Mars虛擬現實技術在“景觀雕塑設計”教學中的應用

摘要：景觀雕塑是城市景觀重要的組成部分，是城市環境重要的文化體現。“景觀雕塑設計”這門課程是環境設計專業的骨干課程之一，但目前環境設計專業的這門課程的教學方法滯后和實踐教學不足，沒有將當前先進的技術成果融入課堂。近年來，三維設計軟件、虛擬教學技術的發展以及推陳出新，極大促進了相關設計課程教學質量的提高。因此，將新軟件、新技術應用到“景觀雕塑設計”的課程教學之中是新時代與時俱進的正確選擇，在諸多的相關技術成果當中，“光輝城市·Mars”虛擬現實技術引入景觀雕塑教學具有獨特的優越性。

關鍵詞：Mars虛擬現實技術；景觀雕塑；教學創新

一、研究背景

景觀雕塑是現代城市規劃和建設中不可或缺的一部分，它不僅能夠美化城市環境，突顯城市個性和提高城市文化魅力，還能夠提升城市居民的生活質量和幸福感。“景觀雕塑設計”這門課程是環境設計專業重要的骨干課程之一，由于環境設計專業中這門課程的學分限制，實踐學時有限，教學方法和教學理念滯后，以往的教學方法難以讓學生形成場景感知與設計表達的一體化，方案的展示缺乏真實感和體驗感。因此，引入一種全新的教學方法和技術來提升教學效果至關重要。

二、研究目的

探討“光輝城市·Mars”虛擬技術在“景觀雕塑設計”教學中的應用，是通過引入“光輝城市·Mars”軟件和相關的虛擬設備配合運用，讓同學們在完成某特定環境項目中的景觀雕塑設計時，打破以往“手繪+PS著色+PS背景合成”的低效方式。將三維軟件制作雕塑模型數據或者是3D掃描泥稿的模型數據和3dsMax制作的項目背景環境導入Mars環境之中，讓學生能在Mars空間中完成雕塑體量的調整、選擇適合的材質及背景環境。通過沉浸式體驗，從觀眾的視角檢驗其景觀雕塑方案的空間體量和材質，春、夏、秋、冬的景觀變化，甚至是雕塑作品聲、光、電的實踐和設計探索。將“光輝城市·Mars”虛擬技術引入“景觀雕塑設計”教學中不僅可以幫助教師提升這門課程的教學質量，而且還可以有效提高學生的學習效率、創作能力及審美能力。

三、研究方法

本研究將采用實證研究方法和文獻法，對實地觀察和學生評價等手段收集數據。與“光輝城市·Mars”虛擬技術的教學過程、教學效果以及學生的學習感受進行對比，探討“光輝城市·Mars”虛擬技術引入“景觀雕塑設計”教學的優越性和新時代與時俱進教學的必要性，研究框架如下圖。回顧相關的文獻，了解已有的此項技術在相關設計教學中的應用情況。通過分析文獻，我們可以了解目前學術界對該領域的研究進展和存在的問題，為本研究提供理論支持和指導。

四、“光輝城市·Mars”技術概述

“光輝城市·Mars”是非常優秀的國產軟件，于2017年上市。全國近20萬名設計師，超過400家設計院和全國數十家建筑高校建立緊密的合作關系。Mars通過全球領先建筑VR技術，讓方案能夠被沉浸式體驗和推敲，并極速出動畫和效果，它可直接對接設計師最常用的三維軟件，將方案極速轉化為VR場景，實時渲染出結果。Mars從創作、表達、匯報、交付的全流程助力設計師更高效、更專業地完成設計任務，主要有VR沉浸式體驗、實時渲染、PC端動態匯報、立體漫游、合影故事、全景動畫、VR編輯等核心功能。

研究框架圖

五、景觀雕塑教學存在的不足

景觀雕塑是一種藝術與公共環境相結合的立體造型藝術，景觀雕塑設計是脫胎于景觀設計和雕塑藝術的一門學科。近幾十年來，城市規劃、環境設計讓每座城市煥發新時代的魅力，景觀雕塑在其中扮演著重要的作用，烘托城市氛圍，展示城市文化，甚至是畫龍點睛。因此，“景觀雕塑設計”這門課程在環境設計專業或是園林設計專業中成為一門越來越重視的專業課程。以往的“景觀雕塑設計”三種教學方式存在以下不足，一是直接按雕塑專業的泥塑課程展開教學，但與環境設計專業脫節；二是由于教學條件的限制，按理論教學的形式展開教學，缺乏實踐，學生很難理解和掌握相關知識；相對前兩種，第三種有了巨大的改觀和針對性，其教學方法主要圍繞理論和實踐兩部分展開，但是實踐教學仍然滯后和不足，通常是手繪設計方案或泥塑拍照，再通過結合PS軟件處理合成的方法效果圖，在當今技術背景之下明顯不能與時俱進。

六、“光輝城市·Mars虛擬技術”在景觀雕塑教學中的具體應用

設計的本質是創新，“景觀雕塑設計”教學更需要與時俱進和創新探索。重慶光輝城市自2013年首次推出Mars以來已經與國內多所院校的建筑和環境設計專業建立教學合作關系，2018年至今，企業連續4年、7批次入選教育部高教司產學合作協同育人項目。2021省級協同育人課題“基于Mars的虛擬現實技術教學綜合實訓和實踐基地建設”獲得立項以來，引發我校設計專業師生的熱情關注。本文旨在探索“光輝城市·Mars”軟件技術在“景觀雕塑設計”教學中的應用展開研究，以20級環境設計2022—2023學年第二學期結合“景觀雕塑設計”試行。該課程4學分，經過教研室會議討論并結合“光輝城市·Mars虛擬技術”優越性制訂本學期的“景觀雕塑設計”的教研計劃，主要內容從以下幾部分展開，詳細見下表。

（一）相關理論知識的學習

理論部分教學主要包括景觀雕塑的概念、發展歷程、功能、分類及代表性案例分析。通過發展歷程的學習，學生在掌握發展脈絡的同時，還可以在優秀的設計師及其優秀的作品中吸收營養，培養學生具有屬于當代優秀的景觀雕塑設計思維。通過學習景觀雕塑的功能（即，教育功能、審美功能、娛樂功能等）和分類（紀念性雕塑、主題雕塑、親和性雕塑、裝飾性雕塑），教師掌握扎實的理論知識方能更好地指導設計實踐。

（二）相關設計軟件的學習和鞏固

軟件的學習主要是“光輝城市·Mars虛擬技術”的學習和ZBrush、Maya、3dsMax模型制作軟件的學習鞏固。熟練掌握相關運用能力和提高熟練程度，為雕塑熟練建模打下基礎，相關軟件已有開設課程，以課后學習為主。

（三）雕塑方案設計和雕塑建模能力的訓練

這部分的訓練任務是培養學生根據雕塑方案所在地的人文環境、空間環境初步設計雕塑方案和審美前瞻性完成方案設計，培養學生敏銳的設計思維，在設計方案時做到有的放矢，更要量身定做。建模能力的訓練主要是相關軟件的學習和鞏固（如ZBrush、Maya、3dsMax等），培養學生在雕塑方案確定后可以選擇適合的軟件和方法制作雕塑模型。

（四）Mars軟件的學習

這一部分內容是“光輝城市·Mars虛擬技術”引入景觀雕塑教學重要的學習內容，首先要學會熟練使用Mars軟件，掌握與ZBrush、SketchUp、3dsMax等軟件的配合使用，可以輕松熟練地把模型導入Mars，并在Mars空間里完成相關背景和陪襯素材的創建。熟練地結合環境因素選擇最理想的材質，設置光線并嘗試設置不同天氣、不同季節的效果，掌握渲染效果圖和渲染全景動畫。

（五）VR沉浸式體驗實踐學習

利用虛擬現實設備頭盔顯示器和數據手套讓學生進入自己創建的空間中去審視自己的作品，在最佳的視點檢驗雕塑的體量，身臨其境地感受景觀雕塑作品帶給觀眾的藝術氛圍，甚至是聲光電的藝術效果。

通過使用“光輝城市·Mars虛擬技術”進行“景觀雕塑設計”教學，我們在16周的教學過程中明顯感受到學生呈現出與以往完全不一樣的學習興趣。學生在使用該軟件進行學習時，學習過程變得輕松、愉悅。相比以往使用PS摳圖合成或掃描手繪稿再進行PS著色合成的方式，Mars軟件操作簡單、便捷，并且效果真實，能夠沉浸式地檢驗和感受真實的空間效果，這顯著提升了學習效率和作業質量。

七、“Mars虛擬技術”在“景觀雕塑設計”教學中的優勢和特點

“光輝城市·Mars虛擬技術”具備完善的沉浸式體驗功能，使教師在講解雕塑感、體積感、空間和環境時，學生能夠迅速理解相關的知識點。學生通過沉浸式體驗功能審視作業方案，有效地應用所學知識。引入光輝城市·Mars虛擬技術在“景觀雕塑設計”教學中具有以下優勢和特點：

（1）良好的兼容性。與ZBrush、SketchUp、3dsMax等軟件具有良好的兼容性，方便學生在不同軟件間進行項目轉換和交流。

（2）三維建模與可視化。“光輝城市·Mars軟件技術”具備實時渲染功能，能夠高度真實地展現三維建模和可視化效果。這可以使學生更直觀地理解和表達設計概念，為景觀雕塑設計教學提供了全新的視角和工具，幫助學生深入理解景觀雕塑設計的原理和方法。

（3）多樣化的工具與資源。“光輝城市·Mars軟件技術”提供了豐富的設計工具和資源，包括材質庫、模型庫等，這些資源有助于學生快速構建設計場景，提高設計效率。

（4）場景模擬與觀測。“光輝城市·Mars軟件”技術可以模擬各種場景，如不同時間的光照、天氣、地形變化等。通過這種功能，學生能夠準確預測設計在實際場景中的表現效果。使用該軟件進行教學能夠提升學生的設計能力和創造力，使其能夠更好地應對復雜的實際設計項目。

（5）VR沉浸式體驗。Mars軟件以沉浸式和真實尺度的體驗方式降低了用戶理解雕塑和空間的認知門檻，并且讓難以在效果圖中體現的建筑元素，如視線、空間、細節和材質等得到更多關注。在教學過程中，學生可以通過直觀的沉浸式體驗完成教學，同時也能夠審視自己的作品，提高對設計的理解。

（6）PC端動態匯報。由于實時渲染的優勢，Mars軟件的建筑場景可以直接用于漫游展示，無須花費額外的時間和費用進行渲染。此外，Mars軟件還具備場景預存功能，方便在PC環境下展示預存節點。通過角度、時間和天空的動態變化，學生可以從各個角度觀測設計環境和雕塑效果。

綜上所述，“光輝城市·Mars虛擬技術”在“景觀雕塑設計”教學中的應用為學生提供了更直觀、實用的工具和方法。通過該技術的引入，學生的學習興趣和參與度得以提高，同時學習效率和作業質量也得到了明顯的提升。這一技術的良好兼容性、三維建模與可視化功能、多樣化的工具與資源以及場景模擬與觀測功能，將為學生的設計能力和創造力的提高提供有效的支持。

結語

Mars虛擬現實技術在“景觀雕塑設計”教學中引入后，其優越性是肯定的，但仍存在一些障礙，沒有達到最佳的教學效果。首先，沒有與該教學班級的其他相關課程進行合作，如“景觀設計”“園林設計”“廣場設計”等；其次，該課程的教學和Mars軟件的運用需要建立在相關課程的基礎上，例如“景觀雕塑設計”需要以“景觀設計”“園林設計”“廣場設計”等課程為基礎進行教學，而Mars軟件的運用需要學生掌握ZBrush、SketchUp、3dsMax等軟件的技能。另外，部分學生個人電腦的配置并不滿足Mars、ZBrush、SketchUp、3dsMax等軟件的要求。根據數據分析結果的解釋和討論，可以討論光輝城市·Mars軟件技術在景觀雕塑設計教學中的應用效果，包括學生設計水平的提升、創作能力的發展和學習體驗的改善等方面的影響和意義。同時，還需要對存在的問題進行討論，并提出改進建議，以指導今后的教學實踐。

參考文獻：

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作者簡介：李雄（1985—），男，漢族，湖南郴州人，博士，講師，研究方向：景觀雕塑、雕塑教學。

*通訊作者：朱燦華。