基于PBL理念与虚拟仿真技术的风景园林专业教学改革探索

摘要为全方位提升应用型人才的综合素质，以风景园林专业竖向设计课程为依托，以问题为导向，探索融入PBL理念、虚拟仿真技术的课程教学改革方法。从教学内容、教学形式对课程教学难点进行分析，从教学改革目标、教学改革实践和教学内容设置入手，对融入PBL教学理念和虚拟仿真技术的教学改革思路进行研究与实践。增加互动式教学、课室内外教学和线上线下教学等元素，提出集“感知与问题提出—理论与方法讲授—专家讲座与实践应用”于一体的课程改革方案。目的在于进一步完善课程体系，为类似课程体系建设提供参考。

关键词PBL理念；虚拟仿真技术；竖向设计；风景园林

中图分类号G642.0；S688 文献标识码A 文章编号1007-7731（2024）20-0130-05

DOI号10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.027

Exploration of teaching reform in Landscape Architecture major based on PBL concept and virtual simulation technology

WANG Guojin CHEN Zihan CUI Xiaoli ZHU Zhengyang

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Zhongkai University of Agricultural and Engineering， Guangzhou 510000， China）

Abstract In order to comprehensively enhance the comprehensive quality of applied talents， based on the course of Landscape Architecture major and problem oriented， the curriculum teaching reform methods were explored that integrates PBL concept and virtual simulation technology. The teaching difficulties of the course were analyzed from the perspective of teaching content and teaching form， start with teaching reform goals， teaching reform practiced， and teaching content settings， and conduct research and practice on the teaching reform ideas that integrated PBL teaching concept and virtual simulation technology. Added elements such as interactive teaching， in and out of classroom teaching， and online and offline teaching， and proposed a curriculum reform plan that integrated “perception and problem posing-theory and method teaching-expert lectures and practical applications”. The purpose was to further improve the curriculum system and provide methodological references for the construction of similar design curriculum system.

Keywords PBL concept; virtual simulation technology; ; Landscape Architecture

郭巍等^[1]研究指出，竖向设计是风景园林户外空间营造的核心课程之一，其内容涉及地形、排水以及与竖向有关的建、构筑物设计等方面，要求学生具备一定的实践经验基础和良好的平面与立体转化思维能力。在实际教学过程中，常规课堂教学较为关注对工程规范性内容的讲解，学生通过对教材及课堂所学知识点进行客观记忆，通过二维图纸想象竖向空间布局，而对竖向设计的方式方法和标准规范设置的理解有进一步提升的空间。相关学者对PBL教学理念和虚拟仿真技术在风景园林专业教学中的应用研究较多。化希耀等^[2]将虚拟仿真技术应用于风景园林设计中的古典园林三维空间体验，实现了教学质量的提升。刘春杨^[3]基于PBL模式对风景园林建筑设计课程教学改革进行探究，以问题为导向，培养学生的团队协作、解决问题和创新创造能力。王蕾等^[4]研究PBL理念下风景园林“数字剧本”育人模式，解析数字时代学科人才培养在理念、机制、教学和资源层面面临的问题与挑战，提出基于PBL的“数字剧本”创新理念，从理念解析、机制架构、教学改革和资源管理等方面提出人才培养体系的构建路径。黄英等^[5]对虚拟仿真技术在竖向景观教学中的实践进行研究，通过应用该技术引导学生体验优秀作品，全面推敲设计方案，并优化作业设计，实现学生学习效果的在线反馈。曾峻峰等^[6]在风景园林规划设计实验课程教学中引入虚拟仿真技术，构建数智化实验教学平台，以培养能适应和引领未来园林规划设计类行业发展需求的高质量新型人才。王茹^[7]针对风景园林设计原理课程教学现状，将虚拟仿真技术与其进行深度融合，构建“基础理论—经典案例—实践设计”3个教学阶段，从而更好地与企业设计岗位需求相衔接，培养能够解决实际问题、具备创新能力的风景园林设计人才。而将PBL与虚拟仿真技术进行结合的研究有待进一步深入。本文结合风景园林专业教学体系要求，以竖向设计课程为依托，通过融入PBL理念与虚拟仿真技术，探索通过优化该课程教学内容、教学方式，以及建立平立转换思维等途径，提高人才培养质量。

1 风景园林专业竖向设计课程教学难点分析

1.1 教学内容方面

该课程工程规范性内容较多，园林景观竖向设计对实施性、安全性有较高要求，包含土方量计算、排水坡度处理、建（构）筑物内外高差处理、软质与硬质铺装结合高差处理等多种工程。该设计工作利用空白场地按照功能分区、路径组织和景观节点组织等方式，对园林空间进行艺术化设计。郭巍等^[1]研究认为，该课程教学所用教材偏向对工程性、可操作性和规范内容的讲解，学生需要大量记忆并掌握相关工程要求，这与部分学生的认知存在一定偏差，学习兴趣有待进一步激发。

同时，部分学生的实践经验有待进一步丰富，对该课程的基本认知与理解有待进一步提升和深入。获取知识的途径有待进一步多元化，对周边事务的观察有待进一步细致和深入。教学中，学生需学习景观地形的形式表达、坡度变化设施与通用设计、地形与雨水管理等内容，实际中自然排水沟、水管排水口和道路排水坡度等竖向设计设施需要学生细心观察，而其基本常识有待进一步增加与丰富，以积累足够的经验做好风景园林竖向设计。

1.2 教学形式方面

在常规教学模式下，学生平立转化思维的形成可能存在一定难度。该课程由理论课和实验课组成，理论课教学过程中，教师强调对等高线、高程点和断面图等规范制图的讲解；实验课则要求学生通过抄绘、设计平面方案和完善竖向方案等方式了解竖向设计在图纸上的表达。何丰等^[8]研究指出，通过二维平面想象来设计三维空间的教学方式，使学生对空间复杂变化的理解程度有待进一步提升，对抽象的等高线间距和高程差等竖向要素的理解有待进一步深入，部分学生平立转换的思维模式有待进一步建立。

2 风景园林专业竖向设计课程教学改革思路研究

该课程是风景园林专业的一门重要课程，采取16个理论课时+16个实验课时的形式开展教学，授课人数较多。安排在第5学期，以衔接设计基础课程及专业方向设计课程，对于培养学生形成风景园林设计的基本理念及设计方法起到重要作用，也是其他设计课程的基础理论支撑，其设计理念及方法贯穿后续的设计课程N00B7Dt5Rt9cZpxo+Ne4eX28FyxKVa+mT8WjonN64ww=。陈磊等^[9]研究指出，对于竖向布置形式、建筑出入口与相邻斜坡道路衔接踏步处理方式等决定竖向设计质量的重要环节，学生普遍感觉难以应付。对此，教研团队将PBL理念和虚拟仿真技术有机融入课程教学过程。通过融入PBL理念，激发学生的参与积极性与主观能动性，使其掌握提出实际问题—基于理论分析问题—反复验证解决问题的能力；通过虚拟仿真技术的应用，帮助学生巩固理论知识，增强平面、立体思维转换能力。

2.1 融入PBL教学理念

在该课程教学中，融入PBL教学理念。教师根据教学大纲与教学内容设计学习情境、提出问题，引导学生根据自身兴趣选择研究题目，组建团队进行自主学习，形成教师或学生提出问题—学生组成兴趣小组—小组自主学习—小组总结与汇报—课程教学反思与效果评估5个步骤的教学模式。李君等^[10]研究指出，在实施过程中，教师扮演指导者、督促者角色，学生则是学习者、参与者和汇报者。学生依据学习兴趣组建小组并自主学习，有效激发了学习热情；同时，有利于培养其团队协作、沟通和表达的能力。

2.2 融入虚拟仿真技术

将虚拟仿真技术应用于该课程教学过程中，通过模拟真实的园林竖向环境，让学生在任意时间和设计阶段内“进入”园林竖向设计的真实空间，体验设计空间的任意视角，根据情况对设计要素进行实时修改和完善，针对性地调整设计方案，从而更好地理解设计原理和方法。黄英等^[5]研究指出，这种方式能有效且直观地提升学生立体思维，增强其对二维图纸与三维空间之间的相互转化能力。多感知、生动且沉浸式的游戏体验式实践教学，有利于提升学生的学习兴趣，为其实践学习和经验积累提供有效途径，促使其形成园林设计思维，激发创造力和创作灵感。

2.3 融入PBL理念与虚拟仿真技术

结合课程定位、要求以及教学现状，在理论课教学中融入PBL理念，以增强学生的发现性思维、逻辑思维能力和自主学习能力；在实验课教学中融入虚拟仿真技术，以增强学生的实践操作能力，丰富其实践经验，激发创造性思维，全面提升学生综合素养。竖向设计课程改革思路如图1所示。

3 竖向设计课程改革实践

3.1 教学改革目标

一是增强学生自主学习意识和逻辑思维能力。王蕾等^[4]研究认为，PBL理念的融入要求学生在课堂之外进行自主学习，采用学生或教师提出问题—学生自主学习理论—学生自主解决问题的教学方式，挖掘其独立思考潜力、启发其逻辑思维。二是构建理论教育与实践教育并重的课程体系。优化理论教学方法，融入实际场地教学、实体模型制作和虚拟仿真技术等实践操作环节，帮助学生将抽象的理论转化为具体的实践行动，加深对理论知识的理解和记忆，并培养其创新思维和实践能力。三是培养具有前沿知识应用能力的专业型人才。赵明权^[11]在课程教学中融入VR眼镜、3D打印机等新技术设备，并结合生态修复、乡村振兴等热点话题，使教学内容与时俱进，锻炼学生学习新理论、应用新技术的能力，培养专业型人才。

3.2 教学改革实践

3.2.1 基于PBL理念的理论课教学 一是以问题为导向，设置问题场景，增设校园聚类教学新方式。将复杂地形的校园竖向实体空间引入课堂，基于实体空间提出问题，如“竖向设计有哪些做法”“硬质铺装和软质铺装的竖向设计怎么做”“坡道和台阶在竖向上有哪些差别”“雨水口设置在哪里”“道路排水需要多少坡度”“竖向设计如何在图纸上表达”等，根据问题将学生划分为兴趣学习小组。二是以目标为导向，以自主解决问题为原则，根据学生选择的问题，让其系统性学习该部分所包含的重要知识点，引导学生用正确的方法解决问题，鼓励其自主思考。三是以自我展示为导向，以小组汇报的形式，将各组自主学习研究的成果进行详细汇报，通过小组互评互学，实现“1+1>2”的学习效果，教师给予方向性指导与查漏补缺。四是总结与反思，何丰等^[8]研究指出，对学生所掌握的知识点及其学习过程，教学思路、内容、方法以及课程拓展等进行总结，并整理成视频文件，通过超星学习通、智慧树等教学软件进行共享，让学生不受时间、地域的限制持续学习，以培养应用型人才。

3.2.2 基于虚拟仿真技术的实验课教学 一是设置手工模型制作课程，培养学生的空间尺度感。赵玉春^[12]将竖向设计方法融入筑山、理水、植物配置和建筑营造等方面，要求学生根据所学理论知识依次构建台阶、坡道、微地形、构筑物和实体空间等手工模型。二是开展虚拟仿真技术教学。要求学生建立电子计算机3D模型，并转化为MVC等三维空间可视格式，结合Pico NEO3影像投影仪（VR眼镜）进行沉浸式、交互式观察学习，实现设计方案的三维空间真实表达，实现在室内即可感知室外空间。三是建立虚拟仿真技术与二维设计方案的相互反馈调节机制。曾峻峰等^[6]通过虚拟仿真技术进行真实的环境体验，探索竖向设计有待改进的区域，对二维设计方案进行多轮校正，形成具有实用性的3D模型，实现可视化。四是强化对前沿知识与现实应用相结合的认知能力。邀请具有丰富竖向设计经验的专家开展专题讲座，重点讲解竖向设计方法在海绵城市、雨洪管理和生态修复等热门领域中的应用，为学生创造与实际工程项目专家近距离接触交流的机会，实现理论学习与实际应用的有效衔接。

3.2.3 融合理论与实践的考评机制 优化课程考评机制，增加实践课考评因子。王茹^[7]在教学的各个阶段提升实践操作所占的评分比例，以综合能力的提升来评判学生的课程分数。考评机制综合考虑学生的平时成绩、二维图纸表达能力和实践操作水平，按照10％、30％和60％的比例进行分配。（1）平时成绩。满分10分，包含考勤和自主参与度两个部分，考勤合格且自主参与度高的学生方可获得9分及以上的优秀分数。（2）二维图纸表达。满分30分，重点关注两个层面：一是对平面、立体及剖面的正确表达，以及整体的图面效果，占比30%；二是关注学生对土方量计算、排水坡度处理、建（构）筑物内外高差以及软硬质铺装高差表达等工程规范性内容的严谨表达，占比70%。（3）实践操作。满分60分，包含学生的实体与虚拟模型制作成果，要求学生从室内外台阶、小坡道和散水等单一要素的模型制作层层深入至地形、桥梁、广场和道路等中尺度场景的设计，最终独立实现不小于2 000 m²的综合性设计。各类中小尺度的模型制作加权平均分占比30%，不小于2 000 m²的综合性设计要求以小组合作形式建成VR可视化三维模型，通过小组相互打分和教师打分得出综合成绩，占比70%。陈磊等^[9]研究指出，考评方式的改革，增加了对课堂互动、实体模型制作和虚拟仿真技术应用等环节的要求，有利于提高人才培养质量。

3.3 教学内容设置

教学内容按照“感知与问题提出、理论与方法教授、竖向设计应用（一）、专家讲座以及竖向设计应用（二）”5个步骤设计，循序渐进，实现理论课与实验课穿插设置。参考李君等^[10]、赵明权^[11]的教学改革成果，在教学过程中将虚拟课堂、VR等新技术融入课堂，创新教学体系与方法，锻炼学生的实践应用能力。

3.3.1 感知与问题提出 该部分重点培养学生提出问题的能力。设置绪论2个学时，其中1学时将课堂由教室转向校园场地，教师带领学生去地形变化丰富的校园各处开展实地讲解，感知现实场地中的竖向变化；另1学时要求学生结合所观察的内容，与教师讨论拟解决的关键问题。

3.3.2 理论与方法教授 该部分设置10个学时，主要引导学生进行自主学习。按照所形成的关键问题将学生分为兴趣小组，通过教材、图书馆资源、电脑、手机App和讲座等形式自主获取课程基础知识，以及与园林设计要素有关的知识点，然后汇报成果，教师引导并将知识点录制成视频，以供学生反复学习。

3.3.3 竖向设计应用（一） 此部分主要目的在于提升学生的动手操作能力。设置小场景测绘与建模4个实验学时，要求学生选取校园内变化丰富的桥梁、坡道、地形、室内外高差和排水口等竖向设施，根据理论课所学知识绘制二维图纸，并根据图纸制作手工模型，推敲二维图纸与三维模型的空间关系。

3.3.4 专家讲座 此部分主要创造学生与实际项目近距离接触的机会。邀请专家开展4个学时的专题讲座，重点讲解竖向设计实践操作案例与前沿知识，设置互动环节，拓展学生视野。

3.3.5 竖向设计应用（二） 此部分重点在于全面提升学生综合能力。共12个学时，引入虚拟仿真技术，要求各兴趣小组自行选取场地，开展调研—设计—绘图—建模全过程学习，并将模型转为VR可视化格式，小组内部和组与组之间利用VR眼镜相互体验真实场景，并提出优化意见；各组根据意见调整设计方案，将设计成果转化为实景体验，使学生发现不足并及时调整，实现竖向设计二维图纸与实际场地的基本吻合。

综上，本文基于园林专业竖向设计课程设置的特点，以园林专业竖向设计课程为研究对象，提出融入PBL理念、虚拟仿真技术的教学改革方式，基于锻炼学生自主思维、注重实践操作的专业型人才培养目标，针对理论课与实验课分别进行了明确教学目的、丰富教学方式和优化考评机制的教学改革。目的在于全面提升学生的综合素质，完善规划设计类竖向设计课程的教学体系。

参考文献

[1] 郭巍，侯晓蕾.风景园林竖向研究与设计课程教学的融合[C]// 中国风景园林学会2011年会论文集（上册），南京：中国建筑工业出版社，2011：76-79.

[2] 化希耀，苏博妮. 古典园林的虚拟仿真建模和动态效果研究[J]. 西南师范大学学报（自然科学版），2017，42（2）：153-158.

[3] 刘春杨. 基于PBL模式的“风景园林建筑设计”课程教学改革探究[J]. 重庆建筑，2023，22（12）：67-69，72.

[4] 王蕾，翟雅琳，姚允龙. PBL-UbD理念下风景园林“数字剧本”育人模式研究[J]. 黑龙江教育（高教研究与评估），2023（9）：24-27.

[5] 黄英，刘昊. 虚拟仿真技术在竖向景观教学中的实践研究：评《风景园林竖向的数字化策略》[J]. 教育理论与实践，2023，43（33）：65.

[6] 曾峻峰，郭晓华，孙陶泽. 虚拟仿真技术在园林规划设计类课程数智化实验教学中的应用[J]. 现代农村科技，2023（11）：93-95.

[7] 王茹. OBE理念下虚拟仿真技术在风景园林设计原理课程教学中的应用[J]. 现代园艺，2023，46（8）：198-200.

[8] 何丰，董元亮. 应用型人才培养模式下《竖向设计》教学路径研究：以风景园林专业为例[J]. 现代农业研究，2022，28（9）：149-150.

[9] 陈磊，杨建辉. 基于风景园林专业教学体系的场地规划与设计教改研究[J]. 西部人居环境学刊，2015，30（4）：6-10.

[10] 李君，卢朝佑. 基于网络学习空间的高等学历继续教育PBL教学模式探究[J]. 成人教育，2024，44（3）：12-19.

[11] 赵明权. 新工科背景下应用型本科“通信原理”课程实践教学研究[J]. 科技风，2024（2）：121-123.

[12] 赵玉春. 浅谈模型制作在园林设计教学中的应用[J]. 安徽农学通报，2013，19（20）：120-121.

（责任编辑：杨欢）

基金项目仲恺农业工程学院高等教育教学改革项目（ZG2023043）。

作者简介王国今（1992—），男，陕西西安人，硕士，助教，工程师，从事风景园林与生态修复工作。