VR技術在園林教學中的應用

曾巧如 黃東兵 吳碧珊

摘 要：VR技術是現代發展迅猛的一項新型技術，也是將來各行各業利用發展最為突出的、極有潛力的一項新型技術。由于其特有的感官虛擬現實，在很多領域已經發揮了重大作用。但該項技術在園林學科方面的發展還處于初級階段，本文簡單介紹了VR技術如何運用于園林教學，以及在園林教學中所發揮的重要作用。

關鍵詞：VR技術;園林;教學

中圖分類號：G642;TU986.2-4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2020）03-0056-02

一、教育VR化的背景

虛擬現實（含增強現實、混合現實，Virtual Reality簡稱VR）融合應用了多媒體、傳感器、新型顯示、互聯網和人工智能等多領域技術，能夠拓展人類感知能力，改變產品形態和服務模式，給經濟、科技、文化、軍事、生活等領域帶來深刻影響。

中共中央總書記習近平在2018年世界VR產業大會開幕式時發來賀電指出，新一輪科技革命和產業變革正在蓬勃發展，虛擬現實技術逐步走向成熟，拓展了人類感知能力，改變了產品形態和服務模式[1]。當前，全球虛擬現實產業正從起步培育期向快速發展期邁進，我國面臨同步參與國際技術產業創新的難得機遇。廣東生態工程職業學院作為高職院校，緊跟時代步伐，推進虛擬現實技術在高等教育、職業教育的實施教學;構建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學環境，發展虛擬備課、虛擬授課、虛擬考試等教育教學新方法。促進以學習者為中心的個性化學習，推動教、學模式轉型，打造虛擬實訓基地，持續豐富培訓內容，提高專業技能訓練水平，滿足各領域專業技術人才需求。促進虛擬現實教育資源開發，實現規模化示范應用，推動科普、培訓、教學、科研的融合發展。

二、VR技術宏觀發展歷程

虛擬現實技術從20世紀60年代開始，隨后大型、昂貴的實驗室產品出現，到如今的消費級產品，發展歷程與計算機的發展歷程非常相像。被公認為是繼移動互聯網的下一代計算平臺。下面是VR技術發展的里程碑事件：

1957年，電影攝影師Morton Heiling發明了名為Sensorama的仿真模擬器。

1968年，計算機圖形學之父、著名計算機科學家Ivan Sutherland設計了第一款頭戴式顯示Sutherland。

1987年，一位著名計算機科學家Jaron Lanier，利用各種組建拼湊出第一款真正投放市場的VR商業產品。

2012年沉浸式虛擬現實技術公司Oculus VR通過國外知名眾籌網站KickStarter募資到250萬美元用于研發Oculus Rift，后來被Facebook以20億的天價收購。

三、VR技術在園林專業教學的運用

5G時代的到來為VR技術硬件等各方面提供了更好的條件，但也對VR技術人才需求更加迫切，然而VR 人才培養仍處于起步階段，規模及數量都無法滿足社會需求[2]。園林類專業教學經過多年的發展，已經達到了一定的階段。但VR技術在園林專業上的應用教學還處于初級階段。

摩爾空間VR技術產品擁有超強的展現能力，能夠完美再現現實中的園林景觀。在VR技術應用之前，園林設計方案展現經歷了圖紙到電腦三維模型展示的變遷。雖然能夠在電腦屏幕上展示三維的園林模型，但是電腦屏幕依舊是一個二維屏幕，三維模型只是通過明暗關系展示的二維圖像。

VR通過特制頭盔將屏幕直接放在人的眼前。雖然依舊是通過二維屏幕將光線投射到人的眼睛里，但是由于頭盔里的屏幕距離人眼較近，所以人眼感覺不到屏幕的存在（如圖1）。人眼所感知的，只有屏幕發出的光線。只要VR頭盔屏幕射入人眼的光線符合自然界光線的規律，那么人就會覺得自己看到的是真實世界。與此同時，VR設備通過各種傳感器，感知人的動作與行為，將人在真實空間中的行為和虛擬頭盔顯示的畫面結合起來。無論是前后移動還是旋轉視角，看到的圖像在經過底層算法優化和渲染后都是實時且逼真的，這種體驗從視覺上“欺騙”人的大腦，配合著其他的感官交互，讓人完全感覺不到自己處在虛擬世界當中。而是認為自己正身在其中，融合于真實的園林環境。

虛擬現實VR技術在園林教學中，不僅僅是一個演示媒體，還是一個設計工具。它以視覺形式反映了設計者思路，比如設計園林作品之前，首先是對園林用地的結構、地形做細致地測量，為了使之定量化，還需設計許多圖紙，當然這些圖紙只有內行人能看懂。虛擬現實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境，使以往傳統的設計模式提升到現在即設計、即看、即所得的完美境界，大大提高了設計和規劃的質量與效率。運用虛擬現實技術，既節約時間，又節省做模型的費用。具體可反映在教師的教與學生的學上面。

（一）快速、便捷、虛擬現實的教學演示

由于園林建設建造成本高昂，不管是教師的園林作品還是學生設計的作品，都很難讓每一個作品付諸實施。所以，看到的設計作品只能是紙上談兵。但通過VR技術的運用，教師可以通過摩爾空間MolspaceX VR編輯器在VR中非常便捷、實時地設計自己的園林作品，并在虛擬世界中看到設計方案和設計效果，還可以直觀地傳授給學生，讓學生看到無異于真實的園林作品效果（如圖2）。

（二）輕松快速出成果的學習工具

以往，學生制作一張園林設計作品所耗時間較長，且不便于修改，收效甚微。最終下來園林設計作品所花費的人力物力與收效完全不成正比，而使用VR技術則可以輕松完成空間建模[3]。通過摩爾空間MolspaceX VR編輯器可以快速、便捷、實時展示自己的設計方案、設計效果，還可以多次構思設計方案，擇優選擇。

四、VR技術在園林專業教學的作用

（一）提高教師與學生的教與學雙重效率

教師可以快速、實時地傳授自己的設計方案，同時讓學生現場感受到設計效果，把傳統園林里勘測——規劃——設計——畫圖——出效果幾個步驟才能出來的設計，一步到位地表現出來。節省了大量的時間，讓教師在相同的時間里可以傳授更多內容給學生，使學生受益倍現。

學生可以快速地完成教師布置的設計作業，不滿意還可以不斷修改，直到出現自己滿意的設計效果。節省的時間，可以大量練習其他不同風格的設計，使自己在相同的時間能學習到更多更好的內容。

（二）提高園林教學的學習興趣和動力

這種新穎的教學模式，大大提高了教師的授課熱情。對學生而言，不同于平時枯燥無味的課堂氣氛，這種聲情并茂的虛擬現實的授課方式，極大地引起了同學們的上課興趣。教師上課激情滿懷，學生聽課興趣盎然，形成了一個熱情四射、氣氛濃烈的園林課堂教學。

（三）降低園林教育成本

虛擬現實VR技術，可以把現實中昂貴的園林作品，再現于園林設計當中。不管是參觀著名的園林景觀，還是設計中運用到的珍貴的園林素材，都可以借助VR技術展示。而且不用考慮空間、時間、物力等各種因素，再現恢弘的園林景觀，真正節省了時間和金錢。

（四）避免了現實園林教學的安全風險

在體驗式教育教學過程中，難免會出現一些危險性的體驗與操作。比如：在地勢陡峭的地方進行園林施工設計、特殊植物的配置處理等，可能會出現險情。但通過VR虛擬現實技術，不但可以體驗到現實教學，還可以規避此過程中的風險。

（五）摩爾空間教學系統的作用

摩爾空間教學中控系統能夠幫助教師管理VR教室，控制學生電腦園林設計VR課件的開啟。同時，中控系統能夠查看學生電腦當前的運行狀態。教師可以通過中控系統查看學生的學習狀態，監督學生是否專心上課，管理課堂更加便捷，可以合理安排教學進程。傳統的課堂教學，教師難以面面俱到，關心每一個同學，而通過中控系統，便可以實現對每一個學生的關注。

（六）摩爾空間VR編輯器的作用

摩爾空間VR編輯器功能強大，幫助學生進行園林設計，包含流程編輯、全景編輯、模型創建等功能。學生可以通過全景編輯，在VR環境中觀看、編輯全景圖片與全景視頻，實現全景場景間的跳轉和場景介紹的添加。通過全景編輯的方式，園林設計多了一種展示自己設計作品的形式。學士可以通過電腦三維軟件制作園林模型，然后倒出全景圖片，將其放到編輯器中進行展示。

五、結語

VR作為新一代的技術平臺 ，是新的產業與科技發展的方向。作為高新技術產業，必將帶來巨大的市場空間和發展機遇。而園林教育教學，正好趕上這個美好的發展平臺，必將借助此平臺獲得更大的教學成果。

參考文獻：

[1]陳澤炎.關注習近平總書記對幾個大會的賀信[J].中國會展（中國會議），2018（20）：10.

[2]姚麗娟，李憲東.VR教學體系研究與探索[J].山東教育（高教），2019（11）：51-53.

[3]陳艷莉.虛擬仿真技術在風景園林實驗教學中的應用研究[J].藝術科技，2019，32（9）：17-18+21.

（責任編輯：李凌峰）