虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林景觀設(shè)計”教學(xué)中的應(yīng)用研究

曹洋 杜麗敏

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)與高職課程融合是當(dāng)下職業(yè)教育改革的熱點，“風(fēng)景園林設(shè)計”是高職園林設(shè)計專業(yè)核心課程。文章認(rèn)為，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入“園林景觀設(shè)計”課程有助于推進(jìn)課程改革，實現(xiàn)學(xué)生實踐環(huán)節(jié)與知識理論之間的互補，提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);園林景觀設(shè)計;教學(xué);BIM技術(shù)

0 引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與職業(yè)教育結(jié)合是大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的必然趨勢?！皥@林景觀設(shè)計”課程是建筑設(shè)計專業(yè)的核心課程，是培養(yǎng)學(xué)生園林景觀設(shè)計思維、提升學(xué)生完成園林景觀設(shè)計能力的基礎(chǔ)課程。由于“園林景觀設(shè)計”課程具有復(fù)雜的專業(yè)知識和較強的實踐技能要求，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿足現(xiàn)代園林景觀設(shè)計人才培養(yǎng)要求。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種具有沉浸式的虛擬化交互環(huán)境技術(shù)，因此構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“園林景觀設(shè)計”課程教學(xué)體系是培養(yǎng)新時代園林設(shè)計人才的關(guān)鍵。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）是以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代技術(shù)，是一種模擬體驗虛擬世界的交互式仿真系統(tǒng)，通過創(chuàng)建虛擬世界，利用計算機系統(tǒng)構(gòu)建的交互式三維環(huán)境，可以給參與者以視覺觸覺和聽覺的真實性體驗感，以此滿足參與者的真實感受需求[1]。其具有以下特點：（1）沉浸性（Immersion），用戶完全置于虛擬世界，創(chuàng)建與虛擬世界中對象相似的存在感;（2）構(gòu)想性（Imagination），其主要是用戶在虛擬環(huán)境中獲得各種信息，并與系統(tǒng)中的行為進(jìn)行聯(lián)系，進(jìn)行相應(yīng)的判斷與推理。（3）交互性（Interaction），交互性是模擬的虛擬環(huán)境可以與人的行為進(jìn)行同步且有規(guī)律地預(yù)測計算，以此使人與虛擬空間產(chǎn)生同步交互。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)日益成熟。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林景觀設(shè)計”中的應(yīng)用優(yōu)勢

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到“園林景觀設(shè)計”中具有巨大的優(yōu)勢：（1）應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)過度重視理論教學(xué)、忽視實踐教學(xué)的弊端，為校企合作搭建平臺。忽視實踐教學(xué)難以培養(yǎng)出高素質(zhì)的園林景觀設(shè)計人才，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用則可以有效地促進(jìn)課堂教學(xué)的實效性，為校企合作構(gòu)建良好的契機平臺。例如在園林景觀“采集元素”知識點學(xué)習(xí)時，通過運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓學(xué)生在三維環(huán)境中完成虛擬設(shè)計，保障設(shè)計方案評價的實效性和可行性，實現(xiàn)了知識獲取、課堂訓(xùn)練、實踐訓(xùn)練的統(tǒng)一，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。（2）虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化資源配置。長期以來高職“園林景觀設(shè)計”課程教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容單一，缺乏與企業(yè)實際項目結(jié)合的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以將園林盡管設(shè)計中的優(yōu)秀案例引入到課堂教學(xué)中，而且還可以結(jié)合學(xué)生的實際學(xué)情，為學(xué)生構(gòu)建相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，以此達(dá)到精準(zhǔn)教學(xué)的目的。（3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)有助于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力，樹立發(fā)散性思維意識。園林景觀設(shè)計崗位不僅要求學(xué)生具有扎實的理論知識，而且還必須具有創(chuàng)新精神和發(fā)散性思維，只有這樣才能適應(yīng)園林設(shè)計企業(yè)的要求。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式基于條件的限制，學(xué)生無法實地進(jìn)行勘察，導(dǎo)致園林設(shè)計方案憑空想象，不利于學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)生搭建了虛擬仿真環(huán)境，通過構(gòu)建與真實設(shè)計方案相匹配的顏色、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等元素，通過交融互動提高學(xué)生對空間和尺度的認(rèn)知，從而提高學(xué)生的的設(shè)計能力。（4）利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，充分發(fā)揮多媒體技術(shù)優(yōu)勢，采用現(xiàn)場示范引導(dǎo)、案例講解的方式幫助學(xué)生明白與掌握設(shè)計要求、VR技術(shù)的應(yīng)用方法。這調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而為培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新思維的新時期設(shè)計人才提供了有力的保障[2]。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林景觀設(shè)計”中的實踐應(yīng)用

“園林景觀設(shè)計”課程所涵蓋的內(nèi)容比較豐富，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以體現(xiàn)出園林景觀設(shè)計的實踐能力培養(yǎng)?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到“園林景觀設(shè)計”課程中能夠為學(xué)生營造出虛擬的真實空間環(huán)境，有效提高實踐教學(xué)的效果。結(jié)合多年實踐工作經(jīng)驗，虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）在“園林景觀設(shè)計”課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐表現(xiàn)為以下幾個方面。

3.1 搭建三維模型，豐富課堂教學(xué)模式

傳統(tǒng)的“園林景觀設(shè)計”課堂教學(xué)，二維空間的教學(xué)案例大部分采取圖片、視頻等方式展現(xiàn)，此種模式難以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，尤其是枯燥的授課模式難以激發(fā)學(xué)生參與課堂的積極性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的園林景觀設(shè)計思維能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）則可以為課堂教學(xué)構(gòu)建三維模型的授課模式，突破傳統(tǒng)課堂的時間、地域限制，這樣學(xué)生可以通過三維模型更加直觀地了解到優(yōu)秀園林景觀設(shè)計的方案，體會新時代設(shè)計理念。最為重要的是通過三維模型，教師可以設(shè)計模塊化教學(xué)，按照學(xué)生的學(xué)情自主切換教學(xué)主題，以此增強學(xué)生的交互體驗感，提升學(xué)生參與課堂的積極性。

3.2 豐富教學(xué)手段，提高課堂實效

虛擬現(xiàn)實設(shè)備種類比較多，例如頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備、手持式虛擬現(xiàn)實設(shè)備等。將虛擬現(xiàn)實設(shè)備應(yīng)用到“園林景觀設(shè)計”課程中能夠有效提高課堂教學(xué)的實效性。以頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備為例，頭戴式虛擬現(xiàn)實設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)手套、頭戴式顯示器、位置跟蹤裝置以及相關(guān)的配套設(shè)備等。在課堂教學(xué)中，學(xué)生通過佩戴頭盔設(shè)備來獲得虛擬現(xiàn)實體驗，從而使其能夠置身于虛擬環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，并從學(xué)習(xí)過程中獲得由虛擬環(huán)境所提供的沉浸式體驗。例如傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要采取的“黑板+粉筆”授課方式，雖然也在突出多媒體設(shè)備的應(yīng)用，但是學(xué)生的參與性并不高。而通過頭戴式虛擬設(shè)備則可以為學(xué)生構(gòu)建參與課堂的工具，讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的過程中獲得虛擬仿真的園林設(shè)計過程。

3.3 構(gòu)建虛擬仿真實訓(xùn)平臺，開展實踐教學(xué)

“園林景觀設(shè)計”課程是一門實踐性較強的課程，課堂教學(xué)雖然能夠有效地開展理論教學(xué)，但是在涉及實踐設(shè)計技能方面的教學(xué)上，存在理論與實踐結(jié)合性不強的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以為學(xué)生創(chuàng)建虛擬的仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，學(xué)生可以在虛擬的仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中按照“生態(tài)理念”的概念開展園林景觀的設(shè)計。實踐教學(xué)是園林景觀設(shè)計專業(yè)的教學(xué)的重要組成方式，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要途徑。受限于實踐基地等因素的制約，高職學(xué)生難以獲得足夠的實踐訓(xùn)練機會。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以通過構(gòu)建虛擬的環(huán)境，讓學(xué)生通過操作虛擬系統(tǒng)設(shè)計虛擬的園林景觀方案，這樣能夠有效彌補實踐操作平臺匱乏所導(dǎo)致的學(xué)生實踐能力不足的問題。例如在模擬園林栽培和修剪操作上，學(xué)生可以通過虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)入“現(xiàn)場分析”模塊中，對項目可行性進(jìn)行分析，從地形、樹木、河流、建筑等方面了解項目的現(xiàn)狀條件，從而讓學(xué)生對項目進(jìn)行前期的科學(xué)分析[3]。

3.4 優(yōu)化作業(yè)成果展示，實現(xiàn)在線反饋

傳統(tǒng)的園林景觀設(shè)計教學(xué)作業(yè)主要是教師按照課堂知識對學(xué)生布置相應(yīng)的設(shè)計方案。學(xué)生完成作業(yè)的方式主要是圖紙和PPT等方式，無論是從設(shè)計方案還是在設(shè)計理念上都與實踐崗位要求存在較大的差距。園林景觀設(shè)計和VR相結(jié)合的新媒體技術(shù)，在展現(xiàn)園林設(shè)計的立體效果和布置中，學(xué)生能親眼看見自己設(shè)計的內(nèi)容真實呈現(xiàn)在眼前，能讓平面化的設(shè)計立體化、逼真化、生動化，可以增強學(xué)生空間思維能力，培養(yǎng)興趣，此外在VR中觀察自己的設(shè)計是否合理，學(xué)生通過動手操作，直觀地看出自己的設(shè)計存在哪些不足之處，提高課堂學(xué)習(xí)效率，增加學(xué)習(xí)興趣[4]。

3.5 推進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林景觀設(shè)計”中應(yīng)用的對策

為了促進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在“園林景觀設(shè)計”課程中的應(yīng)用，高職院校要采取以下保障措施：一是提高教師的專業(yè)技能，尤其是樹立以學(xué)生為本的教學(xué)理念。實踐證明無論采取何種教學(xué)方法，教師必須要樹立以學(xué)生為本的教學(xué)理念，只有這樣才能將課堂歸還學(xué)生，才能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。當(dāng)然，教師在樹立“以學(xué)生為本”理念后，教師還要加強對VR技術(shù)的操作技能培養(yǎng)，能夠按照相應(yīng)的課堂教學(xué)內(nèi)容選擇相應(yīng)的VR軟件系統(tǒng)及操作VR技術(shù)的能力;二是加強基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相適應(yīng)的軟硬件設(shè)施。將VR技術(shù)融入“園林景觀設(shè)計”中關(guān)鍵就是要構(gòu)建與VR軟件運行相適應(yīng)的環(huán)境，尤其是要引入5G網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生提供穩(wěn)定的虛擬仿真實訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)。例如基于新冠肺炎疫情的影響，高職院校需要實施在線教學(xué)模式，為了更加突出VR系統(tǒng)優(yōu)勢，要求高職院校既要選擇性能穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，也要發(fā)揮VR技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)線上+線下的授課模式;三是提高學(xué)生的精準(zhǔn)化培養(yǎng)，增強學(xué)生操作VR的技能。根據(jù)調(diào)查，在“園林景觀設(shè)計”課程教學(xué)中，學(xué)生在利用VR技術(shù)時存在運用方法不正確或者過度依賴于VR技術(shù)的現(xiàn)象。為此，高職院校一方面要加強對VR技術(shù)的宣傳，讓學(xué)生掌握正確操作VR技術(shù)的技能。另一方面要合理利用VR，做到邊學(xué)邊做。

綜上所述，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效解決了“園林景觀設(shè)計”課程理論教學(xué)與實踐操作相脫節(jié)的問題，推動了課程改革的進(jìn)程。因此，基于新時代園林景觀設(shè)計人才的要求，高職院校要借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性和交互性構(gòu)建完善的課程體系，以此培養(yǎng)高素質(zhì)的園林景觀設(shè)計人才。

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（編輯 王永超）