王 賢

（商丘工學(xué)院，河南商丘 476000）

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究背景和現(xiàn)狀分析

1.1 研究背景

2017年、2019年，國(guó)務(wù)院在系列文件中均提到智能化推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)教育智能化。針對(duì)當(dāng)前高等教育院校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的“建設(shè)滯后、器材缺乏、項(xiàng)目局限,過程枯燥，針對(duì)性不強(qiáng)”等實(shí)際問題進(jìn)行研究，希望尋求一條智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新途徑。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的重要建設(shè)內(nèi)容。2017年起，國(guó)家教育部開始推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范性項(xiàng)目，引導(dǎo)全國(guó)各高校積極探索個(gè)性化、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目新體系。

1.2 現(xiàn)狀分析

隨著國(guó)家對(duì)智能化手段在教育教學(xué)中的重視，各大高校在工程施工和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都或多或少引進(jìn)了智能化手段，部分設(shè)計(jì)行業(yè)和高校在校企合作的形勢(shì)之下，開始提供智能開發(fā)模塊的工作，但大多處于起步階段。另外，由于資金不足、缺少雙師型教師等問題，環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在著以下幾個(gè)方面問題：

1.實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)滿足不了項(xiàng)目需求。由于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的工程項(xiàng)目投入不菲，最簡(jiǎn)單的家居環(huán)境建設(shè)需要大量資金，且環(huán)境類型多樣，無法逐一還原。另外，學(xué)校場(chǎng)地短缺等原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)只能停留在設(shè)計(jì)階段，無法滿足施工落地需求。

2.實(shí)訓(xùn)器材缺乏、利用率低。環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程開設(shè)從景觀設(shè)計(jì)到不同室內(nèi)空間設(shè)計(jì)，再到陳設(shè)與家具設(shè)計(jì)，層次豐富，實(shí)訓(xùn)工具多樣，而實(shí)訓(xùn)室工具只能滿足簡(jiǎn)單的陳設(shè)設(shè)計(jì)需求，實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束，實(shí)訓(xùn)器材隨之?dāng)R置，器材利用率低。

3.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與方法單一。由于實(shí)驗(yàn)器材的局限性，專業(yè)實(shí)訓(xùn)局限性大，學(xué)生無法系統(tǒng)直觀地了解實(shí)際施工技術(shù)與流程。實(shí)訓(xùn)方法也僅局限于固定式的操作，導(dǎo)致學(xué)生興趣索然，達(dá)不到理想的實(shí)驗(yàn)深度，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。

4.校企合作實(shí)訓(xùn)管理存在問題。學(xué)校與本地設(shè)計(jì)公司建立校企合作基地，但學(xué)生僅在大四進(jìn)行短期實(shí)習(xí)，與課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)脫節(jié)。另外，對(duì)于學(xué)生在校外的實(shí)習(xí)沒有良好的管理模式，企業(yè)指導(dǎo)教師形同虛設(shè)，學(xué)生難以學(xué)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，無法真正達(dá)到實(shí)習(xí)目的。

針對(duì)以上問題，如何利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是重要研究?jī)?nèi)容。

2 改革目標(biāo)和擬解決的關(guān)鍵問題

2.1 改革目標(biāo)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)是將計(jì)算機(jī)3D技術(shù)、多媒體和虛擬交互結(jié)合，打造出還原工程類課程中施工現(xiàn)場(chǎng)和施工技術(shù)的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。研究成果可以為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)等工程施工中的應(yīng)用提供可參考的探索依據(jù)，將對(duì)教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學(xué)質(zhì)量的根本保障。并且虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)開發(fā)成果同樣適用于其他設(shè)計(jì)類、土建類等課程的建設(shè)，有著十分可行的推廣性和應(yīng)用前景。

2.2 擬解決的關(guān)鍵問題

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)情況分析。國(guó)內(nèi)外很多高校已經(jīng)初步建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，閩南師范大學(xué)、桂林理工大學(xué)、江南大學(xué)、鄭州輕工業(yè)學(xué)院、貴州民族大學(xué)、福建師范大學(xué)音樂學(xué)院、武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院等藝術(shù)類學(xué)科，已有完善的仿真教學(xué)平臺(tái)。虛擬仿真項(xiàng)目使用3dsMax、SketchUp和DVS3D技術(shù)，虛擬仿真教學(xué)多使用Unity3D。以上技術(shù)多為環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)開設(shè)的軟件課程，具有可實(shí)施性。

（2）環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)可采用的虛擬仿真形式。環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)立足于現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、師資條件，進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)。設(shè)計(jì)類專業(yè)主要要打破傳統(tǒng)教學(xué)的注入式模式，提高實(shí)驗(yàn)室的利用率和與企業(yè)需求的貼合性。該平臺(tái)建設(shè)根據(jù)“線下線上結(jié)合、交互式體驗(yàn)、整合資源”的原則，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)達(dá)不到的教學(xué)效果。項(xiàng)目完成后，能有效改善環(huán)境設(shè)計(jì)及其他設(shè)計(jì)類專業(yè)的教學(xué)研究條件，同時(shí)促進(jìn)VR專業(yè)發(fā)展和相關(guān)人才培養(yǎng)。滿足環(huán)境設(shè)計(jì)系專業(yè)虛擬仿真（VR）項(xiàng)目教學(xué)，并支撐基于產(chǎn)教融合、校企合作的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真項(xiàng)目教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科學(xué)研究、校企合作、社會(huì)服務(wù)等附屬功能。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)定位。針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)，立足現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和師資力量，明確虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)思路和建設(shè)目標(biāo)，從專業(yè)實(shí)際出發(fā)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教結(jié)合、校企合作、體驗(yàn)交互的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)設(shè)計(jì)。針對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)，確定仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的結(jié)構(gòu)和基本設(shè)施。從設(shè)計(jì)類專業(yè)課程開設(shè)出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學(xué)平臺(tái)能夠涵蓋設(shè)計(jì)類所學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程需求，從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程，教學(xué)項(xiàng)目能夠滿足學(xué)生對(duì)不同空間類型的模擬認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的空間設(shè)計(jì)思維。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可實(shí)施范圍

實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)將初步服務(wù)于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)，使環(huán)境設(shè)計(jì)的學(xué)生及教師直接受益。同時(shí)，也適用于其他設(shè)計(jì)類專業(yè)、土建類專業(yè)，全面總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，撰寫和發(fā)表高水平的論文，爭(zhēng)取使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果得到更廣泛的推廣。軟件建設(shè)將由實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具體分工完成，最后將產(chǎn)品成果化。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果可推廣到其他學(xué)科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)，也為其他應(yīng)用型本科院校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供經(jīng)驗(yàn)。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)完成的后續(xù)工作

教學(xué)平臺(tái)建設(shè)完成后有后續(xù)工作對(duì)其進(jìn)行跟進(jìn)，對(duì)于學(xué)校教研立項(xiàng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，由所在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心參與項(xiàng)目驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的項(xiàng)目必須納入中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用當(dāng)中，并由實(shí)驗(yàn)室管理部門復(fù)核。

（1）環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)多功能開發(fā)。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科研、校企合作、社會(huì)服務(wù)等附屬功能。實(shí)現(xiàn)虛擬仿真在遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)協(xié)作、虛擬展示等方向的應(yīng)用；深化校企合作模式的教學(xué)改革；兼顧面向校內(nèi)工科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建下的教學(xué)模式；明確平臺(tái)建設(shè)對(duì)學(xué)生軟件使用的具體要求和對(duì)教師提出的授課要求，教師在線下進(jìn)行傳統(tǒng)授課的同時(shí)要利用仿真平臺(tái)進(jìn)行線上混合式教學(xué)模式。

（3）完善教學(xué)平臺(tái)設(shè)施管理規(guī)范。針對(duì)平臺(tái)的管理和后期管理系統(tǒng)等問題提出具體建議，對(duì)于平臺(tái)上教學(xué)資源、教學(xué)積累、教學(xué)評(píng)價(jià)的管理等方面提出可行性方案。在互聯(lián)網(wǎng)信息化的指導(dǎo)下，將管理的可行性方案進(jìn)行規(guī)范化，保證從教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、發(fā)布、應(yīng)用到管理有完善的管理數(shù)據(jù)，達(dá)到信息安全最大化。

5 創(chuàng)新之處與發(fā)展前景

針對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)，確定仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的結(jié)構(gòu)和基本設(shè)施。從設(shè)計(jì)類專業(yè)課程開設(shè)出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學(xué)平臺(tái)能夠涵蓋設(shè)計(jì)類所學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程需求，從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程，教學(xué)項(xiàng)目能夠滿足學(xué)生對(duì)不同空間類型的模擬認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的空間設(shè)計(jì)思維。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究成果為室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)等工程施工中的應(yīng)用提供了可參考的探索，將對(duì)教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學(xué)質(zhì)量的根本保障。并且其開發(fā)成果同樣適用于其他設(shè)計(jì)類、土建類等課程的建設(shè)，有著十分可行的推廣性和應(yīng)用前景。