虚拟仿真技术在项目式实践教学中的应用研究

一、引言

近年来，教育改革与发展更多地关注于教育的信息化，《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》[1]中提出“信息技术的发展将对现代化教育产生革命性影响”，并将“教育信息化建设”列为十大工程之一。20世纪80年代初，美国VPL公司创建人拉尼尔首次提出了虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)的概念，后又被人们称为人工环境。与计算机仿真系统不同的是，虚拟现实技术可以通过电脑模拟出一个集听觉、视觉、触觉、嗅觉为一体的三维虚拟环境。这样的技术应用于实践教学中，学生在虚拟的环境中除了能无限制的观察逼真的模型外，还可以尝试动手进行操作或修改，对于营造学生的想象力、提高动手能力、增强实操经验、降低实训成本等各方面都很有价值。本文以园林专业为例，在分析虚拟仿真技术对传统教学模式影响的基础上构建基于虚拟技术的实践教学模式，以数字化虚拟现实教学资源库为平台对实践教学进行信息化改革， 以此提高学生的设计能力和实操能力。

6）将装在袋中的承口配件放置在管段旁，并在管道上配件长度一半加20mm的位置做参考点标记，用于在连接完成后对刮除区做目检。注意此时不要拆除管件包装。

精神分裂症主要指个性、情感以及思维等方面出现异常，临床主要表现为精神活动与周围环境协调性差，其中青壮年是高发人群[5]，极大影响了患者的身体健康以及生活质量，同时也给社会带来较大的负担。首发精神分裂症往往起病缓慢，发病早期较难引起患者及其家属的重视，若治疗、护理不及时，则会造成病情不可逆性恶化[6]。

二、虚拟技术的特点及影响

(一)虚拟现实技术的特点

目前，虚拟现实技术比较多地用于集设计、施工、实现为一体的综合性实践领域。例如美国在对洛杉矶和拉斯维加斯这两个城市进行改造之前就利用了虚拟现实技术对改造过程及结果进行了虚拟实验，用于评价城市设计和规划的方案是否合理。英国利用虚拟现实技术对伦敦的威斯敏斯特教堂及周边进行了模拟，让用户身临其境。虚拟现实技术的特点如表1所示：

农业机械化的法律体系已经初步形成，其中关于农业机械化活动的流程也有较为明确地规定。“随着市场经济的发展，农民在技术培训、安全监理、农机具及零部件供应、修理等方面迫切需要帮助和指导。农业在产前、产中和产后生产过程中需要大量的机械作业，农业产业化经营和发展都迫切需要农机化服务。”[6]从立法概括的梳理中不难发现，关于农业机械化活动有了较为完整的规定，但是对各个环节的具体化规范仍然不足，特别是农业机械化的社会化服务这一环节，不管是在高位阶立法，还是在各个地方立法，都没有清晰明确的规范，政府和市场之间的联系和互动并不能达成良好循环，以至于农业机械化的社会化服务成效较低。

 

表1 虚拟现实技术的特点

  

特点内 容沉浸感用户在计算机模拟出来的虚拟环境中感觉身临其境,难分真假,主动将自己融入虚拟世界中,从观察者变为参与者交互性在虚拟环境中,除了观察,用户还可以与环境进行交互行为。虚拟环境根据用户的每一个不同的行为作出相应的、灵活的反馈信息,让用户的感受尽量与在自然环境中相似或一致想象力除了营造贴近真实的虚拟环境外,虚拟现实技术还可以营造出一些超越自然的、客观不存在的环境,丰富大胆的环境设计可以极大地发挥参与者的想象空间、增强用户的体验兴趣

一份好的设计作品，不仅设计者满意，更重要的是使用者满意。在传统的实践教学中，教师或用户在对一份方案进行评价时，更多的是靠想象作品完工后的样子来提出改进意见。这样做一方面容易造成双方理解上的歧义，导致设计出现偏差；另一方面，用户对作品修改的参与度不高，用户体验差。通过虚拟现实技术，可以让用户更好地融入设计，身临其境、实时互动，真实地体验到作品的设计效果，理解设计师思想，提供更贴切的修改意见，消除理解上的歧义。

受客观条件的限制，很多实践性的内容只能以“纸上谈兵”的形式传授给学生。例如涉及园林建筑的施工等实操性内容，现实中很难为每一位学生提供参与工程实践的机会。而在虚拟环境中，通过计算机建模的方式就可以再现每一道工序从开工到建成的整个过程，以及在施工过程中对材料、施工工艺等的要求和注意事项。学生在重复施工的过程中熟练操作技能，通过对不同场景效果进行推敲和比对总结方式方法，有效提高了学生的学习效率，加深对知识的理解和延伸。

政治新闻语篇中转述动词的批评性分析——以《纽约时报》南海争端报道为例 ……… 康俊英 李风琴（3.25）

1.情景性

(一)项目制定

2.交互性

(二)虚拟现实技术对传统实践教学的影响

要想设计一个好的方案，合适的项目制定起着重要作用。这不仅包含对区域大小的合理划分，对规划区域内的气候、生物、地理、土壤、水流等客观要素的掌握，甚至当地的历史文化和人文价值都需要仔细了解，这就要求学生必须进行实地的考察和调研。但在实践教学中，受客观因素的制约，很难保证所有学生对每一个实践项目都能够亲自勘察。因此，教师可以通过虚拟仿真的形式对实践场地进行建模，学生通过对虚拟场景的观察同样可以达到身临其境的效果。此外，学生还可以通过虚拟仿真系统提取出与该项目类似的成功设计案例进行观摩、学习。在虚拟的三维环境中，可以更深刻地理解设计者对地形地貌的把握，寻找灵感。

在当前大学教育强调全面发展和创新性思维阶段，以及高校建设“双一流”背景下，注重高校本科生毕业论文的选题，注重高校本科生专业综合素质能力的提升，既有助于提高大学生的职业生存能力和社会竞争力，也有利于促进高校审视学科发展和专业培养人才的模式，从而为国家和社会输送专业能力强、素质过硬、具有探索和创新精神的复合型人才。高校本科毕业论文的指导工作任重道远，仍然需要一线教学和教务人员不断探索和实践完善。■

三、虚拟技术一体化实践教学应用

以园林规划课程实践教学为例。由于该类课程主要针对概念性方案的设计，因此，在实际教学过程中，主要通过勘察、构思、设计、评价、修改、提交成果这样的教学步骤，帮助学生从整体上把握和理解设计方案。

以园林规划设计实践课程为例，园林设计是立体的，对于周围景物和环境变化的关联性都要求很高，需要设计者在设计之初就要对完工后的环境有一个明确、清晰地概念。而在传统的实践教学中，学生多采用手绘图纸、或利用电脑进行二维或三维建模的形式对作品进行多方位展示，这样的实践方式往往造成他们对空间的理解以及构图方面理解不到位，导致在进行设计的时候仅关注于作品的平面效果或方案的构图上，实现的方案华而不实，空间设计混乱，缺乏实用性。虚拟现实技术可以对所做方案进行三维数字化建模，通过不同视角立体地检验以及审视整个设计方案，分析方案的空间合理性，发现设计中的不足并及时优化设计方案，很好地锻炼了学生空间思维和对尺度把握的能力。

3.创造性

(二)项目实施

项目实施主要包括6步，分别是收集相关设计信息、整合信息、制定设计方案、设计方案、审核方案、评价方案。其中，信息收集阶段主要是对任务所需的技能和理论知识进行剖析，通过拍照、实地勘察、测量等方式写出现状分析报告。整合信息阶段主要是再次明确设计方向，明确每位同学在整体项目框架下的定位。制定设计方案阶段主要是以组为单位对方案进行制定，再次明确项目分工，规划项目整体进度。设计方案阶段就是对设计方案进行实际设计。一般分为三步，如图1所示，分别是平面设计—三维设计—集成设计，即虚拟仿真。

 

审核方案主要是成员之间对项目成果进行审核，帮助对方发现设计中存在的不足，并共同寻找解决方案。由于在设计方案阶段已经进行了虚拟仿真建模，因此，项目组成员可以通过与模型的不同交互方式寻找设计中的不足。例如在进行居住区景观设计中，可以通过改造地形、改变园林植物配置等手段让设计更加多元化，在视角的选择上，通过匀速车行、人视步行、鸟瞰飞行等多种角度、速度和运动方式对设计方案进行分析，从整体上分析方案的合理性和可行性。

评价方案主要是对设计作品进行评论和点拨，是检验教学效果的重要环节。主要采取结果性和过程性评价相结合，定性和定量评价相结合，对小组和对个人评价相结合的综合评价方式。此外，由于在实践教学过程中引入项目，因此对学生的考核评价除了刚才提到的几点评判标准外，还需根据行业对项目的验收标准，从团队成员的知识技能应用情况、项目完成质量情况、项目完成过程是否规范、团队成员在整个开发期间的个人表现情况等方面构建以过程考核为主要考核方式的全员参与的多元化考核机制，如表2所示：

 

表2 实践项目开发考核评价表

  

考核内容比例说 明评价主体项目完成符合规范10%项目设计流程是否符合项目设计的规范和标准,项目设计过程中文档的编写和归档等是否符合企业标准教师、项目组长项目质量完成情况20%能根据客户需求进行项目设计,并在规定时间内按时按量完成相应工作,实现用户需求功能教师、项目组长项目组成员表现30%能很好的完成个人任务;主动学习相关知识技能;不回避项目设计过程中遇到的问题并积极寻找解决方案;有责任感,与项目团队其他成员合作良好;遵守项目管理制度教师、项目组成员知识技能应用情况30%对知识有较为深刻的理解,能够与实践相结合,灵活解决相关问题。能够为所学知识在整个行业领域中寻找到较为准确的定位,了解在实际项目设计中所发挥的作用教师、项目组成员客户满意度10%经验收,认为项目基本符合客户需求。对项目组在整个开发过程中所表现出的工作态度和专业技术水平较为满意教师、客户

四、结论

数字化虚拟现实教学资源库的引入为解决传统的实践教学模式问题提供了新的解决思路 ，以一种全新的方式实现了项目式教学。在以园林专业为例的虚拟化教学模式的改革进程中，VR技术的应用彻底打破了时间、空间的限制，为一些因为客观因素而无法实现的教学实践需求找到了一个新的出路，调动了学生学习、设计的积极性，零障碍的接触互动也有效地提高了学生的创新能力。当然，除了园林专业外，虚拟现实技术同样能够应用于其他学科中。比如建筑设计施工、城市规划、磨具制造加工、网络数据传输、网络安全攻防等，这些都需要教师在实际教学中持续探索改革，尝试多方面融合以真正地实现课堂教学信息化。

参考文献:

[1]许骏，唐连章.云计算与大数据时代的教育信息化探索实践[J].教育信息技术,2014(11):3—9.

[2]张丽翠.虚拟现实技术在风景园林专业教学和实践中的探索[J].赤峰学院学报：自然科学版，2016(8):267—269.

[3]郭杨,张雷.虚拟现实技术在风景园林专业教学和实践的探索[J].山西建筑,2014(21):263—264.

[4]邹卫妍.浅谈项目教学法在园林规划设计课程中的应用[J].现代园艺,2016(12):240—241.