淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)教學(xué)中的有效運(yùn)用

摘要：現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)簡(jiǎn)稱為VR技術(shù)，是一種體現(xiàn)現(xiàn)代化的理工技術(shù)，對(duì)人們各項(xiàng)生活有著影響，并在各大領(lǐng)域中得到應(yīng)用。尤其是建筑行業(yè)借助于VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)變革，在各大建筑課程中得到應(yīng)用，讓師生角色出現(xiàn)合理的改變，推動(dòng)教學(xué)改革的深度開展。可以說(shuō)，VR技術(shù)在建筑課程中得到應(yīng)用是具有多種優(yōu)勢(shì)的，能提升教學(xué)的有效性。所以，本文先對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行分析，探究其技術(shù)種類以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，最后論述VR技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的科學(xué)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)；立體空間；建筑元素；應(yīng)用策略

前言：VR技術(shù)對(duì)很多行業(yè)起到影響，在建筑教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用則可以提升學(xué)科教育的有效性，促使學(xué)生更好的理解建筑知識(shí)。通過(guò)VR技術(shù)的應(yīng)用，建筑教師能簡(jiǎn)化一些教學(xué)細(xì)節(jié)，對(duì)傳統(tǒng)課程教育起到很強(qiáng)的變革作用，利于學(xué)生養(yǎng)成更高層面的學(xué)科素養(yǎng)。所以，建筑教師在開展課程教育的時(shí)候，需積極思考VR技術(shù)在課程教學(xué)中的利用，對(duì)抽象性的課程知識(shí)進(jìn)行細(xì)致的描述，增加學(xué)生對(duì)建筑知識(shí)的理解以及運(yùn)用能力，以此強(qiáng)化學(xué)科教育的效果。

一、對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行分析

VR技術(shù)為一種綜合性的信息手段，通過(guò)運(yùn)用多種信息技術(shù)如仿真技術(shù)等為使用者提供虛擬化的環(huán)境，給人們提供比較逼真的觸覺(jué)以及視聽感受。VR技術(shù)能借助各項(xiàng)設(shè)備將現(xiàn)實(shí)環(huán)境以及虛擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)交互，這里的交互主要是指技術(shù)使用者能在虛擬的技術(shù)環(huán)境中做出各種行為得出真實(shí)的信息反饋，例如推開門等。比較常見交互設(shè)備主要是讓使用者穿戴相應(yīng)的傳感器，如數(shù)據(jù)服等，體現(xiàn)出想象性以及交互性的使用特征。目前，VR技術(shù)在教學(xué)中運(yùn)用為一項(xiàng)前沿的教學(xué)技術(shù)，增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)知，強(qiáng)化學(xué)科教育的效率[1]。教師通過(guò)VR技術(shù)的應(yīng)用能通過(guò)三維教學(xué)為學(xué)生提供更多的生動(dòng)化教學(xué)資源，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

二、VR技術(shù)種類以及在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）種類

本文主要從實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行VR技術(shù)種類的分析，主要分為四個(gè)類型。第一種類型是窗口中VR，該技術(shù)成本比較低，主要是在CAM以及建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中應(yīng)用， 這也是本文進(jìn)行研究的技術(shù)類型。第二種類型是沉浸虛擬。通過(guò)頭盔顯示器的運(yùn)用，封閉用戶的聽覺(jué)以及視覺(jué)等器官，讓使用者產(chǎn)生一種親身來(lái)到該環(huán)境的錯(cuò)覺(jué)。第三種則是分布式虛擬，其發(fā)展基礎(chǔ)是前兩種類型，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的融合發(fā)展。第四種是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。該技術(shù)能對(duì)真實(shí)環(huán)境進(jìn)行增強(qiáng)化的輸出特征，主要是在醫(yī)療以及 軍事領(lǐng)域應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)超越現(xiàn)實(shí)的人體感官感受。

（二）優(yōu)勢(shì)

VR技術(shù)體現(xiàn)很強(qiáng)的應(yīng)用性，能增加人們對(duì)事物的感官體驗(yàn)，強(qiáng)化人們對(duì)事物的體驗(yàn)。將此技術(shù)運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中可以增加人們對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的理解，提升學(xué)科教育體現(xiàn)的育人能力。本文主要是從建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，建筑設(shè)計(jì)體現(xiàn)很強(qiáng)的空間性以及抽象性，不僅要關(guān)注建筑物體現(xiàn)的使用性能，也要考慮藝術(shù)造型和經(jīng)濟(jì)屬性，以此構(gòu)建合理的設(shè)計(jì)方案。教師借助VR技術(shù)向?qū)W生實(shí)施知識(shí)教育，需要考慮學(xué)生體現(xiàn)的認(rèn)知能力，對(duì)各項(xiàng)建筑構(gòu)成以及組合原理等進(jìn)行思考。在實(shí)際教學(xué)中受到成本因素以及執(zhí)行過(guò)程的不可逆性影響，不能出現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)錯(cuò)，影響整體課程教育的效果。而VR技術(shù)體現(xiàn)成本低的問(wèn)題，又能支持學(xué)生在不同時(shí)間進(jìn)行操作，觀測(cè)環(huán)境事物體現(xiàn)的變化，依據(jù)理性判斷做出各項(xiàng)處理。這樣能讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)理解以及認(rèn)知能力的養(yǎng)成，讓學(xué)生靈活運(yùn)用學(xué)科知識(shí)。

三、VR技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用的分析

（一）對(duì)立體空間進(jìn)行展示

通過(guò)借助VR技術(shù)教師能構(gòu)建三維物體，增加設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)程度。例如開展高層設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師能通過(guò)3Ds MAX 建模，之后借助VRML創(chuàng)建語(yǔ)言虛擬的環(huán)境，讓學(xué)生思考各項(xiàng)設(shè)計(jì)因素，進(jìn)行自我設(shè)計(jì)的展示，對(duì)墻面與柱關(guān)系進(jìn)行處理，增加學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的理解。通過(guò)借助VR技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行展示，也能讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，更加突顯出學(xué)生在建筑設(shè)計(jì)中的主體性。

此外，立體空間是教師向?qū)W生講解建筑知識(shí)的主要內(nèi)容，也是影響學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)知識(shí)理解程度的因素。但受到教學(xué)條件的限制，教師不能科學(xué)并有效的展示立體空間，僅是依靠自身描繪增加學(xué)生對(duì)建筑空間的想象，讓學(xué)生在頭腦中創(chuàng)造出一個(gè)虛擬的空間，制約學(xué)科教育取得的有效性。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)則可以幫助學(xué)生在腦海中建立相應(yīng)的虛擬空間，也能通過(guò)該技術(shù)的運(yùn)用的讓學(xué)生看見并摸到立體空間，增加學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)中立體空間的認(rèn)知，提升學(xué)生對(duì)這些建筑知識(shí)的認(rèn)知，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)科能力。

（二）合理營(yíng)造虛擬情境

建筑設(shè)計(jì)需要學(xué)生發(fā)揮自己的思維能力，對(duì)建筑對(duì)象進(jìn)行抽象性的描寫，實(shí)施更高水準(zhǔn)的建筑設(shè)計(jì)。在之前的課程教育中，教師只能是通過(guò)圖片、錄像以及言語(yǔ)向?qū)W生講解建筑知識(shí)，學(xué)生智能被動(dòng)的學(xué)習(xí)這些知識(shí)，不能精準(zhǔn)理解相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，也不能形成較高水準(zhǔn)的學(xué)科素養(yǎng)。教師如果借助VR技術(shù)則能讓學(xué)生走進(jìn)虛擬環(huán)境，增加學(xué)生對(duì)建筑知識(shí)的認(rèn)知以及思考[2]。如通過(guò)VR技術(shù)向?qū)W生營(yíng)造虛擬的圓明園環(huán)境，讓學(xué)生去游覽感受園廊、亭臺(tái)以及舫等建筑形式，結(jié)合教材書講解設(shè)計(jì)知識(shí)，提升授課的效果。如果教學(xué)條件允許，教師可以讓學(xué)生帶上頭盔，更好的感受園林建設(shè)的設(shè)計(jì)因素，獲得視覺(jué)的體驗(yàn)。這樣能增加學(xué)生對(duì)建筑布局的理解，以此強(qiáng)化學(xué)科教育的效果。

（三）進(jìn)行教學(xué)實(shí)訓(xùn)

建筑設(shè)計(jì)不單是讓學(xué)生掌握理論知識(shí)，也需要讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練靈活運(yùn)用這些課程知識(shí)，增加學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)的理解。所以，教師需要通過(guò)實(shí)訓(xùn)的方式增加學(xué)生對(duì)理論和知識(shí)的認(rèn)證，強(qiáng)化學(xué)科教育的有效性[3]。但是，很多學(xué)校未能建立實(shí)訓(xùn)室或者是實(shí)驗(yàn)室，不能讓學(xué)生對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，產(chǎn)生課程教育的矛盾。但是VR技術(shù)能解決這一教學(xué)矛盾，為學(xué)生搭建虛擬探索的空間，借助信息技術(shù)為學(xué)生搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)處于虛擬環(huán)境進(jìn)行儀器的操作。教師能借助交互設(shè)備將操作結(jié)果反映給學(xué)生，讓學(xué)生分析自己的操作行為以及結(jié)果，判斷是否出現(xiàn)不符合規(guī)范要求的技術(shù)操作，增加學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)的理解。這樣既能減少器材的消耗，也能讓學(xué)生重復(fù)操作，最終實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)提出的要求。

結(jié)論：建筑設(shè)計(jì)的開展需要借助實(shí)物的展示，增加學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。傳統(tǒng)課程教學(xué)中，教師主要是通過(guò)圖片、實(shí)物展示以及三維造型的方式傳輸知識(shí)，讓學(xué)生感受建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容。但是這樣的課程設(shè)計(jì)不能讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)的方式，也不能讓學(xué)生依照自身意愿進(jìn)行視覺(jué)的選擇，影響整體課程教育的效率。通過(guò)VR技術(shù)的運(yùn)用，教師能讓學(xué)生在一種虛擬環(huán)境中對(duì)建筑設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，也能提升學(xué)生進(jìn)行技術(shù)操作的規(guī)范性，讓學(xué)生感受建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與特征，提升學(xué)科教育的有效性。

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作者簡(jiǎn)介：牟曉鑫（1991.5.16），男，漢，山東日照人，青島工學(xué)院 建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)橥聊竟こ填悺?/p>