基于虛擬仿真技術的環境設計專業沉浸式教學法創新研究

李君 王宏林

[摘? ? ? ? ? ?要]? 虛擬仿真技術融合多種技術，通過生成三維空間虛擬場景，使人置身于其中。在環境設計專業中引入虛擬仿真技術，以沉浸式教學法為指導，發揮VR技術優勢，加強與環境設計專業特色教學融合。結合虛擬仿真技術的環境設計專業沉浸式教學現狀，分析其沉浸式教學所面臨的困境，探索環境設計專業沉浸式教學法創新的對策。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真技術;環境設計專業;沉浸式教學法

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2022）19-0082-03

2018年，工信部以及信息化部針對虛擬現實產業發展，重點提出高等教育、職業教育領域必須推進并增強虛擬仿真技術在各類實踐課程中的應用，促進以學習者為中心的個性化學習，推動高等教育朝著教、學模式轉型。虛擬仿真技術具有交互性、沉浸式特性，讓學習者感受到身臨其境的感覺，對環境設計專業課程教學模式探索具有一定的啟示作用。

一、基于虛擬仿真技術的環境設計專業沉浸式教學現狀

（一）國內教學現狀

2017年，國內高校實踐教學課程改革不斷推進，教育部開始著手于虛擬仿真實驗教學項目建設，將數字信息技術引入設計教育領域，已成為現代藝術設計領域的重要實踐之一。國內就沉浸式教學虛擬仿真技術的應用主要分為三個方面：其一，在課程建設方面，國內已經認定的國家虛擬仿真實驗教學一流課程項目共有700余個，覆蓋國內專業共計168個;其二，在實驗室建設方面，早在2013年，清華大學、北京大學等200多所高校先后建設國家級虛擬仿真實驗教學平臺，我們根據統計能夠發現，這些高校所建設的虛擬仿真實驗室大多以工程類專業教學為主，關于藝術設計專業教學較少;其三，在理論研究方面，國內環境設計專業學者普遍認為，環境設計專業需要構建情景重現、沉浸學習以及體驗學習的核心理論，建設全沉浸式VR課程系統教育平臺系統。

（二）國外教學現狀

國外環境設計專業課程開設對于VR技術應用較早，相關理論研究也較成熟。美國密涅瓦大學推出的無固定校園的體驗式教學模式吸引了眾多教育學家的關注。迄今為止，環境設計領域對于沉浸式VR技術缺乏以人為中心的數據交互與空間感知研究。目前，芬蘭阿爾托大學研究室教授皮婭·弗里克帶領的團隊正致力于研究全新沉浸式協同設計方法，探究以參與式設計過程提供極具價值的新型研究路徑。

二、基于虛擬仿真技術的環境設計專業沉浸式教學法開展所面臨的困境

（一）對沉浸式教學法的理解不夠

學生自身的思想意識對其學習而言能夠起到重要的推動性作用，現代教育提倡信息化教學模式，這是提升高校專業教學質量的重要保障。即便如此，一些學生仍然對沉浸式教學法存在明顯的認知誤區，常常將其與娛樂性課程進行混淆，無法發揮虛擬仿真技術所具備的作用。此外，學生對于沉浸式教學法的理解能力不足，盲目地應用沉浸式教學法，很容易在獲取環境設計專業知識的同時受到干預，再加上教師對沉浸式教學課程開設存在誤區，使沉浸式教學法流于形式，學生無法主動參與其中，致使環境設計專業課程最終結果不甚理想。

（二）虛擬仿真技術與環境設計專業沉浸式教學融合深度不夠

虛擬仿真技術與環境設計專業沉浸式教學相融，能夠將學生帶入一個前所未有的領域，虛擬仿真技術顛覆我們的重力習慣、平衡感以及視覺系統，在已經設定好的世界中產生不同的思考環境以及心理感覺，而其他學科工具無法做到這一層。虛擬仿真技術與環境設計專業沉浸式教學融合深度不夠，導致虛擬仿真技術的應用無法有效解決環境設計專業市場調查、考察課程相對較少以及時間緊張的情況，學生無法在環境設計專業沉浸式教學中得到相應體現，仍然無法掌握空間以及比例的知識要素。

（三）沉浸式教學開展缺乏資金支持

環境設計專業課程實踐教學采用虛擬仿真技術開展沉浸式教學，能夠讓學生更為直觀地進入模式，產生沉浸感。虛擬仿真技術讓學生擺脫傳統紙質繪圖和電腦繪圖模式，讓學生更為直觀地學習并掌握教學內容。然而，虛擬仿真技術存在傳統教學中室內場地難找、裝飾材料難買、施工教學難、建模費用高等問題，由此可以了解到沉浸式教學開展缺乏資金支持，高校無法將環境設計專業課程提升至一個新的平臺高度，實現學生的樂學與易學。

三、基于虛擬仿真技術的環境設計專業沉浸式教學法創新對策

結合沉浸式虛擬仿真技術特點，找到其與環境設計專業相契合的地方，結合現代社會環境設計行業對人才的需求制訂相應的人才培養方案，針對環境設計專業主干課程內容中所涉及的實驗教學單元，優化環境設計專業課程教學知識體系，打造虛擬仿真實踐教學模式，將創業教育融入實踐教育全過程之中，提升高校環境設計專業實踐教學質量和水平，推進現代技術與高校實踐教學的深度融合。以環境設計專業主干課程“家具與陳設設計”為例，將其作為仿真虛擬技術沉浸式教學改革示范課程進行探究。主要包括三個部分：第一部分是優化環境設計專業課程理論與實踐課程比例，優化課程知識體系;第二部分是打造師生VR教學互動環節與新模式;第三部分是構建環境設計主干課程實踐教學平臺，將環境設計專業課程提升至一個具有科學技術創新水平的高度。

（一）優化課程教學知識體系9AA5B626-98EE-4005-BBA6-45E831E8E550

環境設計專業課程虛擬仿真技術沉浸式教學系統建設，應分為教學媒介、了解、執行以及學生這四個方面。環境設計專業教師必須堅持知識、素質以及能力等方面的協調發展，加強專業理論知識與實踐的結合，進而提升學生的創新能力。首先，高校環境設計專業課程必須著重提升交互式體驗學習比重，結合虛擬仿真技術再現優秀設計作品，讓學生在虛擬仿真技術沉浸式教學中，以使用者的身份實現與空間的交互，幫助學生更好地把握虛擬各類家具在空間中的功能、尺度以及材質等。其次，改善環境設計專業課程比重，將傳統環境設計專業核心課程升級為虛擬仿真實踐教學體系基本教學單元，將理論教學作為線上輔助教學內容，推動環境設計專業課程的整體優化。最后，環境設計專業教師應在實踐教學環節中，構建空間實踐情境課程，以故事情境模式將學生逐漸帶入課程學習之中，增強學生的沉浸式交互體驗。

以“家具與陳設設計”課程教學為例，高校環境設計專業實踐課程建設，必須以實踐內容的選擇以及模型的建立作為教學大綱，提升虛擬仿真技術與所選課程教學的契合度。在家具模型制作方面，環境設計專業教師需避免片面數過多、材質以及貼圖還原度過高等問題，增強虛擬仿真動畫與特效的真實性;在陳設場景呈現方面，環境設計專業教師必須把握多場景的關卡式，增強特色場景客觀規律性。此外，高校環境設計專業教師必須認真把握虛擬仿真實踐教學資源的開發，加強對虛擬仿真實踐教育的管理，推動虛擬仿真實踐教學系統運行。環境設計教師通過虛擬仿真技術實現交互操作，加強對實踐教學內容的考核，通過設置師生評價環節，加強學生沉浸式教學體驗。

（二）打造虛擬仿真實踐教學新模式

虛擬仿真實踐教學新模式的建立，需要圍繞虛擬仿真技術，形成新的實踐教學模式。環境設計專業教師必須統籌協調理論教學以及實踐教學，在實踐教學中，重點突出其專業基礎，形成一種沉浸式教學、參與式學習的創新教學模式。

沉浸式教學模式的首要目的是挖掘學生專業課程學習興趣點，及時對學生在學習過程中存在的問題進行反饋和分析，并且結合課程教學進度作出相應的調整。基于虛擬仿真實踐教學模式的環境設計專業沉浸式教學，主要體現為人們在虛擬交互學習中的感知性學習行為，學生運用VR技術設備，通過整合想象以及感官知覺，產生虛擬幻覺。傳統環境設計專業課程將教師以及學生限制在課堂中，極大地制約學生對于專業知識的吸收。環境設計課程需要學生擁有靈活的思維，如果增加學生環境設計專業知識學習的沉浸感，將學生帶入知識點包圍的課件系統以及真實發生環境之中，能夠有效增加學生對教學內容的把握。此外，由于高校教育資源存在稀缺性，目前一些高校各類專業教育形式還是采用傳統教學方式，教師用課本以及教學資料對學生傳授知識，學生只能被動進行學習，依靠機械教學，不僅無法優化環境設計教學體驗，其教學效果也無法得到有效提升。沉浸式虛擬教學優勢在于，它能夠幫助學生在環境設計課程中實現各類互動，這不僅讓學生自主參與環境設計專業課程教學的積極性得以提高，還讓學生在實際操作過程中更好地理解環境設計專業課程教學內容。

本教學研究以環境設計專業課程“家具與陳設設計”為例，傳統家具以及陳設設計往往是讓學生想象一個空間或者是選擇一張參考圖片進行設計，依靠沉浸式教學方式采用虛擬場景，學生可以根據空間環境精心設計，增強學生的課程參與感，通過課程作業進行考核，驗證學生沉浸式教學效果。如圖1所示，在環境設計專業課程實踐教學中，江蘇信息職業技術學院采用津發科技所提供的ErgoLAB虛擬世界人機環境同步平臺以及CAVE大型沉浸式虛擬現實系統，使學生在環境設計專業課程中獲得更好的沉浸感，再對環境設計專業課程教學效果進行深入分析，同時對課程實踐設計進行驗證。

（三）創新創業教育融入實踐教育全過程

高校通過前期示范驗證后，構建環境設計專業主干課程實踐教學平臺，將環境設計專業課程教學環境以及實訓水平提升至一個新的科學技術創新水平高度，進而實現學生樂學、易學。現階段，當代高校必須將虛擬仿真技術應用于實踐教學環節，有效結合環境設計專業課程開設特點，不斷拓展虛擬仿真技術在環境設計專業課程教育中的應用方式，在豐富環境設計專業教育環境的同時，提升其課程教學成效。

其一，高校應對環境設計專業課程知識體系進行梳理，對課程教學方式進行優化，通過加強高校與企業之間的合作，協力探討環境設計專業課程教學評估方式以及實踐輸出平臺;其二，企業應結合環境設計專業內容，針對高校專業課程教學路徑進行改善，并且由校企雙方共同合作建設虛擬現實教學綜合實訓實驗室。結合上述兩種方式開展校企合作，高校可以擁有非常優質的VR課程資源，高校通過專業教師到企業掛職培訓、企業培訓師引入課堂等方式，為高校培育一批優秀的虛擬現實信息化師資團隊。高校通過校企合作能夠有效保證環境設計專業實踐基地正常運作，助力高校與企業的產教融合深度，進而培育一批具有社會責任感、實踐能力、創新能力以及創新創業能力的高層次應用型人才。

此外，高校必須以學生為核心，堅持理論與實踐的結合，提升環境設計專業學生的創新創業能力。教師應統籌協調環境設計專業理論教學與實踐教學，形成先基礎、再綜合、再到研究與創新為主線的創新教學體系。該體系的開展實現創新教育融入實踐教學全過程，體現現代高校創新人才培養模式。高校環境設計專業教師在課程建設過程中堅持虛實結合的教學原則，通過在高校環境設計專業教育中，實現對人才理論學習、實踐設計、科學研究以及創新工作等的培養，推動高等院校專業教學理論與信息化技術的深度融合。

綜上所述，現代高校必須著眼于環境設計專業發展，加快環境設計專業課程與沉浸式虛擬仿真技術的融合，實現深度學習目標，使其成為現代環境設計專業課程建設的特點。我們在家具設計課程中發現，高校借助虛擬現實技術，能夠有效提升學生對環境設計專業課程的學習興趣增強高校專業教師的教學手段以及教學成效。隨著現代虛擬仿真技術的發展，國內高校以沉浸式教學法將其融入各專業課程教學中，將學生被動學習轉變為主動學習，增強學生在虛擬空間內的體驗，高校通過產學研方式將行業資源融入高校教育中，進而有效提升高校環境設計專業人才培育質量，探索一條更為適合高校環境設計專業的教學模式。

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◎編輯 魯翠紅9AA5B626-98EE-4005-BBA6-45E831E8E550