浅析虚拟现实技术在建筑设计教学中的有效运用

摘要：现实虚拟技术简称为VR技术，是一种体现现代化的理工技术，对人们各项生活有着影响，并在各大领域中得到应用。尤其是建筑行业借助于VR技术实现变革，在各大建筑课程中得到应用，让师生角色出现合理的改变，推动教学改革的深度开展。可以说，VR技术在建筑课程中得到应用是具有多种优势的，能提升教学的有效性。所以，本文先对VR技术进行分析，探究其技术种类以及应用优势，最后论述VR技术在建筑设计中的科学应用。

关键词：虚拟现实技术；建筑设计；立体空间；建筑元素；应用策略

前言：VR技术对很多行业起到影响，在建筑教学中进行应用则可以提升学科教育的有效性，促使学生更好的理解建筑知识。通过VR技术的应用，建筑教师能简化一些教学细节，对传统课程教育起到很强的变革作用，利于学生养成更高层面的学科素养。所以，建筑教师在开展课程教育的时候，需积极思考VR技术在课程教学中的利用，对抽象性的课程知识进行细致的描述，增加学生对建筑知识的理解以及运用能力，以此强化学科教育的效果。

一、对VR技术进行分析

VR技术为一种综合性的信息手段，通过运用多种信息技术如仿真技术等为使用者提供虚拟化的环境，给人们提供比较逼真的触觉以及视听感受。VR技术能借助各项设备将现实环境以及虚拟环境实现交互，这里的交互主要是指技术使用者能在虚拟的技术环境中做出各种行为得出真实的信息反馈，例如推开门等。比较常见交互设备主要是让使用者穿戴相应的传感器，如数据服等，体现出想象性以及交互性的使用特征。目前，VR技術在教学中运用为一项前沿的教学技术，增加学生对知识的感性认知，强化学科教育的效率[1]。教师通过VR技术的应用能通过三维教学为学生提供更多的生动化教学资源，让学生实现创造性思维的培养。

二、VR技术种类以及在建筑设计中应用优势

（一）种类

本文主要从实际应用的角度进行VR技术种类的分析，主要分为四个类型。第一种类型是窗口中VR，该技术成本比较低，主要是在CAM以及建筑设计等领域中应用， 这也是本文进行研究的技术类型。第二种类型是沉浸虚拟。通过头盔显示器的运用，封闭用户的听觉以及视觉等器官，让使用者产生一种亲身来到该环境的错觉。第三种则是分布式虚拟，其发展基础是前两种类型，实现技术的融合发展。第四种是增强现实。该技术能对真实环境进行增强化的输出特征，主要是在医疗以及 军事领域应用，实现超越现实的人体感官感受。

（二）优势

VR技术体现很强的应用性，能增加人们对事物的感官体验，强化人们对事物的体验。将此技术运用到建筑设计中可以增加人们对该领域知识的理解，提升学科教育体现的育人能力。本文主要是从建筑设计进行探讨，建筑设计体现很强的空间性以及抽象性，不仅要关注建筑物体现的使用性能，也要考虑艺术造型和经济属性，以此构建合理的设计方案。教师借助VR技术向学生实施知识教育，需要考虑学生体现的认知能力，对各项建筑构成以及组合原理等进行思考。在实际教学中受到成本因素以及执行过程的不可逆性影响，不能出现设计过错，影响整体课程教育的效果。而VR技术体现成本低的问题，又能支持学生在不同时间进行操作，观测环境事物体现的变化，依据理性判断做出各项处理。这样能让学生实现理解以及认知能力的养成，让学生灵活运用学科知识。

三、VR技术在建筑设计中进行应用的分析

（一）对立体空间进行展示

通过借助VR技术教师能构建三维物体，增加设计的现实体验程度。例如开展高层设计的时候，教师能通过3Ds MAX 建模，之后借助VRML创建语言虚拟的环境，让学生思考各项设计因素，进行自我设计的展示，对墙面与柱关系进行处理，增加学生对该课程知识的理解。通过借助VR技术对设计知识进行展示，也能让学生在虚拟的环境中进行建筑设计，更加突显出学生在建筑设计中的主体性。

此外，立体空间是教师向学生讲解建筑知识的主要内容，也是影响学生对建筑设计知识理解程度的因素。但受到教学条件的限制，教师不能科学并有效的展示立体空间，仅是依靠自身描绘增加学生对建筑空间的想象，让学生在头脑中创造出一个虚拟的空间，制约学科教育取得的有效性。通过虚拟现实则可以帮助学生在脑海中建立相应的虚拟空间，也能通过该技术的运用的让学生看见并摸到立体空间，增加学生对建筑设计中立体空间的认知，提升学生对这些建筑知识的认知，强化学生的学科能力。

（二）合理营造虚拟情境

建筑设计需要学生发挥自己的思维能力，对建筑对象进行抽象性的描写，实施更高水准的建筑设计。在之前的课程教育中，教师只能是通过图片、录像以及言语向学生讲解建筑知识，学生智能被动的学习这些知识，不能精准理解相关的设计内容，也不能形成较高水准的学科素养。教师如果借助VR技术则能让学生走进虚拟环境，增加学生对建筑知识的认知以及思考[2]。如通过VR技术向学生营造虚拟的圆明园环境，让学生去游览感受园廊、亭台以及舫等建筑形式，结合教材书讲解设计知识，提升授课的效果。如果教学条件允许，教师可以让学生带上头盔，更好的感受园林建设的设计因素，获得视觉的体验。这样能增加学生对建筑布局的理解，以此强化学科教育的效果。

（三）进行教学实训

建筑设计不单是让学生掌握理论知识，也需要让学生通过实践训练灵活运用这些课程知识，增加学生对建筑设计的理解。所以，教师需要通过实训的方式增加学生对理论和知识的认证，强化学科教育的有效性[3]。但是，很多学校未能建立实训室或者是实验室，不能让学生对课程知识进行实践检验，产生课程教育的矛盾。但是VR技术能解决这一教学矛盾，为学生搭建虚拟探索的空间，借助信息技术为学生搭建虚拟实验室，通过处于虚拟环境进行仪器的操作。教师能借助交互设备将操作结果反映给学生，让学生分析自己的操作行为以及结果，判断是否出现不符合规范要求的技术操作，增加学生对建筑设计的理解。这样既能减少器材的消耗，也能让学生重复操作，最终实现建筑设计提出的要求。

结论：建筑设计的开展需要借助实物的展示，增加学生对相关知识的理解。传统课程教学中，教师主要是通过图片、实物展示以及三维造型的方式传输知识，让学生感受建筑设计的内容。但是这样的课程设计不能让学生自主选择学习的方式，也不能让学生依照自身意愿进行视觉的选择，影响整体课程教育的效率。通过VR技术的运用，教师能让学生在一种虚拟环境中对建筑设计各项内容进行学习，也能提升学生进行技术操作的规范性，让学生感受建筑设计的内涵与特征，提升学科教育的有效性。

参考文献：

[1]方舟，廖一联.虚拟空间表现系统在建筑学专业教学中的应用[J].实验科学与技术，2018，16（02）：78-81.

[2]张亚斌，赵希，曹颖等.虚拟现实技术进展及其在建筑行业中的应用案例[J].建筑技艺，2017（09）：78-81.

[3]董春华，赵昆明，胡建平等.虚拟现实技术在建筑类课程教学中的研究与应用[J].中国轻工教育，2015（04）： 93-96.

作者简介：牟晓鑫（1991.5.16），男，汉，山东日照人，青岛工学院 建筑工程学院土木工程专业，主要研究方向为土木工程类。