基于虛擬仿真教學(xué)平臺的景觀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

龍渡江

[摘? ? ? ? ? ?要]? 基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的虛擬仿真教學(xué)平臺，開展了景觀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)工作，完成了從傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)向虛擬仿真教學(xué)平臺的遷移。結(jié)果表明：學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)際用時減少、實(shí)驗(yàn)效率大幅提高。指出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)對設(shè)計(jì)類人才的培養(yǎng)大有益處，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)的深度融合，全面提升本科生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，并對今后虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展及其對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)進(jìn)行展望。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;景觀設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2020）09-0034-02

自從教育部頒布《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》以來，我國不斷深化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)和推廣，仿真教學(xué)平臺的建設(shè)成為熱門話題。但是具體怎么設(shè)計(jì)和構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)平臺，哪些專業(yè)和課程適合進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)平臺的教學(xué)，經(jīng)過了幾年的發(fā)展，很多院校也有了一些經(jīng)驗(yàn)。如桂林旅游學(xué)院就于2014年開始開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)，成立了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的構(gòu)建

（一）解決景觀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的實(shí)際問題

規(guī)劃類、設(shè)計(jì)類課程有個特點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有比高，但是其實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有實(shí)驗(yàn)場地不可移動，實(shí)驗(yàn)場地屬于高危環(huán)境，施工屬于不可及和不可逆的操作，大型或綜合訓(xùn)練具有高成本、高消耗等特點(diǎn)，使得其在實(shí)際教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)。開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有效解決了上述問題。虛擬仿真不僅能實(shí)現(xiàn)三維動畫的所有特性，而且還能在任意地點(diǎn)、任意時間使人們進(jìn)行觀察并實(shí)時感受到隨之產(chǎn)生的場景變化、位置變化等，真正實(shí)現(xiàn)步移景異，并可雙向互動親自參與場景的布置。

因此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是景觀設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的實(shí)際問題的有效解決途徑，虛擬仿真技術(shù)能實(shí)時地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)場地和特征，以及實(shí)驗(yàn)需要的設(shè)施和條件，學(xué)生不用去到真實(shí)場地即可進(jìn)行模擬操作，一舉數(shù)得。

（二）建設(shè)思路

用虛擬仿真技術(shù)，對景觀設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容進(jìn)行改革，將景觀設(shè)計(jì)的要素如地形、水體、建筑、小品、環(huán)境設(shè)施等進(jìn)行模擬場景建模，學(xué)生足不出戶即可了解各個景觀設(shè)計(jì)場地的特征，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)表現(xiàn)。這是有別于目前本專業(yè)其他課程以及本課程以往教法的。

（三）設(shè)計(jì)內(nèi)容

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)測試和實(shí)驗(yàn)報告四個部分，其中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括景區(qū)的場地景觀設(shè)計(jì)，包括地坪選擇、建筑設(shè)計(jì)、護(hù)欄設(shè)計(jì)、路燈設(shè)計(jì)、座椅設(shè)計(jì)、標(biāo)牌設(shè)計(jì)、垃圾桶設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)步驟不唯一，每個單元可以自由組合，每個組合至少十步以上的實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)測試包括試驗(yàn)相關(guān)的測試題，目前一個實(shí)驗(yàn)有15道關(guān)于實(shí)驗(yàn)的知識測試題。實(shí)驗(yàn)報告包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論、注意事項(xiàng)、對實(shí)驗(yàn)的評價和建議等。

（四）建設(shè)目標(biāo)

改變教師傳統(tǒng)的注入式教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，將學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)空間開放，讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔，教師尊重學(xué)生的想法，鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，教師與學(xué)生融合成一體，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從而使學(xué)生獲取專業(yè)知識和技能。

（五）教學(xué)平臺建設(shè)

在仿真平臺上，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一共設(shè)置了學(xué)習(xí)、測試、演示和設(shè)計(jì)4個模塊。各系統(tǒng)的功能如下：

1.學(xué)習(xí)模塊：該模塊前半部分類似于實(shí)驗(yàn)教材，有實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、操作步驟、注意事項(xiàng)等，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)前先預(yù)習(xí);該模塊后半部分主要利用文字、聲音和表情圖案等提示幫助下，人機(jī)交互，一步一步指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)完成整個實(shí)驗(yàn)。

2.演示模塊：實(shí)驗(yàn)全過程規(guī)范操作的錄像，便于學(xué)生快速地從整體上了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

3.測試模塊：無任何提示進(jìn)行操作考試，測試結(jié)束后系統(tǒng)自動給出分?jǐn)?shù)。

4.設(shè)計(jì)模塊：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)景觀設(shè)計(jì)場景，設(shè)計(jì)完提交，教師端可進(jìn)行評分。

考核完成后，需撰寫實(shí)驗(yàn)報告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及對該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評價和建議，提交給老師評閱。

二、景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)

（一）將項(xiàng)目引入課堂

景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是使用實(shí)際景觀設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，模擬實(shí)景使得學(xué)生有身臨其境的感覺，而且可以通過教師前期準(zhǔn)備好的視頻、照片、文字等資料結(jié)合虛擬場地進(jìn)行基礎(chǔ)資料收集與整理，既體現(xiàn)了安全性又結(jié)合了實(shí)體性。

（二）三站式混合交替教學(xué)模式

將理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和虛擬仿真線上教學(xué)交互在一起，成為本課程的核心教學(xué)模式。

（三）更體現(xiàn)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

大學(xué)的很多課程和學(xué)習(xí)主要靠學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)，而本課程的教學(xué)方法就是教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)，學(xué)生主動自主學(xué)習(xí)。

總之，景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)既體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，也體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。除此之外，對于課程而言，學(xué)生可以根據(jù)自身的缺點(diǎn)和自己的愛好興趣選擇不同模塊，可以是手繪，也可以是電腦，但是都需要線上的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，大量的學(xué)生自主學(xué)習(xí)和交互式學(xué)習(xí)共同保證學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和效果。

另外，對不同專業(yè)的學(xué)生而言，景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也可以滿足他們的不同需求。比如風(fēng)景園林和景觀設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生會更注重實(shí)驗(yàn)的專業(yè)內(nèi)容和操作，人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃的學(xué)生更注重實(shí)驗(yàn)里關(guān)于地理知識和規(guī)劃方面的內(nèi)容和操作，而旅游管理專業(yè)的學(xué)生則比較注重實(shí)驗(yàn)過程中對景觀的感知和體驗(yàn)。但是目前該課程并沒有分不同專業(yè)進(jìn)行建設(shè)，所有相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容是一樣的，并沒有區(qū)別。

三、教學(xué)效果分析

（一）創(chuàng)設(shè)景區(qū)實(shí)體情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)校興趣，景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)場景應(yīng)用了實(shí)體游戲場景，對環(huán)境景色的體現(xiàn)非常具象，還模擬了風(fēng)，讓操作者在操作的過程中感覺周圍環(huán)境是變動的，更加身臨其境。目前三個實(shí)驗(yàn)都是用的實(shí)際景區(qū)的場景，建模很具體細(xì)致，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時，可以根據(jù)自己的步履和可視的角度進(jìn)行觀看，還增添了聲音，讓學(xué)生感官的感覺更真實(shí)。

（二）創(chuàng)造高效的學(xué)習(xí)路徑，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率

該實(shí)驗(yàn)操作非常簡單，如攝像機(jī)的操作：W、A、S、D控制實(shí)驗(yàn)中的“我”前、左、后、右的移動，按住鼠標(biāo)中鍵移動鼠標(biāo)可以控制攝像機(jī)任意變換角度，鼠標(biāo)滾輪控制視野的放大和縮小。這些跟打游戲設(shè)置一樣，學(xué)生使用起來非常習(xí)慣和方便。而且實(shí)驗(yàn)場景很像游戲場景，激發(fā)學(xué)生興趣。物體（如護(hù)欄、路燈，長凳、垃圾桶等）的創(chuàng)建直接點(diǎn)擊按鈕創(chuàng)建物體以及點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可自由移動物體;細(xì)節(jié)上也注重實(shí)驗(yàn)的感官和體驗(yàn)效果，如鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊物體，物體即被選中，而被選中的物體會有外發(fā)光效果，這些都是保證實(shí)驗(yàn)效果的基礎(chǔ)。

通過對學(xué)生的調(diào)查，90%以上的學(xué)生（102名2016級人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)生問卷調(diào)查）普遍認(rèn)為每個實(shí)驗(yàn)場景都很真實(shí)，可選擇的建造樣式也很多，還能不斷變化場景，不像軟件那么枯燥，也沒有那么復(fù)雜，很容易操作，教學(xué)效果選擇“優(yōu)”。另外，根據(jù)上完課的學(xué)生的回訪，有學(xué)生提出：實(shí)驗(yàn)過程可逆，進(jìn)行過程中也可以反過來進(jìn)行修改操作，中途也可以進(jìn)行保存。確定完成后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行提交，老師就可以在提交窗口看到他提交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行打分，他也可以在學(xué)生界面看到自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果情況。覺得比以往的課程作業(yè)和評分高效多了。

（三）多路徑組合，提高教學(xué)效果

該實(shí)驗(yàn)除了實(shí)驗(yàn)過程本身的生動性，還包含了測試題，可以和實(shí)驗(yàn)操作相輔相成。測試題是關(guān)于景觀設(shè)計(jì)的各種專業(yè)知識，如跟實(shí)驗(yàn)相關(guān)的試驗(yàn)場地、設(shè)計(jì)元素、施工工序等相關(guān)知識。而且對于同一實(shí)驗(yàn)場景而言，學(xué)生可以選擇景觀的各類要素進(jìn)行隨機(jī)組合，比如地基完成之后，可以任意選擇建筑、圍欄、景觀小品、景觀設(shè)施等進(jìn)行排列組合，并不影響最終實(shí)驗(yàn)效果。這種多路徑組合的方式，無疑能提高教學(xué)效果。

總之，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)大有益處，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)的深度融合。虛擬仿真教學(xué)平臺全面提升了本科生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效方式。

四、景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（一）注重教學(xué)方法創(chuàng)新

建立了“四結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法：即課內(nèi)課外結(jié)合、線上線下結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合、學(xué)考結(jié)合。學(xué)生可以在課堂學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識，還可以在課外登陸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源，形象生動了解景觀設(shè)計(jì)和施工過程的關(guān)鍵技術(shù)等相關(guān)知識，學(xué)習(xí)過程中還可以通過測試檢查知識點(diǎn)的掌握情況。

（二）進(jìn)行評價體系的創(chuàng)新

3D仿真等多種現(xiàn)代信息技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了立體、直觀、形象、全面可視化的開放式教學(xué)環(huán)境，有效達(dá)到資源共享，提高教學(xué)效果;通過學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況和知識點(diǎn)問答等方面考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。將實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)測試、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)報告 “四位一體”全面考核和評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，并重點(diǎn)考核實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分，突出創(chuàng)新設(shè)計(jì)及與項(xiàng)目實(shí)踐相關(guān)的能力考核。

（三）注重對傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展

景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供了開放的交互式實(shí)驗(yàn)平臺，改變了傳統(tǒng)講課和實(shí)地式具有一定危險性的傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)習(xí)模式，對景觀設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容進(jìn)行改革，將景觀設(shè)計(jì)的要素如地形、水體、建筑、小品、環(huán)境設(shè)施等進(jìn)行模擬場景建模，學(xué)生足不出戶即可了解各個景觀設(shè)計(jì)場地的特征，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)表現(xiàn)，是有別于目前本專業(yè)其他課程以及本課程以往教法的。

另外，景觀設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺在課程的設(shè)計(jì)上，堅(jiān)持“線上結(jié)合線下”的原則，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)推動教學(xué)的改革和發(fā)展。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以虛擬仿真技術(shù)為依托，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺為支撐，創(chuàng)建開放共享、實(shí)時交互、即時學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入日常教學(xué)計(jì)劃中，以此來滿足培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要。

教學(xué)體系構(gòu)建的重要保障，對旅游管理專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)也是有益補(bǔ)充。

五、結(jié)語

桂林旅游學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，因此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的非常好的措施和手段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺不僅是創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有力支撐，也是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)、風(fēng)景園林專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建和運(yùn)行的有力保障，還是旅游管理專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)路徑的有益補(bǔ)充。

◎編輯 陳鮮艷