虚拟现实技术在建筑装饰设计实践教学中的应用

胡小玲　谭永平

【摘 要】本文阐述虚拟现实技术应用于建筑装饰设计实践教学的优势，针对虚拟技术在装饰设计实践教学中应用面临的问题，提出解决策略：完善软硬件设施，构建虚拟实训室;构建实践教学平台，建设优质教学资源库;制作实际项目，提升操作实践技能。

【关键词】虚拟现实技术 建筑装饰设计 实践教学 应用

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2020）43-0187-04

建筑装饰设计是建筑装饰工程技术专业的核心课程，其主要肩负着培养“善原理、能设计、懂施工”的建筑装饰工程技术专业人才。但是，目前该课程普遍存在实训设备与教学资源匮乏、教学内容与实际岗位工作需求对接不够、教学方法手段滞后等问题，学生不能较快胜任职业岗位技能发展的需要。近年来，虚拟现实技术在建筑家装与工装设计行业逐渐得到应用，促进了各门课程更好地开展理论教学与实践教学。因此，可将虚拟现实技术应用在建筑装饰设计的实践教学中，以解决以上的问题。

一、虚拟现实技术的概念与特征

虚拟现实技术，是综合利用计算机图形图像系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。虚拟现实技术实现的载体是虚拟现实仿真平台，这是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统技术，它利用计算机生成模拟环境，利用多源信息融合的交互式三维动态视觉效果和实体定位的系统仿真，使用户沉浸其中。虚拟现实技术很好地将虚拟现实贯穿于现实之中，用户在这样的环境中产生真实的感官体验，从而感受真实空间的环境及布局。

虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、构想性的特征。这些特征使得装饰设计优于传统展示设计。沉浸性，即用户能够进入虚拟的环境中就像进入真实的场景中。因为虚拟现实技术所构建的场景来源于真实世界的数字模型，虚拟的场景逼真地反映真实世界的一事一物。交互性，即用户能够在虚拟的环境中触碰物体，并得到物体的反馈，可以对场景中的物体进行实时的移动、旋转、替换，甚至可以看到视频的播放，听到其声音。构想性，即虚拟的空间是利用计算机生成的，可以是真实的空间，也可以是构想出来的而现实中不存在的空间。这就给设计产生许多种可能性，任由用户大胆设想。

二、虚拟现实技术应用于建筑装饰设计实践教学的优势

在建筑装饰与展示设计中，用户通过沉浸于虚拟的场景中，触动场景的物体位置、颜色变化、构造形状变化、视频音频等，感受视觉、触觉、听觉带来的变化，从而使方案产生可视、可变、可操作的功能。根据虚拟现实的特性，将其应用于建筑装饰设计实践教学中，对学生专业知识及技能的培养具有高效的优势。

（一）突破传统的教学模式，以项目引领，及时检验方案设计的合理性。建筑装饰设计课程主要是让学生掌握建筑装饰构思创作及设计表达能力。通过引入虚拟现实技术，可以充分利用VR技术的可视化、可沉浸、可漫游的特点，使设计变得形象生动，提高学习兴趣。将三维建模导入VR系统对学生设计方案进行逼真的三维场景再现，让学生身临其境体验空间，组织界面设计、空间光环境设计、空间色彩设计、家具与陈设、室内绿化是否合理，最终对方案进行优化。

（二）营造可视化可体验空间，拓宽学生的创作思维。在传统的教学中，要想让学生得到真实的环境反馈，往往需要外出参观样板间来感受空间设计的变化。虚拟现实技术，为学生创作了一个类似逼真的样板空间，学生可以无限次在虚拟的空间中进行漫游，甚至通过交互调整空间的色彩，构造光影的变化。学生不需要外出参观，在实验室就可以体验空间设计。虚拟现实技术营造了一个可视的可体验的空间，通过学习，学生可以自由构建不同的空间场景，从而拓宽学生的创作思维。

（三）营造丰富的信息化环境，让学生主动学习。学生通过虚拟现实技术展示空间方案设计，在作品展示过程中，通过人机交互，让空间设计更具信息化。学生通过漫游于空间中，向大家展示空间的一事一物，在可视可漫游的空间中，实现现代教学与数字化教学手段的有效组合。通过虚拟现实技术，极大地激发学生的学习积极性，达到“做、学、教”一体化的教学效果。

（四）与时代发展接轨，促进学生就业。随着人们对认知及感知的高质量追求，虚拟现实技术在室内外方案设计展示中也得到了很大的认可。目前，行业中有相当部分的公司研究将虚拟现实技术作为展示方案设计的重要手段，很大一部分公司缺少掌握虚拟现实技术的人才。而职业院校作为输送人才的高校，务必要将职业教育与当前社会人才需求紧密衔接起来。只有真正掌握技术，才能在社会用人大军中凸显自己。因此，把虚拟现实技术融入装饰设计中，是与时代发展接轨最好的体现，也是促进学生就业的有效途径。

三、虚拟技术在装饰设计实践教学中应用面临的问题

首先，目前我国虚拟现实技术应用依然处于起步阶段，大部分的高职院校在教学过程中所需要的硬件及软件设施不够完善。尽管虚拟现实技术在各个行业领域中已经得到广泛应用，但在高校课堂教学中并未广泛引入，因此这方面的教学资源存在严重匮乏，导致虚拟现实技术在课程教学与实训中较难推广。

其次，建筑装饰设计课程教学知识以理论为主，着重研究建筑装饰设计的空间、界面、光影、色彩、陈设等设计要素的组合关系，研究各類建筑装饰设计的基本原则和方法。将课程的理论知识结合虚拟现实技术有效传授给学生，在有限的时间与空间内让学生尽快了解虚拟现实技术的作用，并融入课程教学中难度较大。

最后，由于虚拟现实技术最初是针对游戏爱好者开发，大多数的资料是针对游戏的设计与制作，而在建筑设计实际案例的应用较少。尽管有部分的虚拟技术能够做到让用户进入虚拟的场景中，但是针对实时性、交互性的三维室内外仿真系统研究较少。目前常见的虚拟技术只能展示虚拟方案设计，尽管能做到沉浸式的体验整体方案布局与设计，但不能做到装饰物品的交换及场景物体的选取，更不能随意按需进行装饰元素的搭配或者变换场景方案。由此，对初学者应用虚拟技术进行项目制作有一定的难度。

四、解决策略

（一）完善软硬件设施，构建虚拟实训室。要提升学生对虚拟现实技术的认识及掌握，学校必须拥有完善的实训设备。根据对建筑装饰工程技术专业岗位群执业能力及行业对虚拟技能人才需求的分析，应增设“装饰VR技术应用”课程。基于国家对重点学科实训室建设的重视，构建BIM VR及装饰VR实训室。为构建虚拟现实技术实训室，新增一批虚拟仿真终端实训设备。软件方面，主要引进3D Unity软件，其为一款目前在中国盛行的三维交互软件。通过3D Unity软件，学生能够完善室内虚拟环境的构建，即构建一个真实数据下的三维场景，在全景显示方式下进行预先场景的状况显示，通过虚拟引擎中内置的渲染、画面细节处理、优化的实时显示效果，包括虚拟的子模型、光影环境的构建、材质贴图的显示等，进行室内环境设计及虚拟漫游设置。

虚拟现实技术最突出的功能是可以创建基于真实场景的相同的实训空间，教师可以引导学生进行实训实习操作。通过虚拟现实技术构建与真实实验场景完全一致的虚拟实验环境，给学生提供绿色、可靠、安全、经济的实验项目，让学生在虚拟环境中开展实验，达到岗位职业能力要求的教学效果。完善的软件、硬件设施及丰富的虚拟实训场景，构建融“做、学、教”为一体的教学模式，可大大满足教师与学生对虚拟技术的要求。

（二）构建实践教学平台，建设优质教学资源库。围绕建筑装饰设计专业虚拟技术创新型人才培养的目标，为了满足学生学习及教师在教学上的资源需求，以校企合作为桥梁，以学校仿真实验教学中心、学校数字化网络教学平台为依托，以“建筑装饰工程”紧缺学科、高层次人才培养体系、实践实训基地为支撑，充分利用计算机及互联网的优势，将真实空间与虚拟空间有机结合，将理论课程与实践教学相结合，将学校与企业结合，将教学与科研结合，构建多目标、多模块、相互促进的，融“产、学、研”一体的富有特色的教学平台（见图1）。

依托教学平台，构建建筑装饰设计专业课程优质教学资源库。利用资源库提供给学生丰富的学习资料，拓展学习空间，培养学生自主学习、协作学习、探究学习的能力;从教师教学的角度，通过资源库可以进行课程开发和课程教学。资源库模块包括课程理论学习模块、实训操作模块、软件操作模块、在线测试模块、课后反思模块、作品展示模块、案例欣赏模块、知识拓展模块，等等。其中，在理论教学的基础上，结合实训操作，以虚拟案例为导向，引入企业具有代表性的综合实例作为实践教学案例;通过虚拟三维仿真系统进行实践模拟，既解决了理论抽象难理解的困难，更解决了实际工程离校距离远、实训空间有限、不能反复操作、工地参观安全隐患多等缺陷。通过虚拟场景的项目实训，做到“基础与专业一体，理论与实践一体，设计与工程一体”，最终让学生完成学习内容，达到学习目标（见图2）。

此外，综合实训采用虚拟软件展开，实际的作用是与社会需求相吻合，与企业岗位需求同步，确保学生能够利用虚拟软件进行项目设计与制作。通过最终的方案展示检验学生掌握的知识是否符合行业标准，工作能力是否能达到岗位的需求。基于课程的课时限定，虛拟教学软件的学习可利用网络教学平台，采用线上线下混合教学模式，通过教师引导、学生团队协助或自主探究展开学习。虚拟三维软件模块化教学视频包括模型处理模块、材质与灯光模块、交互设置模块、发布效果模块等（见图3），在创建的虚拟场景中进行灯光设置、材质交互、构件切换、视频播放、文字表达等。通过明确学习目标，根据任务说明与任务分析，进行任务实施，最后通过综合训练，完成实际项目制作。

（三）制作实际项目，提升操作实践技能。将虚拟现实技术引入建筑装饰设计实践教学中，让学生可视、可沉浸式地体验设计方案，提高其职业技能。前期利用虚拟项目案例完成理论知识的讲解，后期采用综合训练来提升。实训过程围绕以下步骤进行：明确任务—方案初步设计—方案深化设计—方案完善设计—成果展示和VR体验—多元评价。每一环节紧紧相扣，最终达到教学目的。

1.实训目的。通过真实空间项目实训的方式，巩固装饰设计课程专业知识及实操动手能力，培养学生独立思考能力、创新思维能力、团队合作能力，最终能够利用三维虚拟软件完成方案设计。

2.实训内容。根据提供的户型，利用3dsmax软件创建模型，将模型导入虚拟现实设计平台进行灯光、材质等设计，进行三维交互设计及效果优化，完成方案;最后进行方案展示，小组讲演。

3.实训过程。具体如下：

（1）方案初步设计。教师以实际项目为教学任务，学生以2～3人为小组互相探讨，主要通过空间布局、功能分区、家具放置等方面探讨，引导学生进行方案设计。小组成员首先对方案进行探讨，初步设计，并绘制CAD方案布置图。通过方案的构思、多方案的设计对比，深入学习建筑设计的空间构思及各个功能组织。

（2）方案深化设计。有了方案的初步构思后，各小组对方案进行深化设计，通过构思空间立面设计，逐步掌握空间设计的平面、立面、剖面的相互关系。通过建立三维模型，在三维空间中展示地面、墙面、顶面及细部构造，将空间环境设计、家具陈设、室内绿化贯穿于室内方案模型中。由于考虑多方案展示过程，小组成员需要拟定几套不同的方案，如墙体的更换、风格的切换、家具的选择、色彩的搭配、光的配色及亮度对比等。构思不同的方案，并在建模中考虑如何通过交互带来不同的视觉效果。

（3）方案完善设计。教师引导学生通过将三维模型导入虚拟现实平台中，调整空间整体效果，掌握色彩、灯光、材质在空间中的作用及运用技巧。通过VR系统的交互功能，改变方案设计，如添加可替换的部品、添加物体摆放点、定义活动范围、定义开关灯、替换材质、播放视频、定义拾取、定义移动路线，等等。在虚拟的室内场景中，利用交互技术，对色彩、材质、造型、空间尺度、光、音等进行交互，学生通过感受色彩搭配对室内气氛的营造，感受家具尺度空间关系，感受灯光强弱对环境的影响，实时调整方案，从而完善方案设计。

（4）方案展示和VR体验。各小组将完成的方案设计，通过VR平台展示出来。此间，小组成员应用电脑等硬件设备，佩戴VR眼镜，带着师生走进场景。通过VR手柄切换场景中的物品，如改变家具的位置，切换家具的样式，开关灯并改变灯光颜色，改变墙纸，将地面瓷砖改为木地板，展现场景中构件、家具价格及材料信息。将复杂部位的施工构造通过添加图片、视频演示，详细介绍工艺。团队负责人详细介绍方案设计的思路，通过交互的方式切换多种方案，并说明改变设计的意义。通过方案展示及VR可视化体验，学生能够沉浸于各种不同的方案设计中，让方案设计更立体、更形象、更直观。通过作品的汇报，学生提高解说作品的能力，从而提高职业素养，提前适应工作岗位。

（5）多元评价。在展示过程中，学生进行自评及小组互评，教师也加入评价的行列中。此外，教师邀请校外（下转第192页）（上接第189页）专家参评，让企业的知名设计师参与学生的作品评比。通过多方评价，最终选出最佳的方案设计，并评出“最佳方案”“设计能手”“最具潜力选手”。通过多元评价，学生、教师、企业专家共同参与，即做到公平公正，激发学生学习积极性;特别是通过校外评价，让企业参与，将职业资格标准融入课程考核中，学生既可以得到企业的建议及意见，企业也可以实时了解学生学习的情况，为学生就业拓展道路，有助于学生与企业的相互深入了解，搭建企业与学生就业的桥梁。

虚拟现实技术改变了传统二维图示展示的局限性，通过虚拟技术创建的实训教学改变了传统实训室“难操作”“不可循环利用”“投资成本高”等缺陷。在虚拟仿真空间中，学生在可视、可沉浸、可交互、可漫游的空间中进行多方案的展示，让设计变得直觀，极大地调动了学生的学习积极性。基于虚拟现实技术在装饰设计实践教学的改革，将课程内容与行业背景相融合，将操作技能与职业岗位要求相衔接，将考核方式与职业岗位考核相吻合，满足了行业对技术型人才的需求，满足了企业对岗位人才的需求，提高了学校人才培养的质量。

【参考文献】

[1]宋蔚.基于虚拟现实的虚拟实验研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[2]ZHAOQP.Asurveyonvietualrealitity[J].ScienceinChina（seriesf：informationsciences），2009（3）.

[3]严林.虚拟现实在室内设计中的应用[D].武汉：武汉科技大学，2010.

[4]王慧.专业教学资源库平台构建与框架体系研究[J].中国成人教育，2018（24）.

[5]刘德建，刘晓琳，张琰，等.虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战[J].开放教育研究，2016（4）.

[6]程勇，孙科学，等.信息电子技术虚拟仿真实验教学中心建设的探索与实践[J].实验室研究与探索，2018（5）.

【作者简介】胡小玲（1984— ），女，广西平南人，广西电力职业技术学院副教授，研究方向：建筑装饰设计和高职教育教学研究;谭永平（1959— ），男，广西乐业人，广西电力职业技术学院教务科研处，教授，研究方向：高校教学科研管理及人文素质教育。

（责编 王 一）