王 賢

（商丘工學院，河南商丘 476000）

1 虛擬仿真實驗教學模式的研究背景和現(xiàn)狀分析

1.1 研究背景

2017年、2019年，國務(wù)院在系列文件中均提到智能化推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)教育智能化。針對當前高等教育院校環(huán)境設(shè)計專業(yè)實驗教學中存在的“建設(shè)滯后、器材缺乏、項目局限,過程枯燥，針對性不強”等實際問題進行研究，希望尋求一條智能化的實驗教學的新途徑。虛擬仿真實驗教學項目是國家級虛擬仿真實驗教學中心的重要建設(shè)內(nèi)容。2017年起，國家教育部開始推進虛擬仿真實驗教學示范性項目，引導全國各高校積極探索個性化、智能化的實驗教學新模式，形成專業(yè)布局合理、教學效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目新體系。

1.2 現(xiàn)狀分析

隨著國家對智能化手段在教育教學中的重視，各大高校在工程施工和設(shè)計實驗教學中都或多或少引進了智能化手段，部分設(shè)計行業(yè)和高校在校企合作的形勢之下，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)計專業(yè)實驗教學中仍存在著以下幾個方面問題：

1.實驗實訓滿足不了項目需求。由于環(huán)境設(shè)計專業(yè)的工程項目投入不菲，最簡單的家居環(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，學校場地短缺等原因?qū)е聦嶒瀸嵱栔荒芡Ａ粼谠O(shè)計階段，無法滿足施工落地需求。

2.實訓器材缺乏、利用率低。環(huán)境設(shè)計專業(yè)課程開設(shè)從景觀設(shè)計到不同室內(nèi)空間設(shè)計，再到陳設(shè)與家具設(shè)計，層次豐富，實訓工具多樣，而實訓室工具只能滿足簡單的陳設(shè)設(shè)計需求，實驗課程結(jié)束，實訓器材隨之擱置，器材利用率低。

3.實訓項目與方法單一。由于實驗器材的局限性，專業(yè)實訓局限性大，學生無法系統(tǒng)直觀地了解實際施工技術(shù)與流程。實訓方法也僅局限于固定式的操作，導致學生興趣索然，達不到理想的實驗深度，教學效果差強人意。

4.校企合作實訓管理存在問題。學校與本地設(shè)計公司建立校企合作基地，但學生僅在大四進行短期實習，與課程實驗實訓脫節(jié)。另外，對于學生在校外的實習沒有良好的管理模式，企業(yè)指導教師形同虛設(shè)，學生難以學到系統(tǒng)的設(shè)計和施工經(jīng)驗，無法真正達到實習目的。

針對以上問題，如何利用虛擬仿真技術(shù)進行環(huán)境設(shè)計專業(yè)實驗教學改革是重要研究內(nèi)容。

2 改革目標和擬解決的關(guān)鍵問題

2.1 改革目標

虛擬仿真實驗教學建設(shè)是將計算機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)場和施工技術(shù)的實踐性實驗教學。研究成果可以為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計等工程施工中的應(yīng)用提供可參考的探索依據(jù)，將對教學資源和實驗教學過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學質(zhì)量的根本保障。并且虛擬仿真實驗教學開發(fā)成果同樣適用于其他設(shè)計類、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）虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)情況分析。國內(nèi)外很多高校已經(jīng)初步建立虛擬仿真實驗教學平臺，閩南師范大學、桂林理工大學、江南大學、鄭州輕工業(yè)學院、貴州民族大學、福建師范大學音樂學院、武漢大學城市設(shè)計學院等藝術(shù)類學科，已有完善的仿真教學平臺。虛擬仿真項目使用3dsMax、SketchUp和DVS3D技術(shù)，虛擬仿真教學多使用Unity3D。以上技術(shù)多為環(huán)境設(shè)計專業(yè)開設(shè)的軟件課程，具有可實施性。

（2）環(huán)境設(shè)計專業(yè)可采用的虛擬仿真形式。環(huán)境設(shè)計專業(yè)虛擬仿真實驗教學平臺的建設(shè)立足于現(xiàn)有實訓設(shè)備、實訓場地、師資條件，進行虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)。設(shè)計類專業(yè)主要要打破傳統(tǒng)教學的注入式模式，提高實驗室的利用率和與企業(yè)需求的貼合性。該平臺建設(shè)根據(jù)“線下線上結(jié)合、交互式體驗、整合資源”的原則，實現(xiàn)現(xiàn)有實驗實訓達不到的教學效果。項目完成后，能有效改善環(huán)境設(shè)計及其他設(shè)計類專業(yè)的教學研究條件，同時促進VR專業(yè)發(fā)展和相關(guān)人才培養(yǎng)。滿足環(huán)境設(shè)計系專業(yè)虛擬仿真（VR）項目教學，并支撐基于產(chǎn)教融合、校企合作的教學模式，實現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實仿真項目教學與實訓平臺。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科學研究、校企合作、社會服務(wù)等附屬功能。

（3）實驗教學平臺的建設(shè)定位。針對專業(yè)特點，立足現(xiàn)有實訓條件、實訓設(shè)備和師資力量，明確虛擬仿真實驗教學平臺的建設(shè)思路和建設(shè)目標，從專業(yè)實際出發(fā)實現(xiàn)產(chǎn)教結(jié)合、校企合作、體驗交互的教學與實驗平臺。

（4）實驗教學平臺的建設(shè)設(shè)計。針對環(huán)境設(shè)計專業(yè)，確定仿真實驗教學平臺建設(shè)的結(jié)構(gòu)和基本設(shè)施。從設(shè)計類專業(yè)課程開設(shè)出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學平臺能夠涵蓋設(shè)計類所學實驗實訓課程需求，從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程，教學項目能夠滿足學生對不同空間類型的模擬認知，培養(yǎng)學生的空間設(shè)計思維。

3 虛擬仿真實驗教學平臺可實施范圍

實驗教學平臺的建設(shè)將初步服務(wù)于環(huán)境設(shè)計專業(yè)，使環(huán)境設(shè)計的學生及教師直接受益。同時，也適用于其他設(shè)計類專業(yè)、土建類專業(yè)，全面總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，撰寫和發(fā)表高水平的論文，爭取使虛擬仿真實驗教學成果得到更廣泛的推廣。軟件建設(shè)將由實訓項目具體分工完成，最后將產(chǎn)品成果化。虛擬仿真實驗教學成果可推廣到其他學科虛擬仿真實驗教學建設(shè)，也為其他應(yīng)用型本科院校虛擬仿真實驗教學提供經(jīng)驗。

4 虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)完成的后續(xù)工作

教學平臺建設(shè)完成后有后續(xù)工作對其進行跟進，對于學校教研立項的虛擬仿真實驗教學項目，由所在實驗教學中心參與項目驗收，驗收合格的項目必須納入中心的實驗教學應(yīng)用當中，并由實驗室管理部門復(fù)核。

（1）環(huán)境設(shè)計專業(yè)的虛擬仿真實驗教學平臺多功能開發(fā)。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科研、校企合作、社會服務(wù)等附屬功能。實現(xiàn)虛擬仿真在遠程設(shè)計協(xié)作、虛擬展示等方向的應(yīng)用；深化校企合作模式的教學改革；兼顧面向校內(nèi)工科虛擬仿真實驗教學項目的設(shè)計與開發(fā)。

（2）實驗教學平臺構(gòu)建下的教學模式；明確平臺建設(shè)對學生軟件使用的具體要求和對教師提出的授課要求，教師在線下進行傳統(tǒng)授課的同時要利用仿真平臺進行線上混合式教學模式。

（3）完善教學平臺設(shè)施管理規(guī)范。針對平臺的管理和后期管理系統(tǒng)等問題提出具體建議，對于平臺上教學資源、教學積累、教學評價的管理等方面提出可行性方案。在互聯(lián)網(wǎng)信息化的指導下，將管理的可行性方案進行規(guī)范化，保證從教學平臺建設(shè)、發(fā)布、應(yīng)用到管理有完善的管理數(shù)據(jù)，達到信息安全最大化。

5 創(chuàng)新之處與發(fā)展前景

針對環(huán)境設(shè)計專業(yè)，確定仿真實驗教學平臺建設(shè)的結(jié)構(gòu)和基本設(shè)施。從設(shè)計類專業(yè)課程開設(shè)出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學平臺能夠涵蓋設(shè)計類所學實驗實訓課程需求，從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程，教學項目能夠滿足學生對不同空間類型的模擬認知，培養(yǎng)學生的空間設(shè)計思維。

虛擬實驗教學平臺的研究成果為室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計等工程施工中的應(yīng)用提供了可參考的探索，將對教學資源和實驗教學過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學質(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。