基于VR技术的建筑初步课程教学模式探析

2018-06-11曹艺凡

现代职业教育·高职高专 2018年12期

曹艺凡

[摘要]传统的建筑初步教学模式下，难以生动、形象具体化，无法给学生营造一种直观的感受，直接影响了课堂教学效果。但伴随着VR技术的发展，充分利用三维实体和空间，给师生提供了一个交流虚拟平台，使教学内容更加可视化、教学过程更加交互化，直接提高了建筑初步课堂的教学质量。以建筑初步课堂教学为研究出发点，对VR技术在其中的具体应用进行详细的研究和论述。

[关键词VR技术;建筑初步;设计;课堂教学

[中图分类号]G712 [文献标志码] A [文章編号] 2096-0603（2018）34-0186-02

建筑初步课程是建筑工程类专业的一门重要的专业性课程，其教学内容主要包括建筑概论、建筑基本知识、建筑设计表达技法、形态构成、建筑方案设计方法入门，具有较强的专业性、抽象性，一直是建筑工程类专业教学的重难点。传统的教学模式下，教师仅以讲述为主，严重影响了课堂教学效果。而随着互联网信息技术的进一步发展，通过VR技术在建筑初步课堂教学中的应用，使教学更加形象化、生动化、交互化，大大提高了课堂教学质量。

一、VR技术概述

VR技术（虚拟现实技术）于20世纪80年代兴起，主要是利用计算机等现代信息技术手段而形成的一种高技术模拟系统。如多媒体技术、计算机网络、仿真技术等。通过VR技术，可从听觉、视觉、触觉等几方面给人营造一个逼真的虚拟环境，使人产生一种身临其境的感受。

二、VR技术在建筑初步课程教学中应用的必要性

（一）建筑初步课堂教学的现状

目前，建筑初步课堂教学中，教师主要是采用多媒体技术，通过文字、图像、视频和声音等方式进行。但这种二维的图片资料仅仅只能截取建筑物的某个角度、片段;音频视频的影视仅仅是在固定的路径和视角下进行，很难给学生提供一个全面、直观的表达。更重要的是，在这种教学模式下，学生在课堂上处于被动状态，参与程度比较低，并且缺乏一定的课堂互动，学生学习积极性不够高，直接影响了课堂教学效果。

另一方面，建筑初步具有很强的实践性，各个高校虽然要求学生在学习过程中加强实践，但鉴于种种原因，学生又无法真正进行实践。例如，在进行建筑设计的过程中，因为建筑设计成本较高、工期长，学生无法做出一个产品样品。通常是采用平面的展板进行，但受到专业知识、空间想象力的影响，一些非专业人士很难看懂，不会采纳。

（二）VR技术在建筑初步课堂教学中应用的优势

目前，VR技术已经在现代课堂教学中开始应用，并取得了良好的教学效果。尤其是针对建筑初步等抽象化的课程来说，通过VR技术的应用，利用三维展示形式，给学生提供一个逼真、生动的学习资源，有效提高了课堂教学质量。具体说来，集中表现在三方面。

1.提高了学生对空间的感性认识

建筑本身就是一个三维立体空间，学生在学习的过程中必须要具备一定的空间尺度感，才能理解书本上的抽象知识，才能在课堂上与教师进行无障碍沟通。而这种良好的空间尺度感是需要经过长时间的训练完成的。在这种情况下，只有利用VR技术，充分结合建筑结构、材质、色彩元素等，给学生构建不同的空间形态，帮助学生获得不同的空间感受，有效提高了学生对空间的感性认识。

2.提高了学生学习的主动性

传统的“填鸭式”教学方式，学生往往处于被动接受知识的状态，无论是在学习过程中，还是做建筑设计时，学生都感觉无从下手，并且积极性不高。而在VR技术的应用下，教师在课堂中帮学生营造了一个形象的虚拟场景，学生可以自己感受到建筑不同空间的具体性状，激发了学生的学习兴趣和主动性。同时，利用这一虚拟平台，学生还可以将自己的设计作品置于三维的场景中，体验自己的作品，并在体检的过程中对自己的作品进行不断修正，极大地提高了学生的学习效率。

3.可对课堂进行仿真场景构造

在传统课堂教学模式下，教师通过图片、语言、幻灯片等形式，无法形象、逼真地向学生讲述建筑的相关知识。例如，在指导学生学习古代建筑的过程中，虽然教师利用一定的方式向学生讲述了有关古代建筑的具体形式、设计理念，但鉴于学生的理解能力存在一定的差异性，学生很难准确把握古代建筑的真正形式、风格和特色;相反，通过VR技术在课堂教学中的应用，可给学生营造一个逼真的场景，在这一场景中，学生就能够直观地理解古代建筑的真正形式，并正确感受古代建筑的风格，进而把握其建筑特色和理念。由此可见，通过VR技术，教师在建筑初步的教学过程中，可以给学生创设一个逼真的情境，加深学生的理解，提高课堂教学效率。

三、VR技术在建筑初步课程教学中的应用

VR技术作为一种新型的教学手段，实现了课堂教学内容可视化、教学环境的虚拟化，大大提高了课堂教学效率。对此，笔者结合建筑初步课程中的建筑设计教学，对VR技术的具体应用进行了详细的分析。

（一）前期调研

在利用VR技术之前，必须要加强调研，对基地的地形、地貌、周边建筑形态、城市肌理等进行详细了解，以便在使用VR技术的时候，可将所有的信息进行真实重现。只有在这种情况下，学生在进行建筑设计的过程中，才能对相关因素（建筑、绿化、人流、车流、洪水位）等进行综合考虑。

（二）案例分析

通过VR技术，让学生对世界各地的著名建筑设计进行欣赏、体验、研究，并在此基础上帮助学生对相关的设计知识进行解、研究，为自己的建筑设计积累知识和素材。

（三）概念构思

利用VR技术，让学生在虚拟的建筑基底中进行漫游，通过真实的视觉体验，了解建筑师的设计理念。在此基础上，指导学生帮助建筑师发现其设计中存在的问题，并以此形成自己的设计灵感。同时，学生还可以将自己的初步设计构思置入到VR技术所形成的虚拟世界中，看其是否与基地契合，对其不断修正和完善。

（四）方案比较

利用VR技术可以对不同方案进行实时切换，并对多种设计方案进行选择。同时，在不同的建筑设计方案中，通过VR技术可以对同一点进行观察、对比，以发现不同建筑设计方案的优缺点，以方便决策。同时，利用VR技术还可以对统一建筑设计方案进行局部对比。

（五）空间形成

利用VR技术，学生可以在形象、逼真的三维空间中任意畅游，给学生营造一种身临其境的感受，在这种情况下，学生更容易感受到该建筑物的空间氛围是否符合、空间尺度是否一致、空间变化是否丰富、空间序列是否完整等。尤其是对经验不足、空间尺度感不强的学生来说，VR技术更加有利于其作出比较和判断。

（六）细节推敲

建筑设计是一项比较繁琐的工作，其中细节设计水平直接影响了整个建筑设计的质量。利用VR技术，学生在完成建筑工程设计之后，可通过虚拟平台对整个设计作品进行直观、形象的呈现，学生在“真实”的作品中，可以对每一个设计细节进行仔细的观察、揣摩，及时发现其中存在的细节问题，如材料的选择、色彩的搭配、配景的添加等，并进行实时修改、添加和替换等。同时，还可以将修改后的作品置入其中，进行前后对比，帮助学生判断。

（七）汇报评图

通过VR技术，学生可以快速、高质量地展现自己的设计方案，并在完成之后，通过线上平台完成提交，大大提高了效率。同时，教师、校外的专家等可以在网上进行线上评图，并提出自己的修改意见，还可以利用该虚拟平台，和学生之间进行交流。突破了时间、空间的限制，大大提高了学生的学习效率。

四、VR技术在建筑初步教学应用中存在的问题和展望

虽然VR技术在建筑初步课堂教学中具有无可比拟的优势，在很大程度上提高了课堂教学质量。但在具体的應用中还存在一定的问题，必须要加以解决。集中表现在四方面。

（一）实现成本过高

VR技术在应用时必须要拥有相关的设备，但其设备价格过高，且具有较强的应用局限性。一部分高校受到资金等限制，无力购买相关教学设备。面对这一问题，必须要进一步发展相关技术，降低相关设备的造价成本;同时，高校还可以通过资源共享的方式，与拥有该设备的学校进行资源共享。

（二）硬件环境过低

VR技术在应用的过程中普遍存在硬件环境过低的现象，很难满足VR技术的需求。如高校的中心计算机处理速度过低，无法对虚拟环境中的巨大数据进行有效处理，且储存能力也较差。在这种情况下，高校必须要加大资金投入，不断改善学校的硬件环境，以满足VR技术的需求。

（三）虚拟效果不佳

目前，VR技术进行虚拟的过程中，普遍侧重于几何表示，更加注重学生的视觉感知，而忽视了听觉、触觉等方面的感知。并且在这一虚拟过程中缺乏一定的真实性、实时性，直接降低了虚拟效果。对此，必须要采取有效的手段，加强VR技术的虚拟效果，给学生营造一个融视觉、触觉和听觉为一体的虚拟环境。

（四）虚拟环境与真实生产之间存在差异性

学生在VR技术营造的虚拟环境中学习，与真实的建筑之间具有明显的差异性，VR虚拟技术并不能完成代替真实建筑生产。因此，在具体教学应用的过程中，教师切不可以VR技术为重点，代替实践教学，尤其是针对具有创造性的实验教学，必须要让学生亲身参与到实践中。