虚拟现实技术在建筑装饰教学中的应用

2016-01-09吴潮玮

中国教育技术装备 2015年22期

◆吴潮玮

作者：吴潮玮，陕西交通职业技术学院讲师，主要从事城市规划与设计等方面的研究（710018）。

随着社会经济的迅猛发展，城镇化进程不断加快，建筑装饰行业也得到飞速发展，人们对建筑装饰提出更好的要求。但与之相对的是我国建筑装饰行业起步较晚，技术力量薄弱，无法满足人们日益增长的需要。虚拟现实技术在建筑装饰教学中的应用破解了我国建筑装饰教学的尴尬现状，适应了社会发展的需要。

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实简称VR，又称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它利用计算机技术生成一个逼真的虚拟环境，可以使用户通过各种交互设备产生身临其境的感觉，具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。

世界上最早关于虚拟现实的描述是由小说家Stanley G.Weinbaum 于1935年在自己的小说中以一款虚拟现实的眼镜为基础，包括视觉、嗅觉、触觉等全方位沉浸式体验的虚拟现实概念；1962年，美国开发研制出一部名为Sensorama的虚拟现实原形机并将之应用到空军中进行模拟飞行训练，使虚拟现实技术成为现实。之后的20 多年，许多科学家开始对虚拟现实技术进行研究，但从研究成果上看，仅限于相关的技术研究，研究领域主要集中于工业设计制造、军事航天的模拟训练等行业。直到1994年，日本游戏公司Sega和任天堂分别针对游戏产业而推出Sega VR-1 和Virtual Boy，为虚拟现实技术的应用打开一扇门。但是该项技术设备成本高，并没有在大范围内得到普及。同世界欧美等发达国家相比，我国的虚拟现实技术起步较晚，技术还不够成熟，但也取得一定的成果。如武汉大学采用VR 技术建设了虚拟现实实验室，成功研制了多项数码三维系统。

2 建筑装饰教学中存在的问题

开展建筑装饰教学是为社会培养专业的建筑装饰施工人员和技术管理人员，毕业生主要从事装饰装修等操作工作和装饰装修工程施工、质量控制、材料检验、编制概预算等基层管理工作。它要求学生从建筑的实际出发，但由于受到教学条件的限制，教师多是利用铅笔、尺子等工具来画出施工图纸，或是运用多媒体手段展现图片资料，通过多种方式让学生积累一定的感性认识，进而让学生发挥想象力，描述身临其境时的感受，从而总结出不同空间组合的特殊性。这种方法无法使学生亲自进入空间，因此也无法使学生能够更加直观地掌握和理解相关知识，无法提升想象力和创造力，不能将所学知识灵活地应用到现实生活中。

建筑装饰是一门复杂的学科，在传统的建筑装饰教学中，教师常运用平面图、剖面图、立面图等二维图形，形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑，用比较抽象的图形和直观的语言来描述复杂的建筑物场景，以传递大量的建筑物信息。由于学生的知识结构和理解能力的差异，导致对教师传递的信息有着不同的理解。审美能力较高的学生能够准确理解与领会建筑装饰所蕴含的深层次文化内蕴，而审美能力较差的学生领会的知识与教师描绘的意义相距甚远，往往会影响学生创造性的发挥，影响师生之间或学习伙伴之间的信息沟通与交流。

建筑装饰课程内容丰富，知识点繁多。在传统的建筑装饰教学中，教师总是把大量的装饰构件、装饰与装修的设计方法等信息以填鸭式的教学方式传授给学生，学生处于一个被动接受的状态，觉得枯燥、乏味。当需要亲自设计作品的时候，很多学生感觉无从下手，在设计的过程中会遇到多种问题，而教师又无法对学生设计的过程进行全程跟踪，学生思维混乱，从而使作品出现错误，为作品留下遗憾。

3 虚拟现实技术在建筑装饰教学中的应用

通过虚拟现实技术提高学生对空间尺度、空间形态的感性认识建筑装饰要求学生具有良好的空间尺度和空间形态的把握能力和想象能力，建筑装饰教学的目的在于培养学生对空间形态的观察、认识、感受和组合的能力，掌握和运用单个空间的组成方法和多个空间的组合方法去创造符合功能要求和具有一定魅力的室内外空间形态，为进一步学习打下坚实的基础。传统教学中受多种条件的限制，教师只能在课堂上通过二维的施工图纸向学生解释设计意图，无法使学生发现问题和解决问题的能力得到提高。如在对某建筑装饰设计作品进行介绍与讲解的时候，教师会向学生介绍该建筑的设计背景，并通过展示图片和视频的方式希望学生理解设计意图，并从中学到知识。但事实上图片和视频都属于二维图像，学生对该建筑的结构停留在表面的装饰设计上，对内部比例及设计者的设计意图没有更深层次的理解。运用虚拟现实技术对该建筑装饰进行模拟，就可使学生亲自进入建筑设计内部，面对面地感受该建筑。学生通过近距离观察该建筑，然后与设计图纸进行对照，可以大大提高对相关知识的认知，从而优化教学效果。

虚拟现实技术的应用成功实现了信息的可视化，使学生在实验室里通过虚拟环境就能得到项目运行全过程的实践操作，有利于启发学生思维，挖掘学生的想象力和创造力，使学生的各种能力都能实现提高。不仅如此，虚拟现实技术还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物，使学生在设计阶段就能够对节能、紧急疏散、日照甚至施工等进行环境模拟，学到如何实现成本控制。同时能对项目后期运营阶段模拟日常紧急情况的处理，如地震模拟逃生等。

通过虚拟现实技术的临场感改进师生教学沟通建筑装饰设计作品是考查学生学习成果的重要标准。传统教学过程中，教师先是为学生提供大量资料，让学生积累一定的感性认识后，评价作品的好坏，进而形成自己的设计准则，之后要求学生根据自身的知识和能力水平来创作设计作品。学生由于经验不足，在设计时对空间和尺度的把握不够到位，导致在设计时可能会犯一些错误，中途很难中止并修改方案；在经过教师的指导之后，学生发现错误并需要在图纸上进行修改，耗费较多的时间。虚拟现实技术通过三维空间的营造，为学生提供了更为快捷、直观的方式，使学生能更好地表达方案，在发现问题后能够及时进行修改，提高了设计作品的积极性和主动性，与教师的沟通、交流更加便捷，适应了建筑装饰的现状。

虚拟现实技术的应用为学生学习创设必要的自主探究的虚拟空间，激发学生的好奇心和求知欲，使学生学到如何提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。同时也有利于学校开展工程管理类人才培养模式的创新与研究，不断提高人才培养水平及人才质量。