茶思維下環(huán)境設計專業(yè)虛擬仿真實驗教學模式的研究

王 賢

（商丘工學院，河南商丘 476000）

1 虛擬仿真實驗教學模式的研究背景和現(xiàn)狀分析

1.1 研究背景

2017年、2019年，國務院在系列文件中均提到智能化推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)教育智能化。針對當前高等教育院校環(huán)境設計專業(yè)實驗教學中存在的“建設滯后、器材缺乏、項目局限,過程枯燥，針對性不強”等實際問題進行研究，希望尋求一條智能化的實驗教學的新途徑。虛擬仿真實驗教學項目是國家級虛擬仿真實驗教學中心的重要建設內(nèi)容。2017年起，國家教育部開始推進虛擬仿真實驗教學示范性項目，引導全國各高校積極探索個性化、智能化的實驗教學新模式，形成專業(yè)布局合理、教學效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目新體系。

1.2 現(xiàn)狀分析

隨著國家對智能化手段在教育教學中的重視，各大高校在工程施工和設計實驗教學中都或多或少引進了智能化手段，部分設計行業(yè)和高校在校企合作的形勢之下，開始提供智能開發(fā)模塊的工作，但大多處于起步階段。另外，由于資金不足、缺少雙師型教師等問題，環(huán)境設計專業(yè)實驗教學中仍存在著以下幾個方面問題：

1.實驗實訓滿足不了項目需求。由于環(huán)境設計專業(yè)的工程項目投入不菲，最簡單的家居環(huán)境建設需要大量資金，且環(huán)境類型多樣，無法逐一還原。另外，學校場地短缺等原因?qū)е聦嶒瀸嵱栔荒芡Ａ粼谠O計階段，無法滿足施工落地需求。

2.實訓器材缺乏、利用率低。環(huán)境設計專業(yè)課程開設從景觀設計到不同室內(nèi)空間設計，再到陳設與家具設計，層次豐富，實訓工具多樣，而實訓室工具只能滿足簡單的陳設設計需求，實驗課程結束，實訓器材隨之擱置，器材利用率低。

3.實訓項目與方法單一。由于實驗器材的局限性，專業(yè)實訓局限性大，學生無法系統(tǒng)直觀地了解實際施工技術與流程。實訓方法也僅局限于固定式的操作，導致學生興趣索然，達不到理想的實驗深度，教學效果差強人意。

4.校企合作實訓管理存在問題。學校與本地設計公司建立校企合作基地，但學生僅在大四進行短期實習，與課程實驗實訓脫節(jié)。另外，對于學生在校外的實習沒有良好的管理模式，企業(yè)指導教師形同虛設，學生難以學到系統(tǒng)的設計和施工經(jīng)驗，無法真正達到實習目的。

針對以上問題，如何利用虛擬仿真技術進行環(huán)境設計專業(yè)實驗教學改革是重要研究內(nèi)容。

2 改革目標和擬解決的關鍵問題

2.1 改革目標

虛擬仿真實驗教學建設是將計算機3D技術、多媒體和虛擬交互結合，打造出還原工程類課程中施工現(xiàn)場和施工技術的實踐性實驗教學。研究成果可以為室內(nèi)環(huán)境設計等工程施工中的應用提供可參考的探索依據(jù)，將對教學資源和實驗教學過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學質(zhì)量的根本保障。并且虛擬仿真實驗教學開發(fā)成果同樣適用于其他設計類、土建類等課程的建設，有著十分可行的推廣性和應用前景。

2.2 擬解決的關鍵問題

（1）虛擬仿真實驗教學平臺建設情況分析。國內(nèi)外很多高校已經(jīng)初步建立虛擬仿真實驗教學平臺，閩南師范大學、桂林理工大學、江南大學、鄭州輕工業(yè)學院、貴州民族大學、福建師范大學音樂學院、武漢大學城市設計學院等藝術類學科，已有完善的仿真教學平臺。虛擬仿真項目使用3dsMax、SketchUp和DVS3D技術，虛擬仿真教學多使用Unity3D。以上技術多為環(huán)境設計專業(yè)開設的軟件課程，具有可實施性。

（2）環(huán)境設計專業(yè)可采用的虛擬仿真形式。環(huán)境設計專業(yè)虛擬仿真實驗教學平臺的建設立足于現(xiàn)有實訓設備、實訓場地、師資條件，進行虛擬仿真實驗平臺的建設。設計類專業(yè)主要要打破傳統(tǒng)教學的注入式模式，提高實驗室的利用率和與企業(yè)需求的貼合性。該平臺建設根據(jù)“線下線上結合、交互式體驗、整合資源”的原則，實現(xiàn)現(xiàn)有實驗實訓達不到的教學效果。項目完成后，能有效改善環(huán)境設計及其他設計類專業(yè)的教學研究條件，同時促進VR專業(yè)發(fā)展和相關人才培養(yǎng)。滿足環(huán)境設計系專業(yè)虛擬仿真（VR）項目教學，并支撐基于產(chǎn)教融合、校企合作的教學模式，實現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實仿真項目教學與實訓平臺。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科學研究、校企合作、社會服務等附屬功能。

（3）實驗教學平臺的建設定位。針對專業(yè)特點，立足現(xiàn)有實訓條件、實訓設備和師資力量，明確虛擬仿真實驗教學平臺的建設思路和建設目標，從專業(yè)實際出發(fā)實現(xiàn)產(chǎn)教結合、校企合作、體驗交互的教學與實驗平臺。

（4）實驗教學平臺的建設設計。針對環(huán)境設計專業(yè)，確定仿真實驗教學平臺建設的結構和基本設施。從設計類專業(yè)課程開設出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學平臺能夠涵蓋設計類所學實驗實訓課程需求，從基礎課程到專業(yè)課程，教學項目能夠滿足學生對不同空間類型的模擬認知，培養(yǎng)學生的空間設計思維。

3 虛擬仿真實驗教學平臺可實施范圍

實驗教學平臺的建設將初步服務于環(huán)境設計專業(yè)，使環(huán)境設計的學生及教師直接受益。同時，也適用于其他設計類專業(yè)、土建類專業(yè)，全面總結建設經(jīng)驗，撰寫和發(fā)表高水平的論文，爭取使虛擬仿真實驗教學成果得到更廣泛的推廣。軟件建設將由實訓項目具體分工完成，最后將產(chǎn)品成果化。虛擬仿真實驗教學成果可推廣到其他學科虛擬仿真實驗教學建設，也為其他應用型本科院校虛擬仿真實驗教學提供經(jīng)驗。

4 虛擬仿真實驗教學平臺建設完成的后續(xù)工作

教學平臺建設完成后有后續(xù)工作對其進行跟進，對于學校教研立項的虛擬仿真實驗教學項目，由所在實驗教學中心參與項目驗收，驗收合格的項目必須納入中心的實驗教學應用當中，并由實驗室管理部門復核。

（1）環(huán)境設計專業(yè)的虛擬仿真實驗教學平臺多功能開發(fā)。在人才培養(yǎng)的前提下滿足教師科研、校企合作、社會服務等附屬功能。實現(xiàn)虛擬仿真在遠程設計協(xié)作、虛擬展示等方向的應用；深化校企合作模式的教學改革；兼顧面向校內(nèi)工科虛擬仿真實驗教學項目的設計與開發(fā)。

（2）實驗教學平臺構建下的教學模式；明確平臺建設對學生軟件使用的具體要求和對教師提出的授課要求，教師在線下進行傳統(tǒng)授課的同時要利用仿真平臺進行線上混合式教學模式。

（3）完善教學平臺設施管理規(guī)范。針對平臺的管理和后期管理系統(tǒng)等問題提出具體建議，對于平臺上教學資源、教學積累、教學評價的管理等方面提出可行性方案。在互聯(lián)網(wǎng)信息化的指導下，將管理的可行性方案進行規(guī)范化，保證從教學平臺建設、發(fā)布、應用到管理有完善的管理數(shù)據(jù)，達到信息安全最大化。

5 創(chuàng)新之處與發(fā)展前景

針對環(huán)境設計專業(yè)，確定仿真實驗教學平臺建設的結構和基本設施。從設計類專業(yè)課程開設出發(fā)，向全專業(yè)開放，教學平臺能夠涵蓋設計類所學實驗實訓課程需求，從基礎課程到專業(yè)課程，教學項目能夠滿足學生對不同空間類型的模擬認知，培養(yǎng)學生的空間設計思維。

虛擬實驗教學平臺的研究成果為室內(nèi)外環(huán)境設計等工程施工中的應用提供了可參考的探索，將對教學資源和實驗教學過程整體優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵，提高教學質(zhì)量的根本保障。并且其開發(fā)成果同樣適用于其他設計類、土建類等課程的建設，有著十分可行的推廣性和應用前景。