虚拟仿真教学平台的实践与探索——以环境设计专业景观设计课程为例.pdf
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1、55第 37 卷第 5 期 2024 年 3 月Vol.37 No.5March 2024艺术科技0 引言景观设计是环境设计专业的必修课,包括初识景观、设计认知、专项设计、设计方法等内容 1。景观设计课程在教学中关注学生实践技能的培养和知识应用能力的训练,培养学生多元化的知识结构和实践技能 2,注重对其创新精神和专业实践能力的培养。传统的教学模式存在一些弊端,如:学生缺乏空间逻辑想象力和现场体验,较难将抽象的二维图像转换成三维立体空间;教学课时不足,导致教师在重视理论教学的同时,缩减了实践环节的课时,对学生的实践动手能力培养不足3;“师生一对一”的单一教学方式,难以培养学生的基地调研、过程分析
2、、设计逻辑等实践创新能力4;课程考核方式单一,仅采用作业评价的单一形式,难以考查学生的综合能力 5。虚拟仿真教学是解决这些教学难点的有效途径。虚拟仿真教学是指借助虚拟仿真技术营造一个“能实时体现实验场地特征以及实验所需的设施和条件”的虚拟仿真学习环境,学生可在线进行模拟操作 6 34。虚拟仿真教学打破了时间和空间的桎梏,学基金项目:本论文为 2022 年度教育部产学合作协同育人项目“基于虚拟仿真教学平台的景观设计实验教学”研究成果,项目编号:2 2 0 6 0 6 0 9 0 1 6 4 1 4 5;2 0 2 0 年度教育部青年课题项目“文化消费视角下明清江南地区环境营造技艺的宫廷传播研究”
3、成果,项目编号:20YJCZH045;2022 年度江苏省社会科学基金课题“口述史方法下的香山帮木作技艺研究”成果,项目编号:22YSD008;2022 年度教育部国家一流本科专业建设点苏州科技大学环境设计专业研究成果生可以更直观地感受设计过程的场景变化,实时交互,步移景异。自 2 0 1 7 年 教 育部办公厅关于 2017 2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知发布以来,利用虚拟仿真技术进行实验教学改革的应用成果丰 硕,大概分为“应用方式探讨、教学模式和方法探究、实验教学项目的设计与实践”三类(见表 1)7 118。由此可见,虚拟仿真技术对高校实验教学改革大有裨益。表 1 虚
4、拟仿真实验教学改革应用成果笔者所在团队正在积极融合学校和企业的优质资源,推进产学合作、协同育人,搭建虚拟仿真实验教学平台,展开对教学模式的改革和探索,以培养符合数字时代的创新型设计人才。虚拟仿真教学平台的实践与探索以环境设计专业景观设计课程为例华亦雄1,孙超然2(1 苏州科技大学 艺术学院,2 苏州科技大学 建筑与城市规划学院,江苏 苏州 215009)摘要:目的:为符合信息时代社会发展的客观趋势,以及积极响应国家教育数字化战略、推动教育智能现代化,文章对虚拟仿真技术在高校实验教学中的应用展开讨论。文章以环境设计专业的景观设计课程为例,阐述虚拟仿真教学平台在景观设计实验教学中的优越性,介绍景观
5、设计实验教学的课程改革思路和虚拟仿真教学平台的建设框架与建设内容,探讨虚拟仿真教学平台的构建策略,并对教学改革效果进行评价分析。方法:从资源库建设、教学实施系统建设、教学方法探索、教学评价体系构建、师资队伍及管理体系建设等多个方面总结虚拟仿真教学平台的正向影响及平台构建策略。结果:虚拟仿真技术能够全面展现景观设计效果,通过虚拟现实技术,学生能够身临其境地体验真实效果,从而在学习过程中深切领略景观设计的魅力和乐趣,有利于激发学生的学习兴趣、培养学生的自主学习能力。此外,虚拟仿真实验教学不仅能够补充和完善设计类专业课堂难以实现的教学功能,还能够培养学生的多维思维和创造性思考能力,提升其空间感知能力
6、,激发其想象力,从而提升学生的实践创新能力。结论:虚拟仿真平台能够为景观设计实验教学提供新的思路和方法,对提高环境设计专业的教学质量具有积极意义。关键词:虚拟仿真;实验教学;景观设计;三维建模;虚拟现实技术中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1004-9436(2024)05-0055-05序号 成果分类1 对虚拟仿真技术在教学中的应用方式进行探讨2 基于虚拟现实技术的新型教学模式和方法探究3 使用具体的虚拟仿真技术进行实验教学项目的设计与实践(表格来源:作者自绘)56基金课题1 虚拟仿真教学平台在景观设计实验教学中的优越性虚拟仿真技术具有诸多特点,如情境性、交互性、多感知性8 1
7、01等,这些特点使其在景观设计实验教学中具有较强的优越性。1.1 情境性利用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和对象 9,进行三维立体的展示与分析,展现丰富的景观设计内容。例如,利用景观设计要素(地形、水体、植物、小品等)建模,模拟真实场景,让学生在线即如实地体验,在虚拟空间内可随意游走,直观感受不同设计要素组合所产生的不同环境氛围和空间体验,从而提升空间思维能力。1.2 交互性传统教学方式主要靠教师口头讲授辅以图片或视频,虚拟仿真平台可对景观设计案例进行三维的虚拟现实展示,学生可以人为选择视角和游走路线,真实地体验空间环境。与此同时,学生可根据在线
8、体验实时修改设计方案的不足之处,实现对设计场景的交互体验和设计创作实训。此外,对于复杂的设计构件,可进行拆解阅读,使学生以第一视角仔细观察,感受构件的制作工艺和材料。对于构件的制作和安装过程,有详细的视频分解步骤,学生可在学习后亲自操作安装,进行互动体验。1.3 创造性学生利用虚拟仿真平台体验三维空间的同时,可以对场景进行实时编辑,如改变各要素模型的大小和材质,变换其空间位置和组合方式,调整场景的风、光、热等自然模拟条件,对不同场景效果进行推敲和比对,从而锻炼学生的创造性思维 8 101。1.4 普适性与先进性环境设计专业注重培养学生的空间构建思维、空间感知和体验能力 10。教学实践表明,即使
9、是空间思维较好的学生,也存在难以准确理解环境空间尺度和景观设计元素组成的情况。而虚拟仿真教学平台能够实现对各元素构件的组成和结构以及整体空间环境的全景展示,提高学生对设计的感知度。1.5 安全性与经济性景观设计的教学内容涉及对实际场地状况的勘探和 对 外 部 空 间 尺 度 的 把 握,然而实际调研困难,存在环境危险、成本高、难实施等问题,因此在真实环境进行设计教学具有一定的风险和局限性,较难实现 11。虚拟仿真实验平台可解决景观设计教学中提供实际场地困难、实地调研环境危险、成本高、设计施工过 程 不可逆、大型综合训练等问题,能 有 效 节 约 成 本7 119。2 基于虚拟仿真教学平台的景观
10、设计实验教学改革思路和平台建设框架2.1 改革思路景观设计实验教学沿用传统景观设计课程的基本内容,并拓展相关课程内容。同时,借助校企联合搭建的虚拟仿真教学平台,引入多媒体数字资源,构建“多媒体+虚拟仿真+课堂训练”的景观设计实验教学模式(见图 1)12 76,达到提高课堂效率、学生理解能力和实践创新能力的目的。图 1 景观设计实验教学的改革思路(图片来源:作者根据参考资料改绘)2.2 平台建设框架该平台建设框架由五个模块构成:场地模块、设计要素模块、设计工具模块、实验设计模块和交流合作模块。场地模块提供了一个与实际场地相似的环境,设计要素模块包含了各种可能用到的材料、植物、设计元素等,设计工具
11、模块提供了各种可以用来设计的工具,交流合作模块为学生提供了交流合作的平台,实验设计模块则包括实验内容、实验流程、实验测试和实验报告四部分。其中,实验内容包括场地规划、建筑设计、植物选择与搭配、景观元素设计与搭配等,景观元素主要有护栏、路灯、座椅、标牌、垃圾桶等。实验流程包括场地选择、设计方案制定、设计方案调整和完善。实验测试则针对实验内容和实验流程设置了相关的知识测试题。实验报告内容翔实,包括实验目的、原57第 37 卷第 5 期 2024 年 3 月Vol.37 No.5March 2024艺术科技理、操作步骤、数据记录与处理、结果和结论、注意事项、评价和建议等内容6 34(见图 2)。图
12、2 景观设计虚拟仿真实验教学平台的实验设计模块(图片来源:作者自绘)3 虚拟仿真教学平台构建策略3.1 资源库建设该平台基于校企协作支持,充分整合了学校、相关科研单位和合作企业的资源,由专业技术团队和专业教师合作建立数字库,教师负责搭建教学课程体系,根据课程需要提出数字库所需的设计素材,并由教研团队搭建基础素材模型,再由专业技术团队借助虚拟仿真技术建立相应的虚拟仿真资料库 8 102,以便给学生提供沉浸式的学习体验。以景观建筑中常用的设计元素“罩槅”为例,专业教师团队提供相关二维设计图纸,并搭建基础的构件模型,再由专业技术团队将其转化为三维虚拟仿真模型,将造型、构造、工序流程、构件工艺、雕刻纹
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