環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

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【摘要】隨著我國教育事業(yè)的不斷發(fā)展，以及信息技術(shù)的迅速崛起，信息化技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于應(yīng)用型本科院校的教學(xué)當(dāng)中。虛擬仿真技術(shù)作為當(dāng)前較為新穎的技術(shù)手段之一，具有操作簡便、模型設(shè)計效果更為直觀等特點，將虛擬仿真技術(shù)與環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)所融合，創(chuàng)建虛擬仿真實踐教學(xué)體系在環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)中可發(fā)揮出現(xiàn)代化的教育革新、提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及興趣、適應(yīng)社會發(fā)展的需求等特點。應(yīng)用型本科院校可通過設(shè)立虛擬仿真實踐選修課、多軟件聯(lián)合教學(xué)、引進(jìn)成本跟蹤分析系統(tǒng)以及建立并完善虛擬仿真實踐教學(xué)中心等方式建設(shè)出一個健全的模擬仿真實踐教學(xué)體系，對于培養(yǎng)出更具實踐性的高水平環(huán)境設(shè)計人才具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】產(chǎn)教融合；環(huán)境設(shè)計專業(yè)；虛擬仿真教學(xué)體系

產(chǎn)教融合指的是高等院校在應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)下，根據(jù)學(xué)校中所設(shè)專業(yè)，積極開辦專業(yè)產(chǎn)業(yè)，將產(chǎn)業(yè)和教學(xué)緊密的結(jié)合在一起，兩者相互支持，相互促進(jìn)，將學(xué)校創(chuàng)辦成一個集人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、科技服務(wù)為一體的辦學(xué)模式，在“產(chǎn)”、“教”的深度合作下，相互依存，并實現(xiàn)資源共享，最終達(dá)到產(chǎn)業(yè)與教育共同、協(xié)調(diào)發(fā)展的目的[1]。在我國大力推進(jìn)產(chǎn)教融合的情況下，各類型應(yīng)用型本科院校、職業(yè)類院校響應(yīng)國家號召，積極開展產(chǎn)教融合，其對于提高辦學(xué)質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益具有重要意義。環(huán)境設(shè)計專業(yè)主要是為我國建筑設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、公共藝術(shù)設(shè)計及園林景觀設(shè)計等行業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才的專業(yè)，傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計教學(xué)過于抽象，設(shè)計圖也是以二維圖紙為主，其不僅會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時學(xué)生也無法更加有效的接受相關(guān)知識內(nèi)容，從而降低學(xué)習(xí)質(zhì)量，不利于學(xué)生今后的發(fā)展[2]。模擬仿真實踐教學(xué)作為當(dāng)前較為熱門的教學(xué)模式之一，可將二維圖紙轉(zhuǎn)化成三維立體模型，不僅能夠激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可有效提高教學(xué)質(zhì)量。本文給予產(chǎn)教融合，對模擬仿真實踐教學(xué)體系在環(huán)境設(shè)計專業(yè)中的優(yōu)勢進(jìn)行探討，并對模擬仿真實踐教學(xué)體系的教學(xué)模式建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃。

一、模擬仿真實踐教學(xué)體系在環(huán)境設(shè)計專業(yè)中的優(yōu)勢

1.1現(xiàn)代化的教育革新

虛擬仿真教學(xué)作為較為新穎的教學(xué)模式，目前國內(nèi)外已經(jīng)有許多院校開展虛擬仿真教學(xué)模式，且也有了較為豐富的經(jīng)驗[3]。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)（如VirtualReality，VR，IdeaVR，BuildingInformationModeling，BIM等軟件）實現(xiàn)沉浸式空間認(rèn)知體驗，幫助學(xué)生在真實尺度下認(rèn)知空間、感悟空間、優(yōu)化空間。利用虛擬技術(shù)建模是虛擬仿真教學(xué)的核心技術(shù)，是一種三維數(shù)字化制圖工具的集成，并通過相關(guān)數(shù)字構(gòu)建出一個立體模型。在環(huán)境設(shè)計過程中，模型建立完成后，可根據(jù)階段性要求通過轉(zhuǎn)換平臺實時體驗，加入虛擬場景中，隨著環(huán)境設(shè)計教學(xué)和建模的不斷進(jìn)行，學(xué)生可以對眾多環(huán)境設(shè)計對象的要素進(jìn)行判斷，隨后學(xué)生可通過對判斷結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，明確環(huán)境設(shè)計對象中的不足，學(xué)生便可根據(jù)這些不足通過相關(guān)技術(shù)軟件對環(huán)境設(shè)計對象加以改進(jìn)，從而大幅度提高設(shè)計水平[4]。

1.2提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及興趣

相比傳統(tǒng)的二維圖像設(shè)計教學(xué)，虛擬仿真教學(xué)技術(shù)將教學(xué)設(shè)計以全虛擬化3D效果展現(xiàn)出來，隨后通過對現(xiàn)場考察以及對現(xiàn)場環(huán)境的分析，整合各種信息，構(gòu)建出一個符合所有需求的三維模型，例如：教師可在教學(xué)過程中，通過衛(wèi)星地圖將某一地區(qū)的平面圖截取出來，隨后通過虛擬技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)將平面截圖直接轉(zhuǎn)換成三維立體模型，在匹配圖片建模的配合下，則可實現(xiàn)周圍模型精確、迅速的建立[5]。學(xué)?？膳鋫涮摂M仿真教學(xué)實驗室，利用虛擬仿真軟件，借助虛擬仿真材質(zhì)庫和編輯工具在三維場景中模擬環(huán)境和人體尺度及活動范圍等，提高設(shè)計成果的仿真度。從而使得學(xué)生可在教師的帶領(lǐng)下進(jìn)行身臨其境般的虛擬教學(xué)，教師和學(xué)生則可通過以上兩項技術(shù)對模型的每一個位置進(jìn)行觀察，學(xué)生便可以在教師的指導(dǎo)下完成空間布局規(guī)劃和立面分析，這種教學(xué)方式不僅能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生對模型觀察的積極性，保證學(xué)生能夠從多個方面對模型設(shè)計進(jìn)行思考分析，確保學(xué)生能夠?qū)ζ渥鞒雒鞔_的判斷，幫助學(xué)生在虛擬現(xiàn)實空間中體驗空間與人的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，獲得實際的收納空間設(shè)計能力，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。另外，良好的教學(xué)氣氛可提高教學(xué)質(zhì)量，從而達(dá)到提高學(xué)生效率、提高學(xué)生整體設(shè)計能力的目的[6]。

1.3適應(yīng)社會發(fā)展的需求

環(huán)境設(shè)計專業(yè)的項目設(shè)計是一個復(fù)雜、漫長的過程，項目設(shè)計過程不僅需要消耗過多的時間，需要更多的人員參與，同時還需要涉及較多的學(xué)科。相比傳統(tǒng)二維圖像設(shè)計，虛擬仿真實踐教學(xué)中的虛擬技術(shù)具有更高的科技水平，能夠為環(huán)境設(shè)計提供更加廣闊的發(fā)展空間。學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的過程中，學(xué)生僅需要一臺設(shè)備便可隨時隨地的對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，從而進(jìn)一步加快了環(huán)境設(shè)計的進(jìn)度，同時學(xué)生也可對設(shè)計的過程及效果進(jìn)行實時觀察，使得學(xué)生能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，并作出及時有效的改進(jìn)[7]。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)二維圖像設(shè)計已無法滿足當(dāng)前的設(shè)計需求，虛擬仿真實踐教學(xué)的開展，一方面，應(yīng)用型本科院校可根據(jù)當(dāng)今社會發(fā)展需求，為社會培養(yǎng)出技術(shù)水平更高的環(huán)境設(shè)計人才，從而促進(jìn)我國環(huán)境設(shè)計的發(fā)展，另一方面，在產(chǎn)教融合的發(fā)展過程中，應(yīng)用型本科院校學(xué)生可在校內(nèi)直接參與環(huán)境設(shè)計的工作實習(xí)，且實習(xí)強度可與常規(guī)設(shè)計企業(yè)達(dá)到一致，從而可保證學(xué)生能夠有效提高自身設(shè)計能力，保證學(xué)生在畢業(yè)后能夠快速適應(yīng)工作。

二、模擬仿真實踐教學(xué)體系的教學(xué)模式建設(shè)

2.1建立并完善虛擬仿真實踐教學(xué)中心

在學(xué)校的積極配合下，學(xué)校相關(guān)部門與環(huán)境設(shè)計專業(yè)教學(xué)組一同建立虛擬仿真實踐教學(xué)中心，根據(jù)當(dāng)前環(huán)境設(shè)計的技術(shù)發(fā)展，選擇適合的虛擬仿真實踐教學(xué)設(shè)備，包括先進(jìn)的大屏幕背投系統(tǒng)等硬件設(shè)施，以及各種相關(guān)的模擬、設(shè)計、分析等正版軟件設(shè)施，由專人負(fù)責(zé)教學(xué)中心中硬件設(shè)施及軟件設(shè)施的保養(yǎng)、維護(hù)與更新，從而確保教學(xué)過程中設(shè)施能夠正常運行，為虛擬仿真實踐教學(xué)的有序進(jìn)行提供保障。并且在實踐教學(xué)過程中，及時發(fā)現(xiàn)當(dāng)中存在的問題，并通過全面分析，找出引發(fā)問題的關(guān)鍵，最后通過會議研究提出具有建設(shè)性意義的改進(jìn)措施，對虛擬仿真實踐教學(xué)中心進(jìn)行全面完善[8]。

2.2設(shè)立模擬仿真實踐選修課

相比其他模型建立技術(shù)，虛擬仿真實踐教學(xué)中的BIM技術(shù)對環(huán)境設(shè)計專業(yè)學(xué)生的自身能力要求較高，部分自身能力較差的學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)時可能會出現(xiàn)學(xué)習(xí)效率低的現(xiàn)象，使得學(xué)生無法真正掌握技術(shù)要點。另外，虛擬仿真實踐教學(xué)本身就是協(xié)同的運行方式，其存在的意義便是在學(xué)生能夠獲得基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)計知識理論的基礎(chǔ)上，還能夠通過虛擬仿真實踐教學(xué)提升學(xué)生的技術(shù)水平。因此應(yīng)用型本科院?？稍O(shè)立虛擬仿真實踐選修課，學(xué)生可根據(jù)自身能力與興趣選擇學(xué)習(xí)課程，同時教師也可利用互聯(lián)網(wǎng)建立線上虛擬仿真實踐教學(xué)交流平臺，學(xué)生不僅能夠在課堂中學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)技術(shù)，學(xué)生也可以在網(wǎng)上實現(xiàn)學(xué)習(xí)心得的交流，使得學(xué)生能夠通過交流心得從中發(fā)現(xiàn)原本沒有領(lǐng)悟到的知識，從而實現(xiàn)自身技術(shù)能力的提升[9]。

2.3多軟件聯(lián)合教學(xué)

目前應(yīng)用于環(huán)境設(shè)計教學(xué)中的軟件主要包括CAD、SketchUp、3DsMax、Photoshop等，實施虛擬仿真實踐教學(xué)后便可以BIM技術(shù)作為教學(xué)主線，將原有的教學(xué)軟件串聯(lián)起來，實現(xiàn)多軟件聯(lián)合教學(xué)，確保學(xué)生能夠同時掌握當(dāng)前主流的環(huán)境設(shè)計軟件和技術(shù)。同時，在實施材料與施工、居住環(huán)境設(shè)計、商業(yè)環(huán)境規(guī)劃、景觀設(shè)計等專業(yè)課程的實踐教學(xué)時，可在實踐教學(xué)的過程中實施虛擬技術(shù)教學(xué)，從而將學(xué)生的主觀能動性充分調(diào)動起來，使學(xué)生能夠更加積極主動的參與并完成虛擬技術(shù)學(xué)習(xí)，從而達(dá)到提高學(xué)生二維、三維模型聯(lián)合應(yīng)用能力的目的。

2.4引進(jìn)成本跟蹤分析系統(tǒng)

在完善虛擬仿真實踐教學(xué)中心的基礎(chǔ)上，同時將成本跟蹤分析系統(tǒng)引進(jìn)其中，并且還需要結(jié)合《設(shè)計成本規(guī)劃管理系統(tǒng)》[10]。教師可借助價值工程的相關(guān)原理，科學(xué)分析環(huán)境設(shè)計中的相關(guān)因素，并將各自變量、因變量及之間的關(guān)系找出，根據(jù)這些信息將正確的目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式列出，同時明確各個關(guān)系式之間的約束條件。此外，由教師建立線性規(guī)劃模型，通過對規(guī)劃模型進(jìn)行求解，以此將最佳的設(shè)計參數(shù)計算出來。通過以上兩種方式的聯(lián)合使用，學(xué)生便可在科學(xué)的設(shè)計指導(dǎo)下，設(shè)計出一套藝術(shù)性、功能性、經(jīng)濟性等完美統(tǒng)一的環(huán)境設(shè)計方案，實現(xiàn)環(huán)境設(shè)計專業(yè)學(xué)生自身能力的全面提升。

三、小結(jié)

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的時代，虛擬仿真實踐教學(xué)體系不僅能夠幫助學(xué)生更加有效的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計的實踐操作，促進(jìn)學(xué)生能力提高，同時也是順應(yīng)我國環(huán)境設(shè)計的發(fā)展，為我國培養(yǎng)出高水準(zhǔn)環(huán)境設(shè)計人才，對于促進(jìn)我國環(huán)境設(shè)計的快速發(fā)展具有重要意義。

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作者：杜艷麗 單位：紹興文理學(xué)院元培學(xué)院