基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的園林設(shè)計類課程教學(xué)改革探索

摘 要 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)改革體現(xiàn)了信息技術(shù)與教育的深度融合。分析園林設(shè)計類課程教學(xué)中存在的理論與實踐脫節(jié)、線下學(xué)習(xí)受時空限制等問題，探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在園林設(shè)計類課程教學(xué)中的應(yīng)用效果和在線上線下教學(xué)、實踐教學(xué)等方面的應(yīng)用實踐，對當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于園林設(shè)計類課程教學(xué)時存在的問題進行思考。

關(guān)鍵詞 高職院校；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；園林設(shè)計類課程；教學(xué)改革；沉浸式教學(xué)

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）19-0154-03

0 引言

《中國教育現(xiàn)代化2035》提出要“創(chuàng)新教育服務(wù)業(yè)態(tài)，建立數(shù)字教育資源共建共享機制”；《教育信息化2.0行動計劃》提出要“持續(xù)推動信息技術(shù)與教育深度融合”；《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》鼓勵職業(yè)學(xué)校利用現(xiàn)代信息技術(shù)推動人才培養(yǎng)模式改革，推動教育教學(xué)變革

創(chuàng)新。

依托虛擬現(xiàn)實技術(shù)和智能教學(xué)平臺開展教學(xué)改革是當(dāng)前信息化教學(xué)改革的方向，是提升線上線下混合式教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，也將推動高職院校人才培養(yǎng)模式改革和課程教學(xué)改革。對園林設(shè)計類課程來說，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬場景將有效促進課程教學(xué)改革。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)是一種以模擬的方式，由計算機生成并通過視覺、聽覺、觸覺等作用于體驗者以創(chuàng)建和體驗虛擬世界，使體驗者在真實空間中通過與傳感器收集設(shè)備、計算機硬件和VR引擎三者共同作用下產(chǎn)生視、聽、觸等感知行為而產(chǎn)生一種沉浸的感覺并能與虛擬環(huán)境相互作用從而引起虛擬環(huán)境實時變化的交互行為的技

術(shù)[1-2]?；有浴Ⅲw驗感、想象力、反饋性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要的特性[2]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以突破原有二維的呈現(xiàn)方式，讓空間得以通過三維的形式呈現(xiàn)，并通過人機交互給人帶來真實環(huán)境的體驗感，從而產(chǎn)生代入感和沉浸感，完全改變了傳統(tǒng)的人和人之間、人和計算機之間的交互方式[1-2]。

園林藝術(shù)是三維空間藝術(shù)，園林設(shè)計類課程具有理論性、技術(shù)性、藝術(shù)性、綜合性、抽象性等特點。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能展示園林空間效果，讓人產(chǎn)生體驗感和沉浸感，在園林設(shè)計過程中，設(shè)計師還可以通過在虛擬空間開展設(shè)計，將設(shè)計效果直接以三維空間形式展示，提高工作效率和效果。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與課程教學(xué)相結(jié)合，可以有效提高園林設(shè)計類課程的教學(xué)質(zhì)量，促進信息技術(shù)與教學(xué)改革深度融合。

2 園林設(shè)計類課程教學(xué)中存在的問題

2.1 理論與實踐脫節(jié)

園林是空間境域，園林藝術(shù)是三維立體空間藝術(shù)，對園林藝術(shù)的觀賞形式應(yīng)是進入式和體驗式的觀賞，在二維平面d51e155c80ba7eaf4c5f6fa5a1eacb1f上的觀賞無法真正領(lǐng)略園林藝術(shù)的魅力。在教學(xué)中，利用屏幕以二維的方式呈現(xiàn)的景觀很難讓學(xué)生真正理解和體驗園林藝術(shù)，從而理解園林設(shè)計的相關(guān)理論知識。而傳統(tǒng)的教學(xué)資源大多僅限于在二維平面展示，在二維平面上探討三維空間問題，不僅理論抽象、難以理解、枯燥無味，還脫離實際，導(dǎo)致學(xué)生感到學(xué)習(xí)難度大，學(xué)習(xí)興趣不高，產(chǎn)生畏難心理。在傳統(tǒng)教學(xué)中，由于場景呈現(xiàn)技術(shù)的局限，理論知識只能采用模塊教學(xué)，學(xué)生首先需要將模塊化的知識進行整合才能與現(xiàn)實場景相結(jié)合，缺乏實踐經(jīng)驗的學(xué)生難以整合知識并將其與場景結(jié)合。在規(guī)劃設(shè)計實踐中，園林設(shè)計首先由二維圖紙表現(xiàn)，再到三維效果圖，最終設(shè)計成品則是按圖施工后的真實空間場景，因此，設(shè)計圖紙和景觀最終效果脫節(jié)的現(xiàn)象普遍存在，這不僅是設(shè)計師面臨的問題，更是學(xué)生學(xué)習(xí)園林設(shè)計類課程的難點和痛點。傳統(tǒng)的教學(xué)技術(shù)無法逾越圖紙和設(shè)計成品之間的鴻溝，學(xué)生在設(shè)計過程中無論在空間尺度還是景觀效果上全靠個人想象和感覺，無法在圖紙和現(xiàn)實場景之間建立聯(lián)系，無法評價和把控設(shè)計成品最終呈現(xiàn)的效果。因此，當(dāng)前園林設(shè)計類課程教學(xué)效果呈現(xiàn)出明顯的滯后性，學(xué)生往往要在經(jīng)過豐富的實踐后才能真正理解和掌握園林設(shè)計的相關(guān)理論與實踐技能。

2.2 學(xué)習(xí)場景受時空限制

園林藝術(shù)作為三維藝術(shù)，深入真實的三維園林空間體驗，讓學(xué)生在真實的環(huán)境中理解和掌握知識并構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、提高理論教學(xué)效果的沉浸式情境教學(xué)無疑是理想的教學(xué)形式。但是深入園林空間感受豐富多彩的園林藝術(shù)往往受到時間和空間的限制，日常教學(xué)所能利用的場景非常有限。園林是自然環(huán)境，是有生命的藝術(shù)，在不同的時間節(jié)點上會呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，學(xué)生即使現(xiàn)場體驗也不能完全領(lǐng)略其在不同時間節(jié)點上多姿多彩的美，如在春季只能欣賞園林春季的景觀而感受不到冬季的景觀特色。在真實的空間游覽，人的視點也僅局限于人視角度，不能全方位觀賞?？梢娬鎸嵉膱鼍霸诮虒W(xué)中容易受到現(xiàn)實時空條件的限制，不能完全滿足教學(xué)需要。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于園林設(shè)計類課程教

學(xué)的意義

3.1 構(gòu)建真實學(xué)習(xí)情境，提高理論學(xué)習(xí)效果

建構(gòu)主義認(rèn)為知識不是通過傳授獲得的，而是基于一定的環(huán)境（情境）構(gòu)建，建構(gòu)主義中情境認(rèn)知理論十分重視真實情境的創(chuàng)設(shè)，認(rèn)為教師應(yīng)當(dāng)建立豐富的蘊含學(xué)習(xí)資源的場景。沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的多維立體情境能夠綜合刺激學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺等感官，是其他媒體和教學(xué)環(huán)境所無法比擬的[3]。

建構(gòu)主義所要求的學(xué)習(xí)環(huán)境得到了當(dāng)代最新信息技術(shù)成果的強有力支持，利用基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的虛擬教學(xué)場景、虛擬實訓(xùn)平臺、虛擬實驗室等開展教學(xué)已經(jīng)變成現(xiàn)實，成為當(dāng)前高職院校教學(xué)改革的重要方向。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)改變當(dāng)前的二維教學(xué)資源形式與教學(xué)模式，構(gòu)建三維場景式的教學(xué)資源，提供一種三維虛擬場景教學(xué)，讓學(xué)生在具有真實感的三維場景中進行互動式、沉浸式學(xué)習(xí)，在知識學(xué)習(xí)中從受教者變?yōu)轶w驗者和實踐者，在體驗與實踐中獲得知識，有效打破理論與實踐之間的壁壘，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)與探索，讓學(xué)生在體驗中理解知識，構(gòu)建知識體系，從而提高理論教學(xué)效果和課程教學(xué)質(zhì)量。

3.2 跨越時空界限，開展線上自主學(xué)習(xí)

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，“360°云游覽”等新型情境體驗給更多行業(yè)帶來新的發(fā)展視角，也給園林設(shè)計類課程教學(xué)提供了更多的教學(xué)思路。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)能帶來照片級的真實感，是真實場景的三維展現(xiàn)且具有交互性，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)選擇視角，獲得親臨現(xiàn)場般環(huán)視、俯瞰和仰視等各種角度的觀賞和沉浸式體驗，還可以任意放大和縮小，突破現(xiàn)場體驗視角上的局限，便于全方位理解園林藝術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以讓人沉浸式體驗三維場景，還可以在短時間內(nèi)體驗不同時間軸上的景觀變化，展示園林在不同時間點，不同季節(jié)、氣候氣象和光影下豐富的景觀效果，突破觀賞園林藝術(shù)的時空界限，豐富體驗內(nèi)容，讓學(xué)生更好地理解園林藝術(shù)的內(nèi)涵，在設(shè)計實踐過程中有更全面的思考，尤其是對有生命的植物進行景觀設(shè)計時[4]。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)與課程教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，開發(fā)相應(yīng)的線上教學(xué)資源和學(xué)習(xí)平臺，可以讓學(xué)生突破時空限制，足不出戶就能沉浸式體驗園林藝術(shù)，自主開展線上學(xué)習(xí)。

3.3 利用虛擬仿真實訓(xùn)平臺，提高專業(yè)綜合能力

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)打造虛擬仿真實訓(xùn)平臺，園林設(shè)計類課程可以開展項目化沉浸式教學(xué)，通過線上線下結(jié)合，提升教學(xué)質(zhì)量。園林設(shè)計類課程虛擬仿真實訓(xùn)平臺可以將三維虛擬場景與設(shè)計理論相結(jié)合，讓學(xué)生突破從圖紙到設(shè)計成品的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，縮短教學(xué)內(nèi)容與崗位工作之間的差距，真正實現(xiàn)工學(xué)結(jié)合，推動專業(yè)產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)模式落地實施。利用三維虛擬場景進行沉浸式教學(xué)能直觀地將設(shè)計理論與實踐無縫對接，幫助學(xué)生夯實理論基礎(chǔ)，提升整體設(shè)計理論水平和藝術(shù)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在園林設(shè)計類課程教學(xué)中

的應(yīng)用實踐

4.1 開展線上教學(xué)

在常規(guī)的線上教學(xué)平臺中，可以根據(jù)每個任務(wù)和知識點的目標(biāo)要求，有針對性地構(gòu)建三維虛擬場景，作為在線教學(xué)資源的素材和積件，使理論知識情境化，便于學(xué)生理解和掌握，助力學(xué)生更好地開展線上理論學(xué)習(xí)。例如：講解園林景觀空間時，單純靠教師描述或圖片展示，學(xué)生很難想象和理解，通過三維虛擬場景可以對其進行直觀展示，便于學(xué)生理解和學(xué)習(xí)。這種虛擬場景根據(jù)每個任務(wù)點或知識點的目標(biāo)構(gòu)建，場景可以較為簡單，除了三維空間展示，還可以選擇不同的觀賞視角和距離，在技術(shù)上較為簡單，對設(shè)備和軟件沒有特殊要求，易于實施。

4.2 綜合場景學(xué)習(xí)體驗

學(xué)生進行園林設(shè)計類課程學(xué)習(xí)，需要通過大量案例學(xué)習(xí)和體驗才能加強理解和感受，但是這樣的現(xiàn)場體驗學(xué)習(xí)受到時空限制。在進行一些案例學(xué)習(xí)體驗時可以利用虛擬漫游技術(shù)實現(xiàn)，如佩戴VR眼鏡和VR頭盔可以體驗虛擬場景，體驗時雖然只能坐著或站著，具有一定的限制，但是可以模擬進入空間獲得真實的體驗感。通過沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，裝配頭戴式顯示器和數(shù)據(jù)手套、手柄等設(shè)備，體驗者可以自主與場景進行全方面的互動，深度體驗。在園林設(shè)計類課程教學(xué)中，這種沉浸式虛擬場景不僅可以模擬真實環(huán)境，還可以打破時空界限，在場景中展示時間變化、四季轉(zhuǎn)化的空間效果，融合視聽體驗。這種沉浸式教學(xué)可以讓學(xué)生在體驗中掌握園林設(shè)計原理的運用，感受園林藝術(shù)的魅力，有效解決了園林設(shè)計類課程教學(xué)中的難點問題[5-6]。

4.3 開展實訓(xùn)實踐教學(xué)

通過虛擬仿真實訓(xùn)平臺開展設(shè)計實訓(xùn)，首先可以將項目現(xiàn)狀在虛擬空間展示，讓學(xué)生能真實體驗現(xiàn)場空間感。設(shè)計階段，學(xué)生在虛擬操作平臺可以直接選擇相應(yīng)的園林要素在三維虛擬環(huán)境中進行設(shè)計，設(shè)計的尺度、色彩、質(zhì)感、整體景觀空間效果可以實時直觀呈現(xiàn)。例如：進行園林植物造景設(shè)計課程教學(xué)時，虛擬仿真實訓(xùn)平臺提供各種植物素材的三維立體效果，學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計目標(biāo)選擇，在三維空間直接進行設(shè)計，隨意選擇植物并調(diào)整比例，設(shè)計三維效果立即呈現(xiàn)，并能模擬所選植物在不同時間節(jié)點和季節(jié)中的效果，使整個設(shè)計過程直觀、可控，設(shè)計的科學(xué)性、藝術(shù)性和實踐性得到很好的把握。一方面，使設(shè)計方案效果更接近方案落地后的真實效果，打破設(shè)計圖紙與設(shè)計成品之間的壁

壘；另一方面，學(xué)生會根據(jù)設(shè)計呈現(xiàn)的效果探討方案的可行性、科學(xué)性和藝術(shù)性，對方案進行調(diào)整和優(yōu)化，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)中設(shè)計全靠想象的問題，降低了園林設(shè)計類課程學(xué)習(xí)的難度，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了園林設(shè)計類課程學(xué)習(xí)效果的滯后性，有效提高了學(xué)生的實踐能力和綜合職業(yè)

能力[7]。

5 結(jié)束語

風(fēng)景園林虛擬場景的沉浸性建立在交互性的基礎(chǔ)上，同時要求有更高的視覺質(zhì)量、聲學(xué)質(zhì)量和光學(xué)質(zhì)量[1]。園林是由自然山水地貌、園林植物、建筑小品、道路鋪裝要素組成，是一門綜合的藝術(shù)，更是一個生機勃勃的自然環(huán)境，在自然四季更替、晨昏交替和風(fēng)霜雨雪等不同的環(huán)境中呈現(xiàn)不同的形態(tài)，隨著時間的流逝呈現(xiàn)不同的景觀效果。園林中變化豐富的園林山水地形、豐富多彩的植物、園林建筑小品等硬質(zhì)景觀設(shè)計形式可以隨著材質(zhì)選擇搭配呈現(xiàn)不同的設(shè)計效果，要真實呈現(xiàn)這樣的空間環(huán)境對技術(shù)的要求較高。在交互性上，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的園林設(shè)計類課程教學(xué)依然存在一定的不足，園林設(shè)計過程體現(xiàn)了人的智慧和創(chuàng)造力，在虛擬仿真實訓(xùn)平臺中，如果只是利用現(xiàn)有的素材進行空間搭建和設(shè)計，不能對要素進行自由設(shè)計，就只能對總體效果進行把控，不能完全將人的創(chuàng)造性充分體現(xiàn)出來。園林虛擬場景無論在真實度還是設(shè)計交互性上還有較大的提升空間，但是目前的技術(shù)仍然可以在很大程度上解決學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)上的難點問題。

隨著社會發(fā)展和科技的進步，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用越來越普遍，已經(jīng)成為一種常規(guī)化的教學(xué)手段。教師應(yīng)及時改變教學(xué)思路與方法，依據(jù)相關(guān)教育教學(xué)理論總結(jié)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)模式，開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實踐教學(xué)平臺，助力新時代背景下高職院校教學(xué)改革。

6 參考文獻

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DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.154

*項目來源：廣西壯族自治區(qū)教育廳職業(yè)教育教學(xué)改革研究課題“基于虛擬場景的園林設(shè)計類課程沉浸式教學(xué)改革研究”（項目編號：GXGZJG2020B099）。

作者簡介：梁愛麗，副教授。