)實技術的應用軟件包括C#，Unity3D，3Dmax，Maya，Rhinoceros等，與市面上各通用軟件兼容，通用性及可學性強。虛擬現(xiàn)實技術的應用范圍十分廣泛，目前已在多個領域獲得市場應用，包括教育培訓、軍事訓練、輔助設計、游戲娛樂等。

2在涉及空間及實物教學內(nèi)容時，傳統(tǒng)建筑手段的缺點與虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢

（1）建筑經(jīng)典作品賞析及認知實習教學方面：建筑教學中涉及許多對經(jīng)典作品的認知和解讀的教學內(nèi)容，以建筑學大一的大師作品賞析課程作業(yè)為例，通常會要求學生對知名大師的作品，比如柯布西耶的“薩伏伊別墅”、安藤忠雄的“光之教堂”、賴特的“流水別墅”等，進行空間、流線、光影、室內(nèi)外視線等方面的分析，內(nèi)容包括空間的尺度感，流線過程中空間的變化，光線結(jié)合洞口或者玻璃產(chǎn)生的光影效果等。此類分析可以有效地提高學生對空間的認知，是建筑設計類學生非常重要的培養(yǎng)內(nèi)容。限于傳統(tǒng)教學中，圖片展示、教師口頭講解，同學們需要根據(jù)描述對空間進行想象的教學方式，學生對建筑及建筑內(nèi)部空間認知的效果差強人意，且這種教學方式也難以提起學生學習的興趣，調(diào)動他們的學習積極性。

建筑認知教學包括建筑考察實習。此類教學通常由教師帶隊赴異地，對建筑進行實地考察。這種教學方式雖然效果良好，但存在諸多問題，例如大量人員的出行耗費財力物力，費時費力，又有一定的出行安全風險。因此，此種教學方式在整個建筑學教育體系中只能進行寥寥幾次，難以覆蓋大量的建筑實例，教學內(nèi)容非常有限。

（2）建筑設計教學方面： 傳統(tǒng)建筑設計教學只能通過Sketchup軟件建立模型，敷設材質(zhì)，然后在其中漫游。但是該軟件缺乏漫游渲染功能，空間環(huán)境逼真程度欠缺，且該軟件漫游功能較差，空間體驗感不佳。因此，這種教學方式對培養(yǎng)學生的設計能力的局限性非常明顯。

建筑設計重慶盧浮印象數(shù)字科技有限公司開發(fā)的Mars系統(tǒng)，采用了類似Lumion的場景布置方式，可以通過在虛擬世界的漫游中，一邊方便地穿梭于各個設計的建筑場景中，一邊實時修改建筑的材質(zhì)、顏色，可以進行類似站在建筑里進行設計修改的功能。并且，該軟件還可以同步渲染，極好地改善了空間體驗感，從而大大縮短了設計修改過程，改善了設計作品可視化和可漫游體驗的程度，極大地提高了工作效率，讓學生在進行設計創(chuàng)作的過程中，可以沉浸并樂在其中，最終實現(xiàn)提高學生設計能力的教學目的。

（3）工地實習教學方面：在傳統(tǒng)教學方式中，建筑學學生低年級學習的建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)造等知識，教師通過照片、示意性圖片、文字說明等來闡述這一知識點，然后通常大三或者大四會被安排到施工工地現(xiàn)場觀摩實習，參觀工地施工過程中的砌塊砌筑、鋼筋鋪設、防水材料鋪設等實際施工操作，作為對所學知識的現(xiàn)場認知，加強對所學過的相關知識的理解與記憶，加深印象。

但是這種教學方式同樣存在諸多問題，比如學校周邊一定時期內(nèi)施工項目不多，項目施工周期與教學周期無法匹配，單次實習只能看到施工周期的某一階段。另外，施工現(xiàn)場雜亂，極易出現(xiàn)安全事故，而大量學生進入工地，也會對工地現(xiàn)場施工單位的工作造成干擾和影響，導致大多施工單位不愿意配合等等。所以，工地觀摩實習固然教學效果好，但工地實習機會缺乏，安全隱患多，教師及實習單位責任重大，極大地限制了該項教學活動的開展。

通過虛擬現(xiàn)實技術則可以無需與施工單位的施工周期進行協(xié)調(diào)，便可以隨時就能體驗整個施工過程，此外，還可以完全避免各種事故的發(fā)生，實現(xiàn)零安全風險。

3結(jié)語

綜上所述，將虛擬現(xiàn)實技術應用于建筑教育，無論對于經(jīng)典建筑作品的認知，建筑實地考察，建筑設計教學，還是工地實習等方面，都能很好地改善學生學習的體驗感和參與度，從而大大提升學生的學習興趣和學習熱情，有效地提高了教學效果。以上僅為虛擬現(xiàn)實技術在建筑教育應用中的一小部分，而該項技術在建筑教育的應用范圍遠不限于此，因此，其應用前景非常廣闊。大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術與建筑教育結(jié)合的教學方式，將會成為建筑教育發(fā)展的重要方向。

參考文獻

[1] 姜華等.施工項目安全控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.endprint