环境设计专业虚拟现实技术教学空间的设计研究

史培行

摘 要：谈到虚拟现实技术这一专业名词，人们自然而然会联想到的是好莱坞电影中强烈的视觉冲击，但随着科学技术的日益普及，各种高新技术离我们的生活越来越近，人们发现，原来在科技迅速发展的今天，虚拟现实技术已经以它独有的魅力对我们的生活产生了或多或少的影响。虚拟现实技术以它跨时代的独特魅力如今已经深入到我们生活中的点点滴滴。而随着这一技术的日益成熟，将这一技术引入到校园的环境设计教学中，能在很大程度上改善教学手段单一的现状，具有不错的应用价值。

关键词：虚拟现实技术;环境设计教学;应用价值

中图分类号：J904 文献标识码：A 文章编号：2096-5079 （2020） 02-00-02

虚拟现实技术是一项足以对传统教育产生极大冲击的新兴产业，它可以让课堂上的学生感受体验式教育，尤其涉及到对现实生活中存在的事物的认知方面。由于时间和空间的限制，大部分课堂教育很难做到让学生对课题有充分的认知。而当虚拟现实技术应用于教育时可以在很大程度上解决这一问题，虚拟植物园、虚拟博物馆、虚拟动物园，可以让学生无论在什么地点或是什么天气条件下都可以得到更充足的教育。

一、环境设计专业教育与虚拟现实

环境设计专业要求学生富有想象力以及创造力，而这些都是需要大量参考实例才能获得的，而书本知识能给学生带来的感知非常片面，例如教学想向学生展示一件名贵的工艺品，无论描述的多么绘声绘色，就算配上一两张照片，也比不上让学生亲眼见一次，甚至可以摸一摸更有实感，这些书本学习做不到的东西。

（一）虚拟现实技术应用于教育的概念阐述

虚拟现实技术应用于教育，就是用计算机生成一个仿真的虚拟教学环境，学员通过佩戴虚拟现实设备在生成的虚拟环境中获取所需的知识，并实际的感知在虚拟环境中的人的心理关系，从而达到设计的真实反馈。

（二）虚拟现实技术运用于环境设计专业中的潜力

虚拟现实技术通过这些年的实践已经被证明了它独有的价值和意义，但因为这一技术在游戏产业发展迅速，让很多人对这一技术产生了扭曲的认识，而环境设计实验室的设计方案可以让更多人了解到这一技术的优点。虚拟现实技术通过计算机制造出一个高仿真的学习环境，学生在这个高仿真的环境里摄取所需的知识，会很容易被环境感染，受到来自儀器多方面感官的刺激，从而摆脱了书本的枯燥乏味，也就更容易掌握其中的知识，是一项非常有潜力可以发掘的研究项目。在国内中国科技大学开发了中国第一个物理虚拟实验平台，增加了学生对于知识探索的热情以及动力;北京航空航天大学通过自主研发开发了面积共计400平方米的北航模拟现实实验室，可以从事可视化技术、虚拟现实技术、图像信息处理等，用来培养这方面的相关人才。在国外休斯顿大学建立了虚拟物理实验室，这个虚拟物理实验室可以让学生通过设备进行自己想做的各种物理学实验，深化了学生对于这一门课程的了解;University of North Carolina 制作了一种可以让学生灵活的操纵分子原子的化学模拟现实系统，按照学生的想法可以任意将其中的成分结合，以此在丰富了学生的课堂生活的同时，也激发出了学生无限的创造力。

二、虚拟现实技术在环境设计专业的运用

（一）虚拟现实技术应用于环境设计专业的现实意义

学员在学习时，不管是学员本身还是外部因素是非常重要的，当各种各样设计类知识只能用语言和图片展示出来的时候，对学员不论是学习欲望还是学习效率都会产生一定的影响。而把这一技术应用于环境设计专业之中，通过仿真的环境生动再现出所学知识的内容，更有利于学生参与其中，通过“实际体验”而不是“图片观察”的方式，让学生仿佛身临其境一般。除此之外，学员还可以通过设备扮演其中角色的方法，使学员被赋予明确的角色，如正在规划某景观设计的设计师，可以让学生提前感受未来希望拥有的工作氛围，了解扮演角色需要具备的专业知识。这样的学习体验是传统教育所不具备的，我认为比起书本教育，将虚拟现实技术应用于环境设计专业的可以使学生更好地了解所学知识，更具有现实意义。

（二）虚拟现实技术在环境设计专业的运用

将这一技术运用到环境设计专业上，能为学生以多视角观察地形、周边环境等特征提供客观有力的支持，并能让参与设计的学生在多维信息的交互中搜寻创作灵感，增强对于感性以及理性的全方位认知，深化设计理念，对于教师的授课内容了解的也能够更加直观。

三、教学空间的环境设计

针对环境设计实验室使用者的需求进行设计改造，采用一般高校教室设计环境设计实验室，供教师和学员使用。

（一）现状问题提出及解决方案思路

虚拟现实技术应用于设计专业所面临的问题主要分为两点：首先这一技术应用于教育并非达到完美，在技术层面还需要更加完善，比如缺乏足够的视觉以及触觉回馈，甚至长期使用虚拟现实设备的话也会对身体造成影响。而且虚拟现实技术应用于教育行业门槛以及造价非常高，使得没有经过专业软件设计培训的教师很难像软件开发公司一样设计出需要的虚拟现实资源。其次关于认知的负荷。在虚拟现实制作出的仿真世界中具有丰富的功能，这在很大程度上会干扰学生对于所需信息的自主提取，所以沉浸性虚拟现实空间的环境构造应根据认知的负荷来响应作出调整。我们可以通过以下两点对上述问题进行诠释：首先培养优秀的教师团队是重中之重，虚拟现实环境设计课程的教师需要具备根据课程内容对课件做出修改课件的能力，避免学员出现认知负荷过大的情况;其次，避免学员使用虚拟现实设备的时间过长造成身体不适，在设计环境设计实验室时将课件体验以及操作实践部分分开，在操作实践部分时让学员分组操作，避免了学员整堂课不间断使用虚拟现实设备的情况。

采用11500×7100mm一般高校教室，通过规划放入虚拟现实设备，设计出一个富有前卫科技感的环境设计实验室，让学生感受虚拟现实技术带给他们的独特魅力。（如图1，图2）

（二）功能分区

因为整体采用一般高校教室，只需将需设备放入即可，所以在功能分區上偏简洁，分为教学指导区、学习交流区以及学员实践区，教室的中间留出足够的空间供教师以及学员走动以及交流。上课前，教师在教学指导区完成虚拟现实课程软件的调试以及改动，课上学员在学习交流区使用VR眼镜体验课件，当有需要进行操作实践时学员分组在学员实践区配合VR眼镜操作电脑完成课堂任务。

（三）设计特色

一般认为，大规模的设计能够帮助我们更好地把握空间，但真正能够实现这一情况，是只有在项目资金、人员以及时间都极度充裕的情况下。虚拟现实技术现技术阶段很难通过虚拟现实馆体验馆中那样的大型设备对学生进行教学，所以这一个环境设计实验室由VR眼镜、投影仪以及教室两头的电脑组成，VR眼镜小巧轻便，搭配讲台对面的学生用电脑中的虚拟现实软件同样可以进行沉浸式学习，给予了整个实验室相对较高的灵活性，这样的设计不仅避免了成本过高，使更多的高校可以搭建属于自己的环境设计实验室，同时也方便后期继续引进虚拟现实技术的设备。同时选择的椅子也与普通教室的座椅有一定区别，确保有一个较高的舒适度，让学员沉浸在虚拟现实世界的时候不会对身体产生过大的负担。（如图3）

学员实践区部分墙纸采用蓝色，搭配地球板块构造的装饰物，让学员在操作完虚拟现实设备“穿越”过各个场景之后，回到教室抬头看到的就是我们生活的地球，仿佛刚才真的走出了教室去到了课件中的场景一般。（如图4）

四、结论

最常规的也是现如今最普遍的教学方法就是老师在讲台上讲，学生坐在下面听，最多也就是把课堂搬到了教室附近的室外，如果课题触及名人佳作甚至名胜古迹，这样的多元化课堂就显得形同虚设。但有了环境设计实验室就不同了：设计类学生可以在虚拟环境下，亲身感受设计过程，畅游在知识的海洋，开拓眼界的同时储备更多所需的知识，而这些改变正是使学生进一步拓宽眼界和学习空间的最好方法。不仅如此，与传统授课相比最大的优点是可以突破时间以及空间的限制，我们可以利用它去到历史上古今中外的伟人身边了解他们的点滴，观察世界各地曾经拥有以及现在拥有的伟大成就，比如文艺复兴时期的建筑甚至是神秘莫测的玛雅文明等等。我相信当学生以这种形式开始学习生活时，会对知识产生极大的热情。

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