環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)空間的設(shè)計(jì)研究

史培行

摘 要：談到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)這一專業(yè)名詞，人們自然而然會(huì)聯(lián)想到的是好萊塢電影中強(qiáng)烈的視覺沖擊，但隨著科學(xué)技術(shù)的日益普及，各種高新技術(shù)離我們的生活越來越近，人們發(fā)現(xiàn)，原來在科技迅速發(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)以它獨(dú)有的魅力對(duì)我們的生活產(chǎn)生了或多或少的影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以它跨時(shí)代的獨(dú)特魅力如今已經(jīng)深入到我們生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。而隨著這一技術(shù)的日益成熟，將這一技術(shù)引入到校園的環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中，能在很大程度上改善教學(xué)手段單一的現(xiàn)狀，具有不錯(cuò)的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué);應(yīng)用價(jià)值

中圖分類號(hào)：J904 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-5079 （2020） 02-00-02

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)足以對(duì)傳統(tǒng)教育產(chǎn)生極大沖擊的新興產(chǎn)業(yè)，它可以讓課堂上的學(xué)生感受體驗(yàn)式教育，尤其涉及到對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中存在的事物的認(rèn)知方面。由于時(shí)間和空間的限制，大部分課堂教育很難做到讓學(xué)生對(duì)課題有充分的認(rèn)知。而當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育時(shí)可以在很大程度上解決這一問題，虛擬植物園、虛擬博物館、虛擬動(dòng)物園，可以讓學(xué)生無論在什么地點(diǎn)或是什么天氣條件下都可以得到更充足的教育。

一、環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教育與虛擬現(xiàn)實(shí)

環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)要求學(xué)生富有想象力以及創(chuàng)造力，而這些都是需要大量參考實(shí)例才能獲得的，而書本知識(shí)能給學(xué)生帶來的感知非常片面，例如教學(xué)想向?qū)W生展示一件名貴的工藝品，無論描述的多么繪聲繪色，就算配上一兩張照片，也比不上讓學(xué)生親眼見一次，甚至可以摸一摸更有實(shí)感，這些書本學(xué)習(xí)做不到的東西。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育的概念闡述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育，就是用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)仿真的虛擬教學(xué)環(huán)境，學(xué)員通過佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備在生成的虛擬環(huán)境中獲取所需的知識(shí)，并實(shí)際的感知在虛擬環(huán)境中的人的心理關(guān)系，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的真實(shí)反饋。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)中的潛力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過這些年的實(shí)踐已經(jīng)被證明了它獨(dú)有的價(jià)值和意義，但因?yàn)檫@一技術(shù)在游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，讓很多人對(duì)這一技術(shù)產(chǎn)生了扭曲的認(rèn)識(shí)，而環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方案可以讓更多人了解到這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過計(jì)算機(jī)制造出一個(gè)高仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)高仿真的環(huán)境里攝取所需的知識(shí)，會(huì)很容易被環(huán)境感染，受到來自儀器多方面感官的刺激，從而擺脫了書本的枯燥乏味，也就更容易掌握其中的知識(shí)，是一項(xiàng)非常有潛力可以發(fā)掘的研究項(xiàng)目。在國內(nèi)中國科技大學(xué)開發(fā)了中國第一個(gè)物理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增加了學(xué)生對(duì)于知識(shí)探索的熱情以及動(dòng)力;北京航空航天大學(xué)通過自主研發(fā)開發(fā)了面積共計(jì)400平方米的北航模擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，可以從事可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖像信息處理等，用來培養(yǎng)這方面的相關(guān)人才。在國外休斯頓大學(xué)建立了虛擬物理實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)虛擬物理實(shí)驗(yàn)室可以讓學(xué)生通過設(shè)備進(jìn)行自己想做的各種物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，深化了學(xué)生對(duì)于這一門課程的了解;University of North Carolina 制作了一種可以讓學(xué)生靈活的操縱分子原子的化學(xué)模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，按照學(xué)生的想法可以任意將其中的成分結(jié)合，以此在豐富了學(xué)生的課堂生活的同時(shí)，也激發(fā)出了學(xué)生無限的創(chuàng)造力。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的運(yùn)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的現(xiàn)實(shí)意義

學(xué)員在學(xué)習(xí)時(shí)，不管是學(xué)員本身還是外部因素是非常重要的，當(dāng)各種各樣設(shè)計(jì)類知識(shí)只能用語言和圖片展示出來的時(shí)候，對(duì)學(xué)員不論是學(xué)習(xí)欲望還是學(xué)習(xí)效率都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。而把這一技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)之中，通過仿真的環(huán)境生動(dòng)再現(xiàn)出所學(xué)知識(shí)的內(nèi)容，更有利于學(xué)生參與其中，通過“實(shí)際體驗(yàn)”而不是“圖片觀察”的方式，讓學(xué)生仿佛身臨其境一般。除此之外，學(xué)員還可以通過設(shè)備扮演其中角色的方法，使學(xué)員被賦予明確的角色，如正在規(guī)劃某景觀設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師，可以讓學(xué)生提前感受未來希望擁有的工作氛圍，了解扮演角色需要具備的專業(yè)知識(shí)。這樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)是傳統(tǒng)教育所不具備的，我認(rèn)為比起書本教育，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的可以使學(xué)生更好地了解所學(xué)知識(shí)，更具有現(xiàn)實(shí)意義。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的運(yùn)用

將這一技術(shù)運(yùn)用到環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)上，能為學(xué)生以多視角觀察地形、周邊環(huán)境等特征提供客觀有力的支持，并能讓參與設(shè)計(jì)的學(xué)生在多維信息的交互中搜尋創(chuàng)作靈感，增強(qiáng)對(duì)于感性以及理性的全方位認(rèn)知，深化設(shè)計(jì)理念，對(duì)于教師的授課內(nèi)容了解的也能夠更加直觀。

三、教學(xué)空間的環(huán)境設(shè)計(jì)

針對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室使用者的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，采用一般高校教室設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，供教師和學(xué)員使用。

（一）現(xiàn)狀問題提出及解決方案思路

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)專業(yè)所面臨的問題主要分為兩點(diǎn)：首先這一技術(shù)應(yīng)用于教育并非達(dá)到完美，在技術(shù)層面還需要更加完善，比如缺乏足夠的視覺以及觸覺回饋，甚至長期使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的話也會(huì)對(duì)身體造成影響。而且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育行業(yè)門檻以及造價(jià)非常高，使得沒有經(jīng)過專業(yè)軟件設(shè)計(jì)培訓(xùn)的教師很難像軟件開發(fā)公司一樣設(shè)計(jì)出需要的虛擬現(xiàn)實(shí)資源。其次關(guān)于認(rèn)知的負(fù)荷。在虛擬現(xiàn)實(shí)制作出的仿真世界中具有豐富的功能，這在很大程度上會(huì)干擾學(xué)生對(duì)于所需信息的自主提取，所以沉浸性虛擬現(xiàn)實(shí)空間的環(huán)境構(gòu)造應(yīng)根據(jù)認(rèn)知的負(fù)荷來響應(yīng)作出調(diào)整。我們可以通過以下兩點(diǎn)對(duì)上述問題進(jìn)行詮釋：首先培養(yǎng)優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)是重中之重，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境設(shè)計(jì)課程的教師需要具備根據(jù)課程內(nèi)容對(duì)課件做出修改課件的能力，避免學(xué)員出現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷過大的情況;其次，避免學(xué)員使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的時(shí)間過長造成身體不適，在設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室時(shí)將課件體驗(yàn)以及操作實(shí)踐部分分開，在操作實(shí)踐部分時(shí)讓學(xué)員分組操作，避免了學(xué)員整堂課不間斷使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的情況。

采用11500×7100mm一般高校教室，通過規(guī)劃放入虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，設(shè)計(jì)出一個(gè)富有前衛(wèi)科技感的環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生感受虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶給他們的獨(dú)特魅力。（如圖1，圖2）

（二）功能分區(qū)

因?yàn)檎w采用一般高校教室，只需將需設(shè)備放入即可，所以在功能分區(qū)上偏簡潔，分為教學(xué)指導(dǎo)區(qū)、學(xué)習(xí)交流區(qū)以及學(xué)員實(shí)踐區(qū)，教室的中間留出足夠的空間供教師以及學(xué)員走動(dòng)以及交流。上課前，教師在教學(xué)指導(dǎo)區(qū)完成虛擬現(xiàn)實(shí)課程軟件的調(diào)試以及改動(dòng)，課上學(xué)員在學(xué)習(xí)交流區(qū)使用VR眼鏡體驗(yàn)課件，當(dāng)有需要進(jìn)行操作實(shí)踐時(shí)學(xué)員分組在學(xué)員實(shí)踐區(qū)配合VR眼鏡操作電腦完成課堂任務(wù)。

（三）設(shè)計(jì)特色

一般認(rèn)為，大規(guī)模的設(shè)計(jì)能夠幫助我們更好地把握空間，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)這一情況，是只有在項(xiàng)目資金、人員以及時(shí)間都極度充裕的情況下。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)技術(shù)階段很難通過虛擬現(xiàn)實(shí)館體驗(yàn)館中那樣的大型設(shè)備對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，所以這一個(gè)環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室由VR眼鏡、投影儀以及教室兩頭的電腦組成，VR眼鏡小巧輕便，搭配講臺(tái)對(duì)面的學(xué)生用電腦中的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件同樣可以進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)，給予了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室相對(duì)較高的靈活性，這樣的設(shè)計(jì)不僅避免了成本過高，使更多的高?？梢源罱▽儆谧约旱沫h(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也方便后期繼續(xù)引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)備。同時(shí)選擇的椅子也與普通教室的座椅有一定區(qū)別，確保有一個(gè)較高的舒適度，讓學(xué)員沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)世界的時(shí)候不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生過大的負(fù)擔(dān)。（如圖3）

學(xué)員實(shí)踐區(qū)部分墻紙采用藍(lán)色，搭配地球板塊構(gòu)造的裝飾物，讓學(xué)員在操作完虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備“穿越”過各個(gè)場景之后，回到教室抬頭看到的就是我們生活的地球，仿佛剛才真的走出了教室去到了課件中的場景一般。（如圖4）

四、結(jié)論

最常規(guī)的也是現(xiàn)如今最普遍的教學(xué)方法就是老師在講臺(tái)上講，學(xué)生坐在下面聽，最多也就是把課堂搬到了教室附近的室外，如果課題觸及名人佳作甚至名勝古跡，這樣的多元化課堂就顯得形同虛設(shè)。但有了環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室就不同了：設(shè)計(jì)類學(xué)生可以在虛擬環(huán)境下，親身感受設(shè)計(jì)過程，暢游在知識(shí)的海洋，開拓眼界的同時(shí)儲(chǔ)備更多所需的知識(shí)，而這些改變正是使學(xué)生進(jìn)一步拓寬眼界和學(xué)習(xí)空間的最好方法。不僅如此，與傳統(tǒng)授課相比最大的優(yōu)點(diǎn)是可以突破時(shí)間以及空間的限制，我們可以利用它去到歷史上古今中外的偉人身邊了解他們的點(diǎn)滴，觀察世界各地曾經(jīng)擁有以及現(xiàn)在擁有的偉大成就，比如文藝復(fù)興時(shí)期的建筑甚至是神秘莫測的瑪雅文明等等。我相信當(dāng)學(xué)生以這種形式開始學(xué)習(xí)生活時(shí)，會(huì)對(duì)知識(shí)產(chǎn)生極大的熱情。

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