环境设计专业教学虚拟仿真技术应用

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【摘要】随着我国教育事业的不断发展，以及信息技术的迅速崛起，信息化技术逐渐被广泛应用于应用型本科院校的教学当中。虚拟仿真技术作为当前较为新颖的技术手段之一，具有操作简便、模型设计效果更为直观等特点，将虚拟仿真技术与环境设计专业教学所融合，创建虚拟仿真实践教学体系在环境设计专业教学中可发挥出现代化的教育革新、提高学生学习能力及兴趣、适应社会发展的需求等特点。应用型本科院校可通过设立虚拟仿真实践选修课、多软件联合教学、引进成本跟踪分析系统以及建立并完善虚拟仿真实践教学中心等方式建设出一个健全的模拟仿真实践教学体系，对于培养出更具实践性的高水平环境设计人才具有重要意义。

【关键词】产教融合；环境设计专业；虚拟仿真教学体系

产教融合指的是高等院校在应用型人才培养目标下，根据学校中所设专业，积极开办专业产业，将产业和教学紧密的结合在一起，两者相互支持，相互促进，将学校创办成一个集人才培养、科学研究、科技服务为一体的办学模式，在“产”、“教”的深度合作下，相互依存，并实现资源共享，最终达到产业与教育共同、协调发展的目的[1]。在我国大力推进产教融合的情况下，各类型应用型本科院校、职业类院校响应国家号召，积极开展产教融合，其对于提高办学质量、提高经济效益具有重要意义。环境设计专业主要是为我国建筑设计、室内设计、公共艺术设计及园林景观设计等行业培养专业人才的专业，传统环境设计教学过于抽象，设计图也是以二维图纸为主，其不仅会降低学生的学习兴趣，同时学生也无法更加有效的接受相关知识内容，从而降低学习质量，不利于学生今后的发展[2]。模拟仿真实践教学作为当前较为热门的教学模式之一，可将二维图纸转化成三维立体模型，不仅能够激起学生的学习兴趣，同时也可有效提高教学质量。本文给予产教融合，对模拟仿真实践教学体系在环境设计专业中的优势进行探讨，并对模拟仿真实践教学体系的教学模式建设进行规划。

一、模拟仿真实践教学体系在环境设计专业中的优势

1.1现代化的教育革新

虚拟仿真教学作为较为新颖的教学模式，目前国内外已经有许多院校开展虚拟仿真教学模式，且也有了较为丰富的经验[3]。利用虚拟现实技术（如VirtualReality，VR，IdeaVR，BuildingInformationModeling，BIM等软件）实现沉浸式空间认知体验，帮助学生在真实尺度下认知空间、感悟空间、优化空间。利用虚拟技术建模是虚拟仿真教学的核心技术，是一种三维数字化制图工具的集成，并通过相关数字构建出一个立体模型。在环境设计过程中，模型建立完成后，可根据阶段性要求通过转换平台实时体验，加入虚拟场景中，随着环境设计教学和建模的不断进行，学生可以对众多环境设计对象的要素进行判断，随后学生可通过对判断结果进行详细分析，明确环境设计对象中的不足，学生便可根据这些不足通过相关技术软件对环境设计对象加以改进，从而大幅度提高设计水平[4]。

1.2提高学生学习能力及兴趣

相比传统的二维图像设计教学，虚拟仿真教学技术将教学设计以全虚拟化3D效果展现出来，随后通过对现场考察以及对现场环境的分析，整合各种信息，构建出一个符合所有需求的三维模型，例如：教师可在教学过程中，通过卫星地图将某一地区的平面图截取出来，随后通过虚拟技术以及其他相关技术将平面截图直接转换成三维立体模型，在匹配图片建模的配合下，则可实现周围模型精确、迅速的建立[5]。学校可配备虚拟仿真教学实验室，利用虚拟仿真软件，借助虚拟仿真材质库和编辑工具在三维场景中模拟环境和人体尺度及活动范围等，提高设计成果的仿真度。从而使得学生可在教师的带领下进行身临其境般的虚拟教学，教师和学生则可通过以上两项技术对模型的每一个位置进行观察，学生便可以在教师的指导下完成空间布局规划和立面分析，这种教学方式不仅能够有效提高学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，提高学生对模型观察的积极性，保证学生能够从多个方面对模型设计进行思考分析，确保学生能够对其作出明确的判断，帮助学生在虚拟现实空间中体验空间与人的关系，激发学生学习兴趣，获得实际的收纳空间设计能力，达到优化设计的目标。另外，良好的教学气氛可提高教学质量，从而达到提高学生效率、提高学生整体设计能力的目的[6]。

1.3适应社会发展的需求

环境设计专业的项目设计是一个复杂、漫长的过程，项目设计过程不仅需要消耗过多的时间，需要更多的人员参与，同时还需要涉及较多的学科。相比传统二维图像设计，虚拟仿真实践教学中的虚拟技术具有更高的科技水平，能够为环境设计提供更加广阔的发展空间。学生在学习环境设计的过程中，学生仅需要一台设备便可随时随地的对设计方案进行优化与调整，从而进一步加快了环境设计的进度，同时学生也可对设计的过程及效果进行实时观察，使得学生能够及时发现问题，并作出及时有效的改进[7]。随着我国科学技术的不断发展，传统二维图像设计已无法满足当前的设计需求，虚拟仿真实践教学的开展，一方面，应用型本科院校可根据当今社会发展需求，为社会培养出技术水平更高的环境设计人才，从而促进我国环境设计的发展，另一方面，在产教融合的发展过程中，应用型本科院校学生可在校内直接参与环境设计的工作实习，且实习强度可与常规设计企业达到一致，从而可保证学生能够有效提高自身设计能力，保证学生在毕业后能够快速适应工作。

二、模拟仿真实践教学体系的教学模式建设

2.1建立并完善虚拟仿真实践教学中心

在学校的积极配合下，学校相关部门与环境设计专业教学组一同建立虚拟仿真实践教学中心，根据当前环境设计的技术发展，选择适合的虚拟仿真实践教学设备，包括先进的大屏幕背投系统等硬件设施，以及各种相关的模拟、设计、分析等正版软件设施，由专人负责教学中心中硬件设施及软件设施的保养、维护与更新，从而确保教学过程中设施能够正常运行，为虚拟仿真实践教学的有序进行提供保障。并且在实践教学过程中，及时发现当中存在的问题，并通过全面分析，找出引发问题的关键，最后通过会议研究提出具有建设性意义的改进措施，对虚拟仿真实践教学中心进行全面完善[8]。

2.2设立模拟仿真实践选修课

相比其他模型建立技术，虚拟仿真实践教学中的BIM技术对环境设计专业学生的自身能力要求较高，部分自身能力较差的学生在学习相关技术时可能会出现学习效率低的现象，使得学生无法真正掌握技术要点。另外，虚拟仿真实践教学本身就是协同的运行方式，其存在的意义便是在学生能够获得基础环境设计知识理论的基础上，还能够通过虚拟仿真实践教学提升学生的技术水平。因此应用型本科院校可设立虚拟仿真实践选修课，学生可根据自身能力与兴趣选择学习课程，同时教师也可利用互联网建立线上虚拟仿真实践教学交流平台，学生不仅能够在课堂中学习相关专业技术，学生也可以在网上实现学习心得的交流，使得学生能够通过交流心得从中发现原本没有领悟到的知识，从而实现自身技术能力的提升[9]。

2.3多软件联合教学

目前应用于环境设计教学中的软件主要包括CAD、SketchUp、3DsMax、Photoshop等，实施虚拟仿真实践教学后便可以BIM技术作为教学主线，将原有的教学软件串联起来，实现多软件联合教学，确保学生能够同时掌握当前主流的环境设计软件和技术。同时，在实施材料与施工、居住环境设计、商业环境规划、景观设计等专业课程的实践教学时，可在实践教学的过程中实施虚拟技术教学，从而将学生的主观能动性充分调动起来，使学生能够更加积极主动的参与并完成虚拟技术学习，从而达到提高学生二维、三维模型联合应用能力的目的。

2.4引进成本跟踪分析系统

在完善虚拟仿真实践教学中心的基础上，同时将成本跟踪分析系统引进其中，并且还需要结合《设计成本规划管理系统》[10]。教师可借助价值工程的相关原理，科学分析环境设计中的相关因素，并将各自变量、因变量及之间的关系找出，根据这些信息将正确的目标函数关系式列出，同时明确各个关系式之间的约束条件。此外，由教师建立线性规划模型，通过对规划模型进行求解，以此将最佳的设计参数计算出来。通过以上两种方式的联合使用，学生便可在科学的设计指导下，设计出一套艺术性、功能性、经济性等完美统一的环境设计方案，实现环境设计专业学生自身能力的全面提升。

三、小结

在科学技术发展迅速的时代，虚拟仿真实践教学体系不仅能够帮助学生更加有效的学习环境设计的实践操作，促进学生能力提高，同时也是顺应我国环境设计的发展，为我国培养出高水准环境设计人才，对于促进我国环境设计的快速发展具有重要意义。

参考文献

[1]胡勇.环境艺术设计专业工程实践教学体系的构建与研究[J].现代装饰（理论），2016（07）：277-277.

[2]唐娜娜.面向就业的环境艺术设计专业实践教学体系的构建[J].现代装饰（理论），2016（06）：268-268.

[3]李珠，饶志敏，吴泽鋆.环境艺术设计专业实践教学体系的构建与管理[J].现代装饰（理论），2015（12）：262-262.

[4]徐琦琦，熊晨，李田.基于STEAM理念下的环境设计专业校企合作实践教学改革研究[J].湖北农机化，2020（02）：171-172.

[5]向晓华，周山.产教融合视角下高职院校数字媒体专业实践教学创新研究——以湘西民族职业技术学院为例[J].计算机产品与流通，2020（05）：207-207.

[6]张可嘉.产教融合背景下高职院校设计专业校企合作的构建研究——以无锡城市职业技术学院传媒与艺术设计学院为例[J].智库时代，2020（15）：87-88.

[7]丁烨.基于产教融合的视觉传达设计专业课程体系探索与实践[J].大众文艺，2020（06）：232-233.

[8]丁超，王振华，张爱琳，等.土木类专业虚拟仿真实践教学探索与实践[J].工业和信息化教育，2020（04）：51-56.

[9]刘芳，周薇，梁承龙.建筑空间环境设计虚拟仿真实训系统的开发研究[J].区域治理，2018（01）：59-59.

[10]郑毅.虚拟仿真实验在环境设计教学中的策略研究[J].戏剧之家，2019，307（07）：195-195.

作者：杜艳丽 单位：绍兴文理学院元培学院