基于虛擬現實技術的園林設計類課程教學改革探索

摘 要 基于虛擬現實技術的教學改革體現了信息技術與教育的深度融合。分析園林設計類課程教學中存在的理論與實踐脫節、線下學習受時空限制等問題，探討虛擬現實技術在園林設計類課程教學中的應用效果和在線上線下教學、實踐教學等方面的應用實踐，對當前虛擬現實技術應用于園林設計類課程教學時存在的問題進行思考。

關鍵詞 高職院校；虛擬現實技術；園林設計類課程；教學改革；沉浸式教學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）19-0154-03

0 引言

《中國教育現代化2035》提出要“創新教育服務業態，建立數字教育資源共建共享機制”；《教育信息化2.0行動計劃》提出要“持續推動信息技術與教育深度融合”；《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》鼓勵職業學校利用現代信息技術推動人才培養模式改革，推動教育教學變革

創新。

依托虛擬現實技術和智能教學平臺開展教學改革是當前信息化教學改革的方向，是提升線上線下混合式教學質量的重要途徑，也將推動高職院校人才培養模式改革和課程教學改革。對園林設計類課程來說，基于虛擬現實技術的虛擬場景將有效促進課程教學改革。

1 虛擬現實技術

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是一種以模擬的方式，由計算機生成并通過視覺、聽覺、觸覺等作用于體驗者以創建和體驗虛擬世界，使體驗者在真實空間中通過與傳感器收集設備、計算機硬件和VR引擎三者共同作用下產生視、聽、觸等感知行為而產生一種沉浸的感覺并能與虛擬環境相互作用從而引起虛擬環境實時變化的交互行為的技

術[1-2]?；有浴Ⅲw驗感、想象力、反饋性是虛擬現實技術主要的特性[2]。虛擬現實技術可以突破原有二維的呈現方式，讓空間得以通過三維的形式呈現，并通過人機交互給人帶來真實環境的體驗感，從而產生代入感和沉浸感，完全改變了傳統的人和人之間、人和計算機之間的交互方式[1-2]。

園林藝術是三維空間藝術，園林設計類課程具有理論性、技術性、藝術性、綜合性、抽象性等特點。通過虛擬現實技術不僅能展示園林空間效果，讓人產生體驗感和沉浸感，在園林設計過程中，設計師還可以通過在虛擬空間開展設計，將設計效果直接以三維空間形式展示，提高工作效率和效果。將虛擬現實技術與課程教學相結合，可以有效提高園林設計類課程的教學質量，促進信息技術與教學改革深度融合。

2 園林設計類課程教學中存在的問題

2.1 理論與實踐脫節

園林是空間境域，園林藝術是三維立體空間藝術，對園林藝術的觀賞形式應是進入式和體驗式的觀賞，在二維平面d51e155c80ba7eaf4c5f6fa5a1eacb1f上的觀賞無法真正領略園林藝術的魅力。在教學中，利用屏幕以二維的方式呈現的景觀很難讓學生真正理解和體驗園林藝術，從而理解園林設計的相關理論知識。而傳統的教學資源大多僅限于在二維平面展示，在二維平面上探討三維空間問題，不僅理論抽象、難以理解、枯燥無味，還脫離實際，導致學生感到學習難度大，學習興趣不高，產生畏難心理。在傳統教學中，由于場景呈現技術的局限，理論知識只能采用模塊教學，學生首先需要將模塊化的知識進行整合才能與現實場景相結合，缺乏實踐經驗的學生難以整合知識并將其與場景結合。在規劃設計實踐中，園林設計首先由二維圖紙表現，再到三維效果圖，最終設計成品則是按圖施工后的真實空間場景，因此，設計圖紙和景觀最終效果脫節的現象普遍存在，這不僅是設計師面臨的問題，更是學生學習園林設計類課程的難點和痛點。傳統的教學技術無法逾越圖紙和設計成品之間的鴻溝，學生在設計過程中無論在空間尺度還是景觀效果上全靠個人想象和感覺，無法在圖紙和現實場景之間建立聯系，無法評價和把控設計成品最終呈現的效果。因此，當前園林設計類課程教學效果呈現出明顯的滯后性，學生往往要在經過豐富的實踐后才能真正理解和掌握園林設計的相關理論與實踐技能。

2.2 學習場景受時空限制

園林藝術作為三維藝術，深入真實的三維園林空間體驗，讓學生在真實的環境中理解和掌握知識并構建系統的知識體系、提升學生的學習積極性、提高理論教學效果的沉浸式情境教學無疑是理想的教學形式。但是深入園林空間感受豐富多彩的園林藝術往往受到時間和空間的限制，日常教學所能利用的場景非常有限。園林是自然環境，是有生命的藝術，在不同的時間節點上會呈現出不同的狀態，學生即使現場體驗也不能完全領略其在不同時間節點上多姿多彩的美，如在春季只能欣賞園林春季的景觀而感受不到冬季的景觀特色。在真實的空間游覽，人的視點也僅局限于人視角度，不能全方位觀賞?？梢娬鎸嵉膱鼍霸诮虒W中容易受到現實時空條件的限制，不能完全滿足教學需要。

3 虛擬現實技術應用于園林設計類課程教

學的意義

3.1 構建真實學習情境，提高理論學習效果

建構主義認為知識不是通過傳授獲得的，而是基于一定的環境（情境）構建，建構主義中情境認知理論十分重視真實情境的創設，認為教師應當建立豐富的蘊含學習資源的場景。沉浸式虛擬現實技術提供的多維立體情境能夠綜合刺激學生的視覺、聽覺、觸覺等感官，是其他媒體和教學環境所無法比擬的[3]。

建構主義所要求的學習環境得到了當代最新信息技術成果的強有力支持，利用基于虛擬現實技術開發的虛擬教學場景、虛擬實訓平臺、虛擬實驗室等開展教學已經變成現實，成為當前高職院校教學改革的重要方向。利用虛擬現實技術改變當前的二維教學資源形式與教學模式，構建三維場景式的教學資源，提供一種三維虛擬場景教學，讓學生在具有真實感的三維場景中進行互動式、沉浸式學習，在知識學習中從受教者變為體驗者和實踐者，在體驗與實踐中獲得知識，有效打破理論與實踐之間的壁壘，引導學生主動學習與探索，讓學生在體驗中理解知識，構建知識體系，從而提高理論教學效果和課程教學質量。

3.2 跨越時空界限，開展線上自主學習

隨著虛擬現實技術的發展和應用，“360°云游覽”等新型情境體驗給更多行業帶來新的發展視角，也給園林設計類課程教學提供了更多的教學思路。由于虛擬現實技術能帶來照片級的真實感，是真實場景的三維展現且具有交互性，學生可以通過鼠標選擇視角，獲得親臨現場般環視、俯瞰和仰視等各種角度的觀賞和沉浸式體驗，還可以任意放大和縮小，突破現場體驗視角上的局限，便于全方位理解園林藝術。虛擬現實技術不僅可以讓人沉浸式體驗三維場景，還可以在短時間內體驗不同時間軸上的景觀變化，展示園林在不同時間點，不同季節、氣候氣象和光影下豐富的景觀效果，突破觀賞園林藝術的時空界限，豐富體驗內容，讓學生更好地理解園林藝術的內涵，在設計實踐過程中有更全面的思考，尤其是對有生命的植物進行景觀設計時[4]。利用虛擬現實技術與課程教學內容相結合，開發相應的線上教學資源和學習平臺，可以讓學生突破時空限制，足不出戶就能沉浸式體驗園林藝術，自主開展線上學習。

3.3 利用虛擬仿真實訓平臺，提高專業綜合能力

基于虛擬現實技術打造虛擬仿真實訓平臺，園林設計類課程可以開展項目化沉浸式教學，通過線上線下結合，提升教學質量。園林設計類課程虛擬仿真實訓平臺可以將三維虛擬場景與設計理論相結合，讓學生突破從圖紙到設計成品的關鍵環節，縮短教學內容與崗位工作之間的差距，真正實現工學結合，推動專業產教融合人才培養模式落地實施。利用三維虛擬場景進行沉浸式教學能直觀地將設計理論與實踐無縫對接，幫助學生夯實理論基礎，提升整體設計理論水平和藝術素養，培養學生的創新能力。

4 虛擬現實技術在園林設計類課程教學中

的應用實踐

4.1 開展線上教學

在常規的線上教學平臺中，可以根據每個任務和知識點的目標要求，有針對性地構建三維虛擬場景，作為在線教學資源的素材和積件，使理論知識情境化，便于學生理解和掌握，助力學生更好地開展線上理論學習。例如：講解園林景觀空間時，單純靠教師描述或圖片展示，學生很難想象和理解，通過三維虛擬場景可以對其進行直觀展示，便于學生理解和學習。這種虛擬場景根據每個任務點或知識點的目標構建，場景可以較為簡單，除了三維空間展示，還可以選擇不同的觀賞視角和距離，在技術上較為簡單，對設備和軟件沒有特殊要求，易于實施。

4.2 綜合場景學習體驗

學生進行園林設計類課程學習，需要通過大量案例學習和體驗才能加強理解和感受，但是這樣的現場體驗學習受到時空限制。在進行一些案例學習體驗時可以利用虛擬漫游技術實現，如佩戴VR眼鏡和VR頭盔可以體驗虛擬場景，體驗時雖然只能坐著或站著，具有一定的限制，但是可以模擬進入空間獲得真實的體驗感。通過沉浸式虛擬現實系統，裝配頭戴式顯示器和數據手套、手柄等設備，體驗者可以自主與場景進行全方面的互動，深度體驗。在園林設計類課程教學中，這種沉浸式虛擬場景不僅可以模擬真實環境，還可以打破時空界限，在場景中展示時間變化、四季轉化的空間效果，融合視聽體驗。這種沉浸式教學可以讓學生在體驗中掌握園林設計原理的運用，感受園林藝術的魅力，有效解決了園林設計類課程教學中的難點問題[5-6]。

4.3 開展實訓實踐教學

通過虛擬仿真實訓平臺開展設計實訓，首先可以將項目現狀在虛擬空間展示，讓學生能真實體驗現場空間感。設計階段，學生在虛擬操作平臺可以直接選擇相應的園林要素在三維虛擬環境中進行設計，設計的尺度、色彩、質感、整體景觀空間效果可以實時直觀呈現。例如：進行園林植物造景設計課程教學時，虛擬仿真實訓平臺提供各種植物素材的三維立體效果，學生可以根據設計目標選擇，在三維空間直接進行設計，隨意選擇植物并調整比例，設計三維效果立即呈現，并能模擬所選植物在不同時間節點和季節中的效果，使整個設計過程直觀、可控，設計的科學性、藝術性和實踐性得到很好的把握。一方面，使設計方案效果更接近方案落地后的真實效果，打破設計圖紙與設計成品之間的壁

壘；另一方面，學生會根據設計呈現的效果探討方案的可行性、科學性和藝術性，對方案進行調整和優化，有效解決了傳統教學中設計全靠想象的問題，降低了園林設計類課程學習的難度，極大提高了學生的學習興趣，改變了園林設計類課程學習效果的滯后性，有效提高了學生的實踐能力和綜合職業

能力[7]。

5 結束語

風景園林虛擬場景的沉浸性建立在交互性的基礎上，同時要求有更高的視覺質量、聲學質量和光學質量[1]。園林是由自然山水地貌、園林植物、建筑小品、道路鋪裝要素組成，是一門綜合的藝術，更是一個生機勃勃的自然環境，在自然四季更替、晨昏交替和風霜雨雪等不同的環境中呈現不同的形態，隨著時間的流逝呈現不同的景觀效果。園林中變化豐富的園林山水地形、豐富多彩的植物、園林建筑小品等硬質景觀設計形式可以隨著材質選擇搭配呈現不同的設計效果，要真實呈現這樣的空間環境對技術的要求較高。在交互性上，基于虛擬現實技術的園林設計類課程教學依然存在一定的不足，園林設計過程體現了人的智慧和創造力，在虛擬仿真實訓平臺中，如果只是利用現有的素材進行空間搭建和設計，不能對要素進行自由設計，就只能對總體效果進行把控，不能完全將人的創造性充分體現出來。園林虛擬場景無論在真實度還是設計交互性上還有較大的提升空間，但是目前的技術仍然可以在很大程度上解決學生的理論學習和實踐能力培養上的難點問題。

隨著社會發展和科技的進步，基于虛擬現實技術的教學應用越來越普遍，已經成為一種常規化的教學手段。教師應及時改變教學思路與方法，依據相關教育教學理論總結基于虛擬現實技術的教學方法，創新教學模式，開發基于虛擬現實技術的實踐教學平臺，助力新時代背景下高職院校教學改革。

6 參考文獻

[1] 李國松.虛擬現實（VR）技術在風景園林規劃與設計中的應用研究[D].長沙：中南林業科技大學，2007.

[2] 高馨.虛擬現實技術輔助城市公園空間設計的適用性研究[D].深圳：深圳大學，2020.

[3] 張莉，路虹劍.沉浸式虛擬現實技術在科學教學中的應用研究[J].計算機教育，2019（12）：11-15.

[4] 劉富營，承杰.環境藝術設計中VR技術的應用研究[J].山東農業工程學院學報，2019，36（12）：17-18.

[5] 張奇知.基于虛擬現實的中國古典園林多感官設計表達研究：以揚州個園為例[D].蘭州：蘭州交通大學，2018.

[6] 姚佳純.沉浸式場景教學模式在居住區景觀規劃與設計課程中的探索[J].四川建筑，2022，42（2）：329-330，333.

[7] 閻雙.VR/AR教學資源庫建設與應用研究[J].福建電腦，2023，39（12）：85-89.

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.19.154

*項目來源：廣西壯族自治區教育廳職業教育教學改革研究課題“基于虛擬場景的園林設計類課程沉浸式教學改革研究”（項目編號：GXGZJG2020B099）。

作者簡介：梁愛麗，副教授。