互聯(lián)網(wǎng)背景下的VR技術(shù)在家裝設(shè)計(jì)中的教學(xué)改革實(shí)踐探索*

裴海燕

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇無錫 214153）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念由來已久，但是因?yàn)槌跏紬l件所限，加之軟體教學(xué)資源較少，使用者的需求相對(duì)較低，所以VR技術(shù)在當(dāng)時(shí)并未受到企業(yè)界及教育界的重視。自一九四五年起，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展為VR技術(shù)的應(yīng)用提供了保證，同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國際上的地位也日益凸顯。在教育教學(xué)方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式講授的知識(shí)、展示的信息是有局限性的，如果利用VR技術(shù)進(jìn)行感官體驗(yàn)知識(shí)、傳遞知識(shí)，不僅能增加學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性，還能幫助學(xué)生更好的、更全面的掌握所學(xué)的知識(shí)

一、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景下VR技術(shù)在家裝設(shè)計(jì)教學(xué)中的意義

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和應(yīng)用的背景下，VR技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)教學(xué)中也得到了一定的發(fā)展，利用VR技術(shù)的虛擬演示功能，將課堂上教授的內(nèi)容從抽象變得具象，事物的感知由虛構(gòu)變得實(shí)體化，立體化。通過VR技術(shù)的虛擬環(huán)境設(shè)計(jì)，我們可以自由行走于建筑空間環(huán)境和室內(nèi)空間環(huán)境，可以感受物體由遠(yuǎn)及近，由大到小，由空間到結(jié)構(gòu)工藝的直觀體驗(yàn)。

1.高效率的沉浸式交互學(xué)習(xí)體驗(yàn)

因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中受某些因素的制約，我們只能靠圖片和文字來進(jìn)行學(xué)習(xí)、傳遞知識(shí)，而有調(diào)查顯示，單媒介如文字、圖畫等，其教學(xué)效果僅為10%，而多媒體的教學(xué)效果約為30%。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于家裝空間的教學(xué)設(shè)計(jì)中，可以讓學(xué)生有身臨其境的體會(huì)，比起只通過老師的講解授課，能讓學(xué)生對(duì)自己的知識(shí)體系有更深入的了解。

學(xué)生們通過VR技術(shù)的360度沉浸式交互體驗(yàn)，可以在不同的室內(nèi)空間中進(jìn)行漫步，感受不同空間的情境和氛圍，在交互體驗(yàn)中學(xué)習(xí)家裝設(shè)計(jì)的知識(shí)體系。根據(jù)課程內(nèi)容的變化，我們可以修改和更新軟件程序，使得它能夠更好地運(yùn)用于理論和實(shí)際，從而改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式單一的問題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和空間想象力，是提高家裝空間設(shè)計(jì)及相關(guān)教學(xué)的一大利器。[1]

2.打破時(shí)空限制，降低教育成本

基于學(xué)習(xí)資源的多樣性，在互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下，不同時(shí)間、不同領(lǐng)域的教育內(nèi)容都可以通過網(wǎng)絡(luò)傳播到不同地區(qū)的學(xué)習(xí)者手中。高校教育講求提高學(xué)生們的合作協(xié)作能力，VR技術(shù)打破了時(shí)間、空間的限制，實(shí)現(xiàn)資源的共享。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的存在，使得地理位置的限制在很大程度上降低了學(xué)生在不同地域的協(xié)作和協(xié)作學(xué)習(xí)的可能性。[2]

構(gòu)建VR虛擬實(shí)訓(xùn)室，降低實(shí)操實(shí)驗(yàn)的成本。施工工藝的材料、施工構(gòu)造、施工節(jié)點(diǎn)、材料樣板等能更齊全的展示出來，還可以通過VR操作進(jìn)行施工模擬，反復(fù)實(shí)訓(xùn)，不再受空間大小、材料的限制。同時(shí)，將實(shí)訓(xùn)室資料上傳至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，以此滿足不同區(qū)域空間的學(xué)生使用。

3.減少不必要的實(shí)訓(xùn)風(fēng)險(xiǎn)

家裝設(shè)計(jì)教學(xué)需要學(xué)生走進(jìn)工地現(xiàn)場，體驗(yàn)施工環(huán)境，才能理解工程施工的知識(shí)要點(diǎn)、流程以及繪制圖紙的注意事項(xiàng)。家裝設(shè)計(jì)中多種多樣的施工工藝，各個(gè)空間界面的裝飾裝修材料，從完成面到基礎(chǔ)墻面的安裝施工做法，都離不開現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際的操作，在工地現(xiàn)場免不了會(huì)出現(xiàn)砸敲釘錘、爬高踩空帶來的意外傷害，而VR技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方式可以大大降低實(shí)操訓(xùn)練帶來的風(fēng)險(xiǎn)。利用VR技術(shù)構(gòu)建施工現(xiàn)場的構(gòu)造以及現(xiàn)實(shí)情境，將現(xiàn)實(shí)的工藝用VR技術(shù)展示出來，學(xué)生只需要利用VR設(shè)備，便可以體驗(yàn)工地的施工場景，感知施工材料，觀看施工工藝流程，不僅增強(qiáng)了知識(shí)體系的畫面感，也減少了實(shí)訓(xùn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。[3]

4.提高學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)動(dòng)力

以做游戲的方式進(jìn)行教學(xué)，可以提高課堂的趣味性和學(xué)生們的參與度，讓同學(xué)們?cè)凇巴嫠！敝袑W(xué)習(xí)到知識(shí)。比如利用VR技術(shù)在空間中移動(dòng)一個(gè)柜子，讓室內(nèi)空間格局發(fā)生變化，感受空間變化帶來的尺度差異。VR技術(shù)的沉浸性、即時(shí)性、趣味性，讓原本枯燥的知識(shí)系統(tǒng)變得更加生動(dòng)、有趣，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。[3]

二、VR技術(shù)在家裝設(shè)計(jì)課程中教學(xué)方式的分析

1.空間思維的形成教學(xué)

要充分理解空間、感受空間，不僅要觀察，而且要在空間中運(yùn)動(dòng)起來，以此獲得動(dòng)感空間體驗(yàn)，如果學(xué)生沒有足夠的空間想象能力，無法掌握立體空間的設(shè)計(jì)技巧，必然會(huì)對(duì)學(xué)生的專業(yè)核心課程產(chǎn)生不利的影響。在VR虛擬的現(xiàn)實(shí)情境中，使用者可以利用設(shè)備儀器的可操作性，進(jìn)行人為的調(diào)整視覺視線、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)模式等來達(dá)到更逼真的效果，并能較好地理解室內(nèi)空間的相關(guān)知識(shí)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化特點(diǎn)，可以使難以理解的理論基礎(chǔ)知識(shí)變得形象、生動(dòng)，使學(xué)生對(duì)三維的室內(nèi)設(shè)計(jì)空間結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，為建立立體的思維方式打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.創(chuàng)新創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)教學(xué)

創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)是學(xué)生在老師的引導(dǎo)下所形成的新思想。學(xué)生通過對(duì)自己的創(chuàng)意思維進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從不同的視角審視自己的作品，再加以顛覆，不斷地修正、完善，從而提升創(chuàng)意設(shè)計(jì)的水平。在設(shè)計(jì)完成之后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)裝置可以將學(xué)生的設(shè)計(jì)成果呈現(xiàn)給大眾，讓大眾能夠理解其設(shè)計(jì)思想與流程。在創(chuàng)作設(shè)計(jì)時(shí)，也可借由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來改變?nèi)藗兊馁Y訊溝通，提升資訊傳遞的效能，為更深層的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練作好準(zhǔn)備。[4]

3.計(jì)算機(jī)虛擬仿真教學(xué)

在家裝設(shè)計(jì)課程中，主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行室內(nèi)空間的虛擬模型設(shè)計(jì)與制作，在構(gòu)建的虛擬室內(nèi)空間中，進(jìn)行虛擬施工過程以及空間設(shè)計(jì)方案的講解，通過這種虛擬仿真教學(xué)，為老師提供了很大的方便。學(xué)生在學(xué)校上課期間，不能進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)工作，也不能去施工現(xiàn)場進(jìn)行工藝、材料的學(xué)習(xí)。但是，在計(jì)算機(jī)虛擬仿真教學(xué)中，教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬具有教育示范意義的活動(dòng)，如室內(nèi)裝飾材料和裝飾施工工藝的過程，并在虛擬空間中制作材料模型和虛擬施工場地。通過這種教學(xué)方式，學(xué)生可以更生動(dòng)地感受這些知識(shí)點(diǎn)。

4.虛擬模型演示教學(xué)

在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生可以利用虛擬空間的仿真模型，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行直觀、準(zhǔn)確的理解，并能較好地把握理論與實(shí)踐的關(guān)系。虛擬仿真模型能直觀、形象地展示物體的形態(tài)、動(dòng)作，界面的材料、色彩，空間的交錯(cuò)關(guān)系。VR技術(shù)所建立的室內(nèi)空間模型，是由不同的模擬實(shí)體組成的空間組合結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的虛擬模型與我們所看到的真實(shí)生活環(huán)境非常類似，可以說是一模一樣。通過對(duì)室內(nèi)空間、材料、工藝等進(jìn)行虛擬模型教學(xué)，可以使學(xué)員對(duì)室內(nèi)設(shè)計(jì)的基本原理和工藝方法有一定的認(rèn)識(shí)，并能較好地掌握室內(nèi)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。

5.虛擬情景仿真教學(xué)

情景教學(xué)是把現(xiàn)實(shí)中的工作生活場景運(yùn)用到教學(xué)中，以達(dá)到情景融入與情景感官體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣與探索欲。在VR技術(shù)的支持下，我們可以充分考慮通風(fēng)、日照、建筑采光等物理環(huán)境要素，并采用VR技術(shù)模擬真實(shí)世界中的各種情境，以達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。該教學(xué)設(shè)計(jì)模式具有高效、啟發(fā)性、直觀性、切合實(shí)際等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速地提升學(xué)生的認(rèn)知水平和對(duì)教學(xué)的理解。情景仿真教學(xué)法強(qiáng)調(diào)了對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)、教師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)化的推理，從而促進(jìn)了學(xué)生的技能、智能的發(fā)展和提高，從而達(dá)到了長期的優(yōu)化教學(xué)效果。[5]

三、家裝設(shè)計(jì)教學(xué)中桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的可行性探討

桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備是一種具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能的計(jì)算機(jī)，通過三維立體視覺和紅外線筆，可以營造出生動(dòng)、立體、深度沉浸的交互式教學(xué)情境，它既能有效地改善教學(xué)效果，又能激發(fā)學(xué)生的求知欲。

1.選用原因

VR技術(shù)的技術(shù)特性，決定了其軟件、硬件以及軟件的開發(fā)費(fèi)用較高。沉浸式體驗(yàn)好的高質(zhì)量虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備體積較大，不適合運(yùn)用到教學(xué)中。當(dāng)前，由于沉浸式教學(xué)的交互水平較低，使得師生、生生之間的交流與互動(dòng)減少，因此，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育實(shí)踐中的運(yùn)用，探索其在教學(xué)中的積極作用，是值得我們進(jìn)一步探討的課題。為了保證教學(xué)效果及效率，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，需審視虛擬現(xiàn)實(shí)理念與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬環(huán)境等的應(yīng)用合理性，采用桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以使不同教學(xué)設(shè)備和產(chǎn)品的功能得到全面的展示。設(shè)計(jì)的作品將以虛擬的形式生成文檔，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)觀看。[6]

2.系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

首先，學(xué)生可以直觀的觀察利用計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備虛擬構(gòu)造的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境以及虛擬事物的變化情況，還可以通過操作虛擬設(shè)備轉(zhuǎn)換虛擬場景，使學(xué)生更容易理解知識(shí)，提升教學(xué)效果和效率；然后，學(xué)生和老師都可以加入桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的教學(xué)中，增加師生、生生的互動(dòng)交流，在教學(xué)活動(dòng)中，教師可以利用教學(xué)軟件引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提升教學(xué)效率、實(shí)現(xiàn)資源共享；最后，桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備是由專人統(tǒng)一管理，由專家進(jìn)行維護(hù)，保養(yǎng)維修簡單。

3.使用規(guī)劃

在教學(xué)過程中使用桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，通過電腦顯示屏觀看虛擬場景，運(yùn)用多種教學(xué)軟件，可以讓學(xué)生了解和掌握空間藝術(shù)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)原理。學(xué)生可以通過電腦屏幕觀察三維立體圖像或立體畫面，從而有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。目前，桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的浸入程度還不夠高，但它可以廣泛地用于教學(xué)，并能夠滿足使用者的互動(dòng)需求。目前國內(nèi)各高校和研究所均采用桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)，其主要內(nèi)容包括：圖形顯示、效果觀察和交互。

四、VR技術(shù)在設(shè)計(jì)效果制作與呈現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的建設(shè)過程分析

1.桌面式VR技術(shù)介入設(shè)計(jì)效果制作與呈現(xiàn)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目的

家裝設(shè)計(jì)課程的實(shí)訓(xùn)部分課程，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生對(duì)三維空間的理解以及對(duì)設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)元素、設(shè)計(jì)風(fēng)格等的效果制作和呈現(xiàn)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)需要繪制平立面、透視圖來建造模型，對(duì)于剛接觸室內(nèi)設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，空間想象力、造型思維、空間尺度都沒有建立起來，對(duì)于平立面等2D圖紙的理解不是很到位，空間尺度比例及整體空間視覺美學(xué)感受不協(xié)調(diào)。本文采用了桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)教具可以很好地解決此問題，學(xué)生可以自行在教具里面進(jìn)行360°全方位的觀察空間，感受空間尺度，建立三維空間思維，以便后期可以自己進(jìn)行方案效果表現(xiàn)，模型制作等。

該課程實(shí)訓(xùn)部分提倡教學(xué)的過程性和開放性，改變了傳統(tǒng)的2D平面視圖、2D空間效果圖等的觀察形式，讓學(xué)生運(yùn)用桌面虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行360°自主觀察模型方式。教學(xué)過程包括平面空間分析、平面導(dǎo)入軟件生成初步模型、模型的平立面造型完善、空間元素豐富、效果呈現(xiàn)五個(gè)部分，通過這五個(gè)部分的訓(xùn)練加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)能力，配合桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)教具增強(qiáng)學(xué)生的空間想象力，為后期作品的完成和呈現(xiàn)打下基礎(chǔ)，提高學(xué)生的整體空間分析能力。

2.新型課程教具的模型建立

當(dāng)今大環(huán)境迫使人們用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間越來越多，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)的使用率越來越高，本課題的新型教具的模型設(shè)計(jì)和構(gòu)建，就是使用現(xiàn)今流行的酷家樂網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)建立的，酷家樂將傳統(tǒng)的、流行的、未來的等進(jìn)行模塊整合，便于使用者的調(diào)用和設(shè)計(jì)，酷家樂相較于其他室內(nèi)設(shè)計(jì)模型軟件更適合初學(xué)者。

首先，在進(jìn)行空間模型制作之前，要先把平面圖紙的拆除、新建墻體設(shè)計(jì)清楚，然后導(dǎo)入繪制的墻體圖，檢查導(dǎo)入的墻體是否閉合，線條是否整潔。然后，軟件會(huì)直接生成墻體，進(jìn)行層高、墻體厚度的設(shè)置，最后進(jìn)行造型、材質(zhì)的建模，擺放家具，調(diào)整細(xì)節(jié)，檢查圖形圖元以及模型信息是否完整。

3.新型課程教具的渲染呈現(xiàn)

酷家樂網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)自帶渲染軟件，出圖快捷操作方便，點(diǎn)擊渲染會(huì)跳出來新的窗口，操作界面中會(huì)有普通圖、全景圖、俯視圖、漫游視頻選項(xiàng)，可以根據(jù)需要調(diào)整清晰度、畫面比例、透視角度、添加外景等。該平臺(tái)的設(shè)計(jì)整合功能，降低了設(shè)計(jì)時(shí)間，增強(qiáng)了學(xué)生們對(duì)于三維空間的理解，增加了他們的學(xué)習(xí)興趣。

4.新型課程教具的互動(dòng)交流與VR生成

酷家樂網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)生成的設(shè)計(jì)軟件，其具有操作簡便、易上手、云設(shè)計(jì)云觀看等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)普及的今天，為教師進(jìn)行家裝設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了的方便，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)在電腦上進(jìn)行演示教學(xué)，邊操作邊講解，2D平面與3D空間隨意切換，方便了學(xué)生理解。同時(shí)，酷家樂可以渲染搭載VR技術(shù)全景圖漫游視頻等成果，進(jìn)行360度全景瀏覽，展現(xiàn)空間設(shè)計(jì)風(fēng)格、設(shè)計(jì)材料、設(shè)計(jì)尺度等。將效果圖導(dǎo)入桌面式虛擬設(shè)備中，學(xué)生只需要一副眼鏡，便可以置身室內(nèi)空間，觀察空間中的物體，在空間中進(jìn)行漫游。

5.教學(xué)方法

該課程在桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用虛擬模型教學(xué)教具，替代傳統(tǒng)的圖形講解和二維空間的教學(xué)模式。學(xué)生可以用鼠標(biāo)和觸摸裝置來互動(dòng)設(shè)計(jì)文檔，在室內(nèi)任意方位、家具、特殊造型面等進(jìn)行觀察和體驗(yàn)，并能在觸摸屏上自由切換，實(shí)現(xiàn)全方位的互動(dòng)。

本實(shí)訓(xùn)課所使用的模型，以講授與演示為主，通過課堂上的虛擬模型及場景演示，使學(xué)生能通過自己的觀察與互動(dòng)，來達(dá)到更完整的空間造型構(gòu)思。與傳統(tǒng)的模型制作課程相比，這門實(shí)訓(xùn)課程采用了桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，課前課后都可使用。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生快速掌握建模過程和建立空間造型思維具有很好的指導(dǎo)作用。

結(jié)語

VR技術(shù)為教師提供了一種新的教學(xué)方式，豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容，提高了教學(xué)的質(zhì)量和手段。通過運(yùn)用VR技術(shù)，拓展了學(xué)生的眼界，打破了時(shí)間、空間和知識(shí)的限制，豐富了他們的認(rèn)知世界。同時(shí)，VR技術(shù)還能將學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)與目標(biāo)連接起來，使不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)在一個(gè)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，從而促進(jìn)了學(xué)生的開放性和和諧的人際關(guān)系。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)是高科技時(shí)代的一種重要現(xiàn)象，它把信息技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中，從而形成了高質(zhì)量、高收益的教學(xué)方式和教學(xué)方式，從而大大提高了教學(xué)研究的水平。