浅谈VR虚拟现实技术在《建筑构造》课程教学中的运用

陈 颢，吕美萍

(江西建设职业技术学院,江西 南昌 330200)

VR是Virtual Reality的缩写,中文的意思就是虚拟现实,虚拟现实技术是一种综合的利用各种现代信息技术手段,如多媒体技术、计算机网络、仿真技术、并行处理技术等,通过逼真的听觉、视觉、触觉等一体化的虚拟环境使人们获得身临其境的感受,并借助一系列虚拟现实交互设备,让使用者可以把现实环境与虚拟环境进行交互。

目前随着虚拟现实技术迅速发展,虚拟现实技术在地产漫游、虚拟样板间、网上看房、游戏行业都有运用,但是建筑教育方面虚拟现实技术还有待于进一步开发。虚拟现实技术在教学领域应用的潜力主要在于可以激发学生学习动机、增加学习体验、创设沉浸感、实现情境学习。而我们高职建筑设计技术专业的专业课程教学正需要这种情境化的教学,如果能将虚拟现实技术(VR)运用到教学中,将会增强学生的学习体验,提高学生的学习兴趣,达到较好的教学效果。下面以《建筑构造》课程为例,探讨虚拟现实技术(VR)在《建筑构造》课程的开发与运用。

1 《建筑构造》教学瓶颈问题

建筑构造课程是建筑设计技术专业的核心专业课程,近年来,我院对《建筑构造》课程的教学改革也做了许多工作,也取得了一些教学成果。但是在教学过程中,还存在一些问题有待于进一步解决。

1.1 建筑施工过程难以反复再现

建筑施工过程难以反复再现一直是建筑构造课程的难点。《建筑构造》课程是一门实践性极强的课程,在教学过程中,如果能让学生亲身经历建筑施工建造的过程,将能大大提高学生的学习兴趣,提高教学效果。受条件限制,我们传统的教学过程中仅能通过一些施工录像及照片向学生展示施工过程,学生不能亲临施工现场,很难获得直观感受。

1.2 校外实训场地受限

由于建筑施工的时间性和流动性,很难在校外建立固定的实训基地,另外建筑施工进度很难保证与教学进度一致,这就给现场教学带来很大困难 。另外考虑到安全性的因素,大部分施工单位都不愿接收大量的同学到现场参观,这都使我们校外实训场地的设立受到了限制。如何解决大批量学生的实训场所问题,也是《建筑构造》课程教学改革急需解决的问题。

1.3 高职学生空间感差

建筑设计技术专业的学生要求具有较强的空间感,能实现三维空间和二维空间的转换。但是高职层次的学生由于入学分数较低,仅有高中接触过的一点几何知识,所以空间感较差。对于复杂的三维立体图很难快速的转化成二维图纸。所以学生在识读和绘制复杂的建筑施工图就会一定的困难,造成对《建筑构造》课程学习的畏难情绪。

2 虚拟现实技术在高职《建筑构造》课程中的开发运用

通过虚拟现实技术(VR)可以很好的解决《建筑构造》课程教学中存在的瓶颈问题。

2.1 虚拟现实技术(VR)可以再现施工过程

建筑施工过程难以反复再现一直是制约《建筑构造》课的不利因素。传统的《建筑构造》教学过程中,把孤立地把建筑分解成基础、墙柱、楼地板、楼梯、门窗、变形缝、屋顶等几部分,不利于学生的整体认知。利用虚拟现实技术(VR),我们可以选取两个常用典型的建筑,一个框架结构,一个砖混结构。再现整个施工建造过程,使学生足不出教室就能身临其境,感受从基础到屋顶的整个施工过程,对《建筑构造》形成整体认知。

2.2 虚拟现实技术解析复杂的节点构造

高职学生普遍存在空间想象力差,特别对复杂的节点详图不理解,很难识读和绘制建筑施工图的节点详图。比如轻钢龙骨石膏板吊顶,它的构造复杂,由形态各异的插挂件将主龙骨、次龙骨、覆面龙骨组装在一起,形成平面网格。所以它的节点详图十分复杂,传统的教学过程中,我们通过大量的图片和学校构造展示室参观,教学效果还不是特别理想。而利用虚拟现技术(VR),学生可以通过老师制作的VR动画,亲自去施工现场分解各个构件,再重新组装各种构造,加强了学生对复杂的节点的认知,便于学生更好地识读、绘制复杂的建筑节点详图。

2.3 虚拟现实技术(VR)的优势和存在的问题

2.3.1 虚拟现实技术(VR)的优势

虚拟现实技术(VR),占地面积小、教学没有危险性,可以无限模拟不安全场景,并在不同项目中重复使用。VR身临其境的教学场景,趣味性、互动性大大加强,提高了学生的学习兴趣。在今后的教学过程中,我们希望将VR技术更广泛运用于教学中,让学生能置身于实际施工现场中,可以观察每个细部节点的构造做法,施工过程。通过VR技术帮同助学生提高空间想象力、便于学生理解枯燥的构造原理,识读复杂的节点详图。

2.3.2 虚拟现实技术(VR)存在的问题

一方面,虚拟现实技术是一个新技术,发展的时间不长,VR软件的与3DMAX、SKETCHUP软件兼容、不同空间模型实时转换还不能完全满足设计教学的需要。另一方面,目前虚拟现实系统的硬件设备相对昂贵,一个头盔显示器加上主机的成本需要上万元的投入。这些缺陷限制了其在建筑设计教学中的普及。另外沉浸虚拟现实系统,必须利用头盔显示器才能让学生产生身临其境的感觉, 一般院校建立的VR实训室,都只配备了数量较少的头盔,很难满足一个班级几十位同学同时进行体验,不利于教学的组织。

当然,随着虚拟现实技术的不断完善,以及设备成本的不断降低,未来虚拟现实技术在建筑教育行业的开发应用必将有广阔的前景,可以通过建筑情境的创设,增强学生的体验感和空间感,培养出更多优秀的建筑设计人才。