李君 王宏林
[摘? ? ? ? ? ?要]? 虛擬仿真技術(shù)融合多種技術(shù),通過(guò)生成三維空間虛擬場(chǎng)景,使人置身于其中。在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)中引入虛擬仿真技術(shù),以沉浸式教學(xué)法為指導(dǎo),發(fā)揮VR技術(shù)優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)特色教學(xué)融合。結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)現(xiàn)狀,分析其沉浸式教學(xué)所面臨的困境,探索環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)法創(chuàng)新的對(duì)策。
[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真技術(shù);環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè);沉浸式教學(xué)法
[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603(2022)19-0082-03
2018年,工信部以及信息化部針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,重點(diǎn)提出高等教育、職業(yè)教育領(lǐng)域必須推進(jìn)并增強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)在各類實(shí)踐課程中的應(yīng)用,促進(jìn)以學(xué)習(xí)者為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí),推動(dòng)高等教育朝著教、學(xué)模式轉(zhuǎn)型。虛擬仿真技術(shù)具有交互性、沉浸式特性,讓學(xué)習(xí)者感受到身臨其境的感覺(jué),對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)模式探索具有一定的啟示作用。
一、基于虛擬仿真技術(shù)的環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)現(xiàn)狀
(一)國(guó)內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀
2017年,國(guó)內(nèi)高校實(shí)踐教學(xué)課程改革不斷推進(jìn),教育部開(kāi)始著手于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè),將數(shù)字信息技術(shù)引入設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域,已成為現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要實(shí)踐之一。國(guó)內(nèi)就沉浸式教學(xué)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用主要分為三個(gè)方面:其一,在課程建設(shè)方面,國(guó)內(nèi)已經(jīng)認(rèn)定的國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程項(xiàng)目共有700余個(gè),覆蓋國(guó)內(nèi)專業(yè)共計(jì)168個(gè);其二,在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面,早在2013年,清華大學(xué)、北京大學(xué)等200多所高校先后建設(shè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),我們根據(jù)統(tǒng)計(jì)能夠發(fā)現(xiàn),這些高校所建設(shè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室大多以工程類專業(yè)教學(xué)為主,關(guān)于藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)較少;其三,在理論研究方面,國(guó)內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)者普遍認(rèn)為,環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)需要構(gòu)建情景重現(xiàn)、沉浸學(xué)習(xí)以及體驗(yàn)學(xué)習(xí)的核心理論,建設(shè)全沉浸式VR課程系統(tǒng)教育平臺(tái)系統(tǒng)。
(二)國(guó)外教學(xué)現(xiàn)狀
國(guó)外環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程開(kāi)設(shè)對(duì)于VR技術(shù)應(yīng)用較早,相關(guān)理論研究也較成熟。美國(guó)密涅瓦大學(xué)推出的無(wú)固定校園的體驗(yàn)式教學(xué)模式吸引了眾多教育學(xué)家的關(guān)注。迄今為止,環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)τ诔两絍R技術(shù)缺乏以人為中心的數(shù)據(jù)交互與空間感知研究。目前,芬蘭阿爾托大學(xué)研究室教授皮婭·弗里克帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正致力于研究全新沉浸式協(xié)同設(shè)計(jì)方法,探究以參與式設(shè)計(jì)過(guò)程提供極具價(jià)值的新型研究路徑。
二、基于虛擬仿真技術(shù)的環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)法開(kāi)展所面臨的困境
(一)對(duì)沉浸式教學(xué)法的理解不夠
學(xué)生自身的思想意識(shí)對(duì)其學(xué)習(xí)而言能夠起到重要的推動(dòng)性作用,現(xiàn)代教育提倡信息化教學(xué)模式,這是提升高校專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的重要保障。即便如此,一些學(xué)生仍然對(duì)沉浸式教學(xué)法存在明顯的認(rèn)知誤區(qū),常常將其與娛樂(lè)性課程進(jìn)行混淆,無(wú)法發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)所具備的作用。此外,學(xué)生對(duì)于沉浸式教學(xué)法的理解能力不足,盲目地應(yīng)用沉浸式教學(xué)法,很容易在獲取環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)受到干預(yù),再加上教師對(duì)沉浸式教學(xué)課程開(kāi)設(shè)存在誤區(qū),使沉浸式教學(xué)法流于形式,學(xué)生無(wú)法主動(dòng)參與其中,致使環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程最終結(jié)果不甚理想。
(二)虛擬仿真技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)融合深度不夠
虛擬仿真技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)相融,能夠?qū)W(xué)生帶入一個(gè)前所未有的領(lǐng)域,虛擬仿真技術(shù)顛覆我們的重力習(xí)慣、平衡感以及視覺(jué)系統(tǒng),在已經(jīng)設(shè)定好的世界中產(chǎn)生不同的思考環(huán)境以及心理感覺(jué),而其他學(xué)科工具無(wú)法做到這一層。虛擬仿真技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)融合深度不夠,導(dǎo)致虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用無(wú)法有效解決環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)市場(chǎng)調(diào)查、考察課程相對(duì)較少以及時(shí)間緊張的情況,學(xué)生無(wú)法在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)中得到相應(yīng)體現(xiàn),仍然無(wú)法掌握空間以及比例的知識(shí)要素。
(三)沉浸式教學(xué)開(kāi)展缺乏資金支持
環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)采用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展沉浸式教學(xué),能夠讓學(xué)生更為直觀地進(jìn)入模式,產(chǎn)生沉浸感。虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生擺脫傳統(tǒng)紙質(zhì)繪圖和電腦繪圖模式,讓學(xué)生更為直觀地學(xué)習(xí)并掌握教學(xué)內(nèi)容。然而,虛擬仿真技術(shù)存在傳統(tǒng)教學(xué)中室內(nèi)場(chǎng)地難找、裝飾材料難買、施工教學(xué)難、建模費(fèi)用高等問(wèn)題,由此可以了解到沉浸式教學(xué)開(kāi)展缺乏資金支持,高校無(wú)法將環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程提升至一個(gè)新的平臺(tái)高度,實(shí)現(xiàn)學(xué)生的樂(lè)學(xué)與易學(xué)。
三、基于虛擬仿真技術(shù)的環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué)法創(chuàng)新對(duì)策
結(jié)合沉浸式虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn),找到其與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)相契合的地方,結(jié)合現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)人才的需求制訂相應(yīng)的人才培養(yǎng)方案,針對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)主干課程內(nèi)容中所涉及的實(shí)驗(yàn)教學(xué)單元,優(yōu)化環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)知識(shí)體系,打造虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)模式,將創(chuàng)業(yè)教育融入實(shí)踐教育全過(guò)程之中,提升高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和水平,推進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)與高校實(shí)踐教學(xué)的深度融合。以環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)主干課程“家具與陳設(shè)設(shè)計(jì)”為例,將其作為仿真虛擬技術(shù)沉浸式教學(xué)改革示范課程進(jìn)行探究。主要包括三個(gè)部分:第一部分是優(yōu)化環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程理論與實(shí)踐課程比例,優(yōu)化課程知識(shí)體系;第二部分是打造師生VR教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)與新模式;第三部分是構(gòu)建環(huán)境設(shè)計(jì)主干課程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),將環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程提升至一個(gè)具有科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新水平的高度。
(一)優(yōu)化課程教學(xué)知識(shí)體系9AA5B626-98EE-4005-BBA6-45E831E8E550
環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程虛擬仿真技術(shù)沉浸式教學(xué)系統(tǒng)建設(shè),應(yīng)分為教學(xué)媒介、了解、執(zhí)行以及學(xué)生這四個(gè)方面。環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師必須堅(jiān)持知識(shí)、素質(zhì)以及能力等方面的協(xié)調(diào)發(fā)展,加強(qiáng)專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合,進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。首先,高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程必須著重提升交互式體驗(yàn)學(xué)習(xí)比重,結(jié)合虛擬仿真技術(shù)再現(xiàn)優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品,讓學(xué)生在虛擬仿真技術(shù)沉浸式教學(xué)中,以使用者的身份實(shí)現(xiàn)與空間的交互,幫助學(xué)生更好地把握虛擬各類家具在空間中的功能、尺度以及材質(zhì)等。其次,改善環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程比重,將傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)核心課程升級(jí)為虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系基本教學(xué)單元,將理論教學(xué)作為線上輔助教學(xué)內(nèi)容,推動(dòng)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程的整體優(yōu)化。最后,環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,構(gòu)建空間實(shí)踐情境課程,以故事情境模式將學(xué)生逐漸帶入課程學(xué)習(xí)之中,增強(qiáng)學(xué)生的沉浸式交互體驗(yàn)。
以“家具與陳設(shè)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)為例,高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐課程建設(shè),必須以實(shí)踐內(nèi)容的選擇以及模型的建立作為教學(xué)大綱,提升虛擬仿真技術(shù)與所選課程教學(xué)的契合度。在家具模型制作方面,環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師需避免片面數(shù)過(guò)多、材質(zhì)以及貼圖還原度過(guò)高等問(wèn)題,增強(qiáng)虛擬仿真動(dòng)畫(huà)與特效的真實(shí)性;在陳設(shè)場(chǎng)景呈現(xiàn)方面,環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師必須把握多場(chǎng)景的關(guān)卡式,增強(qiáng)特色場(chǎng)景客觀規(guī)律性。此外,高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師必須認(rèn)真把握虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)資源的開(kāi)發(fā),加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真實(shí)踐教育的管理,推動(dòng)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行。環(huán)境設(shè)計(jì)教師通過(guò)虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互操作,加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的考核,通過(guò)設(shè)置師生評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),加強(qiáng)學(xué)生沉浸式教學(xué)體驗(yàn)。
(二)打造虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)新模式
虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)新模式的建立,需要圍繞虛擬仿真技術(shù),形成新的實(shí)踐教學(xué)模式。環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)理論教學(xué)以及實(shí)踐教學(xué),在實(shí)踐教學(xué)中,重點(diǎn)突出其專業(yè)基礎(chǔ),形成一種沉浸式教學(xué)、參與式學(xué)習(xí)的創(chuàng)新教學(xué)模式。
沉浸式教學(xué)模式的首要目的是挖掘?qū)W生專業(yè)課程學(xué)習(xí)興趣點(diǎn),及時(shí)對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行反饋和分析,并且結(jié)合課程教學(xué)進(jìn)度作出相應(yīng)的調(diào)整?;谔摂M仿真實(shí)踐教學(xué)模式的環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)沉浸式教學(xué),主要體現(xiàn)為人們?cè)谔摂M交互學(xué)習(xí)中的感知性學(xué)習(xí)行為,學(xué)生運(yùn)用VR技術(shù)設(shè)備,通過(guò)整合想象以及感官知覺(jué),產(chǎn)生虛擬幻覺(jué)。傳統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程將教師以及學(xué)生限制在課堂中,極大地制約學(xué)生對(duì)于專業(yè)知識(shí)的吸收。環(huán)境設(shè)計(jì)課程需要學(xué)生擁有靈活的思維,如果增加學(xué)生環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的沉浸感,將學(xué)生帶入知識(shí)點(diǎn)包圍的課件系統(tǒng)以及真實(shí)發(fā)生環(huán)境之中,能夠有效增加學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的把握。此外,由于高校教育資源存在稀缺性,目前一些高校各類專業(yè)教育形式還是采用傳統(tǒng)教學(xué)方式,教師用課本以及教學(xué)資料對(duì)學(xué)生傳授知識(shí),學(xué)生只能被動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí),依靠機(jī)械教學(xué),不僅無(wú)法優(yōu)化環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)體驗(yàn),其教學(xué)效果也無(wú)法得到有效提升。沉浸式虛擬教學(xué)優(yōu)勢(shì)在于,它能夠幫助學(xué)生在環(huán)境設(shè)計(jì)課程中實(shí)現(xiàn)各類互動(dòng),這不僅讓學(xué)生自主參與環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)的積極性得以提高,還讓學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中更好地理解環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容。
本教學(xué)研究以環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程“家具與陳設(shè)設(shè)計(jì)”為例,傳統(tǒng)家具以及陳設(shè)設(shè)計(jì)往往是讓學(xué)生想象一個(gè)空間或者是選擇一張參考圖片進(jìn)行設(shè)計(jì),依靠沉浸式教學(xué)方式采用虛擬場(chǎng)景,學(xué)生可以根據(jù)空間環(huán)境精心設(shè)計(jì),增強(qiáng)學(xué)生的課程參與感,通過(guò)課程作業(yè)進(jìn)行考核,驗(yàn)證學(xué)生沉浸式教學(xué)效果。如圖1所示,在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)中,江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院采用津發(fā)科技所提供的ErgoLAB虛擬世界人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái)以及CAVE大型沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),使學(xué)生在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程中獲得更好的沉浸感,再對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)效果進(jìn)行深入分析,同時(shí)對(duì)課程實(shí)踐設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。
(三)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入實(shí)踐教育全過(guò)程
高校通過(guò)前期示范驗(yàn)證后,構(gòu)建環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)主干課程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),將環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)環(huán)境以及實(shí)訓(xùn)水平提升至一個(gè)新的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新水平高度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生樂(lè)學(xué)、易學(xué)?,F(xiàn)階段,當(dāng)代高校必須將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),有效結(jié)合環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程開(kāi)設(shè)特點(diǎn),不斷拓展虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教育中的應(yīng)用方式,在豐富環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教育環(huán)境的同時(shí),提升其課程教學(xué)成效。
其一,高校應(yīng)對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程知識(shí)體系進(jìn)行梳理,對(duì)課程教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)加強(qiáng)高校與企業(yè)之間的合作,協(xié)力探討環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程教學(xué)評(píng)估方式以及實(shí)踐輸出平臺(tái);其二,企業(yè)應(yīng)結(jié)合環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)內(nèi)容,針對(duì)高校專業(yè)課程教學(xué)路徑進(jìn)行改善,并且由校企雙方共同合作建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室。結(jié)合上述兩種方式開(kāi)展校企合作,高校可以擁有非常優(yōu)質(zhì)的VR課程資源,高校通過(guò)專業(yè)教師到企業(yè)掛職培訓(xùn)、企業(yè)培訓(xùn)師引入課堂等方式,為高校培育一批優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實(shí)信息化師資團(tuán)隊(duì)。高校通過(guò)校企合作能夠有效保證環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)踐基地正常運(yùn)作,助力高校與企業(yè)的產(chǎn)教融合深度,進(jìn)而培育一批具有社會(huì)責(zé)任感、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的高層次應(yīng)用型人才。
此外,高校必須以學(xué)生為核心,堅(jiān)持理論與實(shí)踐的結(jié)合,提升環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。教師應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué),形成先基礎(chǔ)、再綜合、再到研究與創(chuàng)新為主線的創(chuàng)新教學(xué)體系。該體系的開(kāi)展實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育融入實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程,體現(xiàn)現(xiàn)代高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教師在課程建設(shè)過(guò)程中堅(jiān)持虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)原則,通過(guò)在高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)教育中,實(shí)現(xiàn)對(duì)人才理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐設(shè)計(jì)、科學(xué)研究以及創(chuàng)新工作等的培養(yǎng),推動(dòng)高等院校專業(yè)教學(xué)理論與信息化技術(shù)的深度融合。
綜上所述,現(xiàn)代高校必須著眼于環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展,加快環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程與沉浸式虛擬仿真技術(shù)的融合,實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)目標(biāo),使其成為現(xiàn)代環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程建設(shè)的特點(diǎn)。我們?cè)诩揖咴O(shè)計(jì)課程中發(fā)現(xiàn),高校借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),能夠有效提升學(xué)生對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣增強(qiáng)高校專業(yè)教師的教學(xué)手段以及教學(xué)成效。隨著現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)高校以沉浸式教學(xué)法將其融入各專業(yè)課程教學(xué)中,將學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)生在虛擬空間內(nèi)的體驗(yàn),高校通過(guò)產(chǎn)學(xué)研方式將行業(yè)資源融入高校教育中,進(jìn)而有效提升高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)人才培育質(zhì)量,探索一條更為適合高校環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)模式。
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◎編輯 魯翠紅9AA5B626-98EE-4005-BBA6-45E831E8E550