基于VR技術的建筑初步課程教學模式探析

曹藝凡

[摘要]傳統的建筑初步教學模式下，難以生動、形象具體化，無法給學生營造一種直觀的感受，直接影響了課堂教學效果。但伴隨著VR技術的發展，充分利用三維實體和空間，給師生提供了一個交流虛擬平臺，使教學內容更加可視化、教學過程更加交互化，直接提高了建筑初步課堂的教學質量。以建筑初步課堂教學為研究出發點，對VR技術在其中的具體應用進行詳細的研究和論述。

[關鍵詞VR技術;建筑初步;設計;課堂教學

[中圖分類號]G712??????????? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ?????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0186-02

建筑初步課程是建筑工程類專業的一門重要的專業性課程，其教學內容主要包括建筑概論、建筑基本知識、建筑設計表達技法、形態構成、建筑方案設計方法入門，具有較強的專業性、抽象性，一直是建筑工程類專業教學的重難點。傳統的教學模式下，教師僅以講述為主，嚴重影響了課堂教學效果。而隨著互聯網信息技術的進一步發展，通過VR技術在建筑初步課堂教學中的應用，使教學更加形象化、生動化、交互化，大大提高了課堂教學質量。

一、VR技術概述

VR技術（虛擬現實技術）于20世紀80年代興起，主要是利用計算機等現代信息技術手段而形成的一種高技術模擬系統。如多媒體技術、計算機網絡、仿真技術等。通過VR技術，可從聽覺、視覺、觸覺等幾方面給人營造一個逼真的虛擬環境，使人產生一種身臨其境的感受。

二、VR技術在建筑初步課程教學中應用的必要性

（一）建筑初步課堂教學的現狀

目前，建筑初步課堂教學中，教師主要是采用多媒體技術，通過文字、圖像、視頻和聲音等方式進行。但這種二維的圖片資料僅僅只能截取建筑物的某個角度、片段;音頻視頻的影視僅僅是在固定的路徑和視角下進行，很難給學生提供一個全面、直觀的表達。更重要的是，在這種教學模式下，學生在課堂上處于被動狀態，參與程度比較低，并且缺乏一定的課堂互動，學生學習積極性不夠高，直接影響了課堂教學效果。

另一方面，建筑初步具有很強的實踐性，各個高校雖然要求學生在學習過程中加強實踐，但鑒于種種原因，學生又無法真正進行實踐。例如，在進行建筑設計的過程中，因為建筑設計成本較高、工期長，學生無法做出一個產品樣品。通常是采用平面的展板進行，但受到專業知識、空間想象力的影響，一些非專業人士很難看懂，不會采納。

（二）VR技術在建筑初步課堂教學中應用的優勢

目前，VR技術已經在現代課堂教學中開始應用，并取得了良好的教學效果。尤其是針對建筑初步等抽象化的課程來說，通過VR技術的應用，利用三維展示形式，給學生提供一個逼真、生動的學習資源，有效提高了課堂教學質量。具體說來，集中表現在三方面。

1.提高了學生對空間的感性認識

建筑本身就是一個三維立體空間，學生在學習的過程中必須要具備一定的空間尺度感，才能理解書本上的抽象知識，才能在課堂上與教師進行無障礙溝通。而這種良好的空間尺度感是需要經過長時間的訓練完成的。在這種情況下，只有利用VR技術，充分結合建筑結構、材質、色彩元素等，給學生構建不同的空間形態，幫助學生獲得不同的空間感受，有效提高了學生對空間的感性認識。

2.提高了學生學習的主動性

傳統的“填鴨式”教學方式，學生往往處于被動接受知識的狀態，無論是在學習過程中，還是做建筑設計時，學生都感覺無從下手，并且積極性不高。而在VR技術的應用下，教師在課堂中幫學生營造了一個形象的虛擬場景，學生可以自己感受到建筑不同空間的具體性狀，激發了學生的學習興趣和主動性。同時，利用這一虛擬平臺，學生還可以將自己的設計作品置于三維的場景中，體驗自己的作品，并在體檢的過程中對自己的作品進行不斷修正，極大地提高了學生的學習效率。

3.可對課堂進行仿真場景構造

在傳統課堂教學模式下，教師通過圖片、語言、幻燈片等形式，無法形象、逼真地向學生講述建筑的相關知識。例如，在指導學生學習古代建筑的過程中，雖然教師利用一定的方式向學生講述了有關古代建筑的具體形式、設計理念，但鑒于學生的理解能力存在一定的差異性，學生很難準確把握古代建筑的真正形式、風格和特色;相反，通過VR技術在課堂教學中的應用，可給學生營造一個逼真的場景，在這一場景中，學生就能夠直觀地理解古代建筑的真正形式，并正確感受古代建筑的風格，進而把握其建筑特色和理念。由此可見，通過VR技術，教師在建筑初步的教學過程中，可以給學生創設一個逼真的情境，加深學生的理解，提高課堂教學效率。

三、VR技術在建筑初步課程教學中的應用

VR技術作為一種新型的教學手段，實現了課堂教學內容可視化、教學環境的虛擬化，大大提高了課堂教學效率。對此，筆者結合建筑初步課程中的建筑設計教學，對VR技術的具體應用進行了詳細的分析。

（一）前期調研

在利用VR技術之前，必須要加強調研，對基地的地形、地貌、周邊建筑形態、城市肌理等進行詳細了解，以便在使用VR技術的時候，可將所有的信息進行真實重現。只有在這種情況下，學生在進行建筑設計的過程中，才能對相關因素（建筑、綠化、人流、車流、洪水位）等進行綜合考慮。

（二）案例分析

通過VR技術，讓學生對世界各地的著名建筑設計進行欣賞、體驗、研究，并在此基礎上幫助學生對相關的設計知識進行解、研究，為自己的建筑設計積累知識和素材。

（三）概念構思

利用VR技術，讓學生在虛擬的建筑基底中進行漫游，通過真實的視覺體驗，了解建筑師的設計理念。在此基礎上，指導學生幫助建筑師發現其設計中存在的問題，并以此形成自己的設計靈感。同時，學生還可以將自己的初步設計構思置入到VR技術所形成的虛擬世界中，看其是否與基地契合，對其不斷修正和完善。

（四）方案比較

利用VR技術可以對不同方案進行實時切換，并對多種設計方案進行選擇。同時，在不同的建筑設計方案中，通過VR技術可以對同一點進行觀察、對比，以發現不同建筑設計方案的優缺點，以方便決策。同時，利用VR技術還可以對統一建筑設計方案進行局部對比。

（五）空間形成

利用VR技術，學生可以在形象、逼真的三維空間中任意暢游，給學生營造一種身臨其境的感受，在這種情況下，學生更容易感受到該建筑物的空間氛圍是否符合、空間尺度是否一致、空間變化是否豐富、空間序列是否完整等。尤其是對經驗不足、空間尺度感不強的學生來說，VR技術更加有利于其作出比較和判斷。

（六）細節推敲

建筑設計是一項比較繁瑣的工作，其中細節設計水平直接影響了整個建筑設計的質量。利用VR技術，學生在完成建筑工程設計之后，可通過虛擬平臺對整個設計作品進行直觀、形象的呈現，學生在“真實”的作品中，可以對每一個設計細節進行仔細的觀察、揣摩，及時發現其中存在的細節問題，如材料的選擇、色彩的搭配、配景的添加等，并進行實時修改、添加和替換等。同時，還可以將修改后的作品置入其中，進行前后對比，幫助學生判斷。

（七）匯報評圖

通過VR技術，學生可以快速、高質量地展現自己的設計方案，并在完成之后，通過線上平臺完成提交，大大提高了效率。同時，教師、校外的專家等可以在網上進行線上評圖，并提出自己的修改意見，還可以利用該虛擬平臺，和學生之間進行交流。突破了時間、空間的限制，大大提高了學生的學習效率。

四、VR技術在建筑初步教學應用中存在的問題和展望

雖然VR技術在建筑初步課堂教學中具有無可比擬的優勢，在很大程度上提高了課堂教學質量。但在具體的應用中還存在一定的問題，必須要加以解決。集中表現在四方面。

（一）實現成本過高

VR技術在應用時必須要擁有相關的設備，但其設備價格過高，且具有較強的應用局限性。一部分高校受到資金等限制，無力購買相關教學設備。面對這一問題，必須要進一步發展相關技術，降低相關設備的造價成本;同時，高校還可以通過資源共享的方式，與擁有該設備的學校進行資源共享。

（二）硬件環境過低

VR技術在應用的過程中普遍存在硬件環境過低的現象，很難滿足VR技術的需求。如高校的中心計算機處理速度過低，無法對虛擬環境中的巨大數據進行有效處理，且儲存能力也較差。在這種情況下，高校必須要加大資金投入，不斷改善學校的硬件環境，以滿足VR技術的需求。

（三）虛擬效果不佳

目前，VR技術進行虛擬的過程中，普遍側重于幾何表示，更加注重學生的視覺感知，而忽視了聽覺、觸覺等方面的感知。并且在這一虛擬過程中缺乏一定的真實性、實時性，直接降低了虛擬效果。對此，必須要采取有效的手段，加強VR技術的虛擬效果，給學生營造一個融視覺、觸覺和聽覺為一體的虛擬環境。

（四）虛擬環境與真實生產之間存在差異性

學生在VR技術營造的虛擬環境中學習，與真實的建筑之間具有明顯的差異性，VR虛擬技術并不能完成代替真實建筑生產。因此，在具體教學應用的過程中，教師切不可以VR技術為重點，代替實踐教學，尤其是針對具有創造性的實驗教學，必須要讓學生親身參與到實踐中。

綜上所述，VR技術作為一種新型的教學媒體，在建筑初步課堂教學中具有無可比擬的優勢，激發了學生的學習興趣，提高了課堂教學質量，已經成為建筑教學發展的必然趨勢。

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◎編輯 馮永霞