沉浸式场景教学模式在居住区景观规划与设计课程中的探索

摘要：文章针对居住区景观规划与设计教学中存在的实地调研受限、场地认知不高、空间理解度不均、以及设计周期较短等问题，探讨基于沉浸式场景教学模式的“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”课程教学。通过沉浸式场景体验环节的设计和五个阶段的教学实施，打破时空界限，实现虚拟和现实的结合;引导学生多场景、多视角感知居住区景观设计;理论联系实际，强调成果的实践性和落地性，提高学生积极性和主动性，同时与将来设计院和行业平台接轨做准备。

[作者简介]姚佳纯（1981—），女，硕士，副教授，工程师，研究方向为可持续设计、海绵城市、GIS等。

1 问题提出

“居住区景观规划与设计”是风景园林专业主干课之一，重点在指导学生认识居住区景观类型，了解居住区景观设计所要解决的主要问题，并能够提出相应的对策，以培养具有市场竞争力、动手能力、创新能力的风景园林设计师作为教学目标。在课程教学中，学生能够掌握居住区景观设计的一般原则与方法，熟悉居住区景观相关的设计法规与规范，使景观设计符合现代社区居住需求。

在普通高校的“居住区景观规划与设计”传统教学模式中，教师通常以“空间”作为切入点，通过“调研—场地分析—设计线索—设计方案—图纸展示”的教学逻辑解读居住区景观设计核心知识点，指导学生用平面、立面、剖面图和效果图表达设计成果[1-2]。然则，传统教学方式受到场地调研不便、学生个体差异、教学周期短等原因的挑战。首先，由于疫情、时间、经费等实际原因，学生不能时常去实际场地考察，只能安排集中实习，场地认知受限。其次，学生对于空间的理解和掌握效果各异，部分学生尺度感不强，空间想象力不高，对空间感性和理性认知较弱，缺乏真实场景体验。最后，设计周期较短。厦门大学嘉庚学院风景园林专业的“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”教学学时为48课时，共计8个教学周。但是景观设计元素，包括太阳的轨迹，气候的变迁，植物的生长都是变化的，动态的过程，在教学周期内无法体验四季变化、不同气候环境的景观效果。总体来说，为了解决课程教学的问题，适应高速发展的信息社会的变化和发展，作为科研和学术前沿的高校应当结合新一代信息技术，尝试多场景转换、多视角体验的教学模式，培养有市场竞争力的风景园林设计师。

2 基于沉浸式场景教学的模式构建

沉浸式体验是基于虚拟现实平台，通过计算机仿真技术创造虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）的三维立体影像和环境，并结合互动感应设备，使用户沉浸在虚拟仿真世界中，在虚拟环境中获得真实世界的感知体验，如视觉、听觉、触觉、动觉等[3]。而场景式教学模式（Stage System Learning mode）是使学生置身于现实世界中，通过场景情境教学，解决实际项目中遇到的问题，激发学生的学习热情，获得应变、协调、沟通等能力和实践技能[4]。在场景式教学中引入沉浸式体验能够使教学生动有趣，使学生从多视角、身临其境体验实际工程项目，感受自己设计的场所，获得实践能力和创新能力[5]。

在“居住区景观规划与设计”教学中采用沉浸式场景教学模式，其优点有：

（1）打破时空界限，多维度提高对场地设计和实践的认知。针对居住区景观设计教学周期短、场地分布不均、实习经费受限等短板，沉浸式场景教学模式可以设置不同场景，针对实际场地情况，使学生灵活修改设计方案，以低成本和风险探索最佳的教学效果。

（2）模拟真实环境，灵活改变场景模式，创造临场沉浸式体验。景观元素是有生命的，动态发展的。通过计算机仿真技术，学生可模拟四季变化、气候变迁，体验不同时间的场地环境[6]。

（3）多重視角的转换，提高空间认知。传统设计教学中，学生的学习成果只能获得教师的单向反馈。通过“观察者—叙事人—旁人”多重视角设计，使学生在不同场景中获得多角度反馈，从而改善自己的设计作品[7]。

3 沉浸式场景教学模式的课程设计和实施

沉浸式场景教学是在现实空间和虚拟场景相互融合的环境中，通过让学生模拟不同角色，在不同情境中多视角感受不同场景，真实体验场地空间，使学生能够真正参与到自己的作品中，提高实践能力。自2018年起，我校开始探索将沉浸式场景教学模式融入到“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”教学设计中。现阶段的主要重点和难点是建立虚拟现实数据平台，包括软硬件设施的建设、资料库的搭建和场景设计等。

3.1 教学目标

在“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”教学中，通过实地调研和虚拟场景结合的方式，将实际工程实践知识引入虚拟场景进行讲解，使学生在模拟空间中获得身临其境的体验，使其在接近社会现实和职业需求的层面上认识“景观设计”的特点与本质[8]。除此之外，课程设计通过不同视角不同场景转换，使学生置身于不同时间维度中，体验空间的序列、尺度、颜色、质感、材料大小等，并且从人的行为方式（行进或停驻）、行为范围（人体尺度、人群活动）、心理规律（刺激-反应/需要-动机—行为），以及设计条件出发，经过逻辑推演（空间模式语言）完成居住区景观规划设计方案。

3.2 沉浸式场景体验环节设计

课程教学的难点和创新点是多视角多场景的设计。学生通过虚拟现实场景的搭建和编排，沉浸式体验不同视角的转换和不同时空的景观氛围[9]。

3.2.1 原场地实景虚拟场景重现

基于实地勘测和调研的原场地虚拟实景构建是居住区景观设计的创作基础。学生利用现有硬件设备，如无人机、智能手机、相机等，结合软件技术如两步路、GIS、谷歌地图、高德地图、各类3D建模软件等，将现实基地实景和现状条件数字化，尽可能重现现场实景模型，创造沉浸式体验场景，为下一步设计做准备。

3.2.2 居住区景观设计虚拟场景构建

学生经过课程教学和课程训练，将最终的设计成果，转化成虚拟3D模型，在虚拟现实环境中体验自己设计的空间，了解实际项目落地后的细节，实现虚拟和现实的互动。例如，在虚拟入户花园场景的景观设计，学生可以即时改变空间尺度、树池/花池的高低、边界的软硬结合方式，材料的质感和大小等，低成本模拟实际项目建成后的体验，沉浸式感受入户空间景观序列。

3.2.3 多时空/多视角虚拟场景体验

创造多视角场景，模拟现实环境对于人的行为的触发机制，沉浸式感受人的行为方式以及人在空间的情感。在虚拟场景中，学生可以从3个视角的转换，体验环境对于人的行为的影响，反馈设计环节，最终优化自己的设计方案。

（1）从施工员/甲方的视角体验，其对空间的极致追求、对于材料的应用、对于经费的管理都提出高的要求。

（2）从居住区不同类型使用者视角出发，如孩童、老人、夫妻等不同年龄段、不同性别、不同角色，感受他们对于空间的不同要求。

（3）以高层住户观察者的角度，结合不同时间维度，模拟不同季节不同气候状态，如落叶、微风、降雨、霜降等动态变化的场景效果，用全知视角感受场所。在场景体验过程中，可以即时改变虚拟场景，打破时空限制，优化设计过程，达到最佳的教学效果。

3.3 教学实施过程

“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”教学实施总共分为5个阶段：理论准备，调研探索，方案推敲，场景模拟，成果反馈。

3.3.1 理论准备阶段

开题讲解居住区景观设计的理论知识和设计方法，学习居住区设计相关的法律法规，掌握居住区景观的类型以及相应的设计要点，了解居住区景观设计的市场取向和设计趋势。

3.3.2 调研探索阶段

现场实地勘测，考察施工基地或者相关的实例现场踏勘，学习构建场地周边环境三维模型和虚拟现实场景，对基地及其周边环境进行合理分析，了解“居住区景观”规划所要解决的主要问题、并能够提出相应的对策的方法，并开始构思居住区景观设计方案。

3.3.3 方案推敲阶段

基于前期调研，合理组织内外空间的关系和交通流线，研究景观分区与功能结构，确定重要景观节点及其空间组合，完善主要空间平面及竖向设计，深入景观要素及景观节点细化设计，最终完成居住区景观设计的方案，用平面、立面、剖面图及效果图方式展示。

3.3.4 场景模拟阶段

设计成果从二维图件转化成三维虚拟现实模型，并结合多场景，多视角展现设计细节。学生在前期搭建的三维虚拟现实环境中加入自己的模型和渲染，在不同场景中沉浸式体验自己设计的场所空间，并即时修改个人方案设计。

3.3.5 成果反馈阶段

通过虚拟现实平台，课程班的每个学生有机会以“看房人”的视角沉浸式体验班级同学的作业成果。并邀请外地设计企业和施工单位參与云看图，及时将评价反馈给每位同学，最后评选优秀作业。

4 沉浸式场景教学的效果

将沉浸式场景教学模式引入“专题风景园林规划与设计（居住区庭园景观）”课堂教学，既补充了现在设计类课程中理论教学与实践教学脱节的不足，又能结合多视角场景体验，突破时空界限，使学生从时间维度和空间维度沉浸感受自己的设计，优化现有居住区景观设计的教学效果。一方面，突破时空限制。通过不同场景设置，学生在虚拟现实环境中可以体验不同时空维度，多视角感受空间，与时间、场地、使用者产生不同互动效果，激发学习兴趣。另一方面，沉浸式教学能够改善传统课堂教学氛围，引导学生积极主动参与到多场景体验模式中，发现设计中的问题，并及时反馈修改，参与深度学习体验中。最后，在教学过程中，学生必须自学各种软件，掌握虚拟现实平台应用方法，强调成果实践性和落地性，与将来设计院和行业平台接轨做准备。

5 结束语

随着时代的发展和科技的创新，课程教学必须与时俱进，结合新科技新技术，引入新型教学方法，根据课程特点，理论联系实际，培养具有实践能力和创新能力的专业人才。针对“居住区景观规划与设计”传统教学模式和教学体系存在的场地认知、空间体验、和时间感知受限等问题，立足于景观设计类教学逻辑和教学特色，笔者尝试引入沉浸式场景教学模式，使学生不单了解理论知识，而是将设计图纸与真实场地结合，通过虚拟场景转换，沉浸体验自己的设计内容，多视角感知使用者需求，转变传统的思维方式，提高学习主动性和积极性。除此以外，课程建设和课程探索必须紧贴时代脉搏，推动科技创新在课程教学中的应用。现有教学手段已经满足不了日益更新的时代需求。虚拟城市，网络看房等兴起也带动居住区景观设计往数字化、现代化、信息化方向发展。因此，依据时代变化，更新传统教学方法，探索不同教学策略，依托全息影像、云平台、元宇宙等关键技术，才能站在时代浪潮前列，逐步实现课堂教学与课程实践、市场需求接轨。

参考文献

[1] 朱颖.风景园林规划设计课程实践教学探索[J].高等建筑教育，2016，25（2）：157-161.

[2] 李圆圆.风景园林设计类实验课程的教学研究——以居住区景观设计课程为例[J].实验技术与管理，2021，38（2）：24-29.

[3] 杨彦军，张佳慧.沉浸式虚实融合环境中具身学习活动设计框架[J].现代远程教育研究，2021，33（4）：63-73.

[4] 钟启泉.场景式教学：一种新的教学方式——日本教育学者多田孝志教授访谈[J].全球教育展望，2008（6）：3-6+30.

[5] 杨洋，周雨阳，韩艳，等.场景式教学模式在交通工程心理学中的改革探索[J].教育教学论坛，2020（37）：138-139.

[6] 邱巧玲，岑文诺，程晓山.基于沉浸式空间体验的《植物造景》课程教学研究[J].绿色科技，2021，23（15）：214-217.

[7] 赵春光.文化类综艺节目“场景式阅读”的叙事艺术分析[J].中国电视，2020（8）：61-65.

[8] 张群成，周小甜.三维仿真模型制作下的“居住区景观设计”课堂教学改革研究与实践[J].美与时代（上），2018（12）：114-117.

[9] 武玲玲.基于VR技术的工程制图三维沉浸式学习系统的研究与实现[D].广州：华南理工大学， 2019.