基于虚拟现实技术的高校室内设计专业教学模式研究

张盼盼

(铜陵职业技术学院艺术传媒系，铜陵 244000)

随着“互联网+”时代的到来，信息化教学改革已在各高校展开。虚拟现实(virtual reality，VR)技术利用计算机智能技术手段生成与现实场景最大程度相似的虚拟场景，系统主要由感觉、视觉、语音、辨别系统、虚拟背景生成器以及动态捕捉配套设备(VR眼镜等)组合而成[1]。这项技术不仅包含了传统教学模式里的计算机辅助图形图像处理技术、人体动态捕捉传感器技术，还包括人工智能辅助技术，它将各项技术联合在一起，形成了一项能够建立并且让人体验虚拟世界实现人机互动的仿真系统。对于室内设计的学生来说，VR技术可以建立和模拟真实场景，将一些系统的结构展示在学生面前，带来更真切的感官体验，弥补了传统课堂教学的不足。虚拟技术可以完美地再现室内空间的整体布局，能客观地对设计师所表达的结构进行呈现，它是教学过程中的创新之举，将加速艺术设计专业教学模式的改革。

1 虚拟现实时代教学模式新机遇

1.1 实现虚拟化教学场景

对室内设计专业而言，传统教学环境受实践场地缺乏、实践材料消耗大、设备及耗材经费不足等条件影响很难有效开展。采用了VR技术后，通过计算机及外部信息交换辅助设备建立虚拟教学场景，让学生在接近现实的仿真训练环境中进行实践学习，解决了场地、耗材的限制。虚拟场景可反复利用，这样就能做到人人参与实践教学，对整体教学效果的提高有促进作用。

1.2 实现自由化教学空间

VR技术不受时间、空间的制约，并且可以循环利用设定好的虚拟教学场景，可以在任何时间、地点提供将特定的对象和发生的事件(如过去、现在、未来、微观、宏观、幻想等世界)予以单独呈现或进行有机组合的教学内容与虚拟环境[2]。学生可以在课下、假期自由地漫游于虚拟世界，在反复探索中提升学习的主观能动性，达到认知层面上的沉浸与交互。

1.3 激发学习激情及实践动力

VR技术具有其独特的沉浸性，通过计算机综合技术创造出一个虚拟环境，身处虚拟世界的学生将感知到强烈的现实感。实现人机交互性也是虚拟技术的特征之一。人们可以借助计算机系统主动与虚拟环境进行互动[3]。在虚拟空间中学生可以通过外部信息传递设备(控制手柄、头盔或眼镜等)自主操作虚拟物体，并且获得反馈。这一过程可以激发学生学习兴趣，尤其是平时沉溺于网络游戏的学生，引导他们更多地关注课程内容、参与课程学习。同时，VR技术能够提升学生的想象空间，可以针对同一户型设计出风格各异的空间造型。在传统教学过程中加入虚拟现实技术，除了可感知视觉、听觉，还能体验到触觉等，促进学生获得多重感知，激发学习热情，更深入地掌握相关知识点。

2 高校艺术设计专业教学现状

2.1 教学模式缺乏创新

室内设计专业课程信息量大，专业术语较多，对于学生来说，从理解到熟练运用有一定难度。传统课堂教学教师多采用二维课件图片来展示室内空间，学生很难理解空间感、体积感和室内色彩搭配之间的关系。课堂上教师多数时间是教学主体，单向传授知识点，这种单向“填鸭式”的教学模式导致学生的反馈信息不多，课堂效率低下，久而久之自制力较弱的学生易产生厌学心理，其他相关专业课程的学习也会受到影响。

2.2 实践教学条件不足

培养适应国家经济发展需要的应用型技术人才是高校的人才培养目标，而现有的教学条件不利于培养学生自主能动性和理论联系实际的能力，无法满足师生日益增长的学习需要。室内设计是一个对创造力要求极高的专业，而现在大多数学生只能“纸上谈兵”，设计图只能以平面的形式展现。由于缺乏空间环境感、体积感的代入，导致学生在设计空间里的沉浸感不强，临摹式的设计流程，只会产生缺乏创造力的作品。

3 高校艺术设计专业教学模式改革的必要性

VR技术将成为教育界改革的重要手段，它的发展必将带来教学手段的加速更新。在“传统+虚拟”混合教学模式的大环境下，教师要谨慎把握住方向，将虚拟现实技术与传统课堂教学完美结合，在有限的校园环境下为学生创造无限可能。

3.1 有助于增强艺术设计专业教学的实践性

VR技术冲破了传统教学模式的束缚，更侧重于启发引导式授课。作为一种人机感官的交互技术，它形成了一个可重构的教学模式，为专业实践提供了无限可能。它加速了教育信息化改革，提高了教学质量，突破学生原有认知框架的局限性，丰富了学生的感知世界。

对于实践场地缺乏、实践耗材不足的高校室内设计专业学生来说，VR技术可以更快更准确地将抽象构图转化为三维空间中的相对位置，带来更加真实的感官互动性，可以完美地再现室内空间的整体布局，帮助学生感知空间体积感。体验者通过先进的传感器技术，结合3D建模软件，能够360°环绕观察室内全景，可以根据场景中的虚拟身体，去体验室内环境的变化。作为空间设计者，可以对虚拟的室内空间进行设计，通过模拟实景去发现设计方案的不足并加以修改。在此阶段设计者可以对细节进行反复修改，最终生成最佳设计方案。VR技术还可以把已消失或不存在的场景进行还原，达到空间再造、复原经典的建筑空间场景，提高学生的学习兴趣和效率。虚拟教学空间形成一个巨大的互动关系网，地域、群体不再成为制约条件，这种多元化的学习方式，有助于学生锻炼实践能力。

3.2 有助于增强艺术设计专业就业的广泛性

艺术设计类专业的人才培养多实行“工作室制”教学模式，这也是目前的一种主流教学模式。“工作室制”教学模式能实现学生在学校学习与企业工作之间的无缝衔接，弱化学校和企业之间的差异。而VR技术教学模式可建于“工作室制”基础上，从教师到学生，再到多专业的融合，甚至企业专家的互动，都对教学目标的完成有促进效果，可以影响学生毕业后的就业方向。虚拟教学手段无疑是当代科技发展的一个重要产物，掌握虚拟现实技术的学生将为自己带来更多的就业机会，除室内设计方向之外其衍生方向有房地产销售、工业产品设计、虚拟技术体验、电竞等。

4 虚拟现实技术下的教学模式创新

室内设计专业从事的设计方案都需进行施工才能展现出实际效果，这就涉及到一个庞大的设计场景，然而学校无法提供完整的项目实训环节。VR技术作为一门通过电脑计算和外部移动设备就可以模拟现实的高新技术，能够创建各种虚拟现实施工场景并让学生亲自参与某个空间的设计，从中体验到真实物体带来的感知，开辟新的认知。在VR技术高速发展的背景下，针对传统高校室内设计专业教学模式的不足，可以借助VR技术革新室内设计专业教学模式，以此来提升学生学习效率、课堂教学效果，培养适应新时代的高技能应用型人才。

4.1 “传统+虚拟”教学模式双重化

“传统+虚拟”教学模式双重化，就是将传统理论课程与VR虚拟现实场景模拟相结合，利用VR技术作为新的教学手段，解决传统课堂的重难点问题，让VR技术在教学过程中充分发挥作用，做到虚拟与现实有机结合的教学模式。在理论课程与VR模拟技术教学过程中，要明确虚拟设计是为弥补传统理论教学环节的不足。对于学生来说，首先要打牢基础，夯实室内设计相关理论专业知识及熟练掌握三维软件，再去运用虚拟现实技术获得实践方面的知识。例如，以设计一个室内照明空间为例，前期侧重于案例设计，利用3DMAX软件生成二维的效果图方案，在后期的虚拟现实实践教学中，虚拟3D教学环境帮助学生体验到灯光的冷暖色调、亮度给人带来的心理、生理感受，引导学生发现问题、解决问题，逐步完善设计方案。采用“传统+虚拟”教学模式整合方式，可以提高学生独立完成室内方案设计的能力。

4.2 教学环境虚拟化与实践教学融合模式

由于传统教学模式的制约，学校无法提供完整的项目实训环节，学生不能真正到施工工地去动手和体验，只能通过课堂上有限的多媒体教学手段了解技能操作和实践知识。传统课堂教学多是指导学生用三维软件绘制室内效果图，载体依旧是纸张，仍是二维扁平化的效果，学生感受不到真实的室内环境带来的感官冲击，缺乏学习热情。而采用VR技术，教师将晦涩难懂的理论和抽象的艺术知识可视化，帮助学生建立立体空间思维[4]。教师可以在虚拟教学环境中穿插多方面的室内设计知识，如空间透视原理、室内色彩搭配、室内装饰材料、陈设与照明设计等。虚拟教学环境可以帮助学生深入了解设计实践知识，如施工现场勘察、房屋测量、设计风格定位、虚拟施工等。教学环境虚拟化与实践教学融合模式，可以利用传统实践教学所学的相关专业知识与VR技术融合，实现动态人机交互，教学环境智能化，增加了学习的沉浸感，以便更好地实施教学活动，实现课程目标。

4.3 实现虚拟现实技术与产教深度融合模式

在校企合作项目化教学中深度融合VR技术，培养社会需求的高质量复合型人才。室内设计专业教学要突出虚拟化教学内容，真正实现课前、课中与课后实践为一体的教学框架，使学生能从虚拟现实教学模式中验证理论知识，在虚拟现实过程中完善实践项目。

课前，教师根据课程目标收集相关资料，了解市场需求和主流设计风格，利用计算机辅助图像软件和VR技术创作出虚拟教学情境，创建原始户型图即毛坯房，要求学生对相关理论知识有一定的了解。

课中，情景化教学过程采取任务驱动法，让学生分组在虚拟教学实训平台中进行户型勘测并收集数据(图1)，了解户型特点，引导学生掌握测量技巧，锻炼团队协作能力，学生可以在情景化教学过程中主动构建知识。依照教师扮演的虚拟客户提出的要求，结合户型特点确定设计任务。进入方案设计及预算报价阶段，三维软件建模渲染，VR技术生成虚拟室内实景图。学生可以通过信息交换式硬件设备(如手机、VR眼镜、头盔显示器等)进入自己设计好的场景中体验，做下一步的方案优化和改进。教学环节中，学生可以担任设计师、施工者，在虚拟设计及施工环节中，探讨设计效果并修改完善；教师可以扮演客户、监工的角色，对施工节点进行监控、指导和点评。

课下，可以将设计方案展示给校企合作方公司，让更专业的设计师对学生方案进行考核点评。为了实现产教融合，可让VR技术与真实项目相结合，将优化后的设计方案上传至虚拟平台，让真实业主参与点评，最终选择最佳方案并落实到实际项目中。通过这一系列项目教学来锻炼学生的适应能力、实践能力以及协作创新能力，为后续现实就业成为市场需求型人才做准备。

4.4 教学资源虚拟化

教育资源共享是现代教育技术带来的必然结果[5]。建立虚拟教学平台，一是用来虚拟教学；二是形成了永久性数字资源“云平台”。它以交互式、沉浸式、感知性、数字化的方式实现了资源共享，满足校园内外、课上课下甚至远程的教学需求。虚拟化教学资源平台采用可扩展机构模块，可划分为教学资源库模块、教师答疑模块、互动交流模块、智能评价模块[6]。教师可以帮助每位学生制定个性化自主学习方案，引导学生确定各个阶段学习目标[7]。例如，学生想感知某个室内空间的家具比例及陈设位置，可以独立通过数字化资源平台、可视化软件和信息交换式硬件设备去虚拟空间进行观察，互动交流区与其他同学探讨优化设计等问题，完成相对应的实践教学目标。

4.5 确定虚拟化教学评价机制

在虚拟现实平台上对教学效果进行评价，虽然平台内的资源都是人为创造出的虚拟物体，评价的内容和对象都不是真实的室内场景，但学生的评价结果是客观的。以往对课程的评价只是简单的数据收集，现在可以通过虚拟平台对教师的教学水平、学生的参与程度及学习能力进行智能评价，建立相对应的评价机制对教学的具体实施有着正面导向作用。

5 虚拟现实技术在室内设计专业面临的挑战

5.1 硬件设备与行业标准不统一

室内设计专业对设计方案效果图的要求较高，若想获得清晰画质体验，分辨率至少要达到4 K[A3]，对渲染能力也有较高要求。VR技术公司若要保证精心制作的内容能够更好展示，就必须要采用性能好的设备，但这也意味着硬件成本居高不下。一些高校无法大面积地提供价格高昂的配套产品，诸如依托手柄、触感背心、气味生成器、追踪手套等，这都影响了学生对虚拟环境的感知效果，导致人机交互性体验感不强深。此外，VR设备还会造成一定程度的眩晕体验，这是因为系统渲染的时间与人的感知产生了滞留感，用户无法获得良好的虚拟体验[8]。同时，VR行业标准缺乏系统性的整合，导致各个VR设备之间兼容性不高，无法得以推广，一定程度上影响了实践教学模式革新的速度。

5.2 虚拟现实技术教学资源处于积累阶段

VR技术在教育领域缺乏学科化研究，尽管虚拟技术早已遍地开花，但针对室内设计专业的教学模式研究还处于尝试阶段，自主研发能力较弱，研究深度不够。虚拟现实技术教学资源开发技术门槛高，需要大量资金支持，专业课教师很难真正掌握VR核心技术，影响了课程体验及教学效果。目前，虚拟现实技术课程资源如何开发，平台怎样实现专业化、智能化，都是有待解决的问题。可以尝试“VR技术公司+学校+室内装饰公司”校企合作一体化的方式，由设备供应商提供技术平台，从教多年的资深教师团队共同合作创作脚本，技术公司配合完成高质量资源库内容的开发，最后由室内装饰公司提供真实项目支持，形成一整套专业VR教学实践过程，更加精准地服务于室内设计专业，适应长期教学的要求。

5.3 虚拟现实技术对学生心理层面的影响

虚拟现实技术可以营造出“高沉浸感”的“真实”世界，可能会导致自制力较弱的学生虚拟成瘾，陷入虚拟与现实不分的心理障碍中。同时，VR技术创造的是一个比较安全的实践环境，不会对人身安全产生威胁，因此可能会诱发学生尝试各种肆意妄为的虚拟实践，形成不守纪律、无责任感的态度。教师要发挥警示者的作用，引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观，善用虚拟现实技术。

室内设计是一个需要想象力与创造力的专业，只有丰富的想象力才能给设计注入源源不断的新鲜血液，方案最终才会变得有生命力。VR技术画面再现会激发学生对室内空间的联想，不理想的内容反而会适得其反，对学生的创意能力产生负面影响，引发排斥感。不要因为有限的虚拟环境限制了学生的无限想象力，教师及研发团队要权衡利弊，着力提供优质的教学资源。

6 结 语

VR技术已从“神话”走向平民化，它在教育领域将逐步被普及，它提供了多个维度、感官、时间上的沉浸、互动和认知。VR技术教学模式相对于传统教学模式互动性更强、反馈率更高。VR强大的关联性将多学科串联到一起，学生可以在情景教学环境中主动构建知识。未来，应当大力推进虚拟技术与教学深度融合，合理提升VR技术的应用效果。教师应善用虚拟教学模式，正确引导学生进入浸入式VR技术系统，在考虑学生学习水平及认知特点的前提下，促进学生适应并认同虚拟角色；在操纵虚拟系统时，引导学生将前期所学的理论知识迁徙到虚拟真实任务中，建立情境与知识体系之间的联系，实现抽象知识的具象呈现。将VR技术应用于室内设计专业教学中，可以弥补传统教学的短板。随着科学技术的不断发展，相信在今后它定能更好地服务于艺术设计专业教学，推动教育事业不断的发展与前进。