基于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)的教育游戲設(shè)計(jì)與研究

摘要：在高職景觀設(shè)計(jì)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)遇到了諸多困境，教學(xué)互動性較差，學(xué)生想象力不足、學(xué)習(xí)氛圍不強(qiáng)、學(xué)習(xí)興趣不高，缺少探究式學(xué)習(xí)動力，也缺乏協(xié)作競爭意識。在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)平臺支持下，以高職景觀設(shè)計(jì)課程為例，在充分調(diào)研目前桌面虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用平臺、學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和游戲吸引人的機(jī)制等基礎(chǔ)上，研究適宜景觀設(shè)計(jì)教學(xué)的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)踐平臺和游戲化教學(xué)設(shè)計(jì)。在游戲資源精華吸收和提煉，游戲機(jī)制模仿和借鑒兩方面進(jìn)行課程的教學(xué)游戲設(shè)計(jì)，以期提升高職景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)能力。

關(guān)鍵詞：桌面虛擬現(xiàn)實(shí);教育游戲;高職;景觀設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0250-03

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)具有交互性、沉浸感和想象力等特性[1]。桌面VR系統(tǒng)是使用個人計(jì)算機(jī)或中低端圖形工作站來產(chǎn)生三維交互場景的VR系統(tǒng)。和其他VR系統(tǒng)相比，桌面VR系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、攜帶方便、操作簡便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。這些特點(diǎn)，使其很適合在高校課堂教學(xué)中使用并推廣。

游戲教學(xué)理論，又稱為“教育游戲”，就是模仿游戲的形式和表現(xiàn)手法，使學(xué)生沉浸在合作或?qū)沟挠螒颦h(huán)境中，不知不覺地學(xué)到課程的教學(xué)內(nèi)容，或者學(xué)到必須掌握的知識[3]。游戲教學(xué)理論是一種全新的教學(xué)理念，它改變了傳統(tǒng)“灌輸式”的教學(xué)方法，采用啟發(fā)式、協(xié)同式和情景式的教學(xué)模式，迎合學(xué)生的興趣，寓教于樂，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，變乏味為有趣，使學(xué)生在游戲中獲得知識和技能。

傳統(tǒng)高職景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)主要是教師對書本知識的教授和自身經(jīng)驗(yàn)的傳授，專業(yè)知識的學(xué)習(xí)速度較慢，且缺乏直觀性，學(xué)生主要是被動學(xué)習(xí)。借助桌面VR系統(tǒng)，通過課程的教育游戲設(shè)計(jì)，能夠改善傳統(tǒng)高職景觀設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效果的目的。

2 桌面VR輔助景觀設(shè)計(jì)課程的優(yōu)勢

目前高職景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，還存在許多傳統(tǒng)教學(xué)方式和手段無法解決的問題，如景觀設(shè)計(jì)課程中的抽象概念無法表達(dá)，學(xué)生不容易掌握，傳統(tǒng)的景觀沙盤模型難以使學(xué)生有效地把握空間、尺度和構(gòu)造等景觀細(xì)節(jié)。此外，高職學(xué)生中還存在學(xué)習(xí)氛圍不足，學(xué)習(xí)積極性不高等現(xiàn)象。桌面VR技術(shù)的特性和諸多優(yōu)勢能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)的不足（表1）。和傳統(tǒng)教學(xué)相比，它主要有以下幾方面的優(yōu)勢：

2.1 教學(xué)素材豐富，互動性體驗(yàn)感強(qiáng)

高職景觀設(shè)計(jì)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生良好的景觀空間把控和設(shè)計(jì)能力、景觀素材篩選和運(yùn)用能力。教學(xué)素材選擇與傳授是景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)的重要內(nèi)容，主要包括設(shè)計(jì)案例展示與分析、設(shè)計(jì)素材介紹與比較、景觀項(xiàng)目構(gòu)思與編排等。傳統(tǒng)景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)素材雖然也不少，但其展示方式是平面式的，單一且缺乏直觀性，不利于學(xué)生對教學(xué)素材的深入理解。VR技術(shù)運(yùn)用到高職景觀設(shè)計(jì)教學(xué)中，可以用于案例場景的仿真模擬，使學(xué)生能夠身臨其境地感受教學(xué)案例的設(shè)計(jì)意圖，幫助學(xué)生感受景觀材料的質(zhì)地、顏色等物理特性，為學(xué)生提供逼真、感性的學(xué)習(xí)途徑。同時(shí)，有利于師生的教學(xué)互動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)能力[2]。

2.2 教學(xué)維度多樣，游戲性空間感強(qiáng)

傳統(tǒng)高職景觀設(shè)計(jì)課程中存在教學(xué)方式單調(diào)、教學(xué)維度單一、教學(xué)效果不佳等問題。將“教育游戲”理論引入到景觀設(shè)課程的教學(xué)中去，重塑教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)創(chuàng)造力，改被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，使學(xué)生較快地掌握本專業(yè)的知識和技能，使所學(xué)專業(yè)知識能與市場需求緊密結(jié)合，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。VR技術(shù)所具有的沉浸感、交互性和想象力等特性，使教學(xué)維度得到擴(kuò)展，教學(xué)手段得到豐富，可以有效地運(yùn)用在高職景觀設(shè)計(jì)課程的知識教授、探索學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等各個環(huán)節(jié)。在虛擬場景中，學(xué)生可以扮演方案設(shè)計(jì)師、施工圖設(shè)計(jì)師、施工員等多個角色，“游戲化”地沉浸在虛擬環(huán)境中開展學(xué)習(xí)活動，有利于學(xué)生體驗(yàn)景觀項(xiàng)目全過程中的不同分工與協(xié)作。

2.3 教學(xué)效率提升，主動性想象力強(qiáng)

筆者在高職景觀設(shè)計(jì)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)諸多不易解決的問題。一方面，許多抽象的專業(yè)概念無法用傳統(tǒng)的教學(xué)手段來直觀地表達(dá)，也無法對設(shè)計(jì)方案在時(shí)間、季相和照明燈方面進(jìn)行模擬，學(xué)生不能有效把握空間、尺度和構(gòu)造等景觀要素，課堂互動性、學(xué)生想象力不足;另一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍不強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣不高，缺少探究式學(xué)習(xí)的動力，也缺乏協(xié)作競爭的意識。傳統(tǒng)的景觀設(shè)計(jì)教學(xué)是以教師的教為主，學(xué)生始終處于“被教”的位置，主動學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)不足，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代職業(yè)教育的要求?；谧烂鎂R技術(shù)的“游戲”教學(xué)，切合學(xué)生的興趣，寓教于樂，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，變乏味為有趣，使學(xué)生在“游戲”中學(xué)習(xí)。通過桌面VR平臺可以提高學(xué)生對空間尺度的把握、空間形態(tài)、建筑材料、景觀植物等的感性認(rèn)識，可以提高師生之間的教學(xué)溝通效率，還可以驗(yàn)證學(xué)生方案設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和可實(shí)施性。另外，這一技術(shù)的應(yīng)用還有助于學(xué)生景觀設(shè)計(jì)作品評價(jià)體系的建立[5-6]。

2.4 實(shí)踐技能提高，安全性可逆性強(qiáng)

與傳統(tǒng)景觀實(shí)踐課程相比，首先通過虛擬空間進(jìn)行施工流程模擬練習(xí)，不僅大大降低學(xué)生初次施工實(shí)踐的緊張感，而且提高學(xué)生實(shí)踐的安全性。景觀施工實(shí)踐操作過程中，學(xué)生往往會出現(xiàn)操作失誤和錯誤，為了盡量避免在實(shí)際操作過程中不必要的失誤和可能帶來的機(jī)器傷害，采用虛擬施工實(shí)踐，在遇到失誤時(shí)，可以及時(shí)調(diào)整操作，返回到施工的初始節(jié)點(diǎn)，大大節(jié)省教學(xué)實(shí)踐時(shí)間，避免材料浪費(fèi)，提高實(shí)踐安全性。通過虛擬平臺重復(fù)性操作，增加反復(fù)練習(xí)的機(jī)會，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生安全施工的技能和意識。

3 桌面VR輔助高職景觀設(shè)計(jì)游戲化教學(xué)的關(guān)鍵

3.1 選擇適用教學(xué)的桌面VR平臺

VR場景的構(gòu)建首先需要建立場景模型，然后導(dǎo)入VR系統(tǒng)平臺。在這一過程中，選擇合適的三維建模軟件和VR平臺是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，存在著眾多的VR平臺，但由于功能側(cè)重不同，并不是所有的VR平臺都適合景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)。選擇經(jīng)濟(jì)適用、高效簡便、趣味程度高的桌面VR教學(xué)平臺，對景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)具有積極的意義。對于一個具備“游戲教學(xué)”特色的景觀設(shè)計(jì)課程來說，選擇出合適的VR場景建模和展示平臺是關(guān)鍵的一步。根據(jù)“適用性”和“趣味性”的原則測試并篩選目前主流的建模軟件和VR平臺，得出最適合景觀VR場景創(chuàng)建和教學(xué)的系統(tǒng)組合。

經(jīng)過對目前多款主流景觀建模和VR景觀軟件的測試和比較，在建模軟件方面，SketchUp是一款面向設(shè)計(jì)師，面向設(shè)計(jì)過程的軟件，使用者可以直接在其平臺進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，簡單易學(xué)，功能強(qiáng)大、修改方便，并擁有豐富的在線模型庫，是目前景觀設(shè)計(jì)師建模的最佳選擇。在VR軟件方面，Lumion不僅能與SketchUp無縫對接，而且功能強(qiáng)大，操作簡潔，做到了“所見即所得”。它自帶豐富的素材庫，能生成高質(zhì)量的效果圖片和場景動畫，并能創(chuàng)造出包括立體效果在內(nèi)的特效，非常適合園林景觀場景的使用[4]。因此，SketchUp與Lumion是目前桌面VR輔助景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)的理想組合。

3.2 桌面VR輔助景觀設(shè)計(jì)教學(xué)的實(shí)施流程

桌面VR輔助景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)流程主要包含以下幾個關(guān)鍵步驟：首先使用SketchUp對景觀實(shí)體進(jìn)行建模，然后導(dǎo)入Lumion設(shè)置景觀參數(shù)，添加景觀要素和賦予景觀材質(zhì)等，并進(jìn)行空間體驗(yàn)、場景模擬和角色轉(zhuǎn)換等VR教學(xué)活動，最后可以進(jìn)行教學(xué)結(jié)果的使用（圖1）。

3.3 編排具有游戲趣味性的課程案例、素材和進(jìn)程

在游戲教學(xué)課程編排中，一方面，可以吸收和提煉網(wǎng)絡(luò)游戲等電子游戲中的資源精華，主要是景觀場景的構(gòu)建、景觀要素的刻畫、景觀文化的展示和景觀敘事的表達(dá);另一方面，模仿和借鑒游戲活動中的編排方式和激勵手法，結(jié)合高職景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求和教學(xué)特點(diǎn)，科學(xué)合理地在課程教學(xué)中編排具有游戲趣味性的案例（角色、場景等）、素材（山地、水體、建筑、道路、小品和植物等）和進(jìn)程（設(shè)計(jì)案例由簡單到復(fù)雜）供課堂授課，重塑景觀設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方式，以提高學(xué)生對專業(yè)和課程的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造力，并培養(yǎng)學(xué)生的合作與競爭意識。

4 桌面VR輔助高職景觀設(shè)計(jì)游戲化教學(xué)設(shè)計(jì)

景觀設(shè)計(jì)課實(shí)踐性較強(qiáng)，既需要理論知識和設(shè)計(jì)方法的掌握，也需要學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)踐來提高設(shè)計(jì)能力。需要學(xué)生具備較強(qiáng)的個人學(xué)習(xí)能力，也需要具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。VR沉浸式項(xiàng)目案例教學(xué)，學(xué)生在VR空間里，通過“游戲機(jī)制”，挑戰(zhàn)難度漸進(jìn)的案例，協(xié)作配合完成“闖關(guān)”，具有沉浸性、交互性和可逆性的優(yōu)點(diǎn)，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)、自主化學(xué)習(xí)的需要。在VR“游戲化”場景中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的快樂、成功的喜悅，從而提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和學(xué)習(xí)的信心。

從授課的過程來說，在景觀認(rèn)知階段，借助桌面VR平臺，一方面，讓學(xué)生直觀地了解國內(nèi)外著名景觀設(shè)計(jì)案例以及景觀場景構(gòu)建與表達(dá)的方式;另一方面，以沉浸性和交互性的方式讓學(xué)生理解空間尺度、景觀要素、材料特性、建筑構(gòu)造和行業(yè)規(guī)范等知識。在景觀設(shè)計(jì)階段，根據(jù)課程進(jìn)程，設(shè)計(jì)由簡單到復(fù)雜的、故事進(jìn)階式的VR景觀案例，讓學(xué)生組成方案設(shè)計(jì)小組，根據(jù)游戲規(guī)則，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自由討論，完成“闖關(guān)”和“晉級”，在潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生提高方案設(shè)計(jì)能力。在方案評價(jià)階段，完成各級別“闖關(guān)”和“晉級”后，由任課教師和學(xué)生代表組成評判小組，利用VR平臺對各小組的作品進(jìn)行驗(yàn)證、推演和評價(jià)。在這一過程中，使學(xué)生形成合作與競爭、學(xué)習(xí)與借鑒，你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍。

以課程實(shí)踐項(xiàng)目“庭院設(shè)計(jì)”為例，在景觀設(shè)計(jì)階段的課程導(dǎo)入時(shí)就開始運(yùn)用游戲或游戲元素，將情境導(dǎo)入到真實(shí)世界，進(jìn)入角色扮演，結(jié)合一定的材料清單，學(xué)生可以運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的推進(jìn)。在游戲中每個角色都有各自相應(yīng)的任務(wù)要求：首先，“方案設(shè)計(jì)師”可以根據(jù)任務(wù)書中虛擬的“庭院業(yè)主”提供的設(shè)計(jì)要求和材料要求進(jìn)行“虛擬現(xiàn)場”調(diào)研，并完成前期階段性的資料分析。進(jìn)入到方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過VR技術(shù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、方案展示、匯報(bào)和修改。其次，“施工圖設(shè)計(jì)師”根據(jù)方案設(shè)計(jì)圖紙和虛擬的材料特質(zhì)進(jìn)行施工圖紙的完善，完成符合施工要求的全套施工圖紙的繪制和“虛擬現(xiàn)場”交底。最后，“施工員”根據(jù)施工圖紙進(jìn)行VR場地景觀的施工模擬操作。這個過程是一次“游戲”化的虛擬項(xiàng)目全流程推演，過程中的“角色代入”培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識，提升學(xué)生不同角色的勝任能力，使學(xué)生對于景觀項(xiàng)目推進(jìn)過程有更明確的認(rèn)識（圖2）。通過游戲化教學(xué)模式角色互換，有利于學(xué)生對自己未來從事的專業(yè)崗位做出快速準(zhǔn)確的認(rèn)知，明確崗位和項(xiàng)目階段需要面對的工作，有利于學(xué)生明確將來就業(yè)職位的選擇。

5 結(jié)語

藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生都具有很強(qiáng)的藝術(shù)思維能力，在創(chuàng)作和表達(dá)方面都有許多新穎的想法。通常學(xué)生對于藝術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程接受度都比較高，通過大量的練習(xí)可以取得一定的成果。但在后續(xù)的專業(yè)課實(shí)踐學(xué)習(xí)過程中就會發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)的作品會不盡人意，學(xué)生會對專業(yè)實(shí)踐課程產(chǎn)生一定的抵觸心理，進(jìn)而影響了專業(yè)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)。在虛擬游戲過程中，學(xué)生也會遇到失敗，他們不僅不會放棄而且還會進(jìn)行多次的嘗試，這就說明VR的游戲模式可以與單純課堂授課進(jìn)行融合，不僅能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且也能豐富課堂的學(xué)習(xí)氛圍。

游戲的核心教育價(jià)值可以概括為游戲動機(jī)、游戲思維和游戲精神[7]?；谧烂鎂R技術(shù)的教育游戲，在景觀設(shè)計(jì)課程教學(xué)中進(jìn)行教育游戲設(shè)計(jì)，使理論直觀化、形象化，方便學(xué)生對抽象概念的理解，將景觀材料、建筑構(gòu)造直觀地展示給學(xué)生。沉浸式的交互體驗(yàn)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)難以克服的不足，通過營造游戲化的學(xué)習(xí)環(huán)境和實(shí)踐場景激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生的理論知識、實(shí)踐能力、協(xié)作意識和職業(yè)素養(yǎng)都得到顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 申蔚，曾文琪.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[2] 祝曉.基于大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目的園林虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].中國教育信息化，2017（2）：22-23，27.

[3] 百度文庫[EB/OL].https：//wenku.baidu.com

[4] 祝曉.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助園林規(guī)劃設(shè)計(jì)研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2011.

[5] 趙兵，韋薇，李紅宇.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國林業(yè)教育，2009，27（5）：72-75.

[6] 文錚.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用前景[J].中外建筑，2006（5）：89-91.

[7] 尚俊杰，裴蕾絲.重塑學(xué)習(xí)方式：游戲的核心教育價(jià)值及應(yīng)用前景[J].中國電化教育，2015（5）：41-49.

【通聯(lián)編輯：代影】

收稿日期：2021-03-20

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2020年度課題“基于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)的教育游戲設(shè)計(jì)與研究——以高職景觀設(shè)計(jì)課程為例”（2019-R-77594）

作者簡介：趙萍（1978—），女，北京人，江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院人文藝術(shù)學(xué)院高級工程師，碩士，主要研究方向：計(jì)算機(jī)輔助園林景觀設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。