茶思维下环境设计专业虚拟仿真实验教学模式的研究

王 贤

（商丘工学院，河南商丘 476000）

1 虚拟仿真实验教学模式的研究背景和现状分析

1.1 研究背景

2017年、2019年，国务院在系列文件中均提到智能化推动人才培养模式改革，实现教育智能化。针对当前高等教育院校环境设计专业实验教学中存在的“建设滞后、器材缺乏、项目局限,过程枯燥，针对性不强”等实际问题进行研究，希望寻求一条智能化的实验教学的新途径。虚拟仿真实验教学项目是国家级虚拟仿真实验教学中心的重要建设内容。2017年起，国家教育部开始推进虚拟仿真实验教学示范性项目，引导全国各高校积极探索个性化、智能化的实验教学新模式，形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目新体系。

1.2 现状分析

随着国家对智能化手段在教育教学中的重视，各大高校在工程施工和设计实验教学中都或多或少引进了智能化手段，部分设计行业和高校在校企合作的形势之下，开始提供智能开发模块的工作，但大多处于起步阶段。另外，由于资金不足、缺少双师型教师等问题，环境设计专业实验教学中仍存在着以下几个方面问题：

1.实验实训满足不了项目需求。由于环境设计专业的工程项目投入不菲，最简单的家居环境建设需要大量资金，且环境类型多样，无法逐一还原。另外，学校场地短缺等原因导致实验实训只能停留在设计阶段，无法满足施工落地需求。

2.实训器材缺乏、利用率低。环境设计专业课程开设从景观设计到不同室内空间设计，再到陈设与家具设计，层次丰富，实训工具多样，而实训室工具只能满足简单的陈设设计需求，实验课程结束，实训器材随之搁置，器材利用率低。

3.实训项目与方法单一。由于实验器材的局限性，专业实训局限性大，学生无法系统直观地了解实际施工技术与流程。实训方法也仅局限于固定式的操作，导致学生兴趣索然，达不到理想的实验深度，教学效果差强人意。

4.校企合作实训管理存在问题。学校与本地设计公司建立校企合作基地，但学生仅在大四进行短期实习，与课程实验实训脱节。另外，对于学生在校外的实习没有良好的管理模式，企业指导教师形同虚设，学生难以学到系统的设计和施工经验，无法真正达到实习目的。

针对以上问题，如何利用虚拟仿真技术进行环境设计专业实验教学改革是重要研究内容。

2 改革目标和拟解决的关键问题

2.1 改革目标

虚拟仿真实验教学建设是将计算机3D技术、多媒体和虚拟交互结合，打造出还原工程类课程中施工现场和施工技术的实践性实验教学。研究成果可以为室内环境设计等工程施工中的应用提供可参考的探索依据，将对教学资源和实验教学过程整体优化，是提升专业内涵，提高教学质量的根本保障。并且虚拟仿真实验教学开发成果同样适用于其他设计类、土建类等课程的建设，有着十分可行的推广性和应用前景。

2.2 拟解决的关键问题

（1）虚拟仿真实验教学平台建设情况分析。国内外很多高校已经初步建立虚拟仿真实验教学平台，闽南师范大学、桂林理工大學、江南大学、郑州轻工业学院、贵州民族大学、福建师范大学音乐学院、武汉大学城市设计学院等艺术类学科，已有完善的仿真教学平台。虚拟仿真项目使用3dsMax、SketchUp和DVS3D技术，虚拟仿真教学多使用Unity3D。以上技术多为环境设计专业开设的软件课程，具有可实施性。

（2）环境设计专业可采用的虚拟仿真形式。环境设计专业虚拟仿真实验教学平台的建设立足于现有实训设备、实训场地、师资条件，进行虚拟仿真实验平台的建设。设计类专业主要要打破传统教学的注入式模式，提高实验室的利用率和与企业需求的贴合性。该平台建设根据“线下线上结合、交互式体验、整合资源”的原则，实现现有实验实训达不到的教学效果。项目完成后，能有效改善环境设计及其他设计类专业的教学研究条件，同时促进VR专业发展和相关人才培养。满足环境设计系专业虚拟仿真（VR）项目教学，并支撑基于产教融合、校企合作的教学模式，实现基于虚拟现实仿真项目教学与实训平台。在人才培养的前提下满足教师科学研究、校企合作、社会服务等附属功能。

（3）实验教学平台的建设定位。针对专业特点，立足现有实训条件、实训设备和师资力量，明确虚拟仿真实验教学平台的建设思路和建设目标，从专业实际出发实现产教结合、校企合作、体验交互的教学与实验平台。

（4）实验教学平台的建设设计。针对环境设计专业，确定仿真实验教学平台建设的结构和基本设施。从设计类专业课程开设出发，向全专业开放，教学平台能够涵盖设计类所学实验实训课程需求，从基础课程到专业课程，教学项目能够满足学生对不同空间类型的模拟认知，培养学生的空间设计思维。

3 虚拟仿真实验教学平台可实施范围

实验教学平台的建设将初步服务于环境设计专业，使环境设计的学生及教师直接受益。同时，也适用于其他设计类专业、土建类专业，全面总结建设经验，撰写和发表高水平的论文，争取使虚拟仿真实验教学成果得到更广泛的推广。软件建设将由实训项目具体分工完成，最后将产品成果化。虚拟仿真实验教学成果可推广到其他学科虚拟仿真实验教学建设，也为其他应用型本科院校虚拟仿真实验教学提供经验。

4 虚拟仿真实验教学平台建设完成的后续工作

教学平台建设完成后有后续工作对其进行跟进，对于学校教研立项的虚拟仿真实验教学项目，由所在实验教学中心参与项目验收，验收合格的项目必须纳入中心的实验教学应用当中，并由实验室管理部门复核。

（1）环境设计专业的虚拟仿真实验教学平台多功能开发。在人才培养的前提下满足教师科研、校企合作、社会服务等附属功能。实现虚拟仿真在远程设计协作、虚拟展示等方向的应用；深化校企合作模式的教学改革；兼顾面向校内工科虚拟仿真实验教学项目的设计与开发。

（2）实验教学平台构建下的教学模式；明确平台建设对学生软件使用的具体要求和对教师提出的授课要求，教师在线下进行传统授课的同时要利用仿真平台进行线上混合式教学模式。

（3）完善教学平台设施管理规范。针对平台的管理和后期管理系统等问题提出具体建议，对于平台上教学资源、教学积累、教学评价的管理等方面提出可行性方案。在互联网信息化的指导下，将管理的可行性方案进行规范化，保证从教学平台建设、发布、应用到管理有完善的管理数据，达到信息安全最大化。

5 创新之处与发展前景

针对环境设计专业，确定仿真实验教学平台建设的结构和基本设施。从设计类专业课程开设出发，向全专业开放，教学平台能够涵盖设计类所学实验实训课程需求，从基础课程到专业课程，教学项目能够满足学生对不同空间类型的模拟认知，培养学生的空间设计思维。

虚拟实验教学平台的研究成果为室内外环境设计等工程施工中的应用提供了可参考的探索，将对教学资源和实验教学过程整体优化，是提升专业内涵，提高教学质量的根本保障。并且其开发成果同样适用于其他设计类、土建类等课程的建设，有着十分可行的推广性和应用前景。