虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計教育中的應(yīng)用初探

曾玥

摘 要 建筑教育在涉及空間及實物教學(xué)內(nèi)容上時，傳統(tǒng)教育的圖片加解說，或者實地考察的方式，要么難以實現(xiàn)良好的體驗感，要么耗費大量財力人力，因而受到諸多限制。而采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，則可以在實現(xiàn)同樣教學(xué)效果的同時，很好地彌補(bǔ)這些缺陷。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實 建筑教育 教學(xué)方法 教學(xué)效果

中圖分類號：TB482.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著21世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)也迎來了高速發(fā)展期。隨之而來的問題是市場對大量建筑相關(guān)合格人才的需求與人才供應(yīng)不足之間的矛盾。在建筑相關(guān)行業(yè)，包括建筑設(shè)計、建筑施工等行業(yè)人才的培養(yǎng)過程中，當(dāng)涉及需要空間體驗、實地（工地）參觀實習(xí)等教學(xué)內(nèi)容時，傳統(tǒng)教學(xué)通常是采用二維圖像和文字說明的教學(xué)形式，缺乏身臨其境感，以及在工地實習(xí)的機(jī)會，學(xué)生學(xué)習(xí)時的感受和教學(xué)效果大打折扣。因此，傳統(tǒng)建筑教學(xué)手段在這些內(nèi)容的教學(xué)形式上存在著相當(dāng)?shù)木窒扌浴６摂M現(xiàn)實技術(shù)則可以很好地彌補(bǔ)這一缺點，將其應(yīng)用于建筑教育中，會存在非常廣闊的空間。

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，又稱VR技術(shù)，即“Virtual Reality”技術(shù)，是20世紀(jì)80年代的時候，由美國科學(xué)家杰倫.拉尼爾教授提出來的，通過三維建模、計算機(jī)圖形學(xué)、實時立體顯示、新型人機(jī)交互等技術(shù)，使得身處其中的人獲得相應(yīng)的視覺、聽覺、觸覺等虛擬感官刺激，創(chuàng)造沉浸在虛擬場景中的效果。同時，使用者作為主體，還能與軟件顯示中的內(nèi)容進(jìn)行互動，使用軟件中的工具，可以對顯示內(nèi)容進(jìn)行移動、變形、修改等操作，使用戶產(chǎn)生處在真實世界中的感覺。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用軟件包括C#，Unity3D，3Dmax，Maya，Rhinoceros等，與市面上各通用軟件兼容，通用性及可學(xué)性強(qiáng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，目前已在多個領(lǐng)域獲得市場應(yīng)用，包括教育培訓(xùn)、軍事訓(xùn)練、輔助設(shè)計、游戲娛樂等。

2在涉及空間及實物教學(xué)內(nèi)容時，傳統(tǒng)建筑手段的缺點與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢

（1）建筑經(jīng)典作品賞析及認(rèn)知實習(xí)教學(xué)方面：建筑教學(xué)中涉及許多對經(jīng)典作品的認(rèn)知和解讀的教學(xué)內(nèi)容，以建筑學(xué)大一的大師作品賞析課程作業(yè)為例，通常會要求學(xué)生對知名大師的作品，比如柯布西耶的“薩伏伊別墅”、安藤忠雄的“光之教堂”、賴特的“流水別墅”等，進(jìn)行空間、流線、光影、室內(nèi)外視線等方面的分析，內(nèi)容包括空間的尺度感，流線過程中空間的變化，光線結(jié)合洞口或者玻璃產(chǎn)生的光影效果等。此類分析可以有效地提高學(xué)生對空間的認(rèn)知，是建筑設(shè)計類學(xué)生非常重要的培養(yǎng)內(nèi)容。限于傳統(tǒng)教學(xué)中，圖片展示、教師口頭講解，同學(xué)們需要根據(jù)描述對空間進(jìn)行想象的教學(xué)方式，學(xué)生對建筑及建筑內(nèi)部空間認(rèn)知的效果差強(qiáng)人意，且這種教學(xué)方式也難以提起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性。

建筑認(rèn)知教學(xué)包括建筑考察實習(xí)。此類教學(xué)通常由教師帶隊赴異地，對建筑進(jìn)行實地考察。這種教學(xué)方式雖然效果良好，但存在諸多問題，例如大量人員的出行耗費財力物力，費時費力，又有一定的出行安全風(fēng)險。因此，此種教學(xué)方式在整個建筑學(xué)教育體系中只能進(jìn)行寥寥幾次，難以覆蓋大量的建筑實例，教學(xué)內(nèi)容非常有限。

（2）建筑設(shè)計教學(xué)方面： 傳統(tǒng)建筑設(shè)計教學(xué)只能通過Sketchup軟件建立模型，敷設(shè)材質(zhì)，然后在其中漫游。但是該軟件缺乏漫游渲染功能，空間環(huán)境逼真程度欠缺，且該軟件漫游功能較差，空間體驗感不佳。因此，這種教學(xué)方式對培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力的局限性非常明顯。

建筑設(shè)計重慶盧浮印象數(shù)字科技有限公司開發(fā)的Mars系統(tǒng)，采用了類似Lumion的場景布置方式，可以通過在虛擬世界的漫游中，一邊方便地穿梭于各個設(shè)計的建筑場景中，一邊實時修改建筑的材質(zhì)、顏色，可以進(jìn)行類似站在建筑里進(jìn)行設(shè)計修改的功能。并且，該軟件還可以同步渲染，極好地改善了空間體驗感，從而大大縮短了設(shè)計修改過程，改善了設(shè)計作品可視化和可漫游體驗的程度，極大地提高了工作效率，讓學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計創(chuàng)作的過程中，可以沉浸并樂在其中，最終實現(xiàn)提高學(xué)生設(shè)計能力的教學(xué)目的。

（3）工地實習(xí)教學(xué)方面：在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，建筑學(xué)學(xué)生低年級學(xué)習(xí)的建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)造等知識，教師通過照片、示意性圖片、文字說明等來闡述這一知識點，然后通常大三或者大四會被安排到施工工地現(xiàn)場觀摩實習(xí)，參觀工地施工過程中的砌塊砌筑、鋼筋鋪設(shè)、防水材料鋪設(shè)等實際施工操作，作為對所學(xué)知識的現(xiàn)場認(rèn)知，加強(qiáng)對所學(xué)過的相關(guān)知識的理解與記憶，加深印象。

但是這種教學(xué)方式同樣存在諸多問題，比如學(xué)校周邊一定時期內(nèi)施工項目不多，項目施工周期與教學(xué)周期無法匹配，單次實習(xí)只能看到施工周期的某一階段。另外，施工現(xiàn)場雜亂，極易出現(xiàn)安全事故，而大量學(xué)生進(jìn)入工地，也會對工地現(xiàn)場施工單位的工作造成干擾和影響，導(dǎo)致大多施工單位不愿意配合等等。所以，工地觀摩實習(xí)固然教學(xué)效果好，但工地實習(xí)機(jī)會缺乏，安全隱患多，教師及實習(xí)單位責(zé)任重大，極大地限制了該項教學(xué)活動的開展。

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以無需與施工單位的施工周期進(jìn)行協(xié)調(diào)，便可以隨時就能體驗整個施工過程，此外，還可以完全避免各種事故的發(fā)生，實現(xiàn)零安全風(fēng)險。

3結(jié)語

綜上所述，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于建筑教育，無論對于經(jīng)典建筑作品的認(rèn)知，建筑實地考察，建筑設(shè)計教學(xué)，還是工地實習(xí)等方面，都能很好地改善學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗感和參與度，從而大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，有效地提高了教學(xué)效果。以上僅為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑教育應(yīng)用中的一小部分，而該項技術(shù)在建筑教育的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不限于此，因此，其應(yīng)用前景非常廣闊。大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術(shù)與建筑教育結(jié)合的教學(xué)方式，將會成為建筑教育發(fā)展的重要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜華等.施工項目安全控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.endprint