淺談VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在《建筑構(gòu)造》課程教學(xué)中的運用

陳 顥，呂美萍

(江西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江西 南昌 330200)

VR是Virtual Reality的縮寫,中文的意思就是虛擬現(xiàn)實,虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種綜合的利用各種現(xiàn)代信息技術(shù)手段,如多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、仿真技術(shù)、并行處理技術(shù)等,通過逼真的聽覺、視覺、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境使人們獲得身臨其境的感受,并借助一系列虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備,讓使用者可以把現(xiàn)實環(huán)境與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。

目前隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)迅速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在地產(chǎn)漫游、虛擬樣板間、網(wǎng)上看房、游戲行業(yè)都有運用,但是建筑教育方面虛擬現(xiàn)實技術(shù)還有待于進(jìn)一步開發(fā)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的潛力主要在于可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機、增加學(xué)習(xí)體驗、創(chuàng)設(shè)沉浸感、實現(xiàn)情境學(xué)習(xí)。而我們高職建筑設(shè)計技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程教學(xué)正需要這種情境化的教學(xué),如果能將虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)運用到教學(xué)中,將會增強學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到較好的教學(xué)效果。下面以《建筑構(gòu)造》課程為例,探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)在《建筑構(gòu)造》課程的開發(fā)與運用。

1 《建筑構(gòu)造》教學(xué)瓶頸問題

建筑構(gòu)造課程是建筑設(shè)計技術(shù)專業(yè)的核心專業(yè)課程,近年來,我院對《建筑構(gòu)造》課程的教學(xué)改革也做了許多工作,也取得了一些教學(xué)成果。但是在教學(xué)過程中,還存在一些問題有待于進(jìn)一步解決。

1.1 建筑施工過程難以反復(fù)再現(xiàn)

建筑施工過程難以反復(fù)再現(xiàn)一直是建筑構(gòu)造課程的難點。《建筑構(gòu)造》課程是一門實踐性極強的課程,在教學(xué)過程中,如果能讓學(xué)生親身經(jīng)歷建筑施工建造的過程,將能大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果。受條件限制,我們傳統(tǒng)的教學(xué)過程中僅能通過一些施工錄像及照片向?qū)W生展示施工過程,學(xué)生不能親臨施工現(xiàn)場,很難獲得直觀感受。

1.2 校外實訓(xùn)場地受限

由于建筑施工的時間性和流動性,很難在校外建立固定的實訓(xùn)基地,另外建筑施工進(jìn)度很難保證與教學(xué)進(jìn)度一致,這就給現(xiàn)場教學(xué)帶來很大困難 。另外考慮到安全性的因素,大部分施工單位都不愿接收大量的同學(xué)到現(xiàn)場參觀,這都使我們校外實訓(xùn)場地的設(shè)立受到了限制。如何解決大批量學(xué)生的實訓(xùn)場所問題,也是《建筑構(gòu)造》課程教學(xué)改革急需解決的問題。

1.3 高職學(xué)生空間感差

建筑設(shè)計技術(shù)專業(yè)的學(xué)生要求具有較強的空間感,能實現(xiàn)三維空間和二維空間的轉(zhuǎn)換。但是高職層次的學(xué)生由于入學(xué)分?jǐn)?shù)較低,僅有高中接觸過的一點幾何知識,所以空間感較差。對于復(fù)雜的三維立體圖很難快速的轉(zhuǎn)化成二維圖紙。所以學(xué)生在識讀和繪制復(fù)雜的建筑施工圖就會一定的困難,造成對《建筑構(gòu)造》課程學(xué)習(xí)的畏難情緒。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職《建筑構(gòu)造》課程中的開發(fā)運用

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)可以很好的解決《建筑構(gòu)造》課程教學(xué)中存在的瓶頸問題。

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)可以再現(xiàn)施工過程

建筑施工過程難以反復(fù)再現(xiàn)一直是制約《建筑構(gòu)造》課的不利因素。傳統(tǒng)的《建筑構(gòu)造》教學(xué)過程中,把孤立地把建筑分解成基礎(chǔ)、墻柱、樓地板、樓梯、門窗、變形縫、屋頂?shù)葞撞糠?不利于學(xué)生的整體認(rèn)知。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR),我們可以選取兩個常用典型的建筑,一個框架結(jié)構(gòu),一個磚混結(jié)構(gòu)。再現(xiàn)整個施工建造過程,使學(xué)生足不出教室就能身臨其境,感受從基礎(chǔ)到屋頂?shù)恼麄€施工過程,對《建筑構(gòu)造》形成整體認(rèn)知。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)解析復(fù)雜的節(jié)點構(gòu)造

高職學(xué)生普遍存在空間想象力差,特別對復(fù)雜的節(jié)點詳圖不理解,很難識讀和繪制建筑施工圖的節(jié)點詳圖。比如輕鋼龍骨石膏板吊頂,它的構(gòu)造復(fù)雜,由形態(tài)各異的插掛件將主龍骨、次龍骨、覆面龍骨組裝在一起,形成平面網(wǎng)格。所以它的節(jié)點詳圖十分復(fù)雜,傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,我們通過大量的圖片和學(xué)校構(gòu)造展示室參觀,教學(xué)效果還不是特別理想。而利用虛擬現(xiàn)技術(shù)(VR),學(xué)生可以通過老師制作的VR動畫,親自去施工現(xiàn)場分解各個構(gòu)件,再重新組裝各種構(gòu)造,加強了學(xué)生對復(fù)雜的節(jié)點的認(rèn)知,便于學(xué)生更好地識讀、繪制復(fù)雜的建筑節(jié)點詳圖。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)的優(yōu)勢和存在的問題

2.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR),占地面積小、教學(xué)沒有危險性,可以無限模擬不安全場景,并在不同項目中重復(fù)使用。VR身臨其境的教學(xué)場景,趣味性、互動性大大加強,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在今后的教學(xué)過程中,我們希望將VR技術(shù)更廣泛運用于教學(xué)中,讓學(xué)生能置身于實際施工現(xiàn)場中,可以觀察每個細(xì)部節(jié)點的構(gòu)造做法,施工過程。通過VR技術(shù)幫同助學(xué)生提高空間想象力、便于學(xué)生理解枯燥的構(gòu)造原理,識讀復(fù)雜的節(jié)點詳圖。

2.3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)存在的問題

一方面,虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個新技術(shù),發(fā)展的時間不長,VR軟件的與3DMAX、SKETCHUP軟件兼容、不同空間模型實時轉(zhuǎn)換還不能完全滿足設(shè)計教學(xué)的需要。另一方面,目前虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的硬件設(shè)備相對昂貴,一個頭盔顯示器加上主機的成本需要上萬元的投入。這些缺陷限制了其在建筑設(shè)計教學(xué)中的普及。另外沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),必須利用頭盔顯示器才能讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺, 一般院校建立的VR實訓(xùn)室,都只配備了數(shù)量較少的頭盔,很難滿足一個班級幾十位同學(xué)同時進(jìn)行體驗,不利于教學(xué)的組織。

當(dāng)然,隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷完善,以及設(shè)備成本的不斷降低,未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑教育行業(yè)的開發(fā)應(yīng)用必將有廣闊的前景,可以通過建筑情境的創(chuàng)設(shè),增強學(xué)生的體驗感和空間感,培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的建筑設(shè)計人才。