VR技術(shù)在虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

苗群英，楊芷軒，杜潔 （南京視覺藝術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210000）

1 引言

如今的世界瞬息萬變，為更好地應(yīng)對(duì)變化，需要對(duì)原有的教學(xué)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行創(chuàng)新，推進(jìn)它進(jìn)一步完善和優(yōu)化?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)教學(xué)，尤其是在室內(nèi)和建筑方面，往往因教學(xué)設(shè)備上的落后，導(dǎo)致教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，表達(dá)方式不夠具體，由此造成課堂效果很差，難以達(dá)到授課的目的。VR技術(shù)在虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以為教學(xué)方式提供一種煥然一新的方式，它可以為人們創(chuàng)造相應(yīng)的設(shè)計(jì)空間環(huán)境，真實(shí)性與應(yīng)用性并存，使人們沉浸其中，在講解抽象的概念時(shí)，學(xué)生掌握起來變得相當(dāng)容易，可以保證師生之間交流的順暢性。不難發(fā)現(xiàn)，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與設(shè)計(jì)教學(xué)相結(jié)合優(yōu)勢(shì)巨大。

2 虛擬仿真教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)沉浸系統(tǒng)

2.1 虛擬仿真教學(xué)

VR技術(shù)，通常也稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這種技術(shù)把真實(shí)度極高的視覺、觸覺、聽覺有機(jī)結(jié)合，營(yíng)造一種虛擬環(huán)境，讓置身其中的人們體驗(yàn)感極強(qiáng)，與此同時(shí)，結(jié)合一些技術(shù)設(shè)備，使得使用者可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，可以進(jìn)行信息反饋，并在虛擬環(huán)境中得以體現(xiàn)。進(jìn)入信息化時(shí)代后，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)逐漸變得流行起來，并且得益于其巨大的優(yōu)勢(shì)，這種運(yùn)用模式發(fā)展為虛擬仿真教學(xué)模式，成為一種新的教育技術(shù)。虛擬仿真教學(xué)可以模擬人們真實(shí)環(huán)境中的大部分行為，增加教學(xué)的真實(shí)性，為教學(xué)效果和授課效率提供保證。

2.2 虛擬仿真教學(xué)沉浸系統(tǒng)

虛擬仿真教學(xué)沉浸系統(tǒng)，往往會(huì)通過頭盔封鎖使用者的視覺、聽覺，用特殊手套把手感運(yùn)作系統(tǒng)關(guān)閉，進(jìn)而使用者會(huì)產(chǎn)生虛擬視覺和觸動(dòng)感，有一種完全沉浸其中的感覺。虛擬仿真教學(xué)沉浸系統(tǒng)大部分利用語音識(shí)別系統(tǒng)對(duì)主處理器發(fā)布操作指令，可以保證使用者與虛擬操作系統(tǒng)的同時(shí)性。在目前階段，投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在教學(xué)設(shè)計(jì)上應(yīng)用較多，除此之外，頭盔式顯示器系統(tǒng)也有所設(shè)計(jì)。

3 VR技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的應(yīng)用

3.1 利用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行教學(xué)

通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，有利于其更好地應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)。計(jì)算機(jī)虛擬教學(xué)主要基于室內(nèi)空間模擬的構(gòu)建，方便教師講解室內(nèi)設(shè)計(jì)的施工過程和設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確了解室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)的要點(diǎn)。在學(xué)校放學(xué)期間，學(xué)生不能參加室內(nèi)設(shè)計(jì)活動(dòng)的實(shí)踐，更不能去施工工地從事專業(yè)工作。但是，在利用計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行教學(xué)這種情況下，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬室內(nèi)裝飾材料和裝修施工過程等具有教學(xué)示范意義的活動(dòng)，并在虛擬空間中制作材料模型和虛擬工地向?qū)W生解釋。這樣，可以使學(xué)生更加生動(dòng)地感受到這些學(xué)習(xí)要點(diǎn)。

3.2 利用模型演示進(jìn)行教學(xué)

在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師可以通過虛擬空間模擬的教學(xué)模型生動(dòng)地展示教學(xué)要點(diǎn)，幫助學(xué)生更直觀地理解內(nèi)容，準(zhǔn)確掌握理論知識(shí)和實(shí)際接觸的內(nèi)容。虛擬模型可以直接，生動(dòng)地揭示事物的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)，是一種很好的教學(xué)手段。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬的室內(nèi)空間模型是由各種模擬實(shí)體形成的空間結(jié)構(gòu)，其形成的結(jié)果與所研究的現(xiàn)實(shí)世界的室內(nèi)空間特征高度相似，因此在進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)利用虛擬技術(shù)模擬的模型，我們可以理解并掌握材料應(yīng)用的基本法則，從而更好地掌握設(shè)計(jì)理論知識(shí)。

3.3 利用情景模擬進(jìn)行教學(xué)

這種方法下的教學(xué)模式，即通過VR技術(shù)模擬或虛擬仿真再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的事物以及環(huán)境的變化，進(jìn)而進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種認(rèn)知方法，這種設(shè)計(jì)教學(xué)模式不僅具有效率高、啟發(fā)性強(qiáng)、直觀、更接近實(shí)際的特點(diǎn)，而且還可以讓受教育者在短時(shí)間內(nèi)提升他們的認(rèn)知能力并理解教學(xué)內(nèi)容。情景模擬教學(xué)模式重視已有知識(shí)及老師經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)推理和教學(xué)策略，有益學(xué)生的能力以及智力成長(zhǎng)進(jìn)步，對(duì)優(yōu)化教學(xué)水平而言影響意義久遠(yuǎn)。

4 VR技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)的應(yīng)用

4.1 在建筑空間感上的應(yīng)用

建筑空間是人們不斷的運(yùn)動(dòng)，因此，要充分理解空間，不僅要看，而且要通過運(yùn)動(dòng)來感受，以獲得動(dòng)態(tài)統(tǒng)一的空間體驗(yàn)。在過去，教師主要采用了透視素描，模擬動(dòng)畫等方式來感受和分析建筑空間，這種方式下形成的空間體驗(yàn)與真實(shí)體驗(yàn)大不相同。VR技術(shù)的引入極大地改善了人們對(duì)現(xiàn)實(shí)空間體驗(yàn)的感知。在VR虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，人們可以人為地選擇視角，移動(dòng)路線和移動(dòng)方式，從而使建筑空間的體驗(yàn)更加真實(shí)，更好地掌握建筑空間的相關(guān)知識(shí)。

4.2 在建筑元素編輯上的應(yīng)用

對(duì)于一個(gè)建筑設(shè)計(jì)而言，也可以站在元素的角度去認(rèn)識(shí)：建筑設(shè)計(jì)即為一些建筑元素的編輯。構(gòu)成建筑設(shè)計(jì)的元素可分為很多種，比如有設(shè)計(jì)的高度，建筑的材料，還有建筑所在的位置等等。與過去的建筑設(shè)計(jì)在元素編輯方法相比時(shí)，運(yùn)用VR技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析方法大多數(shù)會(huì)通過二維圖形進(jìn)行傳達(dá)和展示，這種形式下的建筑空間與實(shí)際的立體建筑空間差別較大，難以經(jīng)受較深層面的推敲，而VR技術(shù)可以很好地解決這一點(diǎn)，它可以合理地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)元素編輯的實(shí)時(shí)性和合理性。在VR模擬真實(shí)環(huán)境的場(chǎng)景中，學(xué)生可以在合理的時(shí)間內(nèi)更換某一建筑物的外形特征，與傳統(tǒng)的二維圖形的呆板不同，可以更好的與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，因此把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在建筑元素編輯上，可以保證授課的靈活性，保證結(jié)論推敲的合理性。

4.3 在建筑物理環(huán)境分析上的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)教學(xué)課上，老師在講解建筑的實(shí)際情形時(shí)，會(huì)選擇制作的建筑模型來進(jìn)行分析，探討建筑的物理環(huán)境。但是這種方式下，需要制作的模型代價(jià)極高，不但經(jīng)費(fèi)高而且還費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且所制作的實(shí)體模型和真實(shí)建筑物間往往會(huì)有很大差別，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果常常有很大的誤差。VR技術(shù)可以很好的解決上述問題，在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)的情景時(shí)，可以對(duì)模擬的建筑物的通風(fēng)、日照、采光等物理環(huán)境因素充分考慮，從而可以解決在制作實(shí)體模型時(shí)導(dǎo)致的問題，節(jié)省物力財(cái)力的同時(shí)，還可以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

5 結(jié)論

把VR技術(shù)應(yīng)用在虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)之中，不僅僅可以豐富虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)方式，同時(shí)還可以促進(jìn)VR技術(shù)的發(fā)展。在如今日新月異的信息化時(shí)代，利用好這項(xiàng)高科技技術(shù)，對(duì)教育事業(yè)的改革至關(guān)重要，VR技術(shù)可以解決室內(nèi)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后以及教學(xué)模式單一帶來的限制，有利于師生們更加流暢的溝通，提供學(xué)生們上課學(xué)習(xí)的積極性，保證教學(xué)授課的成效。除此之外，我們還要把VR技術(shù)推廣運(yùn)用到其他內(nèi)容下的虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)上，推動(dòng)我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展。