虚拟现实技术与室内设计实践教学的可行性研究

宋旭

实践教学在室内设计教学中发挥着重要的作用。就高等院校室内设计专业的发展现状而言，教育工作者需要在挖掘实践教学的潜力的基础上，提升实践教学的教学质量，并要提升学生的实践能力与创新意识。利用虚拟现实技术的沉浸式课堂教学代替高成本的传统实践组织教学，可以让新颖的学习方式和丰富多彩的学习内容提升室内设计课堂教学的趣味性和互动性，生动形象的虚拟室内环境场景会加强学生的记忆，激发学生的学习兴趣。

一、高校室内设计课程教学当前遇到的问题

室内课程为了使学生们能更好的适应社会需求，大多数高校运用实践与理论讲授相配合，通过讲解演示、操作等方法教学。实验教学在设计方案完成的基础上，运用设计方案图纸，在环境设计专业实验室，利用现有的制作工具进行室内各界面装饰工程实训，并对于材料选用及构造施工操作进行展示。

室内课程从注重设计方案，转向到了解室内装饰材料与新的构造技术。通过课程讲授结合实训室、实验室提供的材料、构造剖面实体模型去理解室内装饰材料与构造原理，并用计算机绘制或者设计室内装饰材料与构造图纸。实训室、实验室的建设为教学实践提供支持的同时，也带来了问题，实训室、实验室的资金投入对室内设计教学效果有较大的影响，经费限制了部分教学单位在室内设计教学的有效开展，同时也会因为实验经费影响实验室引入新材料与新构造的进度。

装饰材料与构造的教学内容伴随着市场的变化而变化，室内设计中装饰材料与构造实验室的更新升级必须紧跟市场，材料样品与装饰构造也会逐年增加或者淘汰部分内容，在室内设计装饰材料实验室的更新换代过程中，损耗也将无法避免。

二、虚拟现实技术的优势

虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR）技术是在计算机仿真技术、计算机图形学、计算机视觉、人工智能、多媒体技术以及传感技术的基础上综合发展起来的。V R涉及很多计算能力和科学技术知识，可以是空间、时间等维度延伸的仿真现实。

虚拟现实技术有 3 个基本特征：沉浸感、交互性和构想性。沉浸感是指通过计算机的超逼真模拟，使用户产生融入虚拟世界的幻觉，成为虚拟世界主动的参与者，甚至可以通过操控改变虚拟世界中的虚拟物体。交互性指用户通过 VR 交互设备与虚拟环境中的对象进行交互，操作虚拟物体和从虚拟环境中得到反馈。虚拟现实技术强调人机交互的自然性，但是交互实现需要强大的硬件系统支持。构想性是用户在虚拟环境中构想虚拟的体验过程。虚拟现实具有十分开放的构想性，用户沉浸在虚拟环境中，除了体验计算机还原的自然感觉，还可模拟某些不可能发生的体验。

虚拟现实技术与视觉系统，感觉系统，语音识别系统，音响发声系统及虚拟背景生成处理系统等多个系统之间具有密切的联系。此种技术建立在计算机图像处理技术，多媒体技术，人体捕捉传感器技术及智能辅助技术等多种技术的基础之上。用户可以在电脑上通过鼠标键盘在室内空间漫游，降低设备成本，采用虚拟仿真系统来实现场景搭建或还原，再或者对于一些高风险的区域内检测一些相应的风险，一些不能犯错的事情可以在虚拟现实中反复演练，对于检测或实验的试错几率来说，都有着其独特的优势。

三、室内设计课程沉浸感体验与虚拟现实技术的应用

虚拟实践教学可以让教师借助计算机系统，实现 3D 室内空间成像与学生之间的整体互动。根据室内设计专业教学的实际情况，虚拟实践教学应用于室内设计专业教学的作用主要表现为以下方面。一是虚拟技术与人体感官之间的交互作用。二是环境的构造性。三是感官的真实性。教师可以根据不同的教学内容，改变室内空间环境和材料表现，并借助模拟技术让学生感受到室内物体的大小，尺寸，重量及颜色等信息。教师在虚拟实践教学应用于室内设计教学以后，也可以借助虚拟现实技术，对与教学内容有关的场景进行原始步骤还原，也可以对未来场景进行模拟。可以让学生各种感官都沉浸在课程内容中，从多个角度观察和学习课程内容，让学生有身临其境的感觉，调动学生的学习积极性，提高教学质量。

虚拟实践室内设计教学可以实现学生和教学内容的互动，学生还可以根据自身的情况自主选择教学内容进行学习。同时，因为虚拟实践课堂给课程内容带来了立体化和沉浸交互感，把抽象的室内设计课程内容直接以虚拟场景呈现出来，让学生直接沉浸在课堂内容中，可以帮助学生理解和记忆课堂内容，巩固学生对课堂内容的掌握。

学生为了理解更深入的知识，可以方便应利用手机移动端或PC端扫描二维码或链接程序，课程内容就可以让虚拟教学环境出现在手机移动端或PC端，让学生进入该课程沉浸课堂教学环境当中，课程内容就会以课程逻辑方式出现。由于课程内容已经保存到手机移动端或PC端，学生可以根据自身的实际情况自主学习。为了获取学生学习的效果，学生需要在手机移动端或PC端通过课程完成实践任务并进行测试，系统根据完成的任务得出教学效果并获取数据，同时上传至后台数据库，以备后续室内设计虚拟现实课程优化使用。

虚拟现实技术下的室内设计沉浸式课堂，只需要通过网络进行访问就可以进行操作使用。教师或实验员只要定期对不同的虚拟场景设备进行更新，一旦出现故障或者问题对设备的维护成本都比较低。而且不同专业的实验场景设备还可以有效融合应用，提高虚拟场景和设备的利用率。

四、虚拟现实技术课程未来发展

随着5G 网络的普及，虚拟现实技术将广泛地运用在教学过程中，实现沉浸式的课堂教学。以课程内容为基础搭建沉浸式体验区，让学生的各种感官（视觉、听觉、触觉）都可以沉浸在课堂内容中，学生具有高度真实情境体验、跨越时空界限、动感交互穿越的感受，在课程内容里遨游，抽象的内容可触摸、可互动、可感知。以自己为中心沉浸在课程内容里，更加生动的接受方式去掌握课程内容;利用5G网络与学生联动的优势，打破传统的授课空间和时间，使学生可以在任意地点、任何时间完成对课程内容的学习。

在未来增强现实和虚拟现实技术将有更大的突破。数字光场技术的飞跃正在将虚拟现实带向一个类似全息增强虚拟现实的未来场景，到时候学生不需要笨重的可穿戴设备就能轻松开展学习。从而大大降低穿戴笨重设备和长时间穿戴设备产生的晕眩感。（作者单位：西安工业大学艺术与传媒学院）

基金項目：1.本文系陕西教育科学“十三五”规划课题 “沉浸式虚拟现实技术在高校实践教学中的应用研究” 项目（项目编号：SGH18H106）的阶段性研究成果。2.本文系西安工业大学校长基金项目“虚拟现实技术在室内设计中的应用研究”（项目编号：XAGDXJJ17033）的阶段性研究成果。