“互聯(lián)網(wǎng)+VR”背景下園林專業(yè)“畫法幾何學(xué)”虛擬仿真課程建設(shè)研究

修瑛昌，于守超，呂福堂，郭尚敬

摘 要：“畫法幾何學(xué)”是園林本科專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程，課程標(biāo)準(zhǔn)隨著社會(huì)需求的變化也在不斷調(diào)整。文章結(jié)合當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展和改革的形勢，根據(jù)教學(xué)過程中的實(shí)際情況，就課程所存在的教學(xué)問題以及虛擬仿真課程建設(shè)的方式和方法提出建議，探討了園林專業(yè)“畫法幾何學(xué)”課程的教學(xué)改革方法。

關(guān)鍵詞：“畫法幾何學(xué)”;虛擬仿真課程;園林專業(yè);“互聯(lián)網(wǎng)+”;虛擬現(xiàn)實(shí)

1 “畫法幾何學(xué)”課程信息化教學(xué)

在園林工程中，任何建筑物及其構(gòu)件的形狀、大小和做法都必須繪制成工程圖樣作為建造和施工的依據(jù)，工程圖樣都是按照投影理論繪制而成的?！爱嫹◣缀螌W(xué)”是一門用投影法繪制工程圖樣理論和方法的專業(yè)基礎(chǔ)課，是園林工程施工、預(yù)算、管理、監(jiān)理人員所必須具備的基本知識(shí)和基本技能，也是學(xué)好后續(xù)園林專業(yè)課所必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)?！爱嫹◣缀螌W(xué)”內(nèi)容抽象，是學(xué)生較難掌握、理解的一門課程[1]。因此，如何使學(xué)生能夠全面掌握該門課程、提高學(xué)生空間思維和實(shí)踐繪圖能力、培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力就顯得尤為重要。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）等技術(shù)為推進(jìn)高等教育教學(xué)改革帶來新的思維方式和行動(dòng)路線[2-3]，結(jié)合落實(shí)《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中提出的“逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革”有關(guān)要求，探討“互聯(lián)網(wǎng)+VR”在教學(xué)上的應(yīng)用研究，是推進(jìn)我國教育信息化的組成部分，對(duì)于促進(jìn)基礎(chǔ)教育課程改革，實(shí)現(xiàn)教育又好又快發(fā)展具有積極意義[4]。

2 當(dāng)前教學(xué)中存在的問題

2.1 教學(xué)思路問題

“畫法幾何學(xué)”是一門理論和實(shí)際結(jié)合緊密的課程。作為園林專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，通常開設(shè)在大學(xué)第一學(xué)年，但此時(shí)學(xué)生處于本科初始階段，缺乏對(duì)園林工程中建筑物結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。因此，在教學(xué)過程中，學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)的方式與教師講授的思路存在一定差異;在實(shí)踐過程中，學(xué)生解決問題的思路與教師的教學(xué)思路也難以實(shí)現(xiàn)同步。

2.2 學(xué)習(xí)方法問題

本門課程要求學(xué)生具備一定的空間思維能力，但部分學(xué)生空間想象能力較差，對(duì)于圖像投影規(guī)律難以理解，造成一定的學(xué)習(xí)困難。一部分學(xué)生存在“懶于動(dòng)筆”“只想不做”的現(xiàn)象，缺乏實(shí)踐操作，導(dǎo)致實(shí)際繪圖能力較差。另外，由于學(xué)生對(duì)本門課程不熟悉，對(duì)課堂上講授的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題沒能及時(shí)把握，課后缺乏與教師的有效溝通，也導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)本課程較為困難。

2.3 日常練習(xí)及興趣問題

廣西大學(xué)陳倩華老師深有體會(huì)：“學(xué)生的空間思維表達(dá)能力較差，如果體形較復(fù)雜，就很難準(zhǔn)確地表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖;作圖不規(guī)范，畫圖不按照國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)制圖規(guī)范中的要求作。有少數(shù)學(xué)生連最基本的制圖標(biāo)準(zhǔn)都知道很少。有些學(xué)生到了畢業(yè)設(shè)計(jì)還不太清楚什么地方該用點(diǎn)劃線、什么地方該用虛線、粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線以及各種符號(hào)用法”[5]。規(guī)范作圖需要在長期的練習(xí)和實(shí)踐中加以提升，通過調(diào)查學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生學(xué)習(xí)本課程僅是為了考試，并不習(xí)慣使用繪圖工具進(jìn)行規(guī)范化的作圖練習(xí)。

鑒于“畫法幾何學(xué)”教學(xué)過程中遇到的問題，本文提出了基于“互聯(lián)網(wǎng)+VR”技術(shù)支持下的“畫法幾何學(xué)”虛擬仿真課程開發(fā)思路。

3 虛擬仿真課程開發(fā)思路

3.1 以知識(shí)點(diǎn)為中心開設(shè)在線課程

目前，本科課堂時(shí)間在50 min左右，時(shí)間較長，學(xué)生無法全程實(shí)現(xiàn)精力集中，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率偏低?？筛鶕?jù)教學(xué)內(nèi)容，將課堂內(nèi)容按照知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拆分，形成以知識(shí)點(diǎn)為中心的10～15 min時(shí)長的短視頻。學(xué)生對(duì)課堂講授中某一知識(shí)點(diǎn)不熟悉時(shí)，可利用在線課程資源，有針對(duì)性地開展課后學(xué)習(xí)。

3.2 補(bǔ)充完善虛擬仿真資源

目前“畫法幾何學(xué)”教學(xué)仍以黑板繪圖或?qū)嵨飬⒄諡橹?，學(xué)生對(duì)于立體投影難以實(shí)現(xiàn)全方位觀察。有必要開發(fā)三維立體的虛擬仿真視圖，補(bǔ)充完善“畫法幾何學(xué)”課程的虛擬仿真資源，學(xué)生可通過旋轉(zhuǎn)虛擬立體圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)立體投影的全方位觀察。其中，虛擬仿真資源的建設(shè)可以利用AutoCAD繪制模型的平面圖、立面圖等二維圖紙，然后導(dǎo)入到3Ds MAX，Sketchup等軟件中創(chuàng)建三維模型，最終導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D，Lumion等軟件中，完成虛擬場景資源的制作。

3.3 搭建“互聯(lián)網(wǎng)+VR”的教學(xué)平臺(tái)

手機(jī)、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備的普及，使得學(xué)生獲取網(wǎng)絡(luò)資源的途徑更為廣泛?？蓪⒃诰€課程及虛擬仿真資源通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線教育，實(shí)現(xiàn)資源共享。例如，將某一知識(shí)點(diǎn)的在線課程及相關(guān)虛擬仿真資源以二維碼或網(wǎng)址的形式進(jìn)行發(fā)布，學(xué)生通過掃描二維碼或訪問網(wǎng)站，隨時(shí)學(xué)習(xí)在線課程并觀察虛擬仿真資源，使學(xué)生充分利用“碎片”時(shí)間學(xué)習(xí)。

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在教學(xué)平臺(tái)中也可研發(fā)游戲化學(xué)習(xí)案例。由于課程知識(shí)點(diǎn)存在難度差異，可根據(jù)難易程度構(gòu)建“知識(shí)金字塔模型”，將課程知識(shí)點(diǎn)分為3個(gè)層次，從易到難依次為基礎(chǔ)知識(shí)、綜合知識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐知識(shí)?；凇爸R(shí)金字塔模型”，在教學(xué)平臺(tái)中研發(fā)基于嚴(yán)肅游戲的學(xué)習(xí)（游戲化學(xué)習(xí)）案例，通過“闖關(guān)”游戲，讓學(xué)生不斷學(xué)習(xí)深層次知識(shí)，達(dá)到寓教于樂的目的。

3.4 制訂教學(xué)體系和考核機(jī)制

由于在線課程一定程度上弱化了教師的監(jiān)督職能，因此需要建立一套基于在線課程的教學(xué)管理機(jī)制。教師需要考慮“畫法幾何學(xué)”的特點(diǎn)與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，建立完善、健全的“畫法幾何學(xué)”在線課程體系，細(xì)化教學(xué)計(jì)劃、方案，有組織地完成“畫法幾何學(xué)”在線課程。課程體系設(shè)計(jì)要遵循從易到難、從理論到實(shí)踐的基本原則。

可適當(dāng)采用實(shí)踐性的教學(xué)方式，增強(qiáng)課程實(shí)施的靈活性，如增加一些情境教學(xué)、案例教學(xué)、體驗(yàn)教學(xué)等，通過大量形式豐富、內(nèi)容充實(shí)的教學(xué)活動(dòng)，滿足教育對(duì)象之間的差異性和多元化需求，使學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更加豐富，學(xué)習(xí)效果更加明顯。

4 結(jié)語

隨著高等教育教學(xué)改革的推進(jìn)，將現(xiàn)代化信息技術(shù)融入課堂教學(xué)中已成為課堂教學(xué)改革的發(fā)展趨勢[6]。本文在總結(jié)以往教學(xué)問題及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了基于“互聯(lián)網(wǎng)+VR”技術(shù)支持下的“畫法幾何學(xué)”虛擬仿真課程開發(fā)思路，以期能夠活躍課堂氣氛，使教學(xué)過程生動(dòng)、有趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，真正做到以學(xué)生為中心，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生具有讀圖、識(shí)圖、繪圖的知識(shí)和技能。

鑒于教師對(duì)聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院的教學(xué)情況較為熟悉，虛擬仿真課程的初步實(shí)施范圍應(yīng)以聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院學(xué)生為主。以“互聯(lián)網(wǎng)+VR”的教學(xué)平臺(tái)搭建改革為試點(diǎn)，在虛擬仿真教學(xué)課程體系有效運(yùn)行并取得良好效果和經(jīng)驗(yàn)后，再逐步推廣到其他高校，同時(shí)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可為國內(nèi)其他地方綜合性大學(xué)的在線開放課程平臺(tái)建構(gòu)提供借鑒和參考。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱：“物聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)背景下的教師培訓(xùn)方案;項(xiàng)目編號(hào)：201802251030。聊城大學(xué)博士基金;項(xiàng)目編號(hào)：318051818。山東省研究生導(dǎo)師指導(dǎo)能力提升項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱：“數(shù)字工坊”背景下風(fēng)景園林學(xué)專業(yè)碩士研究生“二元化培養(yǎng)模式”的探究;項(xiàng)目編號(hào)：SDYY17147。山東省教學(xué)改革項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱：園林專業(yè)卓越農(nóng)林應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐;項(xiàng)目編號(hào)：C2016Z008。山東省研究生教育質(zhì)量提升項(xiàng)目;無編號(hào)。

作者簡介：修瑛昌（1989— ），男，山東聊城人，講師，博士;研究方向：虛擬仿真技術(shù)在園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

*通信作者：郭尚敬（1970— ），男，山東聊城人，教授，博士;研究方向：高校教育質(zhì)量提升。

[參考文獻(xiàn)]

[1]牟萍，蔣暉，劉德炎.淺析《畫法幾何及工程制圖》教學(xué)策略[J].教育教學(xué)論壇，2015（12）：166-167.

[2]陳光，杜微，劉小東，等.面向畫法幾何教學(xué)的新型教具開發(fā)和應(yīng)用研究[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2015（6）：828-833.

[3]楊旭日.基于EON的“畫法幾何及機(jī)械制圖”虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2007.

[4]張紹軍.我國新世紀(jì)基礎(chǔ)教育課程改革從課程到課堂走向研究[D].長沙：湖南師范大學(xué)，2016.

[5]侯會(huì)靜，李占超.農(nóng)林類高?！懂嫹◣缀闻c工程制圖》課程教學(xué)改革探索[J].高教學(xué)刊，2015（17）：114-115.

[6]姚佳佳，李艷，金松濤，等.信息技術(shù)融入課堂的教師教學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展研究[J].中國電化教育，2019（3）：37-47，80.

Study on virtual simulation course of “Descriptive Geometry” for landscape?architecture specialty under the background of “Internet + VR”

Xiu Yingchang， Yu Shouchao， Lyu Futang， Guo Shangjing*

（College of Agronomy Liaocheng University， Liaocheng 252000， China）

Abstract：Descriptive geometry is a compulsory technical foundation course for undergraduate majors in gardens.，curriculum standards are constantly adjusting as social needs change. Based on the current situation of scientific and technological development and reform， this paper puts forward the proposal on the teaching problems existing in the curriculum and the methods. In addition， the methods of virtual curriculum construction according to the actual situation in the teaching process are discussed， the teaching reform method of the gardening painting geometry course is also discussed.

Key words：“Descriptive Geometry”; virtual simulation course; garden professional; “Internet+”; virtual reality