周佳梦　韦丽沙　刘敏楠　刘小冬

[摘 要]随着“线上教育”的推动与发展，虚拟现实技术以其交互性、沉浸性的独特优势，在园林规划设计类课程的教学改革中具有显著影响力与应用价值。文章针对虚拟现实技术对线上线下教学模式的课程构建进行研究探索，主要分为课前线上虚拟教学场景的构建准备、课中线上线下混合式教学训练以及课后线上虚拟课堂拓展交流三部分，并针对当前虚拟现实技术现状及问题提出建议、策略。

[关键词]风景园林;虚拟现实;线上线下;教学研究

[中图分类号] G642.421 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）08-0065-03

2019年年末至2020年伊始，新型冠状病毒（世界卫生组织将其命名为“COVID-19”）引起了全国人民乃至世界范围的关注，为有效阻断疫情向校园扩散，中国教育部鼓励各级各地“停课不停学”，并倡导各校利用互联网和信息化教育资源有效开展“线上教育”。今后，随着科技进步与社会需求的不断扩展，虚拟现实技术将在教育行业中得到更大的发展，并会给传统高校教育模式带来变革。课题组将虚拟现实技术融入园林规划设计类课程教学中，利用线上教学与线下教学互相配合，促进园林规划设计类课程教学长远发展。

一、虚拟现实技术与园林规划设计

（一）虚拟现实技术

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术与互联网络皆为20世纪末期兴起的一门综合性信息技术[1]。虚拟现实技术是以计算机作为技术的支撑，利用计算机网络技术、图形技术、仿真技术、人工智能技术以及多传感技术等多种技术手段来创造虚拟的可交互的三维空间场景，并将视觉、听觉、力觉、触觉等多重感知融入虚拟空间场景中，用户通过技术手段和交互设备的帮助，以一种身临其境的方式来体验创造的虚拟空间[2]。虚拟现实技术的应用具有以下特征：其一，交互性。交互性是指人可以对模拟环境内的物体进行操作，并能够从中得到反馈。VR设备目前比较常见的交互形式主要有手势控制、头部追踪及触觉反馈。其二，沉浸性。沉浸性是指人作为主角可以在虚拟环境中获得身临其境、完全沉浸式的空间体验。其三，空间化。设计构思可具有动态空间与抽象思维的不确定性，VR技术可以摆脱真实环境中的现实阻碍，在虚拟世界中将设计构思充分发挥。其四，信息化。利用互联网平台将作品信息化，可在“资料互联”的环境中与其他作品或数码媒介产品交流信息，更好地鉴赏沟通作品及推敲设计内容等[3]。

（二）虚拟现实技术在园林规划设计行业中的应用

虚拟现实技术可以帮助设计师把草图方案迅速变成能够互动、游走的“建成世界”，并通过第一人称的漫游观察和体验自己的设计空间，便于及时修正与完善设计，极大地调动园林设计师的设计思维和创造力，同时也为完善设计作品拓展了更多可能性。因此，虚拟现实技术成为新时代园林设计师突破局限、达到更高设计目标的新型设计工具[4]。

虚拟现实技术的交互性及沉浸性不仅可以展示设计师的想法，还可以为用户参与提供更大的空间，使得非专业人士可以通过虚拟场景的体验获得真实的景观感受，然后向设计师提供体验反馈，最终使构思转化为设计方案。这是一个从设计师向用户的单向传递到多向合作的变化，极大地促进了园林规划设计作品的公众参与程度，同时也可利用信息数据构建更加全面的景观评价体系。

二、传统园林规划设计教学的现状问题

园林专业课程教学的主要目的是帮助学生构建合理的设计思维和娴熟的空间塑造能力，在合理组织空间、功能、景观要素的基础上，逐步养成复杂情况下的综合设计能力。园林专业课程对学生的空间思维及空间理解能力要求很高，帮助学生完成“知识点”和“空间”之间的转化，往往也是教学过程中的重点和难点，这就需要教师将抽象问题具象化、形象化，帮助学生建立起不同维度的空间思维能力、空间创造能力。其中，最主要的就是为学生创造有效的、可感知的空间情境，让学生有充分的沉浸感和场所感，从而有效地促进学生对知识的内化吸收，提升教学效率，达到人才优化目标。

目前高校园林类规划设计的线上教学主要是利用课堂演示图片、视频或者实地调研的方式将知识传递给学生，使学生利用自我空间想象力获得场地尺度空间感和场景感。在线下教学中，实地调研的教学方法相较课堂理论的扁平化输出更为直观易懂，学生的教学反馈最佳，但仍存在诸多弊端：其一，对于一些理论化的教学模型，无法找出对应的实际工程项目，学生难以亲身到达，导致无法实测调研。其二，户外教学存在天气、场地、社会环境等不确定因素，例如突发疫情，教师就必须调整现场调研教学计划。其三，学生无法实践操作，无法对知识点产生深刻的理解和认识。其四，户外教学还需要考虑学生及教师的人身安全、财产安全等诸多复杂因素。此外，在少数实施线上教学模式的高校中，当前仍存在如虚拟现实技术设备搭建不完善、与线下教学课程搭配不紧密、教师对软件及硬件设备应用经验不足等问题[5]。

三、虚拟现实技术在園林规划设计类课程中的应用探析

近年来，国内外许多高校或研究中心开始建立虚拟现实实验室，用于相关的教学及科研。比如，南京林业大学风景园林学院建设了园林虚拟现实实验室，浙江大学开发了虚拟建筑环境实时漫游，故宫文化遗址数字化应用研究所构建了“虚拟紫禁城”，英国大英图书馆利用虚拟现实技术还原了19世纪的渝中半岛，并将该项目在2019年重庆智博会上展出。不少教师在教学中坚持“教师主导，学生主体”的原则，以教学效果最优化为目标，以师生积极互动交流为基础，利用虚拟现实技术构建线上线下混合式教学模式，对园林规划设计类课程进行探索研究[6-8]。线上线下混合式教学模式主要分为课前准备、课堂训练与课后拓展3个部分，具体内容详见表1。

（一）课前准备线上虚拟教学场景的构建

课前教师可将教学任务与资料通过线上平台发布，针对课程内容提前布置案例作品或设计方案任务书，学生可于线上平台查看教学计划，明确学习任务，并利用虚拟现实技术为案例作品或设计地块进行场景构建。学生通过构建虚拟教学场景可提高对空间尺度和空间形态的认知能力，对知识点进行线上预习，同时通过实践现场模拟操作锻炼提高学生思考能力与动手能力。

学生在虚拟教学场景构建中如遇问题和困难，教师应鼓励他们与教师或其他同学交流互动，引导学生参与讨论。教师也可利用线上平台查看学生学习进度，定时监督提醒，结合课前学生反馈的问题与虚拟教学场景搭建情况，及时调整课堂训练内容与教学活动，提高课堂效率并使课程内容最优化。

（二）课堂训练线上线下混合式教学

1.虚拟教学场景结合理论知识讲解

将虚拟现实技术构建的教学场景与课堂理论知识点相结合，让学生以第一视角进入园林当中直观地体验园林空间。虚拟技术的案例展示相比图片或视频，更易调动学生学习兴趣与积极性，促使学生理解思考。再者，虚拟的场景可以有效地帮助学生建立空间感，理解二维平面与三维空间的内在逻辑关系，增强空间思维能力，实现三维景观空间与二维图形之间的任意切换。全方位场景还能使学生深刻理解园林造景手法及设计细节。除此之外，学生还可对虚拟环境条件实现多样化体验，例如可在虚拟场地中对天空、季节等进行转换，真切地感受园林空间在不同时间、不同季相下的形态变化;又例如在中西方古典园林的鉴赏课程里，学生可借助虚拟现实技术复刻古典园林空间。再如，在园林植物设计课程中，可运用虚拟现实技术模拟园林绿地种植现场，全面直观地讲解園林种植全过程，并让学生进行虚拟种植，对不同植物种类、大小、组合方式进行设计，有效地培养学生的植物美学观念，构建起植物种植的设计理念与方式方法。

2.设计场地前期分析

利用虚拟现实技术，可以在园林设计前期建立仿真的项目空间环境，建立交互式界面，帮助学生进行场地分析，掌握场地地形、道路、树木、河流、建筑等现状条件，风向、日照等环境条件等。此外，还可以制作相应的虚拟测试，研究用户需求，甚至可以利用虚拟现实技术快速地展现概念方案，以研究其可行性。这种种方式，均可以快速便捷地指导学生做出更完善的场地信息报告和方案构想。

3.设计方案对比推敲

在方案规划设计阶段，需要对现场场地进行定位与定量设计构思，学生需要对规划设计方案布局进行精确描述，如制作方案平面图、立体图、剖面图、效果图、局部效果图等，可借助虚拟现实技术，让学生置身于设计空间的内部环境中，在3D 模型基础上掌握园林布局真实感。学生需要对场地进行整体布局，对景观节点进行详细设计，对造型色彩等进行精细化搭配，通过精密度较高的方案对比推敲，拟定最终的设计方案。长期的虚拟现实训练能够促进学生创新意识的全面激发，提升学生的基本设计能力，能够在3D建模美感基础上实现细节突破并提高设计深度。

4.设计方案展示汇报

园林规划设计方案的展示汇报是整体方案设计理念的集中体现，其表现形式手法多种多样。效果图展示是园林设计的重要成果之一，但其只能做定点渲染，展现的内容非常有限。动画展示虽可多方位展现构想，但观者仍停留在观望者视角，无法身临其境。借助虚拟现实技术，学生可对方案进行沉浸式阐释，教师或听者可进入最终方案搭建的虚拟场景中进行体验，了解学生设计意图并观察最终设计效果，以便提供更直观高效的反馈建议。

（三）课后线上虚拟课堂拓展交流

在虚拟现实的互联网系统下可将课堂内容、课堂案例场景、学生方案设计场景等课程资料进行云存储，方便学生随时随地地对课程资料进行调取，有效地促进再学习。在局域网络的创设过程中，VR设备还可将主机系统进行相互连接，并由教师扮演管理员的角色，随时掌握学生线上学习的动态与进度，针对模拟操作进行实时问询与解答。学生们也可对热点问题在云端进行讨论交流，对课程知识内容进行深刻讨论，以高效完成课程学习。

（四）线上线下教学模式构建及应用小结

根据上述三点内容即课前准备、课堂训练与课后拓展，可将虚拟现实技术在园林规划设计课程中的运用总结为：第一，课前学生小组针对理论课程案例和设计场地现状条件进行虚拟场景搭建。第二，课中教师可利用虚拟案例表述知识点并对规划设计场地模拟多种环境条件与处理方式，学生可利用虚拟场景对设计方案进行反复推敲并最终展示汇报。第三，课后教师和学生可将案例与设计作品上传至云课堂便于及时反馈交流。

四、虚拟现实技术的尚存问题及策略

虚拟现实技术的实现主要依赖两个至关重要的方面，一是内容，二是设备。由于虚拟现实技术的前端性和新颖性，其软件资料及设备系统尚未完善，存在一定的应用局限，技术本身亟待升级。因此，应做好以下几点。

（一）提高教师操作水平

为能实现教师在课程中熟练运用虚拟现实技术，可由学校或相关组织机构对教师进行指导培训，尽量缩短教师对操作流程的熟练时间，避免因学习软件设备操作导致对课程本身探索改良的时间和精力不足问题。同时，虚拟现实技术也应随着社会需求的提高持续更新迭代，提升优化软件自身灵活性，降低软件学习难度，方便教师和学生轻松应用，也更易于推广使用。

（二）资源共享构建模型库

园林规划设计类教学可借助虚拟现实技术复刻真实度较高的案例模型，建议虚拟现实平台开发云端共享模型资源库，促进国内外各大高校的园林师生共同积累共享经典案例模型，并可对已有模型资源持续完善优化更新，充分发挥虚拟现实技术对园林规划设计课程教学的优势最大化。

（三）完善VR硬件设备，优化课堂应用体验

园林规划设计类课程须为学生提供较强的场景沉浸感，因此对虚拟现实技术设备具有较高的应用要求。同时，各类大型教学设备自身造价较高，因而对高校教学资金前期投入量产生较大压力。软件设备提供方应对技术程序进行适当升级，逐步降低设备成本，并进一步提高其数据转化效率和可视化功能，使更多高校师生能体会沉浸式的视觉模拟效果，更高效地完成知识的传达与学习过程。

五、结论与展望

从20世纪80年代末“虚拟现实”概念提出至今，VR技术逐步完善，在风景园林规划设计领域中突破了传统维度限制，成为一种全新的设计表达系统。经过疫情特殊时期需求，各大高校全面采用线上教学模式也意味着未来的教学模式将由此发生质变，全面开启线上线下混合式教育模式时代。由此契机，园林规划设计类课程应积极通过多种创新型的教育教学手段，将虚拟现实技术融入课程改革之中，使学生率先适应社会发展需求并感受创新科技思想。然而，须强调线上线下教学应统筹兼顾，虚拟现实技术为辅助授课的手段和工具，不可替代全部授课方式。随着虚拟现实技术的科技进步与发展，园林规划设计类课程将在应用学习中更好地向前发展。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 汪成为.灵境（虚拟现实技术）理论实现及应用[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2] 王圣霖，朱世范，胡海辉.基于移动设备的虚拟实境技术在景观设计中的应用[J].中国园林，2015（11）：65-68.

[3] 刘祥.虚拟现实技术辅助建筑设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4] 杜春兰，刘辰.VR元年看虚拟现实在风景园林行业中的应用[J].包装世界，2017（1）：69-71.

[5] 李蒙.虚拟现实技术在高校景观设计教学中的应用[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2018（10）：13-14.

[6] 雒新艳.基于移动终端的线上线下混合式教学模式构建与实践：以高职园林生态课程为例[J].现代农业科技，2019（12）：243-245.

[7] 李国松，杨柳青.虚拟现实技术在风景园林规划与设计中的应用研究：几种常见虚拟现实技术的应用评价分析[J].中国园林，2008（2）：32-36.

[8] 祝晓. 虚拟现实技术辅助园林规划设计研究[D].南京：南京林业大学，2011.

[责任编辑：钟 岚]