虛擬現實技術應用于園林專業教學的探索與實踐論文
摘要：在論述虛擬現實技術應用于園林專業的可行性和必要性基礎上，明確了虛擬現實技術在園林專業教學中的作用，并簡要說明了搭建虛擬現實教學平臺的技術路徑和實現效果，經過實踐總結引入虛擬現實技術的教學成效。
關鍵詞：園林；虛擬現實；教學
Abstract：ith analysis to the practicability and necessity of the application of VRT（Virtual Reality Technology） in Landscape Architecture， the paper confirms the VRT’s function in the teaching of Landscape Architecture， illustrates the technological path and running effect of building the Virtual Reality Teaching Platform and introduces the teaching effect of VRT.
Key ords： landscape； Virtual Reality Technology； education
1 虛擬現實技術概述
隨著信息技術的飛速發展，園林行業設計、工程等各類項目已越來越多的與計算機等網絡信息技術結合。如園林工程方面的項目管理系統、招投標系統、工程預算造價系統等，園林設計方面的手繪結合的計算機輔助設計的設計制圖模式。在本世紀初計算機效果圖技術逐步普及，極大提升了設計表現效率并成為設計領域不可缺少的表現手段。隨著行業發展，靜態的固定視覺效果圖已無法滿足業主和設計單位的需求，近年來三維漫游動畫越來越多的應用在大中型園林設計中。通過相關軟件對設計內容進行建模、渲染和后期編輯，形成的漫游動畫相較靜態效果圖更加直觀。而近兩年隨著計算機圖形處理能力加速提升以及周邊軟硬件條件的完善，具有交互參與的漫游技術逐步進入人們視野。相較于傳統漫游動畫固定路徑和單向信息傳遞的先天缺陷，虛擬現實在交互性和沉浸感方面均具有顯著優勢。虛擬現實技術是一門綜合性信息技術，涵蓋了多個學科，主要用在計算機仿真領域，該技術的原理是通過計算機及相關軟件對真實環境進行模擬，用戶可以利用專用設備沉浸到模擬環境中，從而實現與該環境的交流與感受。
2 將虛擬現實技術引入園林專業教學的必要性
目前，園林專業教學資源多以教材、意象圖片、PPT課件、多媒體動視頻等為代表的靜態或初級動態的教學資源為主，而教學模式早已由教師主導的單向知識傳授模式轉變為以學生為主體的項目化雙向互動的教學模式，但相對落后的教學資源已很難適應教學模式的進一步改革和發展的需要。此外，園林專業教學受客觀條件的限制，教師講授內容很難全部經由具體實踐傳授給學生。例如，園林工程教學中涉及大量園林景觀和建筑施工，而在現實中很難提供學生逐一參與各類工程實踐的機會；園林規劃設計課程中教學用設計方案實施的可能性也微乎其微。由于以上客觀條件所限，教師實現預期教學效果的難度較大。因此，迫切需要一種可超越時間、空間和資源限制并能重復利用的低成本的教學資源和手段作為園林專業教學和實踐的有力補充，而虛擬現實技術的特點正好與之相呼應。
3 虛擬現實技術實施領域
3.1 設計類課程理論教學方面
將園林設計初步、園林規劃設計、室內設計等設計類課程中抽象的概念、規范、要求和案例通過虛擬現實進行表現。改以往教學文字+圖片的平面靜態模式為更易理解的三維虛擬動態環境，為學生提供更加直觀的學習體驗，進而提升其學習效率和興趣。
3.2 工程類實踐課程教學方面
對園林工程常見各施工項目分類進行虛擬現實，在虛擬環境中再現工程項目各工序從開工到建成的全過程，并引入交互式界面，用可控的動態影像直觀表現施工工藝、材料及相關要求和規范等。使以往部分由于時間、空間以及客觀條件限制無法開展的教學實踐項目得以在虛擬環境中再現，使學生對工程施工的認識更加具象直觀。
3.3 園林建筑結構與構造課程教學方面
通過虛擬現實將以往教學中較難理解的建筑結構三維數字化，學生可通過不同視角觀察分析建筑構造及其主要施工步驟，不僅可以減輕教師授課強度更能幫助學生快速掌握相關知識。
3.4 園林及建筑設計方案的虛擬現實分析驗證
在學生進行設計實踐過程中，從方案場地初步分析到最終成稿的全程引入虛擬現實技術，利用接近未來建成實景的虛擬環境分析驗證方案。在虛擬環境下，教師與學生置身于—個相對真實的模擬空間，使得園林設計能夠突破以往平、立，剖的常規模式，讓學生從各個不同的角度直觀地面對設計對象，更加深入地研究環境中各設計要素及空間關系、比例，設計出更加完美，更加人性化的方案作品。
3.5 虛擬現實資源的網絡教學平臺
將各類課程虛擬現實資源與相應網絡課程結合，實現資源共享，使學生可隨時隨地學習相關知識。
4 虛擬現實教學平臺的搭建
4.1 虛擬現實平臺的選擇
近年來信息技術飛速發展，計算機與各個具體專業的交叉滲透更加深入和全面。園林專業相關軟件也由最初的平面輔助設計軟件發展到可全程輔助設計表現。園林專業虛擬現實涉及軟件的發展已相當成熟，主要包括：AutoCad，SketchUp、3d Max、Photoshop、Lumion、Premiere、Unity3D等。通過分析對比各虛擬現實平臺的性能及擴展性，本研究采用Unity3D作為虛擬現實核心實現平臺，Unity3D是一個讓開發者輕松創建諸如三維視頻游戲、景觀可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺的綜合型虛擬現實開發工具，是一個全面整合的專業虛擬現實引擎，可完全滿足虛擬現實在園林專業的應用。 4.2 技術路徑
1）分析并歸納園林專業相關課程可供虛擬化的所有知識點以及相關課程項目作業內容；
2）結合虛擬現實系統軟硬件條件，確定各知識點和項目內容的初步場景表現形態，形成該虛擬現實場景構建程序和注意事項；
3）建立各場景基礎模型、完成材質烘焙，并分析檢查場景內容與虛擬現實平臺的兼容性；
4）將場景模型導入虛擬現實平臺，根據教學需要進行編程，完成交互操作和模擬動畫功能；
5）設計制作系統交互界面；
6）對完成的虛擬現實場景進行檢查，并進行后期處理以及添加必要文字、配音等工作；
7）整合進入教學系統，形成園林專業虛擬現實教學資源庫；
8）根據網絡和瀏覽器要求，優化教學資源庫進行網絡發布。
4.3 搭建教學平臺
根據預先確定的技術路徑進行教學平臺的開發，平臺使用操作便捷、易于掌握。
5 園林專業教學引入虛擬現實技術的`意義
5.1 實現學生為主體的信息雙向流動的學習模式
傳統教學視頻與一般電影、電視類似，均為信息的單向傳遞，學生只能被動地接受動畫制作者預先確定的觀賞內容。即使采用漫游動畫由于其線性播放特點，學生也難以精確地切換場景和控制播放進度。通過引入虛擬現實技術，學生可根據自身需要或喜好，隨時移動或跳轉至指定場景或位置，增加觀賞者與漫游場景之間的有效互動。在此基礎上，根據場景實際情況加入互動參與功能，如園林夜景中的感應燈光、噴泉流量控制、展示屏幕顯示內容控制等，通過豐富的交互功能構建學生與虛擬現實場景間的良性互動。
5.2 使教學突破空間和時間限制
園林是對物理環境的改造和營建，學生在學習過程中必須大量積累過往各類園林、建筑及其施工等多方面項目經驗。但由于課程教學時間相對固定、項目地域分布不集中，為了解決此矛盾部分學校會在多數專業課結束后開設數周的外出綜合實習，為學生提供較為系統的學習參觀機會。此類實習雖內容全面但時間短、知識量過大且未與相應課程教學緊密結合，教學目標很難全部實現。特別由于課堂教學與實踐脫節，學生錯過了接受知識的最佳時間段，教學效果不無遺憾。借助于虛擬現實技術，學習與實踐同步進行，學習受時間和空間的限制被徹底打破。設計類課程學習與相應虛擬現實案例緊密結合，可直觀的為學生提供形象生動的學習體驗，使教學效果事半功倍。工程類課程借助于虛擬現實技術，每一步的施工環節、工藝及材料等清晰可見，從而可以最大限度地滿足學生的不同需要，學習不受時間、空間的限制。
5.3 彌補教學條件的不足
園林是人工化的自然環境，是一門基于對實際場地及其空間設計和施工的學科，是對物理及人文環境的營建，因此本專業的教學需要建立在實際環境中。但由于教學場地、設備、經費等客觀因素的限制，極少有學校能完全滿足園林專業對教學環境和條件的需求。由于條件所限制導致一些課程停留在紙上談兵的狀態，學生對所學知識缺乏親身體會。通過引入虛擬現實技術，可以極大地彌補這些方面的不足。學生在課堂中便可以直觀的體會所學知識，獲得與真實環境較為接近的體會，從而增加感性認識，深化對教學內容的理解。同時虛擬化案例教學耗費較少、節省實踐教學經費，可以反復進行，有利于從根本上改善和提高教學水平。
5.4 提升學生對空間的認識并提高設計和施工準備工作的效率
園林規劃設計不只是對平面區分，更是對空間和行為的設計。初學園林專業的學生乃至有一定工作經驗的設計人員對空間的理解常常不到位，很多學生會將全部精力放在平面圖及方案構圖上，最終導致方案雖然平面構圖很漂亮，但空間設計混亂、缺乏實用性。通過鼓勵學生使用虛擬現實技術對所做方案進行三維數字化建模，模擬方案建成的最終效果、分析方案空間合理性。在虛擬三維環境中對方案進行直觀的評價和驗證，有利于發現設計中的不足并及時優化設計方案，從而鍛煉學生空間思維和對尺度把握的能力。
此外，園林設計對于環境變化的前瞻性和周圍景物的關聯性要求很高，在動工之前景必須對完工之后的環境有—個明確的，清晰的概念。
6 結束語
隨著經濟社會的發展，行業企業對人才素質的需求不斷提升，由此對職業教育也提出了更高的要求。將虛擬現實技術應用于高職園林專業教學，可以優化現有教學觀念、突破單一授課模式和教學資源，營造出接近現實的動態虛擬環境，學生通過切身的體驗和感受，積極構建屬于自己的知識形態。在教學中利用虛擬現實技術，學生可以在計算機模擬環境中開展課程實踐，這種教學手段不僅可以直觀的展示設計理論、提供方案和工藝的交互探討界面，更能顯著提升教學效率并擴展學生學習維度。通過近兩年教學實踐探索，本專業學生學習興趣和學習效果有了明顯的飛躍，在學生工作室承攬真實園林設計項目和職業技能大賽方面都取得了顯著成果。
【虛擬現實技術應用于園林專業教學的探索與實踐論文】相關文章：
實踐與探索課件教學設計04-06
園林技術簡歷02-27
園林專業畢業論文開題報告08-25
園林專業暑期社會實踐報告04-07
探索創傷性食管破裂的綜合護理技術論文04-08
園林技術專業大學生自薦書05-09
園林工程技術專業求職自薦信03-17
《熠熠發光的虛擬現實技術》閱讀答案2篇04-19
園林系專業的簡歷范文11-23