虚拟仿真技术在环境设计专业教学中的探索与实践

谌扬

摘 要：在环境设计这门专业的教学工作中融入虚拟仿真技术能够促使其教学活动实现进一步的改革和创新，使得学生的学习能力和学习兴趣变得更强。同时，通过这样的教学手段也能够促使学生在教学活动中逐步适应社会的发展需求。基于此，文章将对虚拟技术应用在环境设计教学中展开探讨和研究，旨在为进一步培养出实践能力以及综合能力较强的环境设计人才提供相应的理论支持。

关键词：虚拟仿真;环境设计;教学策略

中图分类号：G64          文献标识码：A          文章编号：1673-9132（2022）13-0006-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.13.002

环境设计这门专业在知识体系的设置上相对来说较为复杂，以综合实用性及艺术性为一体。在环境设计专业的实践教学活动中，若是能够将虚拟仿真技术融入其中，通过虚拟仿真技术的沉浸性以及交互性特点，能够建立出空间感更强的虚拟仿真实践教学平台，促使我国高等院校的教学活动实现创新和改革，进一步强化环境设计专业技术知识的探索水平，促使我国的环境设计专业在教学活动上迈向全新的发展台阶，培养出更多优质的环境设计人才。

一、虚拟仿真技术在环境设计专业教学中的应用概述

新时期的教育改革工作对于高校教育与人才培养都提出了更高的发展要求。将虚拟仿真技術应用于环境设计专业教育过程中，丰富了课堂教学内容与课堂教育模式。环境设计专业在应用虚拟仿真技术时可以设立相关实践选修课与软件教学，并在院校中建立完善的虚拟仿真实践教学中心，借助虚拟系统培养学生的知识实践应用能力，在实践环境中培养综合素质人才。但在传统的环境设计教育工作中，课堂对于知识的讲授过于抽象化，同时二维图纸的教学模式不仅无法激发学生的学习兴趣，反而增加了学生的专业理解难度，不利于培养学生专业实践能力。虚拟仿真技术作为当前实践教育工作中最常应用的教学手段，可以将二维图纸转化为三维立体模型，降低了学生的学习难度，提高了课堂教学质量，更方便学生记忆理解，激发学生的学习兴趣。虚拟仿真技术作为新兴的信息技术手段之一，因其操作便捷性与高质量的模型设计效果，在环境设计专业教学中的应用充分发挥出了教育信息化的高效应用价值。

二、虚拟仿真技术在环境设计专业教学中的优势和价值

（一）现代化的教育革新

虚拟仿真技术作为我国现阶段一种逐渐兴起的技术手段，自身操作起来较为简单，同时模型最终能够展现出来的设计效果也具备更强的直观化特征。通过虚拟仿真技术来进行教学，能够让学生具备沉浸式的学习体验，让学生能够在三维立体化的学习环境下对空间有更加清晰的认知。在将虚拟仿真技术运用到环境设计专业教学活动中时，虚拟技术建模是其中的核心技术，也是一类三维数字化制图工具，教师通过相关数字技术来建立出一个三维立体化的模型，根据阶段性的教学标准以及教学内容，对平台进行实时性的转换，将其加入设定的虚拟场景内，伴随着整个环境设计教学内容的改变以及建模工作的逐渐推进，学生可以对环境设计对象的相关要素进行精准判断，综合得出的结论对自己设计的作品展开更加细致化的综合分析，了解在环境设计对象中所存在的缺陷和问题，并进行调整和优化，以此来全方位优化自身的环境设计水平，实现我国现代化的教学活动革新。

（二）提高学生学习能力及兴趣

相较于传统的二维设计教学模式，通过虚拟仿真技术的有效使用能够让整个教学活动以一种创新性的3D形象展示在学生面前。举例来说，教师在实践教学活动中可以通过卫星地图的使用，将某个地区的平面图进行截取，通过虚拟仿真技术来将平面截图直接转化为立体化的三维模型，从而让学生能够有一种身临其境般的学习体验。学生也可以通过虚拟仿真技术对设计模型的各个位置进行详细的观察，也能够在教师的有效指导下建立出更加完善的空间布局规划，并对其展开细致分析。这样的教学模式除了能够促使学生的学习兴趣增强，有效激发他们的学习热情之外，还能够让他们对环境模型观察的积极性变得更强，确保学生能够从多个维度来对设计展开思考和研究，让学生能够做出更加精准的判断，使得学生能够更加深入地掌握到在虚拟空间内空间和人之间存在的内在关系，获得更强的空间设计能力，以此来达到优化教学质量的目标。

（三）适应社会发展的需求

通过虚拟仿真技术的有效使用，在实践教学活动中学生只需要一台设备就能够随时随地对自身的环境设计方案和图纸进行调整，使得环境设计的教学进度和学生的学习进度都被全面加速，学生也能够针对整个图像的设计过程和设计效果展开动态化的实时观测，及时精准地发现其中潜在的问题，并在第一时间做出调整和改进。伴随着我国科学技术的迅猛发展。一些传统的二维图像设计模式已经无法迎合新阶段的社会企业需求，通过虚拟仿真实践教学活动能够促使我国高等院校与社会发展需求达成一致，为社会培养出更多优质的环境设计人才。在进行产教融合的教学活动中，学生可以直接在校园内参加和环境设计相关的实习工作，确保学生能够在短时间内快速提高自身的设计水平，在走出校园之后也能够快速适应环境设计相关的工作。

三、虚拟化环境设计教学的策略要点

（一）虚拟化的可触碰教学

从本质上来说，VR技术隶属于数字化的感知技术，能够实现信息的高速分享和传播，并让枯燥乏味的信息数据实现可视化。同时，VR技术也具备一定的反馈技术，相关用户能够对创建出来的虚拟物体进行直接操作，同时可以感知到物体的实际体积、实际重量以及实际方向等等，最终获得身临其境的学习体验。举例来说，在安全性上，环境设计专业教学内容中的施工工艺课程，由于实践教学活动中场所被限制和约束，导致教师的实践教学活动存在局限性。但是通过VR技术的有效使用，学生就可以在获得沉浸式学习体验的基础条件下，对虚拟物体进行操控，对施工技术展开模拟化的体验，促使整体教学活动的安全风险被全面降低。同时，在虚拟仿真技术创造出来的虚拟场景中所学习到的经验也可以使用在实际的场景内，在艺术创新上，教学概念也可以展开创新，依照课程在教学内容上存在的差异性，设置出不同类型的主题教学场景，使得学生的感官认知被全面加强。

（二）虚拟化的智能复合化教学

我国高等院校实现教学改革的核心内容就是始终秉承以人为本的教育理念，一切的教学活动和教学模式改革都是为了学生。与传统的教学模式不同，通过虚拟仿真技术的使用，能够最大限度地打破传统教学模式中存在的局限性，将侧重点放在信息化和现实界面两者之间的复合设计，也就是在传统的教学环境下，在其中加上了一层信息化以及智能化的交互“滤镜”，使得学生能够通过这样的教学模式获得更加良好的智能化、沉浸式学习体验。例如，将教学活动中的实际场所转变为课堂中的信息化交互界面，教师可以通过虚拟仿真技术的有效使用，为学生展现出教材中或者是教学内容中的参照物以及实际情景，随后学生就可以在教师构建出来的虚拟化空间中，更加“真实”地对“物体”进行触摸、观察，实现传统教学活动中无法实现的交互，使得学生的学习兴趣更加浓厚，进一步激发学生主动投入到学习活动中去的热情。

四、虚拟仿真技术应用下的环境设计专业实践教学特点

（一）专业知识学习结构较为复杂

在互联网信息技术的发展下，环境设计专业的教学模式从传统的理论知识教学与多媒体设备授课形式，转变为线上线下结合，实体与虚拟相结合的教育形式。环境设计专业的知识学习最明显的特点是知识结构较为复杂。随着社会发展对于环境设计专业人才提出的更高质量要求，高校也需要不断做出综合性的教学方案调整。要求环境设计师不仅需要有专业的技术能力，同时也要具有较强的社会责任感，在完成环境设计时，对于地区生态地貌，城市规划等各要素都需要做综合了解，因此专业人才学习的范畴较广，具有较强的综合性。课程体系通常可以分为基础通识课程、专业通识课程与实践课程。基础通识课程要求学生在学习时需要准确掌握环境设计基本理论与相关基础知识，专业通识课程需要学生可以熟练应用环境设计创作的相关技能，实践课程则是需要根据课堂教学方案，对学生的实践能力作出针对性的培养。

（二）学生综合素质教育特点

新时期的教育改革改变了传统以教师为主体的课堂教学形式，更强调学生在课堂中的主体地位，并提出了以学生为本的新的教育理念。信息技术应用于课堂教学中也为培养综合性素质人才提供了发展方向。环境设计专业具有一定的特殊性，在对学生素质培养时既要培养学生的创新实践能力，同时也要提高学生的艺术审美空间认知能力，借助课堂专业教学工作完成对学生的思维培养与实践能力的提升。在培养学生艺术审美素养中，通常会在环境设计专业课程中设计素描色彩，户外写生等相关基础课程，使基础绘画学习与专业知识学习相结合，在培养学生艺术审美的同时加强学生的专业素养。虚拟仿真技术的应用为培养学生的空间认知能力提供了基础，将传统的二维图纸转变为3D立体模型，可以帮助学生更好地认知空间形态，丰富学生的空间想象能力，使学生对于空间内的环境功能色彩等都具有完整的了解。单一的知识结构教学是无法满足学生综合素质发展要求的，因此需要将专业知识与实践教学相结合，培养学生的实践创新能力。教師可以组织学生到实地参观，进行实地调研，帮助学生拓展设计思维，了解当前设计行业所应用的新材料新工艺，使学生掌握更多的知识，并在实践中培养学生的自主学习能力与思考能力，引导学生主动发现问题，探究问题，解决问题。

（三）课堂教学形式的多元化

虚拟仿真技术在环境设计专业课堂中的应用，使课堂教学形式多元化发展，通过丰富课堂教学内容与课堂呈现方式，可以激发学生的课堂学习积极性。在当前的课堂教学中，教师的基础课教学主要采取的教学方式是讲授教学，讨论教学，互动式教学，启发式教学等。学生在不同教学模式下的素质都有着不同方面的提升，在学生参与课堂活动互动过程中，培养了学生的合作能力及互相帮助能力，帮助学生扩展思维，提高创新能力，营造良好的课堂学习氛围，提高课堂教学质量。在课外实践教学中，教师可以组织学生进行外出实践学习，对于地区内的地形地貌、建筑特征、风土人情等都可以在实践参观中有更直接的感受与了解，并使其将所获得的创新设计思想应用于自己的设计作品中，丰富设计作品内容，提高学生的艺术表达能力。

五、虚拟仿真技术在环境设计专业教学中的实践路径

（一）创造虚拟仿真实践教学中心

在校方、专业课教师以及学生的配合和支持下，学校的有关部门需要和环境设计专业的教学小组共同参与到虚拟仿真实践教学的构建工作中去，综合现阶段在环境设计上的实际技术发展水平，科学合理地选择能够使用在环境设计专业教学活动中的虚拟仿真实践教学设备，如一些现代化的大屏幕背投系统等等，加强对各种模型设计软件以及设计分析软件的购买和引进，设置专人对虚拟仿真实践教学中硬件设施和软件设施进行定期维护和软件更新，以此来保障在实践教学活动中各个设施能够始终保持在稳定的运行状态下，为后续虚拟仿真实践教学活动的进行提供强有力的保障。同时在教学活动的开展过程中，教师需要及时发现其中存在的问题和缺陷，通过综合性的全面分析，找出问题出现的原因，最后通过教学小组教师的探讨，提出可行性意见和改进策略，针对校内的虚拟仿真实践教学进行调整和完善。

（二）设立模拟仿真实践选修课

相较于其他的模型建立技术，虚拟仿真技术中所存在的BIM技术针对环境设计专业学生所提出的标准和要求更高，对于一些日常学习活动适应能力比较差的学生来说，在通过虚拟仿真技术展开学习活动时，可能会因为无法适应而出现学习效率较低的问题，导致学生无法真正掌握技术重点。除此之外，通过虚拟仿真技术来开展的教学活动，其主要的目标和意义就在于让学生能够在掌握基础理论知识的条件下实现自身设计技术水平的全面提升。因此，高校可以创建虚拟仿真实践选修课程，让学生针对自身的学习状况和学习水平来自主选择，同时教学也可以通过互联网技术的有效使用，构建出线上的虚拟仿真实践教学平台，让学生能够拥有第二课堂来对学习心得进行交流，及时掌握教材中没有掌握牢固的知识，实现环境设计技术水平的全面提升。

（三）引入成本跟踪分析系统

在进一步优化虚拟仿真实践教学基础的条件下，需要将成本跟踪分析系统引入其中。环境设计专业教师可以依照价值工程理念，对环境设计中的各个因素进行综合性的分析，发现变量之间存在的内在联系，依据这些数据信息将目标函数的关系式详细列出，同时将各个关系式中的限制条件了解清楚。除此之外，教师需要构建线性规划模型并进行求解，找出最优质的设计参数。

六、结语

综上所述，教师应该了解到虚拟仿真教学活动的重要价值，将其完善使用在实践教学活动中，为学生带来沉浸式和交互性的学习体验，促使其自身专业知识的学习获得创新性的突破。

参考文献：

[1] 李婧，韩贤权.激光三维虚拟技术的室内环境设计图像重建研究[J].激光杂志，2021（9）.

[2] 翟云昇.浅谈虚拟现实技术在环境艺术设计中的运用[J].明日风尚，2021（17）.

[3] 余毅，吴嘉楠.虚拟现实技术在环境设计专业实践教学中的应用[J].美术教育研究，2021（8）.

[4] 王文杰.虚拟现实技术在环艺艺术专业中的应用[J].作家天地，2021（11）.

[责任编辑 胡雅君]