虚拟现实技术在建筑设计教育中的应用初探

曾玥

摘 要 建筑教育在涉及空间及实物教学内容上时，传统教育的图片加解说，或者实地考察的方式，要么难以实现良好的体验感，要么耗费大量财力人力，因而受到诸多限制。而采用虚拟现实技术，则可以在实现同样教学效果的同时，很好地弥补这些缺陷。

关键词 虚拟现实 建筑教育 教学方法 教学效果

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A

随着21世纪我国经济的快速发展，建筑业也迎来了高速发展期。随之而来的问题是市场对大量建筑相关合格人才的需求与人才供应不足之间的矛盾。在建筑相关行业，包括建筑设计、建筑施工等行业人才的培养过程中，当涉及需要空间体验、实地（工地）参观实习等教学内容时，传统教学通常是采用二维图像和文字说明的教学形式，缺乏身临其境感，以及在工地实习的机会，学生学习时的感受和教学效果大打折扣。因此，传统建筑教学手段在这些内容的教学形式上存在着相当的局限性。而虚拟现实技术则可以很好地弥补这一缺点，将其应用于建筑教育中，会存在非常广阔的空间。

1虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术，又称VR技术，即“Virtual Reality”技术，是20世纪80年代的时候，由美国科学家杰伦.拉尼尔教授提出来的，通过三维建模、计算机图形学、实时立体显示、新型人机交互等技术，使得身处其中的人获得相应的视觉、听觉、触覺等虚拟感官刺激，创造沉浸在虚拟场景中的效果。同时，使用者作为主体，还能与软件显示中的内容进行互动，使用软件中的工具，可以对显示内容进行移动、变形、修改等操作，使用户产生处在真实世界中的感觉。虚拟现实技术的应用软件包括C#，Unity3D，3Dmax，Maya，Rhinoceros等，与市面上各通用软件兼容，通用性及可学性强。虚拟现实技术的应用范围十分广泛，目前已在多个领域获得市场应用，包括教育培训、军事训练、辅助设计、游戏娱乐等。

2在涉及空间及实物教学内容时，传统建筑手段的缺点与虚拟现实技术的优势

（1）建筑经典作品赏析及认知实习教学方面：建筑教学中涉及许多对经典作品的认知和解读的教学内容，以建筑学大一的大师作品赏析课程作业为例，通常会要求学生对知名大师的作品，比如柯布西耶的“萨伏伊别墅”、安藤忠雄的“光之教堂”、赖特的“流水别墅”等，进行空间、流线、光影、室内外视线等方面的分析，内容包括空间的尺度感，流线过程中空间的变化，光线结合洞口或者玻璃产生的光影效果等。此类分析可以有效地提高学生对空间的认知，是建筑设计类学生非常重要的培养内容。限于传统教学中，图片展示、教师口头讲解，同学们需要根据描述对空间进行想象的教学方式，学生对建筑及建筑内部空间认知的效果差强人意，且这种教学方式也难以提起学生学习的兴趣，调动他们的学习积极性。

建筑认知教学包括建筑考察实习。此类教学通常由教师带队赴异地，对建筑进行实地考察。这种教学方式虽然效果良好，但存在诸多问题，例如大量人员的出行耗费财力物力，费时费力，又有一定的出行安全风险。因此，此种教学方式在整个建筑学教育体系中只能进行寥寥几次，难以覆盖大量的建筑实例，教学内容非常有限。

（2）建筑设计教学方面： 传统建筑设计教学只能通过Sketchup软件建立模型，敷设材质，然后在其中漫游。但是该软件缺乏漫游渲染功能，空间环境逼真程度欠缺，且该软件漫游功能较差，空间体验感不佳。因此，这种教学方式对培养学生的设计能力的局限性非常明显。

建筑设计重庆卢浮印象数字科技有限公司开发的Mars系统，采用了类似Lumion的场景布置方式，可以通过在虚拟世界的漫游中，一边方便地穿梭于各个设计的建筑场景中，一边实时修改建筑的材质、颜色，可以进行类似站在建筑里进行设计修改的功能。并且，该软件还可以同步渲染，极好地改善了空间体验感，从而大大缩短了设计修改过程，改善了设计作品可视化和可漫游体验的程度，极大地提高了工作效率，让学生在进行设计创作的过程中，可以沉浸并乐在其中，最终实现提高学生设计能力的教学目的。

（3）工地实习教学方面：在传统教学方式中，建筑学学生低年级学习的建筑材料、建筑结构、建筑构造等知识，教师通过照片、示意性图片、文字说明等来阐述这一知识点，然后通常大三或者大四会被安排到施工工地现场观摩实习，参观工地施工过程中的砌块砌筑、钢筋铺设、防水材料铺设等实际施工操作，作为对所学知识的现场认知，加强对所学过的相关知识的理解与记忆，加深印象。

但是这种教学方式同样存在诸多问题，比如学校周边一定时期内施工项目不多，项目施工周期与教学周期无法匹配，单次实习只能看到施工周期的某一阶段。另外，施工现场杂乱，极易出现安全事故，而大量学生进入工地，也会对工地现场施工单位的工作造成干扰和影响，导致大多施工单位不愿意配合等等。所以，工地观摩实习固然教学效果好，但工地实习机会缺乏，安全隐患多，教师及实习单位责任重大，极大地限制了该项教学活动的开展。

通过虚拟现实技术则可以无需与施工单位的施工周期进行协调，便可以随时就能体验整个施工过程，此外，还可以完全避免各种事故的发生，实现零安全风险。

3结语

综上所述，将虚拟现实技术应用于建筑教育，无论对于经典建筑作品的认知，建筑实地考察，建筑设计教学，还是工地实习等方面，都能很好地改善学生学习的体验感和参与度，从而大大提升学生的学习兴趣和学习热情，有效地提高了教学效果。以上仅为虚拟现实技术在建筑教育应用中的一小部分，而该项技术在建筑教育的应用范围远不限于此，因此，其应用前景非常广阔。大力发展虚拟现实技术与建筑教育结合的教学方式，将会成为建筑教育发展的重要方向。

参考文献

[1] 姜华等.施工项目安全控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.endprint