虚拟仿真技术在园林实训教学中的应用研究

尹晓科 李赞

【摘要】本文分析虚拟仿真技术在园林实训教学中的优势，提出了虚拟仿真实训基地建设的条件和设想。从专业课程体系角度出发，探索虚拟仿真技术在园林实训教学中的应用。旨在为高职园林实训教学改革提供新思路、新途径和新方向。

【关键词】虚拟技术 园林 实训教学

虚拟现实技术（Virtual Reality），简称VR，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界。这种技术的特点在于，能产生一种人为虚拟的环境，为用户提供视觉、听觉和触觉等感官的模拟，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。随着数字化进程的不断加速，电脑多媒体技术的飞速发展和广泛应用，虚拟现实技术也逐步走进课堂。教育部文件中明确指出高等职业教育要大力推行工学结合，突出实践能力培养，改革人才培养模式，其中实验、实训、实习是3个关键环节。

一、虚拟仿真技术在园林实训教学中的优越性

园林是一门综合性学科，它运用植物、水体、木材、石材、不锈钢等多种材料，通过改造地形，筑山、叠石、理水，种植树木花草，营造建筑和布置园路等途径创作，同时吸收文化、历史等人文内容，并结合特定环境创造出形态各异的美的空间。这就需要园林设计师具有高度丰富的想象力和时空观，因此虚拟现实技术在现代园林设计中具有重要的作用。由于虚拟仿真技术的情境性、交互性和多感知性等特点，其在园林实训教学中同样也具优越性。

情景性

利用VR技术可以虚拟建立园林景观，展现园林丰富的景观内容。例如，植物的色、香及季相变化，景观亭子的造型、材质、大小，经典的古典园林空间，居住区小区园林环境空间，甚至大型森林公园的整体环境展现。学生可以不出教室，就获得与亲临真实场景一样的体会，在空间中随意游走，从而充分感受园林景观中的色彩、光影和动静变化，从而丰富感性认识，加深对空间场景的理解。

交互性

首先，在实训教学阶段，教师可以运用虚拟仿真平台实现对学生的管理和指导。例如教师登录虚拟实训平台，根据实训课程要求先对实训内容进行相应的理论讲解，然后通过互动平台发布学生实训的目的、内容、计划、流程、具体要求和注意事项。其次，学生在听教师讲解完理论知识后，可以根据自己掌握到的知识进行在线练习，完成一定量的练习后才可以进行相应技能的在线测试。最后，师生之间、学生之间也可以通过虚拟实训平台进行交流和互动。学生在实训过程中如果遇到困惑和问题都可以随时咨询老师或者与其他同学讨论解决，加强师生间的互动交流，同时也提高了学生之间的团队协作能力。

创造性

通过使用VR技术可以发挥学生的主观能动性。在亲身体验三维空间的同时，学生可以实时进行可视化编辑，调整三维空间场景、调整模型的大小、材质、空间位置，对不同场景效果进行推敲和比对，从而激发学生的创造性思维。

二、园林专业虚拟仿真实训基地建设的相关支持条件

虚拟仿真实训基地建设所需的硬件设备

为了实现虚拟显示的沉浸特性，必须具备人体的感官特性，包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等。因此建立虚拟仿真实训室，首先需要虚拟现实技术领域相关的硬件设备。现阶段虚拟现实中常用到的硬件设备，大致可以分为四类。（1）建模设备，如计算机和3D扫描仪;（2）显示设备，如虚拟现实头盔，双目全方位显示器，CRT终端一液晶光闸眼镜，大屏幕投影一液晶光闸眼镜，CAVE洞穴式虚拟现实显示系统等。（3）声音设备，如三维立体声和语音识别。（4）交互设备，如数据手套，力矩球，操纵杆，触觉反馈装置，力觉反馈装置，运动捕捉系统，机械式运动捕捉，声学运动捕捉等。

三、园林工程类实训

园林工程施工课程对学生动手能力要求很高，需要进行大量的实训训练。而工程类的某些施工现场含有一定的危险系数，不适合还没熟练掌握施工技能的学生直接到去现场实训。虚拟仿真实训系统能提供真实的360度全方位三维施工现场模型场景，提供给学生进行模拟操作的实训场地，使学生身临其境，模拟相应的工作角色，为学生将来到现场实习打下良好的基础。同时由于真实性强，学生对于遇到的问题也会产生较强的求知欲，提高学习的兴趣，自觉练习施工技巧操作，从而能更好更扎实地掌握各项操作技术。学生可以像玩游戏一样进行各种实训通关。首先，由教师先启动虚拟动画进行技能示范演示，向学生讲解和展示每个实训技能操作的内容、步骤和要求，使学生对实训任务有直观的了解。然后，学生通过反复操作练习，熟悉并掌握某个施工流程和技术要点进行通关检测。学生在进行通关检测实训中，每通过一关即是完成一项实训作业，评价系统会自动对每项操作进行打分，分数需要达到设定值以上，才能晋级下一个实训任务。以驳岸施工实训为例，学生可以使用皮尺、石块、铁锹、碎石、石灰、水泥、砂石等工具模型，先通关“测量放线”关卡，才能晋级下面的“挖槽”、“夯实基础”、“浇筑基础”、“砌筑岸墙”等关卡。最后，系统会对学生总体的实训情况进行评价，教师通过启动互动交流平台，指导和解决学生在实训时遇到的问题。例如哪些同学的动作不标准，哪些同学操作的步骤出现错误，哪些同学所选用的材料有误等问题，都能通过互动交流平台指出。

四、结语

科技在飞速发展，技术也在完善，园林专业需要紧跟时代的步伐，园林实训课程要不断改革创新，探索一种新的教学模式，调动学生的主观能动性，培养学生成为有创新意识、有过硬专业技术的人才。

参考文献：

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[3]赵月宁，王宏信.多媒体技术支持下的虚拟园林设计教学改革研究[J].艺术与设计，2011（3）：129 -130.

项目基金：2016年湖南省教育厅科学研究项目（项目编号：217C0942）

本文是2016年湖南省教育厅科学研究项目《虚拟仿真交互技术在高职园林实训教学中的应用研究》（项目编号：217C0942）的研究成果。