虛擬現實技術應用于造型基礎課程教改探索

汪 洋，劉振林，程蓓蓓，徐興興

(河北科技師范學院，河北 秦皇島 066000)

1 引言

虛擬現實 (Virtual Reality，簡稱 VR) 技術，是利用電腦模擬產生一個三維虛擬世界。用戶可以借助技術設備，與虛擬空間中的物體進行互動，在多種感官上產生沉浸于虛擬世界的感覺，有身臨其境的體驗和感受[1]。虛擬現實最主要的特征是沉浸性( Immersion) ，基本要求就是真實感強[2]。虛擬現實技術應用于園林規劃設計已多見于研究與實踐。隨著虛擬現實技術的發展，在園林及相關專業教學中，應用該技術促進教學改革成為研究熱點。本研究在教育部產學合作、協同育人項目的基礎上，研究虛擬現實技術應用于園林、風景園林專業設計基礎課——造型基礎教學改革的路徑與方法，從而為園林、風景園林專業低年級學生的培養、專業思維能力的構建等，提供新的思路與方法。

2 造型基礎課程分析

2.1 課程設置與內容

河北科技師范學院設有園林及風景園林兩個相關專業，風景園林專業在第二學期開設造型基礎課程，總學時64學時，包括18學時理論和46學時實驗；園林專業在第三學期開設構成基礎課程，總學時32學時，包括16學時理論和16學時實驗。課程名稱有差別，但課程內容基本一致，都是關于“三大構成”的理論與練習，包括平面構成、色彩構成和立體構成。本課程實驗學時多，注重通過繪圖、實驗操作等使學生理解理論知識，提高應用能力。

2.2 課程特點分析

2.2.1 與藝術學科的關系

“三大構成”是藝術類專業的必學內容，它起源于包豪斯的教學體系[3]。包豪斯設計教育最根本的任務是提高學生的造型基本功，研究構成物的結構關系，使學生形成科學的觀察習慣和觀察方法，在這個過程中提升學生的創造力[4]。通過啟蒙學生的形象思維、發散思維能力，進而培養學習者設計能力發揮著重要作用。由于“三大構成”起源于藝術學科，與藝術學科相關專業聯系密切，因此，在教學過程中，注重引導性、體驗性，使學生由“感受”而理解規律。這種“體驗”和“感受”的主觀性較強，存在一定的模糊性和不確定性，需要在教學過程中，增加直觀性的講解，使學生能夠在主觀感受的同時，體會到規律的肯定性，避免因模糊性和不確定性給低年級學生帶來難以把握、沒有頭緒的不確定感，使學習興趣降低等。

2.2.2 適應園林、風景園林專業的課程改革

源于藝術類專業課程的造型基礎，作為園林、風景園林的專業基礎課，需要進行符合園林、風景園林人才培養要求的變化。在進行造型基礎課程教學時，要貼合設計專業學生的專業背景知識，從專業出發對學生進行學習引導[5]。園林、風景園林專業的學生將來要從事的工作或進行的研究，都是和實際工程項目有關的，園林、風景園林專業人才培養，需要注重實踐性與應用性。學科的根本立足點是空間和形態的規劃設計[6]，這是與藝術類專業的一個明顯區別。因此，造型基礎課程在教授學生“三大構成”知識、培養學生藝術審美能力、創造力的同時，不能忽視對應用型人才實踐能力的培養，需要加入尺度感、比例感、空間感的鍛煉與培養。需要將科學的觀念融入到課程中，為專業能力的全方面發展打下基礎。

3 造型基礎課程教學改革與虛擬現實技術的應用

3.1 教學內容改革

造型基礎課程第一部分內容為平面構成，講授平面形態的構成規律，重點是六大構成法則。傳統的“三大構成”實操性教學被形式美法則所約束，單純地重復與模仿平面構成范例，為“構成”而構成[7]。在后期的園林規劃設計實訓中，學生往往將平面圖理解為“圖案”，忽視了園林規劃設計的科學性。因此，在課程改革中，加入園林設計案例顯得更加重要，使學生能夠將平面構成與園林規劃設計實際聯系起來。現代園林景觀設計以西方現代園林為代表，三大構成理論也來源于西方，多數案例都選取自西方現代園林，實地考察難以實現，二維圖片的展示不能滿足教學的需要。利用虛擬現實技術，建立經典園林案例場景非常必要，比如風景園林極簡主義大師彼得·沃克、瑪莎·施瓦茨的作品等。在案例的展示過程中，不能僅僅停留在二維的圖片，需要讓學生明白，園林景觀平面的造型與立體空間的關系。風景園林空間設計的 3D思維和 2D 表現能力，在 VR 技術的輔助下也將得以優化和提升[8]。應用虛擬現實技術“可視化”“直觀化”的特點，向學生展示園林景觀經典案例空間，從三維到二維平面的過程，從而使學生更好地體會園林景觀中平面構成的應用。

課程的第二部分內容為色彩構成，主要講授色彩的屬性與構成規律。在課程改革過程中，應注重與專業實際的結合。色彩構成的訓練也是以二維圖形的繪制為主，學生對色彩的探究也只停留在平面圖案，難以深入體會色彩在三維空間中的狀態。而園林景觀空間是三維空間，如加上時間變化，又可稱為四維空間。空間中的色彩與平面色彩是有差異的，而這種差異需要應用虛擬現實技術“沉浸式”的特點，使學生體會身臨其境之感，由此感受園林景觀中的色彩構成的應用，將色彩與環境結合起來，與視覺感受、情感結合起來，才能夠創造豐富的園林景觀色彩。使學生能夠理解園林景觀中的色彩是三維空間的色彩，平面圖形上的色彩是三維空間色彩的“一面”，色彩構成需要在空間中去考慮。

課程的第三部分為立體構成，主要研究面體、線體、塊體的構成規律以及在園林景觀中的應用。學生除了在實驗中制作模型之外，對實際園林景觀空間的感受較少，脫離真實尺度的圖紙成果難以培養學生準確的空間感覺[9]。因此，應用虛擬現實技術的三維空間塑造、沉浸式體驗的特性，可以有效彌補低年級學生生活經驗不足、空間體驗不足的情況。立體構成不僅僅是“體塊”之間的關系，更重要的是體塊所分割的空虛空間的形態。除此之外，還有光影的變化對空間的影響。這些難以把握的空間構成要素，更需要應用虛擬現實技術，去營造三維空間，再讓學生以直觀化的情景互動去體驗和感受。這將幫助學生迅速建立空間感受，為后續的學習打下良好的基礎。

3.2 教學方法改革

3.2.1 互動式教學

造型基礎課程傳統的教學模式為講授式教學，以教師的理論傳授與引導為主，學生以被動接收信息為主。在引入虛擬現實場景體驗后，學生在學習過程中一改傳統的單純以視覺、記憶等為主的學習模式。學生在 VR 技術融入創造的學習環境中，身體感覺被更全面刺激[10]，虛擬現實技術改變了學生在課堂教學中的定位，從而改變了其對本專業的看法與認知。他們可以與虛擬環境互動，也增強了學生之間的互動交流[11]。教師可以在此過程中，設置題目，由學生作答，由此了解學生的掌握情況，還可以了解學生的能力薄弱點，如對尺度、比例等的觀察感知能力，從而有依據的調整課程內容。教學的互動借助vr設備，在學生之間、師生之間開展，學生的主動性增強，教師對學生的了解也更具有客觀性。

3.2.2 課程聯動教學

造型基礎課程中的案例包括傳統及現代景觀案例，可以與風景園林藝術原理、園林史等課程共享應用虛擬現實技術搭建的三維案例場景。比如西方傳統園林蘭特別墅，在平面構成中，以此案例講解對稱的形式美法則，它也是西方園林史中重要的案例。可以從案例場景角度，去挖掘課程之間的聯系性、知識上的貫通性，從而增強課程之間的銜接，教學資源也可得到最大效率的應用。設計類課程學習與相應虛擬現實案例緊密結合，可直觀的為學生提供形象生動的學習體驗，使教學效果事半功倍[12]。學生在學習過程中，也更加了解課程之間的關系，對案例的多方位解讀也更加地深刻。另外，在設計基礎課與設計軟件課之間建立聯系，將輔助設計軟件融入課程講授，不但能提高教學效果，也使學生對幾種設計軟件不陌生，為今后的學習打好基礎[13]。

4 結論

造型基礎課程對風景園林、園林專業本科學生的設計思維能力培養具有非常重要的基礎性作用，在教學改革過程中，尋找教學內容、教學模式、方法的不完善之處，應用虛擬現實技術進行教學改革，是非常必要的。虛擬環境技術的發展將為規劃設計帶來嶄新的教學、研究與實踐范式，并帶來巨大挑戰[14]。

“三大構成”與園林、風景園林專業進行了結合，教學案例需要應用虛擬現實技術進行完善，使其更符合專業培養的需要。同時虛擬現實技術的“可視化、直觀化、沉浸式”特點，促進了教學方法的改革，使“學生與教師”“人與機”的互動更直接、更有效率；促進多課程的聯動，使課程之間的銜接更為緊密，學生對課程之間關系的理解更深入，從而對知識的掌握更全面。然而，在多課程聯動方面，還可以進行更深入的探索，促進專業培養方案的革新。深入研究虛擬現實技術促進園林、風景園林本科課程教育，將為專業人才的培養帶來更多的啟發。