周佳夢　韋麗沙　劉敏楠　劉小冬

[摘 要]隨著“線上教育”的推動與發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其交互性、沉浸性的獨(dú)特優(yōu)勢，在園林規(guī)劃設(shè)計類課程的教學(xué)改革中具有顯著影響力與應(yīng)用價值。文章針對虛擬現(xiàn)實技術(shù)對線上線下教學(xué)模式的課程構(gòu)建進(jìn)行研究探索，主要分為課前線上虛擬教學(xué)場景的構(gòu)建準(zhǔn)備、課中線上線下混合式教學(xué)訓(xùn)練以及課后線上虛擬課堂拓展交流三部分，并針對當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)現(xiàn)狀及問題提出建議、策略。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)景園林;虛擬現(xiàn)實;線上線下;教學(xué)研究

[中圖分類號] G642.421 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）08-0065-03

2019年年末至2020年伊始，新型冠狀病毒（世界衛(wèi)生組織將其命名為“COVID-19”）引起了全國人民乃至世界范圍的關(guān)注，為有效阻斷疫情向校園擴(kuò)散，中國教育部鼓勵各級各地“停課不停學(xué)”，并倡導(dǎo)各校利用互聯(lián)網(wǎng)和信息化教育資源有效開展“線上教育”。今后，隨著科技進(jìn)步與社會需求的不斷擴(kuò)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將在教育行業(yè)中得到更大的發(fā)展，并會給傳統(tǒng)高校教育模式帶來變革。課題組將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入園林規(guī)劃設(shè)計類課程教學(xué)中，利用線上教學(xué)與線下教學(xué)互相配合，促進(jìn)園林規(guī)劃設(shè)計類課程教學(xué)長遠(yuǎn)發(fā)展。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與園林規(guī)劃設(shè)計

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)皆為20世紀(jì)末期興起的一門綜合性信息技術(shù)[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是以計算機(jī)作為技術(shù)的支撐，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)以及多傳感技術(shù)等多種技術(shù)手段來創(chuàng)造虛擬的可交互的三維空間場景，并將視覺、聽覺、力覺、觸覺等多重感知融入虛擬空間場景中，用戶通過技術(shù)手段和交互設(shè)備的幫助，以一種身臨其境的方式來體驗創(chuàng)造的虛擬空間[2]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用具有以下特征：其一，交互性。交互性是指人可以對模擬環(huán)境內(nèi)的物體進(jìn)行操作，并能夠從中得到反饋。VR設(shè)備目前比較常見的交互形式主要有手勢控制、頭部追蹤及觸覺反饋。其二，沉浸性。沉浸性是指人作為主角可以在虛擬環(huán)境中獲得身臨其境、完全沉浸式的空間體驗。其三，空間化。設(shè)計構(gòu)思可具有動態(tài)空間與抽象思維的不確定性，VR技術(shù)可以擺脫真實環(huán)境中的現(xiàn)實阻礙，在虛擬世界中將設(shè)計構(gòu)思充分發(fā)揮。其四，信息化。利用互聯(lián)網(wǎng)平臺將作品信息化，可在“資料互聯(lián)”的環(huán)境中與其他作品或數(shù)碼媒介產(chǎn)品交流信息，更好地鑒賞溝通作品及推敲設(shè)計內(nèi)容等[3]。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在園林規(guī)劃設(shè)計行業(yè)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助設(shè)計師把草圖方案迅速變成能夠互動、游走的“建成世界”，并通過第一人稱的漫游觀察和體驗自己的設(shè)計空間，便于及時修正與完善設(shè)計，極大地調(diào)動園林設(shè)計師的設(shè)計思維和創(chuàng)造力，同時也為完善設(shè)計作品拓展了更多可能性。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為新時代園林設(shè)計師突破局限、達(dá)到更高設(shè)計目標(biāo)的新型設(shè)計工具[4]。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性及沉浸性不僅可以展示設(shè)計師的想法，還可以為用戶參與提供更大的空間，使得非專業(yè)人士可以通過虛擬場景的體驗獲得真實的景觀感受，然后向設(shè)計師提供體驗反饋，最終使構(gòu)思轉(zhuǎn)化為設(shè)計方案。這是一個從設(shè)計師向用戶的單向傳遞到多向合作的變化，極大地促進(jìn)了園林規(guī)劃設(shè)計作品的公眾參與程度，同時也可利用信息數(shù)據(jù)構(gòu)建更加全面的景觀評價體系。

二、傳統(tǒng)園林規(guī)劃設(shè)計教學(xué)的現(xiàn)狀問題

園林專業(yè)課程教學(xué)的主要目的是幫助學(xué)生構(gòu)建合理的設(shè)計思維和嫻熟的空間塑造能力，在合理組織空間、功能、景觀要素的基礎(chǔ)上，逐步養(yǎng)成復(fù)雜情況下的綜合設(shè)計能力。園林專業(yè)課程對學(xué)生的空間思維及空間理解能力要求很高，幫助學(xué)生完成“知識點”和“空間”之間的轉(zhuǎn)化，往往也是教學(xué)過程中的重點和難點，這就需要教師將抽象問題具象化、形象化，幫助學(xué)生建立起不同維度的空間思維能力、空間創(chuàng)造能力。其中，最主要的就是為學(xué)生創(chuàng)造有效的、可感知的空間情境，讓學(xué)生有充分的沉浸感和場所感，從而有效地促進(jìn)學(xué)生對知識的內(nèi)化吸收，提升教學(xué)效率，達(dá)到人才優(yōu)化目標(biāo)。

目前高校園林類規(guī)劃設(shè)計的線上教學(xué)主要是利用課堂演示圖片、視頻或者實地調(diào)研的方式將知識傳遞給學(xué)生，使學(xué)生利用自我空間想象力獲得場地尺度空間感和場景感。在線下教學(xué)中，實地調(diào)研的教學(xué)方法相較課堂理論的扁平化輸出更為直觀易懂，學(xué)生的教學(xué)反饋最佳，但仍存在諸多弊端：其一，對于一些理論化的教學(xué)模型，無法找出對應(yīng)的實際工程項目，學(xué)生難以親身到達(dá)，導(dǎo)致無法實測調(diào)研。其二，戶外教學(xué)存在天氣、場地、社會環(huán)境等不確定因素，例如突發(fā)疫情，教師就必須調(diào)整現(xiàn)場調(diào)研教學(xué)計劃。其三，學(xué)生無法實踐操作，無法對知識點產(chǎn)生深刻的理解和認(rèn)識。其四，戶外教學(xué)還需要考慮學(xué)生及教師的人身安全、財產(chǎn)安全等諸多復(fù)雜因素。此外，在少數(shù)實施線上教學(xué)模式的高校中，當(dāng)前仍存在如虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備搭建不完善、與線下教學(xué)課程搭配不緊密、教師對軟件及硬件設(shè)備應(yīng)用經(jīng)驗不足等問題[5]。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在園林規(guī)劃設(shè)計類課程中的應(yīng)用探析

近年來，國內(nèi)外許多高校或研究中心開始建立虛擬現(xiàn)實實驗室，用于相關(guān)的教學(xué)及科研。比如，南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院建設(shè)了園林虛擬現(xiàn)實實驗室，浙江大學(xué)開發(fā)了虛擬建筑環(huán)境實時漫游，故宮文化遺址數(shù)字化應(yīng)用研究所構(gòu)建了“虛擬紫禁城”，英國大英圖書館利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)還原了19世紀(jì)的渝中半島，并將該項目在2019年重慶智博會上展出。不少教師在教學(xué)中堅持“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的原則，以教學(xué)效果最優(yōu)化為目標(biāo)，以師生積極互動交流為基礎(chǔ)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，對園林規(guī)劃設(shè)計類課程進(jìn)行探索研究[6-8]。線上線下混合式教學(xué)模式主要分為課前準(zhǔn)備、課堂訓(xùn)練與課后拓展3個部分，具體內(nèi)容詳見表1。

（一）課前準(zhǔn)備線上虛擬教學(xué)場景的構(gòu)建

課前教師可將教學(xué)任務(wù)與資料通過線上平臺發(fā)布，針對課程內(nèi)容提前布置案例作品或設(shè)計方案任務(wù)書，學(xué)生可于線上平臺查看教學(xué)計劃，明確學(xué)習(xí)任務(wù)，并利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為案例作品或設(shè)計地塊進(jìn)行場景構(gòu)建。學(xué)生通過構(gòu)建虛擬教學(xué)場景可提高對空間尺度和空間形態(tài)的認(rèn)知能力，對知識點進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，同時通過實踐現(xiàn)場模擬操作鍛煉提高學(xué)生思考能力與動手能力。

學(xué)生在虛擬教學(xué)場景構(gòu)建中如遇問題和困難，教師應(yīng)鼓勵他們與教師或其他同學(xué)交流互動，引導(dǎo)學(xué)生參與討論。教師也可利用線上平臺查看學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，定時監(jiān)督提醒，結(jié)合課前學(xué)生反饋的問題與虛擬教學(xué)場景搭建情況，及時調(diào)整課堂訓(xùn)練內(nèi)容與教學(xué)活動，提高課堂效率并使課程內(nèi)容最優(yōu)化。

（二）課堂訓(xùn)練線上線下混合式教學(xué)

1.虛擬教學(xué)場景結(jié)合理論知識講解

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的教學(xué)場景與課堂理論知識點相結(jié)合，讓學(xué)生以第一視角進(jìn)入園林當(dāng)中直觀地體驗園林空間。虛擬技術(shù)的案例展示相比圖片或視頻，更易調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與積極性，促使學(xué)生理解思考。再者，虛擬的場景可以有效地幫助學(xué)生建立空間感，理解二維平面與三維空間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，增強(qiáng)空間思維能力，實現(xiàn)三維景觀空間與二維圖形之間的任意切換。全方位場景還能使學(xué)生深刻理解園林造景手法及設(shè)計細(xì)節(jié)。除此之外，學(xué)生還可對虛擬環(huán)境條件實現(xiàn)多樣化體驗，例如可在虛擬場地中對天空、季節(jié)等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，真切地感受園林空間在不同時間、不同季相下的形態(tài)變化;又例如在中西方古典園林的鑒賞課程里，學(xué)生可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)復(fù)刻古典園林空間。再如，在園林植物設(shè)計課程中，可運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬園林綠地種植現(xiàn)場，全面直觀地講解園林種植全過程，并讓學(xué)生進(jìn)行虛擬種植，對不同植物種類、大小、組合方式進(jìn)行設(shè)計，有效地培養(yǎng)學(xué)生的植物美學(xué)觀念，構(gòu)建起植物種植的設(shè)計理念與方式方法。

2.設(shè)計場地前期分析

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在園林設(shè)計前期建立仿真的項目空間環(huán)境，建立交互式界面，幫助學(xué)生進(jìn)行場地分析，掌握場地地形、道路、樹木、河流、建筑等現(xiàn)狀條件，風(fēng)向、日照等環(huán)境條件等。此外，還可以制作相應(yīng)的虛擬測試，研究用戶需求，甚至可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)快速地展現(xiàn)概念方案，以研究其可行性。這種種方式，均可以快速便捷地指導(dǎo)學(xué)生做出更完善的場地信息報告和方案構(gòu)想。

3.設(shè)計方案對比推敲

在方案規(guī)劃設(shè)計階段，需要對現(xiàn)場場地進(jìn)行定位與定量設(shè)計構(gòu)思，學(xué)生需要對規(guī)劃設(shè)計方案布局進(jìn)行精確描述，如制作方案平面圖、立體圖、剖面圖、效果圖、局部效果圖等，可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，讓學(xué)生置身于設(shè)計空間的內(nèi)部環(huán)境中，在3D 模型基礎(chǔ)上掌握園林布局真實感。學(xué)生需要對場地進(jìn)行整體布局，對景觀節(jié)點進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，對造型色彩等進(jìn)行精細(xì)化搭配，通過精密度較高的方案對比推敲，擬定最終的設(shè)計方案。長期的虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識的全面激發(fā)，提升學(xué)生的基本設(shè)計能力，能夠在3D建模美感基礎(chǔ)上實現(xiàn)細(xì)節(jié)突破并提高設(shè)計深度。

4.設(shè)計方案展示匯報

園林規(guī)劃設(shè)計方案的展示匯報是整體方案設(shè)計理念的集中體現(xiàn)，其表現(xiàn)形式手法多種多樣。效果圖展示是園林設(shè)計的重要成果之一，但其只能做定點渲染，展現(xiàn)的內(nèi)容非常有限。動畫展示雖可多方位展現(xiàn)構(gòu)想，但觀者仍停留在觀望者視角，無法身臨其境。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可對方案進(jìn)行沉浸式闡釋，教師或聽者可進(jìn)入最終方案搭建的虛擬場景中進(jìn)行體驗，了解學(xué)生設(shè)計意圖并觀察最終設(shè)計效果，以便提供更直觀高效的反饋建議。

（三）課后線上虛擬課堂拓展交流

在虛擬現(xiàn)實的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)下可將課堂內(nèi)容、課堂案例場景、學(xué)生方案設(shè)計場景等課程資料進(jìn)行云存儲，方便學(xué)生隨時隨地地對課程資料進(jìn)行調(diào)取，有效地促進(jìn)再學(xué)習(xí)。在局域網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)設(shè)過程中，VR設(shè)備還可將主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相互連接，并由教師扮演管理員的角色，隨時掌握學(xué)生線上學(xué)習(xí)的動態(tài)與進(jìn)度，針對模擬操作進(jìn)行實時問詢與解答。學(xué)生們也可對熱點問題在云端進(jìn)行討論交流，對課程知識內(nèi)容進(jìn)行深刻討論，以高效完成課程學(xué)習(xí)。

（四）線上線下教學(xué)模式構(gòu)建及應(yīng)用小結(jié)

根據(jù)上述三點內(nèi)容即課前準(zhǔn)備、課堂訓(xùn)練與課后拓展，可將虛擬現(xiàn)實技術(shù)在園林規(guī)劃設(shè)計課程中的運(yùn)用總結(jié)為：第一，課前學(xué)生小組針對理論課程案例和設(shè)計場地現(xiàn)狀條件進(jìn)行虛擬場景搭建。第二，課中教師可利用虛擬案例表述知識點并對規(guī)劃設(shè)計場地模擬多種環(huán)境條件與處理方式，學(xué)生可利用虛擬場景對設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)推敲并最終展示匯報。第三，課后教師和學(xué)生可將案例與設(shè)計作品上傳至云課堂便于及時反饋交流。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的尚存問題及策略

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實現(xiàn)主要依賴兩個至關(guān)重要的方面，一是內(nèi)容，二是設(shè)備。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的前端性和新穎性，其軟件資料及設(shè)備系統(tǒng)尚未完善，存在一定的應(yīng)用局限，技術(shù)本身亟待升級。因此，應(yīng)做好以下幾點。

（一）提高教師操作水平

為能實現(xiàn)教師在課程中熟練運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可由學(xué)?；蛳嚓P(guān)組織機(jī)構(gòu)對教師進(jìn)行指導(dǎo)培訓(xùn)，盡量縮短教師對操作流程的熟練時間，避免因?qū)W習(xí)軟件設(shè)備操作導(dǎo)致對課程本身探索改良的時間和精力不足問題。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也應(yīng)隨著社會需求的提高持續(xù)更新迭代，提升優(yōu)化軟件自身靈活性，降低軟件學(xué)習(xí)難度，方便教師和學(xué)生輕松應(yīng)用，也更易于推廣使用。

（二）資源共享構(gòu)建模型庫

園林規(guī)劃設(shè)計類教學(xué)可借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)復(fù)刻真實度較高的案例模型，建議虛擬現(xiàn)實平臺開發(fā)云端共享模型資源庫，促進(jìn)國內(nèi)外各大高校的園林師生共同積累共享經(jīng)典案例模型，并可對已有模型資源持續(xù)完善優(yōu)化更新，充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)對園林規(guī)劃設(shè)計課程教學(xué)的優(yōu)勢最大化。

（三）完善VR硬件設(shè)備，優(yōu)化課堂應(yīng)用體驗

園林規(guī)劃設(shè)計類課程須為學(xué)生提供較強(qiáng)的場景沉浸感，因此對虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)備具有較高的應(yīng)用要求。同時，各類大型教學(xué)設(shè)備自身造價較高，因而對高校教學(xué)資金前期投入量產(chǎn)生較大壓力。軟件設(shè)備提供方應(yīng)對技術(shù)程序進(jìn)行適當(dāng)升級，逐步降低設(shè)備成本，并進(jìn)一步提高其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化效率和可視化功能，使更多高校師生能體會沉浸式的視覺模擬效果，更高效地完成知識的傳達(dá)與學(xué)習(xí)過程。

五、結(jié)論與展望

從20世紀(jì)80年代末“虛擬現(xiàn)實”概念提出至今，VR技術(shù)逐步完善，在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域中突破了傳統(tǒng)維度限制，成為一種全新的設(shè)計表達(dá)系統(tǒng)。經(jīng)過疫情特殊時期需求，各大高校全面采用線上教學(xué)模式也意味著未來的教學(xué)模式將由此發(fā)生質(zhì)變，全面開啟線上線下混合式教育模式時代。由此契機(jī)，園林規(guī)劃設(shè)計類課程應(yīng)積極通過多種創(chuàng)新型的教育教學(xué)手段，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入課程改革之中，使學(xué)生率先適應(yīng)社會發(fā)展需求并感受創(chuàng)新科技思想。然而，須強(qiáng)調(diào)線上線下教學(xué)應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為輔助授課的手段和工具，不可替代全部授課方式。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的科技進(jìn)步與發(fā)展，園林規(guī)劃設(shè)計類課程將在應(yīng)用學(xué)習(xí)中更好地向前發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]