VR技术在虚拟仿真教学设计中的应用

苗群英，杨芷轩，杜洁 （南京视觉艺术职业学院，江苏 南京 210000）

1 引言

如今的世界瞬息万变，为更好地应对变化，需要对原有的教学设计模式进行创新，推进它进一步完善和优化。现在的设计教学，尤其是在室内和建筑方面，往往因教学设备上的落后，导致教师在进行教学时，表达方式不够具体，由此造成课堂效果很差，难以达到授课的目的。VR技术在虚拟仿真教学设计中的应用，可以为教学方式提供一种焕然一新的方式，它可以为人们创造相应的设计空间环境，真实性与应用性并存，使人们沉浸其中，在讲解抽象的概念时，学生掌握起来变得相当容易，可以保证师生之间交流的顺畅性。不难发现，把虚拟现实技术与设计教学相结合优势巨大。

2 虚拟仿真教学与虚拟仿真教学沉浸系统

2.1 虚拟仿真教学

VR技术，通常也称为虚拟现实技术。这种技术把真实度极高的视觉、触觉、听觉有机结合，营造一种虚拟环境，让置身其中的人们体验感极强，与此同时，结合一些技术设备，使得使用者可以在现实环境中，可以进行信息反馈，并在虚拟环境中得以体现。进入信息化时代后，运用虚拟现实技术进行教学逐渐变得流行起来，并且得益于其巨大的优势，这种运用模式发展为虚拟仿真教学模式，成为一种新的教育技术。虚拟仿真教学可以模拟人们真实环境中的大部分行为，增加教学的真实性，为教学效果和授课效率提供保证。

2.2 虚拟仿真教学沉浸系统

虚拟仿真教学沉浸系统，往往会通过头盔封锁使用者的视觉、听觉，用特殊手套把手感运作系统关闭，进而使用者会产生虚拟视觉和触动感，有一种完全沉浸其中的感觉。虚拟仿真教学沉浸系统大部分利用语音识别系统对主处理器发布操作指令，可以保证使用者与虚拟操作系统的同时性。在目前阶段，投影式虚拟现实系统在教学设计上应用较多，除此之外，头盔式显示器系统也有所设计。

3 VR技术在室内设计课程教学的应用

3.1 利用计算机仿真进行教学

通信网络和计算机多媒体技术的发展为虚拟现实技术提供了良好的技术基础，有利于其更好地应用于室内设计教学。计算机虚拟教学主要基于室内空间模拟的构建，方便教师讲解室内设计的施工过程和设计方案，引导学生准确了解室内设计教学的要点。在学校放学期间，学生不能参加室内设计活动的实践，更不能去施工工地从事专业工作。但是，在利用计算机仿真进行教学这种情况下，教师可以利用虚拟现实技术来模拟室内装饰材料和装修施工过程等具有教学示范意义的活动，并在虚拟空间中制作材料模型和虚拟工地向学生解释。这样，可以使学生更加生动地感受到这些学习要点。

3.2 利用模型演示进行教学

在实际的教学过程中，教师可以通过虚拟空间模拟的教学模型生动地展示教学要点，帮助学生更直观地理解内容，准确掌握理论知识和实际接触的内容。虚拟模型可以直接，生动地揭示事物的形态和运动，是一种很好的教学手段。通过虚拟现实技术模拟的室内空间模型是由各种模拟实体形成的空间结构，其形成的结果与所研究的现实世界的室内空间特征高度相似，因此在进行室内设计教学时利用虚拟技术模拟的模型，我们可以理解并掌握材料应用的基本法则，从而更好地掌握设计理论知识。

3.3 利用情景模拟进行教学

这种方法下的教学模式，即通过VR技术模拟或虚拟仿真再现现实世界中的事物以及环境的变化，进而进行学习的一种认知方法，这种设计教学模式不仅具有效率高、启发性强、直观、更接近实际的特点，而且还可以让受教育者在短时间内提升他们的认知能力并理解教学内容。情景模拟教学模式重视已有知识及老师经验的系统推理和教学策略，有益学生的能力以及智力成长进步，对优化教学水平而言影响意义久远。

4 VR技术在建筑设计课程教学的应用

4.1 在建筑空间感上的应用

建筑空间是人们不断的运动，因此，要充分理解空间，不仅要看，而且要通过运动来感受，以获得动态统一的空间体验。在过去，教师主要采用了透视素描，模拟动画等方式来感受和分析建筑空间，这种方式下形成的空间体验与真实体验大不相同。VR技术的引入极大地改善了人们对现实空间体验的感知。在VR虚拟现实场景中，人们可以人为地选择视角，移动路线和移动方式，从而使建筑空间的体验更加真实，更好地掌握建筑空间的相关知识。

4.2 在建筑元素编辑上的应用

对于一个建筑设计而言，也可以站在元素的角度去认识：建筑设计即为一些建筑元素的编辑。构成建筑设计的元素可分为很多种，比如有设计的高度，建筑的材料，还有建筑所在的位置等等。与过去的建筑设计在元素编辑方法相比时，运用VR技术有很多优点。传统的设计分析方法大多数会通过二维图形进行传达和展示，这种形式下的建筑空间与实际的立体建筑空间差别较大，难以经受较深层面的推敲，而VR技术可以很好地解决这一点，它可以合理地实现设计元素编辑的实时性和合理性。在VR模拟真实环境的场景中，学生可以在合理的时间内更换某一建筑物的外形特征，与传统的二维图形的呆板不同，可以更好的与周边环境相协调，因此把虚拟现实技术应用在建筑元素编辑上，可以保证授课的灵活性，保证结论推敲的合理性。

4.3 在建筑物理环境分析上的应用

在传统的建筑设计教学课上，老师在讲解建筑的实际情形时，会选择制作的建筑模型来进行分析，探讨建筑的物理环境。但是这种方式下，需要制作的模型代价极高，不但经费高而且还费时费力，且所制作的实体模型和真实建筑物间往往会有很大差别，所以实验结果常常有很大的误差。VR技术可以很好的解决上述问题，在利用虚拟现实技术模拟的虚拟现实的情景时，可以对模拟的建筑物的通风、日照、采光等物理环境因素充分考虑，从而可以解决在制作实体模型时导致的问题，节省物力财力的同时，还可以保证实验结果的可靠性。

5 结论

把VR技术应用在虚拟仿真教学设计之中，不仅仅可以丰富虚拟仿真教学设计的教学方式，同时还可以促进VR技术的发展。在如今日新月异的信息化时代，利用好这项高科技技术，对教育事业的改革至关重要，VR技术可以解决室内设计和建筑设计教学时由于实验设备落后以及教学模式单一带来的限制，有利于师生们更加流畅的沟通，提供学生们上课学习的积极性，保证教学授课的成效。除此之外，我们还要把VR技术推广运用到其他内容下的虚拟仿真教学设计上，推动我国教育事业的发展。