VR技術(shù)在園林教學(xué)中的應(yīng)用

曾巧如 黃東兵 吳碧珊

摘 要：VR技術(shù)是現(xiàn)代發(fā)展迅猛的一項(xiàng)新型技術(shù)，也是將來(lái)各行各業(yè)利用發(fā)展最為突出的、極有潛力的一項(xiàng)新型技術(shù)。由于其特有的感官虛擬現(xiàn)實(shí)，在很多領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮了重大作用。但該項(xiàng)技術(shù)在園林學(xué)科方面的發(fā)展還處于初級(jí)階段，本文簡(jiǎn)單介紹了VR技術(shù)如何運(yùn)用于園林教學(xué)，以及在園林教學(xué)中所發(fā)揮的重要作用。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);園林;教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642;TU986.2-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-9052（2020）03-0056-02

一、教育VR化的背景

虛擬現(xiàn)實(shí)（含增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)，Virtual Reality簡(jiǎn)稱VR）融合應(yīng)用了多媒體、傳感器、新型顯示、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等多領(lǐng)域技術(shù)，能夠拓展人類感知能力，改變產(chǎn)品形態(tài)和服務(wù)模式，給經(jīng)濟(jì)、科技、文化、軍事、生活等領(lǐng)域帶來(lái)深刻影響。

中共中央總書(shū)記習(xí)近平在2018年世界VR產(chǎn)業(yè)大會(huì)開(kāi)幕式時(shí)發(fā)來(lái)賀電指出，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在蓬勃發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐步走向成熟，拓展了人類感知能力，改變了產(chǎn)品形態(tài)和服務(wù)模式[1]。當(dāng)前，全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)正從起步培育期向快速發(fā)展期邁進(jìn)，我國(guó)面臨同步參與國(guó)際技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的難得機(jī)遇。廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院作為高職院校，緊跟時(shí)代步伐，推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育、職業(yè)教育的實(shí)施教學(xué);構(gòu)建虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等教育教學(xué)環(huán)境，發(fā)展虛擬備課、虛擬授課、虛擬考試等教育教學(xué)新方法。促進(jìn)以學(xué)習(xí)者為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)，推動(dòng)教、學(xué)模式轉(zhuǎn)型，打造虛擬實(shí)訓(xùn)基地，持續(xù)豐富培訓(xùn)內(nèi)容，提高專業(yè)技能訓(xùn)練水平，滿足各領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才需求。促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)教育資源開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化示范應(yīng)用，推動(dòng)科普、培訓(xùn)、教學(xué)、科研的融合發(fā)展。

二、VR技術(shù)宏觀發(fā)展歷程

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，隨后大型、昂貴的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品出現(xiàn)，到如今的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，發(fā)展歷程與計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程非常相像。被公認(rèn)為是繼移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的下一代計(jì)算平臺(tái)。下面是VR技術(shù)發(fā)展的里程碑事件：

1957年，電影攝影師Morton Heiling發(fā)明了名為Sensorama的仿真模擬器。

1968年，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父、著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Ivan Sutherland設(shè)計(jì)了第一款頭戴式顯示Sutherland。

1987年，一位著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jaron Lanier，利用各種組建拼湊出第一款真正投放市場(chǎng)的VR商業(yè)產(chǎn)品。

2012年沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)公司Oculus VR通過(guò)國(guó)外知名眾籌網(wǎng)站KickStarter募資到250萬(wàn)美元用于研發(fā)Oculus Rift，后來(lái)被Facebook以20億的天價(jià)收購(gòu)。

三、VR技術(shù)在園林專業(yè)教學(xué)的運(yùn)用

5G時(shí)代的到來(lái)為VR技術(shù)硬件等各方面提供了更好的條件，但也對(duì)VR技術(shù)人才需求更加迫切，然而VR 人才培養(yǎng)仍處于起步階段，規(guī)模及數(shù)量都無(wú)法滿足社會(huì)需求[2]。園林類專業(yè)教學(xué)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了一定的階段。但VR技術(shù)在園林專業(yè)上的應(yīng)用教學(xué)還處于初級(jí)階段。

摩爾空間VR技術(shù)產(chǎn)品擁有超強(qiáng)的展現(xiàn)能力，能夠完美再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的園林景觀。在VR技術(shù)應(yīng)用之前，園林設(shè)計(jì)方案展現(xiàn)經(jīng)歷了圖紙到電腦三維模型展示的變遷。雖然能夠在電腦屏幕上展示三維的園林模型，但是電腦屏幕依舊是一個(gè)二維屏幕，三維模型只是通過(guò)明暗關(guān)系展示的二維圖像。

VR通過(guò)特制頭盔將屏幕直接放在人的眼前。雖然依舊是通過(guò)二維屏幕將光線投射到人的眼睛里，但是由于頭盔里的屏幕距離人眼較近，所以人眼感覺(jué)不到屏幕的存在（如圖1）。人眼所感知的，只有屏幕發(fā)出的光線。只要VR頭盔屏幕射入人眼的光線符合自然界光線的規(guī)律，那么人就會(huì)覺(jué)得自己看到的是真實(shí)世界。與此同時(shí)，VR設(shè)備通過(guò)各種傳感器，感知人的動(dòng)作與行為，將人在真實(shí)空間中的行為和虛擬頭盔顯示的畫(huà)面結(jié)合起來(lái)。無(wú)論是前后移動(dòng)還是旋轉(zhuǎn)視角，看到的圖像在經(jīng)過(guò)底層算法優(yōu)化和渲染后都是實(shí)時(shí)且逼真的，這種體驗(yàn)從視覺(jué)上“欺騙”人的大腦，配合著其他的感官交互，讓人完全感覺(jué)不到自己處在虛擬世界當(dāng)中。而是認(rèn)為自己正身在其中，融合于真實(shí)的園林環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)在園林教學(xué)中，不僅僅是一個(gè)演示媒體，還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺(jué)形式反映了設(shè)計(jì)者思路，比如設(shè)計(jì)園林作品之前，首先是對(duì)園林用地的結(jié)構(gòu)、地形做細(xì)致地測(cè)量，為了使之定量化，還需設(shè)計(jì)許多圖紙，當(dāng)然這些圖紙只有內(nèi)行人能看懂。虛擬現(xiàn)實(shí)可以把這種構(gòu)思變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，使以往傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式提升到現(xiàn)在即設(shè)計(jì)、即看、即所得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，既節(jié)約時(shí)間，又節(jié)省做模型的費(fèi)用。具體可反映在教師的教與學(xué)生的學(xué)上面。

（一）快速、便捷、虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)演示

由于園林建設(shè)建造成本高昂，不管是教師的園林作品還是學(xué)生設(shè)計(jì)的作品，都很難讓每一個(gè)作品付諸實(shí)施。所以，看到的設(shè)計(jì)作品只能是紙上談兵。但通過(guò)VR技術(shù)的運(yùn)用，教師可以通過(guò)摩爾空間MolspaceX VR編輯器在VR中非常便捷、實(shí)時(shí)地設(shè)計(jì)自己的園林作品，并在虛擬世界中看到設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)效果，還可以直觀地傳授給學(xué)生，讓學(xué)生看到無(wú)異于真實(shí)的園林作品效果（如圖2）。

（二）輕松快速出成果的學(xué)習(xí)工具

以往，學(xué)生制作一張園林設(shè)計(jì)作品所耗時(shí)間較長(zhǎng)，且不便于修改，收效甚微。最終下來(lái)園林設(shè)計(jì)作品所花費(fèi)的人力物力與收效完全不成正比，而使用VR技術(shù)則可以輕松完成空間建模[3]。通過(guò)摩爾空間MolspaceX VR編輯器可以快速、便捷、實(shí)時(shí)展示自己的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)效果，還可以多次構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，擇優(yōu)選擇。

四、VR技術(shù)在園林專業(yè)教學(xué)的作用

（一）提高教師與學(xué)生的教與學(xué)雙重效率

教師可以快速、實(shí)時(shí)地傳授自己的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)感受到設(shè)計(jì)效果，把傳統(tǒng)園林里勘測(cè)——規(guī)劃——設(shè)計(jì)——畫(huà)圖——出效果幾個(gè)步驟才能出來(lái)的設(shè)計(jì)，一步到位地表現(xiàn)出來(lái)。節(jié)省了大量的時(shí)間，讓教師在相同的時(shí)間里可以傳授更多內(nèi)容給學(xué)生，使學(xué)生受益倍現(xiàn)。

學(xué)生可以快速地完成教師布置的設(shè)計(jì)作業(yè)，不滿意還可以不斷修改，直到出現(xiàn)自己滿意的設(shè)計(jì)效果。節(jié)省的時(shí)間，可以大量練習(xí)其他不同風(fēng)格的設(shè)計(jì)，使自己在相同的時(shí)間能學(xué)習(xí)到更多更好的內(nèi)容。

（二）提高園林教學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力

這種新穎的教學(xué)模式，大大提高了教師的授課熱情。對(duì)學(xué)生而言，不同于平時(shí)枯燥無(wú)味的課堂氣氛，這種聲情并茂的虛擬現(xiàn)實(shí)的授課方式，極大地引起了同學(xué)們的上課興趣。教師上課激情滿懷，學(xué)生聽(tīng)課興趣盎然，形成了一個(gè)熱情四射、氣氛濃烈的園林課堂教學(xué)。

（三）降低園林教育成本

虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)，可以把現(xiàn)實(shí)中昂貴的園林作品，再現(xiàn)于園林設(shè)計(jì)當(dāng)中。不管是參觀著名的園林景觀，還是設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的珍貴的園林素材，都可以借助VR技術(shù)展示。而且不用考慮空間、時(shí)間、物力等各種因素，再現(xiàn)恢弘的園林景觀，真正節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。

（四）避免了現(xiàn)實(shí)園林教學(xué)的安全風(fēng)險(xiǎn)

在體驗(yàn)式教育教學(xué)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些危險(xiǎn)性的體驗(yàn)與操作。比如：在地勢(shì)陡峭的地方進(jìn)行園林施工設(shè)計(jì)、特殊植物的配置處理等，可能會(huì)出現(xiàn)險(xiǎn)情。但通過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不但可以體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)教學(xué)，還可以規(guī)避此過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。

（五）摩爾空間教學(xué)系統(tǒng)的作用

摩爾空間教學(xué)中控系統(tǒng)能夠幫助教師管理VR教室，控制學(xué)生電腦園林設(shè)計(jì)VR課件的開(kāi)啟。同時(shí)，中控系統(tǒng)能夠查看學(xué)生電腦當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。教師可以通過(guò)中控系統(tǒng)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，監(jiān)督學(xué)生是否專心上課，管理課堂更加便捷，可以合理安排教學(xué)進(jìn)程。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教師難以面面俱到，關(guān)心每一個(gè)同學(xué)，而通過(guò)中控系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)學(xué)生的關(guān)注。

（六）摩爾空間VR編輯器的作用

摩爾空間VR編輯器功能強(qiáng)大，幫助學(xué)生進(jìn)行園林設(shè)計(jì)，包含流程編輯、全景編輯、模型創(chuàng)建等功能。學(xué)生可以通過(guò)全景編輯，在VR環(huán)境中觀看、編輯全景圖片與全景視頻，實(shí)現(xiàn)全景場(chǎng)景間的跳轉(zhuǎn)和場(chǎng)景介紹的添加。通過(guò)全景編輯的方式，園林設(shè)計(jì)多了一種展示自己設(shè)計(jì)作品的形式。學(xué)士可以通過(guò)電腦三維軟件制作園林模型，然后倒出全景圖片，將其放到編輯器中進(jìn)行展示。

五、結(jié)語(yǔ)

VR作為新一代的技術(shù)平臺(tái) ，是新的產(chǎn)業(yè)與科技發(fā)展的方向。作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，必將帶來(lái)巨大的市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇。而園林教育教學(xué)，正好趕上這個(gè)美好的發(fā)展平臺(tái)，必將借助此平臺(tái)獲得更大的教學(xué)成果。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：李凌峰）