5G时代虚拟现实技术在建筑装饰教学中的应用与发展

姚立国　刘思佳　赵天雨

摘   要：虚拟现实技术通过视觉、听觉、触觉等多种维度的交互式信息环境，以最直观、最有效的方式为参与者掌握新知识和新技能提供前所未有的新途径。在虚拟学习环境中，学习者通过与学习系统或其他学习者进行交流与合作，获得真实的认知体验，从而完成知识建构。5G时代建筑装饰教学中虚拟现实技术可成为一种主流的教学实践形态，推动教育信息化的发展。

关键词：5G时代;虚拟现实技术;建筑装饰;发展应用

中图分类号：G632.4    文献标识码：A    文章编号：1009-010X（2021）12-0011-

我国教育事业在“5G”时代迎来了新的发展和变革，且“5G+智慧教育”以迅雷不及掩耳之势来到我们身边。2020年3月，国家发展改革委办公厅、工业和信息化部办公厅发布了《关于组织实施2020年新型基础设施建设工程（宽带网络和5G领域）的通知》，“基于 5G、VR/AR等技术，打造百校千课万人优秀案例，探索 5G 在远程教育、智慧课堂/教室、校园安全等场景下应用，重点开展 5G+高清远程互动教学、AR/VR 沉浸式教学、全息课堂、远程督导、高清视频安防监控等业务。”该通知指引了“5G+VR”等多种信息化手段实际落地的教育发展前景。

一、“5G”时代的虚拟现实交互技术

VR虚拟现实技术（Virtual Reality）是20世纪发展起来的一项全新实用技术，它的基本实现方式是通过计算机图形构成三维空间的“虚拟环境”，并通过人身临其境地参与到虚拟环境事件的发展变化过程，体会这种环境的沉浸感。2021年春晚首次采用AI+VR裸眼3D演播室技术。其中《山水霓裳》通过VR渲染引擎在LED屏幕上实时呈现动态虚拟场景，可促进演员能够根据屏幕画面，与身边的虚拟元素进行沉浸式互动，从而实现虚拟空间与现实世界的无缝衔接。

由此可见，人工智能、XR/AR、云计算等技术正在走向大众生活。与此同时，建筑装饰行业的虚拟现实技术应用虽然存在着很多需要不断改进的地方，但这些应用领域仍为建筑装饰教学中的虚拟现实技术指引了方向。虚拟现实交互技术主要有以下三个特征：

（一）全三维的立体仿真性，具有高度的环境沉浸体验感

虚拟现实交互技术可以用于建筑装饰设计场景的三维展示，能够使人们在模拟世界中感受到未建造的环境和事物的真实存在。沉浸就是让人专注在当前的目标情境下感受到愉悦和满足，而忘记真实世界的情境。在专业教学中应用虚拟现实技术已经受到了越来越多人的认可。因为它可使学生在虚拟的现实世界中获得最真实的感受，其所模拟的环境的真实性与现实世界相比难辨真假，能给人一种身临其境的感觉。与此同时，通过学生自己的亲身体验，可以感知自己设计的场景给人带来的视觉感受，从而帮助用户提前感受设计效果，降低用户不满意度或需要返工的几率。

（二）全过程的自主交互性，体现认知行为的自由选择

虚拟现实交互技术还能实现人机交互。在设计方案的VR体验中，人与虚拟出来的环境之间可以进行互动操作，同时，在室内空间中可以随意选择去不同的空间，并通过不同的角度看到自己想要看到的效果。例如，我们可以关闭客厅、卧室的窗帘，打开灯具看一下晚间的房间效果;可以在厨房里打开灶具，体会一下橱柜使用是否方便。因此，在实际的教学过程中，教师可以通过鼓励学生亲自操作完成一些设计或者施工步骤，也可以指导学生通过选择工具、仪器来反复体会不同的操作步骤，达到掌握装饰技能知识点的目的。

（三）全方位的多感官体验，更有利于学生掌握知识和技能

多感官学习通过创设良好的教学情境，可刺激学生的听觉、视觉、运动、语言、感觉等方面器官。多感官学习有助于学生全身心地投入到知识学习与情境体验中。

虚拟现实技术在一般计算机视觉感知的基础上，能让人全方位地体验到真实世界所带来的感觉，可以让梦想插上腾飞的翅膀，成为学生拓展知识的新途径。当学生们沉浸在自己设计的室内环境中时，可通过亲手操作、亲临体验发现问题，并在分析研究问题的基础上嘗试解决问题，从而在不断试错的过程中破解难题。比如，色彩搭配、人体工程学、流线设计等困扰学生和教师的难点问题。

二、虚拟现实技术在建筑装饰行业的发展

越来越多的装饰设计消费者迫切希望借助信息技术提升装饰设计的效率和观看效果，同时他们对智能家居、智能操控等产品的需求也越来越普遍。在此基础上，各类智能化虚拟现实软件不断更新迭代。这就标志着虚拟现实技术将成为中国装饰行业必须要融合的内容之一。

（一）装饰设计引领装饰产业数字化发展

装饰设计在装饰产业中扮演着重要的角色，其中，设计环节为消费者展示装修效果，是影响消费者决策的重要环节。因为图纸设计既是施工操作的主要依据，同时也为后期装饰产品的选购提供重要的参考。因此，装饰设计软件经历从无到有、从有到精的发展历程，成为提升行业效率的主要方式。此外，追求“所见即所得”也是长久以来装饰设计软件的核心目标，而虚拟现实技术是达到此目标最直接的手段。

（二）装饰设计从平面到立体再到实景展示的发展历程

近年来，计算机辅助设计逐步代替手绘，设计从平面走向了立体。但由于效果图的展现过于理想，与装修后的实景差距较大，因此，这就进一步削减了消费者对于效果图的信任。

基于此种原因，在装饰行业发展的过程中，“所见即所得”就是要将消费者的“所想”变成可以施工和展示的“所见”， 再将图纸中的“所见”变为消费者真正可以使用和实现的“所得”。因此，提升设计图对实景的模拟程度将成为设计软件现阶段努力的重点，其中的VR技术、UE4游戏级渲染技术、云计算技术等将成为装饰设计软件的重点探索方向。

（三） BIM+VR应用有望成为装饰行业新的发展趋势

BIM（建筑信息模型技术Building Information Modeling）是以信息技术为手段结合3D数字信息的仿真模拟技术。装饰BIM可以串联起设计、施工、装修和管理各个环节，是对建筑装饰三维模型的设计。该技术通过实时渲染、一键出图、精准算量等功能，可以很好地解决装饰过程中效果图与后续装修施工脱离，及由于消费者不具备对施工图的读图能力和判断能力，最终引发在装修交付环节互相推诿和成本增加等的问题。由此可见，装饰施工过程是一个需要以结果为导向的高度精细的过程。

在2020年新型冠状病毒疫情期间，很多地产开发商在探索线上化转型的过程中，对装饰BIM软件的使用方式和使用场景进行了很多创新。装饰BIM+VR应用不仅可以有效帮助地产开发商提高装饰装修的整体效率，而且有助于開发商和地产装饰企业的有机结合。

三、虚拟现实技术在建筑装饰专业教学中的应用

（一）虚拟现实技术开创教育互动新模式

众所周知，人们对于虚拟世界最熟悉的就是网络游戏，在网络游戏中，人们常深陷于代入式的角色扮演中。基于此，我们的教学便借鉴这种角色扮演，帮助学生在虚拟的世界里沉浸于学习中。经过实践，我们发现，VR思政教室可通过爱国主义德育教室实现多人互动， 同时，VR+AI外教教室、5G+VR在线教育平台也可以实现多人远程VR教学，并通过使用VR跨越时空的功能再现各种场景，让学生瞬间深受感染，达到理想的教育效果。

（二）虚拟现实技术体验式教学可突破传统的教育模式

传统的课堂教学就是教师讲解、学生听讲;教学活动以及教学过程中使用的所有教具，就是教师传授知识和技能的全过程。而在5G背景下，课堂教学中采用的教学方法可以多种多样，与此同时，这些不同的教学方法在“5G+智慧教育”时代都可以通过视觉媒体、听觉媒体、视听媒体和交互媒体等信息技术的加持，达到最佳的教学效果。其中，最能激发起学生兴趣和爱好的除了参与训练与实践外，就是运用虚拟现实交互技术进行自主探索，从而达到体验式的学习效果。例如，教学中通过沉浸式3D立体头盔，可将“看不见、进不去、动不了、难再现”的场景呈现在学生面前，同时，学生通过人机交互设备与场景里的物件进行交互，可进行多种自主式实验练习，提升学习效果。

（三）虚拟现实技术创新真实情景实现理实一体教学

虚拟现实技术的主要功能体现为再现功能、集成功能、交互功能和虚拟功能。其中，通过多种感官的体验能够创造出真实的情景，实现形象化教学。在专业课教学过程中，学生既可以通过3Done建模建立三维立体的概念，还可以通过阿拉丁BIM云平台、酷家乐家装智能平台实现创设真实场景的目的。

在设计过程中，“设计师”可以通过快速地搜索户型、导入Cad平面图或者快速绘制平面等途径完成平面图的绘制，然后通过添加墙、顶、地硬装和家居、电器、饰品等软装搭配出符合客户满意的装饰设计，最后再通过快速渲染、VR全景展示、沉浸式体验，快速打动“客户”;在后续的设计沟通过程中，“客户”可以再次通过VR体验主材软装的搭配效果，并通过装饰设计的实景渲染体验全景装饰细节，以最终确定方案。此外，我们在选择主材、配饰、家具的过程中，选择的都是具体品牌的在售样式，如此，可使课堂教学紧跟市场潮流，同时也可为线上电商提供真实场景和良好的购物体验。

（四）提高师生的教育信息化能力，调动学生的学习主动性

在整个教学过程中，除了交互教育平台上的VR内容资源外，教师还可以通过智能手机、全景摄像设备，随时录制VR场景，制作个性化的VR课件。同时，学生可通过微信小程序、手机上的VR教学App、个人VR学习机等学习VR课件。除此之外，学校等教育场所可以通过大屏幕触摸电视、全景教学一体机等专业设备达到更逼真的教学效果，这在我们的传统教学中是很难达到的。在此过程中，学生们在角色扮演中不仅可以获得全方位专业知识的学习和拓展，而且可以充分调动学习的主动性。

综上所述，建筑装饰行业要顺应5G时代剧烈的时代变革，积极探索虚拟现实交互技术影响下的行业发展和教学应用，从而推动整个行业的信息化教学水平。

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