基于虛擬仿真教學平臺的景觀設計實驗教學的設計與構建

龍渡江

[摘? ? ? ? ? ?要]? 基于虛擬仿真實驗教學中心的虛擬仿真教學平臺，開展了景觀設計實驗課程的建設工作，完成了從傳統實踐教學向虛擬仿真教學平臺的遷移。結果表明：學生實驗實際用時減少、實驗效率大幅提高。指出虛擬仿真實驗教學對設計類人才的培養大有益處，可以實現學科專業與信息技術的深度融合，全面提升本科生的創新精神和實踐能力，并對今后虛擬仿真實驗教學的發展及其對應用型人才的培養進行展望。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;景觀設計;實驗教學

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2020）09-0034-02

自從教育部頒布《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》以來，我國不斷深化虛擬仿真實驗教學項目的建設和推廣，仿真教學平臺的建設成為熱門話題。但是具體怎么設計和構建虛擬仿真教學平臺，哪些專業和課程適合進行虛擬仿真教學平臺的教學，經過了幾年的發展，很多院校也有了一些經驗。如桂林旅游學院就于2014年開始開展虛擬仿真實驗資源建設，成立了虛擬仿真實驗教學中心。

一、實驗教學平臺的構建

（一）解決景觀設計實驗教學面臨的實際問題

規劃類、設計類課程有個特點就是實驗教學占有比高，但是其實驗教學具有實驗場地不可移動，實驗場地屬于高危環境，施工屬于不可及和不可逆的操作，大型或綜合訓練具有高成本、高消耗等特點，使得其在實際教學中難以實現。開展虛擬仿真實驗有效解決了上述問題。虛擬仿真不僅能實現三維動畫的所有特性，而且還能在任意地點、任意時間使人們進行觀察并實時感受到隨之產生的場景變化、位置變化等，真正實現步移景異，并可雙向互動親自參與場景的布置。

因此虛擬仿真實驗是景觀設計實驗教學面臨的實際問題的有效解決途徑，虛擬仿真技術能實時地體現實驗場地和特征，以及實驗需要的設施和條件，學生不用去到真實場地即可進行模擬操作，一舉數得。

（二）建設思路

用虛擬仿真技術，對景觀設計課程的內容進行改革，將景觀設計的要素如地形、水體、建筑、小品、環境設施等進行模擬場景建模，學生足不出戶即可了解各個景觀設計場地的特征，并在此基礎上進行虛擬設計表現。這是有別于目前本專業其他課程以及本課程以往教法的。

（三）設計內容

虛擬仿真實驗教學平臺的設計包括實驗設計、實驗操作、實驗測試和實驗報告四個部分，其中實驗設計內容包括景區的場地景觀設計，包括地坪選擇、建筑設計、護欄設計、路燈設計、座椅設計、標牌設計、垃圾桶設計等。實驗步驟不唯一，每個單元可以自由組合，每個組合至少十步以上的實驗步驟。實驗測試包括試驗相關的測試題，目前一個實驗有15道關于實驗的知識測試題。實驗報告包括實驗目的、原理、實驗操作步驟、實驗數據記錄與處理、實驗結果和結論、注意事項、對實驗的評價和建議等。

（四）建設目標

改變教師傳統的注入式教學方式，強調“以學生為中心”的實驗教學理念，將學習資源和學習空間開放，讓學生自己學習為主，教師指導為輔，教師尊重學生的想法，鼓勵、引導學生主動學習，教師與學生融合成一體，共同完成實驗項目從而使學生獲取專業知識和技能。

（五）教學平臺建設

在仿真平臺上，虛擬仿真實驗教學一共設置了學習、測試、演示和設計4個模塊。各系統的功能如下：

1.學習模塊：該模塊前半部分類似于實驗教材，有實驗目的、原理、操作步驟、注意事項等，學生可在實驗前先預習;該模塊后半部分主要利用文字、聲音和表情圖案等提示幫助下，人機交互，一步一步指導學生學習完成整個實驗。

2.演示模塊：實驗全過程規范操作的錄像，便于學生快速地從整體上了解實驗內容。

3.測試模塊：無任何提示進行操作考試，測試結束后系統自動給出分數。

4.設計模塊：根據設計要求，設計景觀設計場景，設計完提交，教師端可進行評分。

考核完成后，需撰寫實驗報告，包括實驗目的、原理、實驗數據處理和結果、實驗結論以及對該實驗設計的評價和建議，提交給老師評閱。

二、景觀設計虛擬仿真實驗課程建設

（一）將項目引入課堂

景觀設計虛擬仿真實驗是使用實際景觀設計項目進行教學，模擬實景使得學生有身臨其境的感覺，而且可以通過教師前期準備好的視頻、照片、文字等資料結合虛擬場地進行基礎資料收集與整理，既體現了安全性又結合了實體性。

（二）三站式混合交替教學模式

將理論教學、實踐教學和虛擬仿真線上教學交互在一起，成為本課程的核心教學模式。

（三）更體現學生自主性學習的特點

大學的很多課程和學習主要靠學生的自主性學習，而本課程的教學方法就是教師引導學習，學生主動自主學習。

總之，景觀設計虛擬仿真實驗課程建設既體現了實驗設計思路，也體現了實驗設計的特點。除此之外，對于課程而言，學生可以根據自身的缺點和自己的愛好興趣選擇不同模塊，可以是手繪，也可以是電腦，但是都需要線上的虛擬仿真實驗學習，大量的學生自主學習和交互式學習共同保證學生的學習成果和效果。

另外，對不同專業的學生而言，景觀設計虛擬仿真實驗也可以滿足他們的不同需求。比如風景園林和景觀設計專業的學生會更注重實驗的專業內容和操作，人文地理與城鄉規劃的學生更注重實驗里關于地理知識和規劃方面的內容和操作，而旅游管理專業的學生則比較注重實驗過程中對景觀的感知和體驗。但是目前該課程并沒有分不同專業進行建設，所有相關專業實驗課程內容是一樣的，并沒有區別。

三、教學效果分析

（一）創設景區實體情境，激發學生的學習興趣

為了激發學生的學校興趣，景觀設計虛擬仿真實驗場景應用了實體游戲場景，對環境景色的體現非常具象，還模擬了風，讓操作者在操作的過程中感覺周圍環境是變動的，更加身臨其境。目前三個實驗都是用的實際景區的場景，建模很具體細致，讓學生在實驗時，可以根據自己的步履和可視的角度進行觀看，還增添了聲音，讓學生感官的感覺更真實。

（二）創造高效的學習路徑，提高學生的學習效率

該實驗操作非常簡單，如攝像機的操作：W、A、S、D控制實驗中的“我”前、左、后、右的移動，按住鼠標中鍵移動鼠標可以控制攝像機任意變換角度，鼠標滾輪控制視野的放大和縮小。這些跟打游戲設置一樣，學生使用起來非常習慣和方便。而且實驗場景很像游戲場景，激發學生興趣。物體（如護欄、路燈，長凳、垃圾桶等）的創建直接點擊按鈕創建物體以及點擊鼠標左鍵即可自由移動物體;細節上也注重實驗的感官和體驗效果，如鼠標左鍵點擊物體，物體即被選中，而被選中的物體會有外發光效果，這些都是保證實驗效果的基礎。

通過對學生的調查，90%以上的學生（102名2016級人文地理與城鄉規劃學生問卷調查）普遍認為每個實驗場景都很真實，可選擇的建造樣式也很多，還能不斷變化場景，不像軟件那么枯燥，也沒有那么復雜，很容易操作，教學效果選擇“優”。另外，根據上完課的學生的回訪，有學生提出：實驗過程可逆，進行過程中也可以反過來進行修改操作，中途也可以進行保存。確定完成后將實驗結果進行提交，老師就可以在提交窗口看到他提交的實驗結果并進行打分，他也可以在學生界面看到自己的實驗結果情況。覺得比以往的課程作業和評分高效多了。

（三）多路徑組合，提高教學效果

該實驗除了實驗過程本身的生動性，還包含了測試題，可以和實驗操作相輔相成。測試題是關于景觀設計的各種專業知識，如跟實驗相關的試驗場地、設計元素、施工工序等相關知識。而且對于同一實驗場景而言，學生可以選擇景觀的各類要素進行隨機組合，比如地基完成之后，可以任意選擇建筑、圍欄、景觀小品、景觀設施等進行排列組合，并不影響最終實驗效果。這種多路徑組合的方式，無疑能提高教學效果。

總之，虛擬仿真實驗教學對應用型人才的培養大有益處，可以實現學科專業與信息技術的深度融合。虛擬仿真教學平臺全面提升了本科生的創新精神和實踐能力，是培養應用型人才的有效方式。

四、景觀設計虛擬仿真實驗課程經驗總結

（一）注重教學方法創新

建立了“四結合”的實驗教學方式方法：即課內課外結合、線上線下結合、虛實結合、學考結合。學生可以在課堂學習基礎理論知識，還可以在課外登陸虛擬仿真實驗資源，形象生動了解景觀設計和施工過程的關鍵技術等相關知識，學習過程中還可以通過測試檢查知識點的掌握情況。

（二）進行評價體系的創新

3D仿真等多種現代信息技術的綜合運用，實現了立體、直觀、形象、全面可視化的開放式教學環境，有效達到資源共享，提高教學效果;通過學生線上學習情況和知識點問答等方面考核學生實驗成績，提高學生學習的積極性和主動性。將實驗操作、實驗測試、實驗設計、實驗報告 “四位一體”全面考核和評價學生的學習成效，并重點考核實驗設計部分，突出創新設計及與項目實踐相關的能力考核。

（三）注重對傳統教學的延伸與拓展

景觀設計虛擬仿真實驗項目提供了開放的交互式實驗平臺，改變了傳統講課和實地式具有一定危險性的傳統教學實習模式，對景觀設計課程的內容進行改革，將景觀設計的要素如地形、水體、建筑、小品、環境設施等進行模擬場景建模，學生足不出戶即可了解各個景觀設計場地的特征，并在此基礎上進行虛擬設計表現，是有別于目前本專業其他課程以及本課程以往教法的。

另外，景觀設計虛擬仿真實驗平臺在課程的設計上，堅持“線上結合線下”的原則，增強實驗教學的重要性，以實驗教學推動教學的改革和發展。在虛擬仿真實驗教學中，以虛擬仿真技術為依托，以實驗教學平臺為支撐，創建開放共享、實時交互、即時學習的實驗教學平臺，將實驗教學融入日常教學計劃中，以此來滿足培養應用型人才的需要。

教學體系構建的重要保障，對旅游管理專業的應用型人才培養也是有益補充。

五、結語

桂林旅游學院以培養應用型人才為目標，因此虛擬仿真實驗是培養應用型人才的非常好的措施和手段。虛擬仿真實驗教學平臺不僅是創新應用型人才培養的有力支撐，也是人文地理與城鄉規劃專業、風景園林專業實踐教學體系構建和運行的有力保障，還是旅游管理專業應用型人才培養路徑的有益補充。

◎編輯 陳鮮艷