虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的探索與實踐

諶揚

摘 要：在環(huán)境設(shè)計這門專業(yè)的教學(xué)工作中融入虛擬仿真技術(shù)能夠促使其教學(xué)活動實現(xiàn)進一步的改革和創(chuàng)新，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣變得更強。同時，通過這樣的教學(xué)手段也能夠促使學(xué)生在教學(xué)活動中逐步適應(yīng)社會的發(fā)展需求。基于此，文章將對虛擬技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境設(shè)計教學(xué)中展開探討和研究，旨在為進一步培養(yǎng)出實踐能力以及綜合能力較強的環(huán)境設(shè)計人才提供相應(yīng)的理論支持。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;環(huán)境設(shè)計;教學(xué)策略

中圖分類號：G64? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2022）13-0006-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.13.002

環(huán)境設(shè)計這門專業(yè)在知識體系的設(shè)置上相對來說較為復(fù)雜，以綜合實用性及藝術(shù)性為一體。在環(huán)境設(shè)計專業(yè)的實踐教學(xué)活動中，若是能夠?qū)⑻摂M仿真技術(shù)融入其中，通過虛擬仿真技術(shù)的沉浸性以及交互性特點，能夠建立出空間感更強的虛擬仿真實踐教學(xué)平臺，促使我國高等院校的教學(xué)活動實現(xiàn)創(chuàng)新和改革，進一步強化環(huán)境設(shè)計專業(yè)技術(shù)知識的探索水平，促使我國的環(huán)境設(shè)計專業(yè)在教學(xué)活動上邁向全新的發(fā)展臺階，培養(yǎng)出更多優(yōu)質(zhì)的環(huán)境設(shè)計人才。

一、虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用概述

新時期的教育改革工作對于高校教育與人才培養(yǎng)都提出了更高的發(fā)展要求。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計專業(yè)教育過程中，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容與課堂教育模式。環(huán)境設(shè)計專業(yè)在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)時可以設(shè)立相關(guān)實踐選修課與軟件教學(xué)，并在院校中建立完善的虛擬仿真實踐教學(xué)中心，借助虛擬系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的知識實踐應(yīng)用能力，在實踐環(huán)境中培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才。但在傳統(tǒng)的環(huán)境設(shè)計教育工作中，課堂對于知識的講授過于抽象化，同時二維圖紙的教學(xué)模式不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，反而增加了學(xué)生的專業(yè)理解難度，不利于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實踐能力。虛擬仿真技術(shù)作為當前實踐教育工作中最常應(yīng)用的教學(xué)手段，可以將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體模型，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，更方便學(xué)生記憶理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬仿真技術(shù)作為新興的信息技術(shù)手段之一，因其操作便捷性與高質(zhì)量的模型設(shè)計效果，在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用充分發(fā)揮出了教育信息化的高效應(yīng)用價值。

二、虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的優(yōu)勢和價值

（一）現(xiàn)代化的教育革新

虛擬仿真技術(shù)作為我國現(xiàn)階段一種逐漸興起的技術(shù)手段，自身操作起來較為簡單，同時模型最終能夠展現(xiàn)出來的設(shè)計效果也具備更強的直觀化特征。通過虛擬仿真技術(shù)來進行教學(xué)，能夠讓學(xué)生具備沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生能夠在三維立體化的學(xué)習(xí)環(huán)境下對空間有更加清晰的認知。在將虛擬仿真技術(shù)運用到環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)活動中時，虛擬技術(shù)建模是其中的核心技術(shù)，也是一類三維數(shù)字化制圖工具，教師通過相關(guān)數(shù)字技術(shù)來建立出一個三維立體化的模型，根據(jù)階段性的教學(xué)標準以及教學(xué)內(nèi)容，對平臺進行實時性的轉(zhuǎn)換，將其加入設(shè)定的虛擬場景內(nèi)，伴隨著整個環(huán)境設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的改變以及建模工作的逐漸推進，學(xué)生可以對環(huán)境設(shè)計對象的相關(guān)要素進行精準判斷，綜合得出的結(jié)論對自己設(shè)計的作品展開更加細致化的綜合分析，了解在環(huán)境設(shè)計對象中所存在的缺陷和問題，并進行調(diào)整和優(yōu)化，以此來全方位優(yōu)化自身的環(huán)境設(shè)計水平，實現(xiàn)我國現(xiàn)代化的教學(xué)活動革新。

（二）提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及興趣

相較于傳統(tǒng)的二維設(shè)計教學(xué)模式，通過虛擬仿真技術(shù)的有效使用能夠讓整個教學(xué)活動以一種創(chuàng)新性的3D形象展示在學(xué)生面前。舉例來說，教師在實踐教學(xué)活動中可以通過衛(wèi)星地圖的使用，將某個地區(qū)的平面圖進行截取，通過虛擬仿真技術(shù)來將平面截圖直接轉(zhuǎn)化為立體化的三維模型，從而讓學(xué)生能夠有一種身臨其境般的學(xué)習(xí)體驗。學(xué)生也可以通過虛擬仿真技術(shù)對設(shè)計模型的各個位置進行詳細的觀察，也能夠在教師的有效指導(dǎo)下建立出更加完善的空間布局規(guī)劃，并對其展開細致分析。這樣的教學(xué)模式除了能夠促使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣增強，有效激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情之外，還能夠讓他們對環(huán)境模型觀察的積極性變得更強，確保學(xué)生能夠從多個維度來對設(shè)計展開思考和研究，讓學(xué)生能夠做出更加精準的判斷，使得學(xué)生能夠更加深入地掌握到在虛擬空間內(nèi)空間和人之間存在的內(nèi)在關(guān)系，獲得更強的空間設(shè)計能力，以此來達到優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量的目標。

（三）適應(yīng)社會發(fā)展的需求

通過虛擬仿真技術(shù)的有效使用，在實踐教學(xué)活動中學(xué)生只需要一臺設(shè)備就能夠隨時隨地對自身的環(huán)境設(shè)計方案和圖紙進行調(diào)整，使得環(huán)境設(shè)計的教學(xué)進度和學(xué)生的學(xué)習(xí)進度都被全面加速，學(xué)生也能夠針對整個圖像的設(shè)計過程和設(shè)計效果展開動態(tài)化的實時觀測，及時精準地發(fā)現(xiàn)其中潛在的問題，并在第一時間做出調(diào)整和改進。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展。一些傳統(tǒng)的二維圖像設(shè)計模式已經(jīng)無法迎合新階段的社會企業(yè)需求，通過虛擬仿真實踐教學(xué)活動能夠促使我國高等院校與社會發(fā)展需求達成一致，為社會培養(yǎng)出更多優(yōu)質(zhì)的環(huán)境設(shè)計人才。在進行產(chǎn)教融合的教學(xué)活動中，學(xué)生可以直接在校園內(nèi)參加和環(huán)境設(shè)計相關(guān)的實習(xí)工作，確保學(xué)生能夠在短時間內(nèi)快速提高自身的設(shè)計水平，在走出校園之后也能夠快速適應(yīng)環(huán)境設(shè)計相關(guān)的工作。

三、虛擬化環(huán)境設(shè)計教學(xué)的策略要點

（一）虛擬化的可觸碰教學(xué)

從本質(zhì)上來說，VR技術(shù)隸屬于數(shù)字化的感知技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高速分享和傳播，并讓枯燥乏味的信息數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化。同時，VR技術(shù)也具備一定的反饋技術(shù)，相關(guān)用戶能夠?qū)?chuàng)建出來的虛擬物體進行直接操作，同時可以感知到物體的實際體積、實際重量以及實際方向等等，最終獲得身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。舉例來說，在安全性上，環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)內(nèi)容中的施工工藝課程，由于實踐教學(xué)活動中場所被限制和約束，導(dǎo)致教師的實踐教學(xué)活動存在局限性。但是通過VR技術(shù)的有效使用，學(xué)生就可以在獲得沉浸式學(xué)習(xí)體驗的基礎(chǔ)條件下，對虛擬物體進行操控，對施工技術(shù)展開模擬化的體驗，促使整體教學(xué)活動的安全風(fēng)險被全面降低。同時，在虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)造出來的虛擬場景中所學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗也可以使用在實際的場景內(nèi)，在藝術(shù)創(chuàng)新上，教學(xué)概念也可以展開創(chuàng)新，依照課程在教學(xué)內(nèi)容上存在的差異性，設(shè)置出不同類型的主題教學(xué)場景，使得學(xué)生的感官認知被全面加強。

（二）虛擬化的智能復(fù)合化教學(xué)

我國高等院校實現(xiàn)教學(xué)改革的核心內(nèi)容就是始終秉承以人為本的教育理念，一切的教學(xué)活動和教學(xué)模式改革都是為了學(xué)生。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，通過虛擬仿真技術(shù)的使用，能夠最大限度地打破傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的局限性，將側(cè)重點放在信息化和現(xiàn)實界面兩者之間的復(fù)合設(shè)計，也就是在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境下，在其中加上了一層信息化以及智能化的交互“濾鏡”，使得學(xué)生能夠通過這樣的教學(xué)模式獲得更加良好的智能化、沉浸式學(xué)習(xí)體驗。例如，將教學(xué)活動中的實際場所轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂中的信息化交互界面，教師可以通過虛擬仿真技術(shù)的有效使用，為學(xué)生展現(xiàn)出教材中或者是教學(xué)內(nèi)容中的參照物以及實際情景，隨后學(xué)生就可以在教師構(gòu)建出來的虛擬化空間中，更加“真實”地對“物體”進行觸摸、觀察，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)活動中無法實現(xiàn)的交互，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，進一步激發(fā)學(xué)生主動投入到學(xué)習(xí)活動中去的熱情。

四、虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用下的環(huán)境設(shè)計專業(yè)實踐教學(xué)特點

（一）專業(yè)知識學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜

在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展下，環(huán)境設(shè)計專業(yè)的教學(xué)模式從傳統(tǒng)的理論知識教學(xué)與多媒體設(shè)備授課形式，轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下結(jié)合，實體與虛擬相結(jié)合的教育形式。環(huán)境設(shè)計專業(yè)的知識學(xué)習(xí)最明顯的特點是知識結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。隨著社會發(fā)展對于環(huán)境設(shè)計專業(yè)人才提出的更高質(zhì)量要求，高校也需要不斷做出綜合性的教學(xué)方案調(diào)整。要求環(huán)境設(shè)計師不僅需要有專業(yè)的技術(shù)能力，同時也要具有較強的社會責任感，在完成環(huán)境設(shè)計時，對于地區(qū)生態(tài)地貌，城市規(guī)劃等各要素都需要做綜合了解，因此專業(yè)人才學(xué)習(xí)的范疇較廣，具有較強的綜合性。課程體系通?？梢苑譃榛A(chǔ)通識課程、專業(yè)通識課程與實踐課程。基礎(chǔ)通識課程要求學(xué)生在學(xué)習(xí)時需要準確掌握環(huán)境設(shè)計基本理論與相關(guān)基礎(chǔ)知識，專業(yè)通識課程需要學(xué)生可以熟練應(yīng)用環(huán)境設(shè)計創(chuàng)作的相關(guān)技能，實踐課程則是需要根據(jù)課堂教學(xué)方案，對學(xué)生的實踐能力作出針對性的培養(yǎng)。

（二）學(xué)生綜合素質(zhì)教育特點

新時期的教育改革改變了傳統(tǒng)以教師為主體的課堂教學(xué)形式，更強調(diào)學(xué)生在課堂中的主體地位，并提出了以學(xué)生為本的新的教育理念。信息技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)中也為培養(yǎng)綜合性素質(zhì)人才提供了發(fā)展方向。環(huán)境設(shè)計專業(yè)具有一定的特殊性，在對學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)時既要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，同時也要提高學(xué)生的藝術(shù)審美空間認知能力，借助課堂專業(yè)教學(xué)工作完成對學(xué)生的思維培養(yǎng)與實踐能力的提升。在培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)審美素養(yǎng)中，通常會在環(huán)境設(shè)計專業(yè)課程中設(shè)計素描色彩，戶外寫生等相關(guān)基礎(chǔ)課程，使基礎(chǔ)繪畫學(xué)習(xí)與專業(yè)知識學(xué)習(xí)相結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生藝術(shù)審美的同時加強學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為培養(yǎng)學(xué)生的空間認知能力提供了基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)?D立體模型，可以幫助學(xué)生更好地認知空間形態(tài)，豐富學(xué)生的空間想象能力，使學(xué)生對于空間內(nèi)的環(huán)境功能色彩等都具有完整的了解。單一的知識結(jié)構(gòu)教學(xué)是無法滿足學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展要求的，因此需要將專業(yè)知識與實踐教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。教師可以組織學(xué)生到實地參觀，進行實地調(diào)研，幫助學(xué)生拓展設(shè)計思維，了解當前設(shè)計行業(yè)所應(yīng)用的新材料新工藝，使學(xué)生掌握更多的知識，并在實踐中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與思考能力，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，探究問題，解決問題。

（三）課堂教學(xué)形式的多元化

虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)課堂中的應(yīng)用，使課堂教學(xué)形式多元化發(fā)展，通過豐富課堂教學(xué)內(nèi)容與課堂呈現(xiàn)方式，可以激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)積極性。在當前的課堂教學(xué)中，教師的基礎(chǔ)課教學(xué)主要采取的教學(xué)方式是講授教學(xué)，討論教學(xué)，互動式教學(xué)，啟發(fā)式教學(xué)等。學(xué)生在不同教學(xué)模式下的素質(zhì)都有著不同方面的提升，在學(xué)生參與課堂活動互動過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力及互相幫助能力，幫助學(xué)生擴展思維，提高創(chuàng)新能力，營造良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。在課外實踐教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生進行外出實踐學(xué)習(xí)，對于地區(qū)內(nèi)的地形地貌、建筑特征、風(fēng)土人情等都可以在實踐參觀中有更直接的感受與了解，并使其將所獲得的創(chuàng)新設(shè)計思想應(yīng)用于自己的設(shè)計作品中，豐富設(shè)計作品內(nèi)容，提高學(xué)生的藝術(shù)表達能力。

五、虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的實踐路徑

（一）創(chuàng)造虛擬仿真實踐教學(xué)中心

在校方、專業(yè)課教師以及學(xué)生的配合和支持下，學(xué)校的有關(guān)部門需要和環(huán)境設(shè)計專業(yè)的教學(xué)小組共同參與到虛擬仿真實踐教學(xué)的構(gòu)建工作中去，綜合現(xiàn)階段在環(huán)境設(shè)計上的實際技術(shù)發(fā)展水平，科學(xué)合理地選擇能夠使用在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)活動中的虛擬仿真實踐教學(xué)設(shè)備，如一些現(xiàn)代化的大屏幕背投系統(tǒng)等等，加強對各種模型設(shè)計軟件以及設(shè)計分析軟件的購買和引進，設(shè)置專人對虛擬仿真實踐教學(xué)中硬件設(shè)施和軟件設(shè)施進行定期維護和軟件更新，以此來保障在實踐教學(xué)活動中各個設(shè)施能夠始終保持在穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，為后續(xù)虛擬仿真實踐教學(xué)活動的進行提供強有力的保障。同時在教學(xué)活動的開展過程中，教師需要及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題和缺陷，通過綜合性的全面分析，找出問題出現(xiàn)的原因，最后通過教學(xué)小組教師的探討，提出可行性意見和改進策略，針對校內(nèi)的虛擬仿真實踐教學(xué)進行調(diào)整和完善。

（二）設(shè)立模擬仿真實踐選修課

相較于其他的模型建立技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)中所存在的BIM技術(shù)針對環(huán)境設(shè)計專業(yè)學(xué)生所提出的標準和要求更高，對于一些日常學(xué)習(xí)活動適應(yīng)能力比較差的學(xué)生來說，在通過虛擬仿真技術(shù)展開學(xué)習(xí)活動時，可能會因為無法適應(yīng)而出現(xiàn)學(xué)習(xí)效率較低的問題，導(dǎo)致學(xué)生無法真正掌握技術(shù)重點。除此之外，通過虛擬仿真技術(shù)來開展的教學(xué)活動，其主要的目標和意義就在于讓學(xué)生能夠在掌握基礎(chǔ)理論知識的條件下實現(xiàn)自身設(shè)計技術(shù)水平的全面提升。因此，高?？梢詣?chuàng)建虛擬仿真實踐選修課程，讓學(xué)生針對自身的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)水平來自主選擇，同時教學(xué)也可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效使用，構(gòu)建出線上的虛擬仿真實踐教學(xué)平臺，讓學(xué)生能夠擁有第二課堂來對學(xué)習(xí)心得進行交流，及時掌握教材中沒有掌握牢固的知識，實現(xiàn)環(huán)境設(shè)計技術(shù)水平的全面提升。

（三）引入成本跟蹤分析系統(tǒng)

在進一步優(yōu)化虛擬仿真實踐教學(xué)基礎(chǔ)的條件下，需要將成本跟蹤分析系統(tǒng)引入其中。環(huán)境設(shè)計專業(yè)教師可以依照價值工程理念，對環(huán)境設(shè)計中的各個因素進行綜合性的分析，發(fā)現(xiàn)變量之間存在的內(nèi)在聯(lián)系，依據(jù)這些數(shù)據(jù)信息將目標函數(shù)的關(guān)系式詳細列出，同時將各個關(guān)系式中的限制條件了解清楚。除此之外，教師需要構(gòu)建線性規(guī)劃模型并進行求解，找出最優(yōu)質(zhì)的設(shè)計參數(shù)。

六、結(jié)語

綜上所述，教師應(yīng)該了解到虛擬仿真教學(xué)活動的重要價值，將其完善使用在實踐教學(xué)活動中，為學(xué)生帶來沉浸式和交互性的學(xué)習(xí)體驗，促使其自身專業(yè)知識的學(xué)習(xí)獲得創(chuàng)新性的突破。

參考文獻：

[1] 李婧，韓賢權(quán).激光三維虛擬技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境設(shè)計圖像重建研究[J].激光雜志，2021（9）.

[2] 翟云昇.淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的運用[J].明日風(fēng)尚，2021（17）.

[3] 余毅，吳嘉楠.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)境設(shè)計專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].美術(shù)教育研究，2021（8）.

[4] 王文杰.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在環(huán)藝藝術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用[J].作家天地，2021（11）.

[責任編輯 胡雅君]