基于VR技術(shù)的建筑初步課程教學(xué)模式探析

曹藝凡

[摘要]傳統(tǒng)的建筑初步教學(xué)模式下，難以生動(dòng)、形象具體化，無法給學(xué)生營造一種直觀的感受，直接影響了課堂教學(xué)效果。但伴隨著VR技術(shù)的發(fā)展，充分利用三維實(shí)體和空間，給師生提供了一個(gè)交流虛擬平臺，使教學(xué)內(nèi)容更加可視化、教學(xué)過程更加交互化，直接提高了建筑初步課堂的教學(xué)質(zhì)量。以建筑初步課堂教學(xué)為研究出發(fā)點(diǎn)，對VR技術(shù)在其中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的研究和論述。

[關(guān)鍵詞VR技術(shù);建筑初步;設(shè)計(jì);課堂教學(xué)

[中圖分類號]G712??????????? ??????? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A???????? ?????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0186-02

建筑初步課程是建筑工程類專業(yè)的一門重要的專業(yè)性課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括建筑概論、建筑基本知識、建筑設(shè)計(jì)表達(dá)技法、形態(tài)構(gòu)成、建筑方案設(shè)計(jì)方法入門，具有較強(qiáng)的專業(yè)性、抽象性，一直是建筑工程類專業(yè)教學(xué)的重難點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師僅以講述為主，嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)效果。而隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，通過VR技術(shù)在建筑初步課堂教學(xué)中的應(yīng)用，使教學(xué)更加形象化、生動(dòng)化、交互化，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

一、VR技術(shù)概述

VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）于20世紀(jì)80年代興起，主要是利用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段而形成的一種高技術(shù)模擬系統(tǒng)。如多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、仿真技術(shù)等。通過VR技術(shù)，可從聽覺、視覺、觸覺等幾方面給人營造一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，使人產(chǎn)生一種身臨其境的感受。

二、VR技術(shù)在建筑初步課程教學(xué)中應(yīng)用的必要性

（一）建筑初步課堂教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，建筑初步課堂教學(xué)中，教師主要是采用多媒體技術(shù)，通過文字、圖像、視頻和聲音等方式進(jìn)行。但這種二維的圖片資料僅僅只能截取建筑物的某個(gè)角度、片段;音頻視頻的影視僅僅是在固定的路徑和視角下進(jìn)行，很難給學(xué)生提供一個(gè)全面、直觀的表達(dá)。更重要的是，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂上處于被動(dòng)狀態(tài)，參與程度比較低，并且缺乏一定的課堂互動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不夠高，直接影響了課堂教學(xué)效果。

另一方面，建筑初步具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，各個(gè)高校雖然要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)實(shí)踐，但鑒于種種原因，學(xué)生又無法真正進(jìn)行實(shí)踐。例如，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)成本較高、工期長，學(xué)生無法做出一個(gè)產(chǎn)品樣品。通常是采用平面的展板進(jìn)行，但受到專業(yè)知識、空間想象力的影響，一些非專業(yè)人士很難看懂，不會(huì)采納。

（二）VR技術(shù)在建筑初步課堂教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢

目前，VR技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代課堂教學(xué)中開始應(yīng)用，并取得了良好的教學(xué)效果。尤其是針對建筑初步等抽象化的課程來說，通過VR技術(shù)的應(yīng)用，利用三維展示形式，給學(xué)生提供一個(gè)逼真、生動(dòng)的學(xué)習(xí)資源，有效提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。具體說來，集中表現(xiàn)在三方面。

1.提高了學(xué)生對空間的感性認(rèn)識

建筑本身就是一個(gè)三維立體空間，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中必須要具備一定的空間尺度感，才能理解書本上的抽象知識，才能在課堂上與教師進(jìn)行無障礙溝通。而這種良好的空間尺度感是需要經(jīng)過長時(shí)間的訓(xùn)練完成的。在這種情況下，只有利用VR技術(shù)，充分結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、色彩元素等，給學(xué)生構(gòu)建不同的空間形態(tài)，幫助學(xué)生獲得不同的空間感受，有效提高了學(xué)生對空間的感性認(rèn)識。

2.提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方式，學(xué)生往往處于被動(dòng)接受知識的狀態(tài)，無論是在學(xué)習(xí)過程中，還是做建筑設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生都感覺無從下手，并且積極性不高。而在VR技術(shù)的應(yīng)用下，教師在課堂中幫學(xué)生營造了一個(gè)形象的虛擬場景，學(xué)生可以自己感受到建筑不同空間的具體性狀，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。同時(shí)，利用這一虛擬平臺，學(xué)生還可以將自己的設(shè)計(jì)作品置于三維的場景中，體驗(yàn)自己的作品，并在體檢的過程中對自己的作品進(jìn)行不斷修正，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.可對課堂進(jìn)行仿真場景構(gòu)造

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式下，教師通過圖片、語言、幻燈片等形式，無法形象、逼真地向?qū)W生講述建筑的相關(guān)知識。例如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)古代建筑的過程中，雖然教師利用一定的方式向?qū)W生講述了有關(guān)古代建筑的具體形式、設(shè)計(jì)理念，但鑒于學(xué)生的理解能力存在一定的差異性，學(xué)生很難準(zhǔn)確把握古代建筑的真正形式、風(fēng)格和特色;相反，通過VR技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，可給學(xué)生營造一個(gè)逼真的場景，在這一場景中，學(xué)生就能夠直觀地理解古代建筑的真正形式，并正確感受古代建筑的風(fēng)格，進(jìn)而把握其建筑特色和理念。由此可見，通過VR技術(shù)，教師在建筑初步的教學(xué)過程中，可以給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)逼真的情境，加深學(xué)生的理解，提高課堂教學(xué)效率。

三、VR技術(shù)在建筑初步課程教學(xué)中的應(yīng)用

VR技術(shù)作為一種新型的教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)內(nèi)容可視化、教學(xué)環(huán)境的虛擬化，大大提高了課堂教學(xué)效率。對此，筆者結(jié)合建筑初步課程中的建筑設(shè)計(jì)教學(xué)，對VR技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

（一）前期調(diào)研

在利用VR技術(shù)之前，必須要加強(qiáng)調(diào)研，對基地的地形、地貌、周邊建筑形態(tài)、城市肌理等進(jìn)行詳細(xì)了解，以便在使用VR技術(shù)的時(shí)候，可將所有的信息進(jìn)行真實(shí)重現(xiàn)。只有在這種情況下，學(xué)生在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，才能對相關(guān)因素（建筑、綠化、人流、車流、洪水位）等進(jìn)行綜合考慮。

（二）案例分析

通過VR技術(shù)，讓學(xué)生對世界各地的著名建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行欣賞、體驗(yàn)、研究，并在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生對相關(guān)的設(shè)計(jì)知識進(jìn)行解、研究，為自己的建筑設(shè)計(jì)積累知識和素材。

（三）概念構(gòu)思

利用VR技術(shù)，讓學(xué)生在虛擬的建筑基底中進(jìn)行漫游，通過真實(shí)的視覺體驗(yàn)，了解建筑師的設(shè)計(jì)理念。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生幫助建筑師發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)中存在的問題，并以此形成自己的設(shè)計(jì)靈感。同時(shí)，學(xué)生還可以將自己的初步設(shè)計(jì)構(gòu)思置入到VR技術(shù)所形成的虛擬世界中，看其是否與基地契合，對其不斷修正和完善。

（四）方案比較

利用VR技術(shù)可以對不同方案進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，并對多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇。同時(shí)，在不同的建筑設(shè)計(jì)方案中，通過VR技術(shù)可以對同一點(diǎn)進(jìn)行觀察、對比，以發(fā)現(xiàn)不同建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，以方便決策。同時(shí)，利用VR技術(shù)還可以對統(tǒng)一建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行局部對比。

（五）空間形成

利用VR技術(shù)，學(xué)生可以在形象、逼真的三維空間中任意暢游，給學(xué)生營造一種身臨其境的感受，在這種情況下，學(xué)生更容易感受到該建筑物的空間氛圍是否符合、空間尺度是否一致、空間變化是否豐富、空間序列是否完整等。尤其是對經(jīng)驗(yàn)不足、空間尺度感不強(qiáng)的學(xué)生來說，VR技術(shù)更加有利于其作出比較和判斷。

（六）細(xì)節(jié)推敲

建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較繁瑣的工作，其中細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)水平直接影響了整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量。利用VR技術(shù)，學(xué)生在完成建筑工程設(shè)計(jì)之后，可通過虛擬平臺對整個(gè)設(shè)計(jì)作品進(jìn)行直觀、形象的呈現(xiàn)，學(xué)生在“真實(shí)”的作品中，可以對每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的觀察、揣摩，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的細(xì)節(jié)問題，如材料的選擇、色彩的搭配、配景的添加等，并進(jìn)行實(shí)時(shí)修改、添加和替換等。同時(shí)，還可以將修改后的作品置入其中，進(jìn)行前后對比，幫助學(xué)生判斷。

（七）匯報(bào)評圖

通過VR技術(shù)，學(xué)生可以快速、高質(zhì)量地展現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)方案，并在完成之后，通過線上平臺完成提交，大大提高了效率。同時(shí)，教師、校外的專家等可以在網(wǎng)上進(jìn)行線上評圖，并提出自己的修改意見，還可以利用該虛擬平臺，和學(xué)生之間進(jìn)行交流。突破了時(shí)間、空間的限制，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

四、VR技術(shù)在建筑初步教學(xué)應(yīng)用中存在的問題和展望

雖然VR技術(shù)在建筑初步課堂教學(xué)中具有無可比擬的優(yōu)勢，在很大程度上提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。但在具體的應(yīng)用中還存在一定的問題，必須要加以解決。集中表現(xiàn)在四方面。

（一）實(shí)現(xiàn)成本過高

VR技術(shù)在應(yīng)用時(shí)必須要擁有相關(guān)的設(shè)備，但其設(shè)備價(jià)格過高，且具有較強(qiáng)的應(yīng)用局限性。一部分高校受到資金等限制，無力購買相關(guān)教學(xué)設(shè)備。面對這一問題，必須要進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)技術(shù)，降低相關(guān)設(shè)備的造價(jià)成本;同時(shí)，高校還可以通過資源共享的方式，與擁有該設(shè)備的學(xué)校進(jìn)行資源共享。

（二）硬件環(huán)境過低

VR技術(shù)在應(yīng)用的過程中普遍存在硬件環(huán)境過低的現(xiàn)象，很難滿足VR技術(shù)的需求。如高校的中心計(jì)算機(jī)處理速度過低，無法對虛擬環(huán)境中的巨大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，且儲(chǔ)存能力也較差。在這種情況下，高校必須要加大資金投入，不斷改善學(xué)校的硬件環(huán)境，以滿足VR技術(shù)的需求。

（三）虛擬效果不佳

目前，VR技術(shù)進(jìn)行虛擬的過程中，普遍側(cè)重于幾何表示，更加注重學(xué)生的視覺感知，而忽視了聽覺、觸覺等方面的感知。并且在這一虛擬過程中缺乏一定的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性，直接降低了虛擬效果。對此，必須要采取有效的手段，加強(qiáng)VR技術(shù)的虛擬效果，給學(xué)生營造一個(gè)融視覺、觸覺和聽覺為一體的虛擬環(huán)境。

（四）虛擬環(huán)境與真實(shí)生產(chǎn)之間存在差異性

學(xué)生在VR技術(shù)營造的虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，與真實(shí)的建筑之間具有明顯的差異性，VR虛擬技術(shù)并不能完成代替真實(shí)建筑生產(chǎn)。因此，在具體教學(xué)應(yīng)用的過程中，教師切不可以VR技術(shù)為重點(diǎn)，代替實(shí)踐教學(xué)，尤其是針對具有創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，必須要讓學(xué)生親身參與到實(shí)踐中。

綜上所述，VR技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，在建筑初步課堂教學(xué)中具有無可比擬的優(yōu)勢，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，已經(jīng)成為建筑教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝菊明，宋曉宇.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)上的應(yīng)用[J].智能城市，2018，4（2）：7-9.

[2]陳虹宇，莊程宇，黃韻.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)教學(xué)中的應(yīng)用探析[J].建筑與文化，2017（12）：214-215.

[3]尹柯.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的安全防范技術(shù)課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2017，34（3）：74-75.

[4]陳敏志，周俊勇，徐馮君.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].山西建筑，2016，42（9）：247-248.

[5]董春華，趙昆明，胡建平，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑類課程教學(xué)中的研究與應(yīng)用[J].中國輕工教育，2015（4）：93-96.

[6]李云.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的《智能建筑》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[A].《建筑科技與管理》組委會(huì).2013年2月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].《建筑科技與管理》組委會(huì)，2013：2.

◎編輯 馮永霞