虚拟现实技术应用于造型基础课程教改探索

汪 洋，刘振林，程蓓蓓，徐兴兴

(河北科技师范学院，河北 秦皇岛 066000)

1 引言

虚拟现实 (Virtual Reality，简称 VR) 技术，是利用电脑模拟产生一个三维虚拟世界。用户可以借助技术设备，与虚拟空间中的物体进行互动，在多种感官上产生沉浸于虚拟世界的感觉，有身临其境的体验和感受[1]。虚拟现实最主要的特征是沉浸性( Immersion) ，基本要求就是真实感强[2]。虚拟现实技术应用于园林规划设计已多见于研究与实践。随着虚拟现实技术的发展，在园林及相关专业教学中，应用该技术促进教学改革成为研究热点。本研究在教育部产学合作、协同育人项目的基础上，研究虚拟现实技术应用于园林、风景园林专业设计基础课——造型基础教学改革的路径与方法，从而为园林、风景园林专业低年级学生的培养、专业思维能力的构建等，提供新的思路与方法。

2 造型基础课程分析

2.1 课程设置与内容

河北科技师范学院设有园林及风景园林两个相关专业，风景园林专业在第二学期开设造型基础课程，总学时64学时，包括18学时理论和46学时实验；园林专业在第三学期开设构成基础课程，总学时32学时，包括16学时理论和16学时实验。课程名称有差别，但课程内容基本一致，都是关于“三大构成”的理论与练习，包括平面构成、色彩构成和立体构成。本课程实验学时多，注重通过绘图、实验操作等使学生理解理论知识，提高应用能力。

2.2 课程特点分析

2.2.1 与艺术学科的关系

“三大构成”是艺术类专业的必学内容，它起源于包豪斯的教学体系[3]。包豪斯设计教育最根本的任务是提高学生的造型基本功，研究构成物的结构关系，使学生形成科学的观察习惯和观察方法，在这个过程中提升学生的创造力[4]。通过启蒙学生的形象思维、发散思维能力，进而培养学习者设计能力发挥着重要作用。由于“三大构成”起源于艺术学科，与艺术学科相关专业联系密切，因此，在教学过程中，注重引导性、体验性，使学生由“感受”而理解规律。这种“体验”和“感受”的主观性较强，存在一定的模糊性和不确定性，需要在教学过程中，增加直观性的讲解，使学生能够在主观感受的同时，体会到规律的肯定性，避免因模糊性和不确定性给低年级学生带来难以把握、没有头绪的不确定感，使学习兴趣降低等。

2.2.2 适应园林、风景园林专业的课程改革

源于艺术类专业课程的造型基础，作为园林、风景园林的专业基础课，需要进行符合园林、风景园林人才培养要求的变化。在进行造型基础课程教学时，要贴合设计专业学生的专业背景知识，从专业出发对学生进行学习引导[5]。园林、风景园林专业的学生将来要从事的工作或进行的研究，都是和实际工程项目有关的，园林、风景园林专业人才培养，需要注重实践性与应用性。学科的根本立足点是空间和形态的规划设计[6]，这是与艺术类专业的一个明显区别。因此，造型基础课程在教授学生“三大构成”知识、培养学生艺术审美能力、创造力的同时，不能忽视对应用型人才实践能力的培养，需要加入尺度感、比例感、空间感的锻炼与培养。需要将科学的观念融入到课程中，为专业能力的全方面发展打下基础。

3 造型基础课程教学改革与虚拟现实技术的应用

3.1 教学内容改革

造型基础课程第一部分内容为平面构成，讲授平面形态的构成规律，重点是六大构成法则。传统的“三大构成”实操性教学被形式美法则所约束，单纯地重复与模仿平面构成范例，为“构成”而构成[7]。在后期的园林规划设计实训中，学生往往将平面图理解为“图案”，忽视了园林规划设计的科学性。因此，在课程改革中，加入园林设计案例显得更加重要，使学生能够将平面构成与园林规划设计实际联系起来。现代园林景观设计以西方现代园林为代表，三大构成理论也来源于西方，多数案例都选取自西方现代园林，实地考察难以实现，二维图片的展示不能满足教学的需要。利用虚拟现实技术，建立经典园林案例场景非常必要，比如风景园林极简主义大师彼得·沃克、玛莎·施瓦茨的作品等。在案例的展示过程中，不能仅仅停留在二维的图片，需要让学生明白，园林景观平面的造型与立体空间的关系。风景园林空间设计的 3D思维和 2D 表现能力，在 VR 技术的辅助下也将得以优化和提升[8]。应用虚拟现实技术“可视化”“直观化”的特点，向学生展示园林景观经典案例空间，从三维到二维平面的过程，从而使学生更好地体会园林景观中平面构成的应用。

课程的第二部分内容为色彩构成，主要讲授色彩的属性与构成规律。在课程改革过程中，应注重与专业实际的结合。色彩构成的训练也是以二维图形的绘制为主，学生对色彩的探究也只停留在平面图案，难以深入体会色彩在三维空间中的状态。而园林景观空间是三维空间，如加上时间变化，又可称为四维空间。空间中的色彩与平面色彩是有差异的，而这种差异需要应用虚拟现实技术“沉浸式”的特点，使学生体会身临其境之感，由此感受园林景观中的色彩构成的应用，将色彩与环境结合起来，与视觉感受、情感结合起来，才能够创造丰富的园林景观色彩。使学生能够理解园林景观中的色彩是三维空间的色彩，平面图形上的色彩是三维空间色彩的“一面”，色彩构成需要在空间中去考虑。

课程的第三部分为立体构成，主要研究面体、线体、块体的构成规律以及在园林景观中的应用。学生除了在实验中制作模型之外，对实际园林景观空间的感受较少，脱离真实尺度的图纸成果难以培养学生准确的空间感觉[9]。因此，应用虚拟现实技术的三维空间塑造、沉浸式体验的特性，可以有效弥补低年级学生生活经验不足、空间体验不足的情况。立体构成不仅仅是“体块”之间的关系，更重要的是体块所分割的空虚空间的形态。除此之外，还有光影的变化对空间的影响。这些难以把握的空间构成要素，更需要应用虚拟现实技术，去营造三维空间，再让学生以直观化的情景互动去体验和感受。这将帮助学生迅速建立空间感受，为后续的学习打下良好的基础。

3.2 教学方法改革

3.2.1 互动式教学

造型基础课程传统的教学模式为讲授式教学，以教师的理论传授与引导为主，学生以被动接收信息为主。在引入虚拟现实场景体验后，学生在学习过程中一改传统的单纯以视觉、记忆等为主的学习模式。学生在 VR 技术融入创造的学习环境中，身体感觉被更全面刺激[10]，虚拟现实技术改变了学生在课堂教学中的定位，从而改变了其对本专业的看法与认知。他们可以与虚拟环境互动，也增强了学生之间的互动交流[11]。教师可以在此过程中，设置题目，由学生作答，由此了解学生的掌握情况，还可以了解学生的能力薄弱点，如对尺度、比例等的观察感知能力，从而有依据的调整课程内容。教学的互动借助vr设备，在学生之间、师生之间开展，学生的主动性增强，教师对学生的了解也更具有客观性。

3.2.2 课程联动教学

造型基础课程中的案例包括传统及现代景观案例，可以与风景园林艺术原理、园林史等课程共享应用虚拟现实技术搭建的三维案例场景。比如西方传统园林兰特别墅，在平面构成中，以此案例讲解对称的形式美法则，它也是西方园林史中重要的案例。可以从案例场景角度，去挖掘课程之间的联系性、知识上的贯通性，从而增强课程之间的衔接，教学资源也可得到最大效率的应用。设计类课程学习与相应虚拟现实案例紧密结合，可直观的为学生提供形象生动的学习体验，使教学效果事半功倍[12]。学生在学习过程中，也更加了解课程之间的关系，对案例的多方位解读也更加地深刻。另外，在设计基础课与设计软件课之间建立联系，将辅助设计软件融入课程讲授，不但能提高教学效果，也使学生对几种设计软件不陌生，为今后的学习打好基础[13]。

4 结论

造型基础课程对风景园林、园林专业本科学生的设计思维能力培养具有非常重要的基础性作用，在教学改革过程中，寻找教学内容、教学模式、方法的不完善之处，应用虚拟现实技术进行教学改革，是非常必要的。虚拟环境技术的发展将为规划设计带来崭新的教学、研究与实践范式，并带来巨大挑战[14]。

“三大构成”与园林、风景园林专业进行了结合，教学案例需要应用虚拟现实技术进行完善，使其更符合专业培养的需要。同时虚拟现实技术的“可视化、直观化、沉浸式”特点，促进了教学方法的改革，使“学生与教师”“人与机”的互动更直接、更有效率；促进多课程的联动，使课程之间的衔接更为紧密，学生对课程之间关系的理解更深入，从而对知识的掌握更全面。然而，在多课程联动方面，还可以进行更深入的探索，促进专业培养方案的革新。深入研究虚拟现实技术促进园林、风景园林本科课程教育，将为专业人才的培养带来更多的启发。