陳敏 顧鳳霞 程立諾

[摘 要]高校景觀設(shè)計課程教學(xué)中，對學(xué)生的空間感知、預(yù)設(shè)及組織能力的培養(yǎng)非常重要，沉浸式教學(xué)有助于調(diào)動學(xué)生積極性，提升感知功能，獲取更好的空間感知。文中介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校景觀設(shè)計沉浸式教學(xué)中的應(yīng)用情況，并結(jié)合景觀設(shè)計課程特征對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建模功能、人機(jī)交互、信息儲存與數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)應(yīng)用等方面作了較細(xì)致的分析，還探索了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在景觀設(shè)計課程教學(xué)及工程實踐中的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實技術(shù)；景觀設(shè)計；沉浸式教學(xué)

現(xiàn)實中景觀設(shè)計的活動穿插在生活工作的各個領(lǐng)域，從家居到休閑，從工作到學(xué)習(xí)娛樂，但凡承載內(nèi)容實物的載體，必然涉及空間概念，需要組織與充實空間的要素，關(guān)聯(lián)景觀環(huán)境的內(nèi)容。景觀設(shè)計的主要任務(wù)是對場所的空間環(huán)境要素合理組織，需做到相地合宜，構(gòu)造得體。因此，場所的環(huán)境要素比例及總體構(gòu)成關(guān)系非常重要。在景觀設(shè)計課程學(xué)習(xí)中，對要素的色彩、質(zhì)感、形態(tài)、比例等綜合感知及預(yù)設(shè)能力的要求很高，沉浸式教學(xué)可以充分調(diào)動學(xué)生的五感認(rèn)知，發(fā)揮空間場景的綜合體驗作用，是提高學(xué)生專業(yè)實踐能力的有效途徑。

一、景觀設(shè)計課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式總結(jié)

景觀設(shè)計課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式可按照課堂開設(shè)形式分為靜態(tài)理論教學(xué)與課程設(shè)計、實踐教學(xué)等形式。

（一）靜態(tài)理論教學(xué)

靜態(tài)理論教學(xué)以課堂傳授為主，通過師生互動及圖形影像呈現(xiàn)等方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行空間感知，學(xué)生需要通過視、聽、模擬，跟隨教師的思維引導(dǎo)去感受空間場所的特征，結(jié)合日常觀察經(jīng)驗對實際場景空間的組合、尺度、比例等進(jìn)行認(rèn)知。課堂效果取決于教師傳授的能力與學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，現(xiàn)代多媒體教學(xué)的推廣普及，實現(xiàn)了大量圖形圖像、影音文件、海量案例等的呈現(xiàn)與展示，讓學(xué)生可以在課堂上獲取大量素材信息。但大量信息的輸出需要學(xué)生快速的識讀理解力與高度的集中注意力方能取得輸出與接收的有效轉(zhuǎn)化，事實上，高效的課堂教學(xué)很難實現(xiàn)“教－學(xué)”對等的效果。雖然學(xué)生通過課堂筆記、摘錄及教師課前導(dǎo)讀等記錄信息可以在課后鞏固中達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果，但受制于學(xué)習(xí)的時效及學(xué)生自覺性等因素，部分學(xué)生對課堂知識信息的掌握無法實現(xiàn)教學(xué)期望效果。同時，靜態(tài)理論教學(xué)中通過圖形影像、舉例說明、演示等間接方式進(jìn)行景觀空間場景描述與解釋的方式，很大程度上依賴教師的語言及輔助表達(dá)，以及學(xué)生的理解能力與空間想象力，使得教學(xué)效果呈現(xiàn)差異化。

（二）課程設(shè)計與實踐教學(xué)

課程設(shè)計結(jié)合課堂理論教學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計任務(wù)實踐，培養(yǎng)學(xué)生識圖、畫圖能力，使學(xué)生具備對相應(yīng)主體的空間進(jìn)行環(huán)境改造、空間組織及功能營建的能力。通過景觀設(shè)計方案表達(dá)，指導(dǎo)實踐空間場景營建，具備由圖紙到真實空間的能力，即理論到實踐的能力。

實習(xí)實踐課程是直接進(jìn)入真實景觀環(huán)境空間，通過觀察工程成果、跟蹤工程進(jìn)度、體驗景觀空間以及參與工程實習(xí)等獲得實踐認(rèn)知，從實踐到理論，進(jìn)一步學(xué)會和掌握景觀環(huán)境設(shè)計的營造設(shè)計方法與工程實踐技術(shù)。

景觀設(shè)計課程目標(biāo)要求學(xué)生具備一定的工程實踐經(jīng)驗與方案表現(xiàn)技能，將理論與實踐相結(jié)合。工程實踐經(jīng)驗受辦學(xué)理念及實踐條件影響，在課時和深度上表現(xiàn)不一，因而學(xué)生專業(yè)實踐能力差異較大。

二、虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)與景觀設(shè)計課程的沉浸式教學(xué)實踐探索

沉浸式教學(xué)豐富了傳統(tǒng)的師生互動形式，將傳統(tǒng)以教師講授為主的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)橐詭熒蛹皩W(xué)生的體驗為主，關(guān)注學(xué)生興趣點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)師生共同探究學(xué)習(xí)感受，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性與創(chuàng)新性，營造活力生動的學(xué)習(xí)氛圍[1]。

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及圖形圖像技術(shù)的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)將空間信息模型組合到虛擬場景中，模擬現(xiàn)實環(huán)境。師生可以通過人機(jī)交互進(jìn)入場景空間，沉浸式體驗場景建構(gòu)的各要素，以此完成對空間的組合、尺度、比例認(rèn)知，一定程度上改善了傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)體驗缺失的現(xiàn)象，增加了沉浸于場景的體驗感。

（一）虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在景觀設(shè)計課程中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)與沉浸式教學(xué)理念相同，具有內(nèi)在的耦合性，有利于提升教學(xué)的沉浸性、互動性和體驗感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和能動性，幫助學(xué)生更好地認(rèn)識所學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)體系和行業(yè)格局[2]。

景觀設(shè)計課程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)進(jìn)行的沉浸式教學(xué)，包括虛擬場景模型建立、場景編輯與信息植入、人機(jī)交互、方案檢查、學(xué)習(xí)小組、方案討論與修改、課外學(xué)習(xí)等內(nèi)容。

1.虛擬場景模型建立

景觀設(shè)計的虛擬場景模型包括兩類：第一，經(jīng)典案例場景模型。將古典園林、優(yōu)秀景觀方案等進(jìn)行復(fù)原建模，按照實際空間要素建立場景內(nèi)容，再利用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)執(zhí)行人機(jī)交互活動，實現(xiàn)遠(yuǎn)程沉浸式賞園游覽。第二，學(xué)生作業(yè)場景模型。景觀設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)中，學(xué)生設(shè)計的空間模型，導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實軟件進(jìn)行后期景觀要素的組合，完善、完成完整的設(shè)計方案。同時，由于設(shè)計者頭腦中的預(yù)設(shè)是通過平面繪圖、模型建立等方式進(jìn)行表達(dá)，以圖紙的形式呈現(xiàn)的，無法直觀驗證方案建設(shè)的實際效果[3]，所以通過虛擬現(xiàn)實交互進(jìn)入設(shè)計的模型空間，可以親身體驗、檢查方案整體合理性、要素組織與空間尺度關(guān)系、構(gòu)造是否合宜等。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)搭建方案場景，建立虛擬現(xiàn)實（VR）場景模型，一方面讓學(xué)生熟悉與掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)，完成課程任務(wù)，并通過深入沉浸式場景直接感受場景的空間特征、要素組織與空間尺度關(guān)系，獲取更加真實的空間體驗效果。另一方面，虛擬現(xiàn)實（VR）的交互模式及“互聯(lián)網(wǎng)+”的多元包容模式，也為學(xué)習(xí)小組提供了空間設(shè)計的沉浸式討論環(huán)境、實現(xiàn)方案的互相檢查驗證、便于及時更新修改。當(dāng)然，學(xué)生課程任務(wù)完成的優(yōu)秀場景模型，通過數(shù)據(jù)整理存檔后也可以作為后輩學(xué)生學(xué)習(xí)的案例模型資料。

總體上，進(jìn)入虛擬場景空間，可實現(xiàn)多維度瀏覽與感官體驗，有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性，為課堂信息處理與知識消化提供補(bǔ)充。另一方面，已經(jīng)建立的經(jīng)典案例模型，不受現(xiàn)場參觀的距離、時間、天氣等外部條件的限制。對于因空間、距離等阻力因素而造成的可達(dá)性難題，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的場景重現(xiàn)可為現(xiàn)場實習(xí)、觀摩等教學(xué)工作起到輔助補(bǔ)充作用。

2.場景編輯與任務(wù)植入

已經(jīng)建立完成的場景模型，在教學(xué)使用中可以根據(jù)課程內(nèi)容、學(xué)生情況、線上線下需求等進(jìn)行場景的編輯與任務(wù)植入。例如：虛擬現(xiàn)實（VR）場景可以快速切換全景、鳥瞰、人視角等多視角畫面，根據(jù)瀏覽需求，可通過符號信息進(jìn)行空間瀏覽引導(dǎo)，切換不同視角、瀏覽速度等進(jìn)行觀摩體驗；通過置入音頻、影視、文字等信息解釋景觀要素構(gòu)成、場所背景，傳遞相關(guān)知識等；通過結(jié)合景觀設(shè)計不同課程特點(diǎn)進(jìn)行針對性任務(wù)植入，學(xué)生進(jìn)入場景，通過任務(wù)引導(dǎo)完成自學(xué)過程。

3.互助自主學(xué)習(xí)模式

虛擬現(xiàn)實（VR）場景可基于數(shù)字孿生技術(shù)平臺，實現(xiàn)學(xué)生個人以及學(xué)生之間、師生之間的可觀摩、編輯、云交流等開放包容形式，讓教與學(xué)呈現(xiàn)多維度沉浸式交融。從模型空間建立、場景營造、知識內(nèi)容植入、到虛擬現(xiàn)實（VR）交互，耦合景觀設(shè)計各類課程內(nèi)容與教學(xué)形式，能夠適應(yīng)自由、多樣的人際交往與學(xué)科交流，有利于建立互助自主的學(xué)習(xí)模式。

（二）虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)應(yīng)用與高校專業(yè)培養(yǎng)模式之間的融合持續(xù)關(guān)系探索

高校專業(yè)培養(yǎng)的傳承與連續(xù)性特征，正好發(fā)揮了這種互助自主學(xué)習(xí)模式的時序效應(yīng)。通過初期的經(jīng)典案例場景學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在沉浸式學(xué)習(xí)認(rèn)知中通過人機(jī)交互，融入視覺、聽覺及空間實體的尺度感知體驗，更加全面地理解景觀環(huán)境認(rèn)知內(nèi)容，獲得景觀環(huán)境設(shè)計實操能力，掌握方案設(shè)計、模型建立、場景營造與編輯的能力，完成優(yōu)秀場景模型的制作。這些優(yōu)秀場景作業(yè)通過數(shù)據(jù)資料整理存檔，又可以作為后面學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的沉浸式教學(xué)案例，以此形成數(shù)據(jù)的積累與資料升級，使教學(xué)與專業(yè)培養(yǎng)完成內(nèi)循環(huán)模式，也為不同高校專業(yè)風(fēng)格的建立與延續(xù)，優(yōu)勢發(fā)揮與成長奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)對景觀空間的場景容納能力，也為景觀設(shè)計的教學(xué)積累了優(yōu)秀案例數(shù)據(jù)，成為課內(nèi)外沉浸式教學(xué)的重要素材。

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)以信息傳導(dǎo)與模擬場景進(jìn)行人機(jī)互動，打破了傳統(tǒng)課堂的空間限制，使得課程學(xué)習(xí)不受學(xué)時與空間的約束，通過交互工具即可進(jìn)入VR場景體驗學(xué)習(xí)。課堂知識與觀摩體驗的實時銜接，有效改善了傳統(tǒng)人才培養(yǎng)過程中理論課堂與實踐教學(xué)拆分脫節(jié)的現(xiàn)象。虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)平臺，將優(yōu)質(zhì)課程的資源共享，推動線上線下混合式教學(xué)的發(fā)展，符合國內(nèi)高校開放共享的人才培養(yǎng)環(huán)境。

三、虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)與景觀設(shè)計中計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)之間的銜接互補(bǔ)關(guān)系

（一）虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的應(yīng)用兼容整合了景觀設(shè)計各環(huán)節(jié)的計算機(jī)輔助工具

在傳統(tǒng)的景觀設(shè)計任務(wù)中，設(shè)計者需要在對應(yīng)的軟件工具中來回切換完成設(shè)計圖紙及影音文件等輸出，解決不同類型的文件格式轉(zhuǎn)換及軟件兼容問題。為便于傳輸交流，每個專業(yè)內(nèi)部形成一套默認(rèn)的工具系統(tǒng)，但很多大型工程項目涉及多專業(yè)協(xié)作，信息與文件的對接需要增加格式轉(zhuǎn)換的工作，甚至需要開辟軟件通道。虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的應(yīng)用基于現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，智能VR能兼容不同硬件和操作系統(tǒng)平臺，打破專業(yè)壁壘，讓工程實踐更加開放包容。隨著計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠(yuǎn)程互動協(xié)作等技術(shù)的成熟，景觀環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域的團(tuán)隊協(xié)作、云端互動等經(jīng)驗也更加普及應(yīng)用到工程實踐中。虛擬現(xiàn)實（VR）空間中接近現(xiàn)實實體的場景內(nèi)容，只要通過視角與文件類型的選擇即可完成場景照片、影音、動圖及影視化全景故事集的快速生成，簡化了設(shè)計成果的輸出，提高了設(shè)計出圖效率。

（二）虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)豐富了傳統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計工具的動態(tài)和維度

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)不僅能打造更具真實性的場景內(nèi)容，如真實空間的景觀要素尺度、位置關(guān)系及多維觀察角度，而且結(jié)合計算機(jī)大數(shù)據(jù)儲存與運(yùn)算技術(shù)，更能讓場景信息超越現(xiàn)實空間的限制，實現(xiàn)時空的流動疊加，為景觀環(huán)境設(shè)計實踐提供多維空間、多維時間的設(shè)計創(chuàng)作與呈現(xiàn)[4]。如：景觀要素中建筑要素在虛擬場景中可實現(xiàn)由輪廓空間到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的展示；植物要素可以實現(xiàn)植物的四季更替表現(xiàn)；水環(huán)境的物候變化；天象氣候的一鍵切換及晨昏午夜的光影變幻等。在元宇宙的概念下，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)甚至可以打破現(xiàn)實建設(shè)技術(shù)的壁壘，實現(xiàn)時空的穿越，打造平行時空等次元空間，讓景觀環(huán)境設(shè)計突破空間壁壘，設(shè)計者亦從中獲取更加豐富的想象與自由創(chuàng)造力。

（三）虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)與景觀環(huán)境工程實踐的全周期運(yùn)營

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的應(yīng)用結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)儲存與信息處理能力，開放包容的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，讓景觀環(huán)境工程實踐的持續(xù)運(yùn)營與跟蹤記錄更加完善。景觀設(shè)計與數(shù)字技術(shù)結(jié)合構(gòu)建的從理論、方案、工程實踐到場景維護(hù)的全周期跟蹤模式，完善了景觀信息模型，拉近了高校專業(yè)人才培養(yǎng)與社會工程實踐的距離。隨著國家建筑領(lǐng)域BIM（Building information modeling）技術(shù)應(yīng)用的完善，建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）、景觀信息模型（LIM）將更加綜合應(yīng)用到現(xiàn)代工程建設(shè)管理實踐中。

結(jié)束語

景觀設(shè)計課程對空間素養(yǎng)的要求，專業(yè)實踐的目標(biāo)，為虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)提供了充分的應(yīng)用條件及操作環(huán)境，打破了傳統(tǒng)師生教與學(xué)的局限，形成師生互動學(xué)習(xí)、生生互動學(xué)習(xí)的多重教-學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)支持線上線下的自主交流學(xué)習(xí)方式，讓課程教育學(xué)習(xí)可以打破時空限制，通過人機(jī)交互實現(xiàn)真實空間感知，推動了景觀設(shè)計課程的沉浸式教學(xué)實踐，也為現(xiàn)代工程建設(shè)管理中景觀信息模型的建立與應(yīng)用提供了實踐認(rèn)知與應(yīng)用準(zhǔn)備。雖然虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)還不能完全模擬現(xiàn)實空間的一切感官體驗，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機(jī)場景體驗將會越來越接近真實空間感受。

參考文獻(xiàn)

[1]張燁.VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校環(huán)境設(shè)計專業(yè)景觀設(shè)計課程實踐教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用[J].建筑與預(yù)算，2020（10）：35-37.

[2]劉耿哲，劉小文，勾昭元.基于虛擬現(xiàn)實（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）技術(shù)的未來建筑空間場景設(shè)計：以賓大Simon Kim教學(xué)作品為例[J].建筑與文化，2022（8）：34-36.

[3]曾克明，曹國媛.基于VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑設(shè)計課程教學(xué)研究[J].中外建筑，2019（9）：82-84.

[4]朱珂，張瑩，李瑞麗.全息課堂：基于數(shù)字孿生的可視化三維學(xué)習(xí)空間新探[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2020，38（4）：38-47.

作者簡介：陳敏（1979— ），女，苗族，湖北恩施自治州人，山東科技大學(xué)，講師，碩士。

研究方向：景觀設(shè)計，智慧建造。

顧鳳霞（1978— ），女，漢族，山東菏澤人，山東科技大學(xué)，講師，博士。

研究方向：區(qū)域規(guī)劃，地理信息系統(tǒng)。

程立諾（1977— ），女，漢族，山東煙臺人，山東科技大學(xué)，講師，碩士。

研究方向：城市設(shè)計，鄉(xiāng)村振興。

基金項目：2020年山東科技大學(xué)“群星”計劃“基于沉浸式教學(xué)的空間設(shè)計表達(dá)及虛擬仿真實踐研究”。