虚拟现实背景下室内设计专业教学改革研究

段平艳

摘要：针对目前室内设计专业教学现状，探讨虚拟现实技术在室内设计专业教学中的应用。通过调查与分析室内设计教学中的问题，归纳虚拟现实及虚拟教学的特征，提出了室内设计专业虚拟教学的具体方法和实践流程。虚拟教学是提高室内设计专业教学质量的有效手段，能实质性的解决教学中的重难点问题。最后，指出了“虚拟现实技术（VR）+增强现实技术（AR）+人工智能+大数据化技术”的应用是将来室内设计专业教学的必然趋势。

关键词：虚拟现实技术 虚拟教学 室内设计专业 教学改革 研究

中图分类号：JO 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2019）03-0106-03

引言

当前，我国室内设计专业的发展水平较为落后，教学质量低，设计人才的培养不能满足社会的需求，需要大力加强改革，推进室内设计教育的进步。随着虚拟现实技术的广泛应用，室内设计教育教学的方式也受到了影响。虚拟现实技术具有沉浸性、多感知性、交互性的特点，将虚拟现实技术与室内设计专业教学相融合，更有利于提高教学效果，激发学习兴趣，推动室内设计教育的发展。

一、室内设计专业教学现状分析

教育是推动室内设计发展的前提，但目前我国的室内设计教育发展不起来，教学资源和设备缺乏，导致教学质量低。在教学中学生不能学习到真正的技能和知识，严重阴碍了优秀设计人才的培养。教学方式还停留在死记硬背理论知识和应付于考试，模仿已有的设计图纸已成为了当今设计教育的主要趋势，学生缺乏创新与动手能力，设计作品与实际脱节，学生不能独立完成整个设计方案及实施等问题突出。基于虚拟现实技术下，笔者通过对我国多所环境艺术设计类专业院校进行了相关调研，分别对虚拟现实教学效果与传统教学效果进行了问卷调查和分析[1]，并发放了160份调查问卷，收回有效问卷150份，以十分制为评价标准，将回收的有效问卷按等量分为10组，并统计问卷结果（如表1、2）。经过对比与分析得出，虚拟现实教学高于传统教学质量，并表示对虚拟教学的满意度较高，而室内设计是环境艺术设计专业的一部分。因此，将虚拟现实技术应用于室内设计专业教学中是有意义的。

二、虚拟现实技术与虚拟教学的概述

虚拟现实技术兴起于20世纪70年代，发源于美国，是一种多元化的信息整合技术，包含计算机技术、多媒体技术、图像技术、仿真技术等（27。它具有沉浸性、交互性、多感知性的特点，人们能够通过视、听、触、嗅的方式进行各类交互式体验[3]（如图1），已被广泛应用于各个领域中，如医疗、军事、建筑等，并取得了好的研究成果。

虚拟教学是推动教育事业发展的一种教学手段。而在国外的教育事业中，虚拟教学已取得了较大的成果。如美国东卡罗琳那大学的虚拟教育实验室、牛津大学的化学虚拟实验室等。近年来，我国教育界也对虚拟现实技术进行了相关的研究和应用，如同济大学建筑专业的虚拟仿真实验、天津大学开发的虚拟校园等，都取得了好的教学效果，但在我国教育教学中还未普及，需要积极推进和应用。同时，我国政府也大力支持，如习近平在十九大报告中明确指出虚拟现实技术为主的信息化教学将成為新时代教学的主要发展方向[4]。将虚拟教学应用于室内设计教学中是设计专业发展的前途。

三、“虚拟现实”背景下的室内设计专业教学改革内容

（一）室内设计专业虚拟教学的具体措施

1.教学模式双重化

教学模式双重化是指在以往的教学中应用虚拟现实技术作为教学手段，解决室内设计教学中的重难点问题，形成虚拟与现实有机结合的教学模式。以往的教学模式是虚拟教学的前提，而虚拟现实教学是对当前室内设计教学中不足的弥补，更有利于激发学生学习和提高教学质量。如室内照明设计课程的教学，首先可以以当前的教学模式，让学生了解照明设计的理论知识和相关要求，以及设计软件的学习。在掌握基本的设计技能和理论后，可以运用虚拟教学手段帮助学生理解和消化知识并获得相应的实践，如照明效果的设计，需要虚拟教学环境帮助学生体验到灯光的颜色、亮度大小及给人带来的生理和心理感受，然后完善设计方案以及照明设计实施等环节。

2.教学环境虚拟化

教学环境虚拟化是指运用虚拟现实技术创建的具有交互性的仿真教学环境[5]。它是对现实生活中真实教学环境的模拟，并且让人具有身入其境的真实感，可以感知与交互。学生可以利用虚拟教学环境学习到多方面的室内设计知识，如室内空间透视学、室内色彩学、室内装饰构造、室内陈设与设计等。以某室内空间设计实训课为例，在传统的室内设计教学中，学校无法提供完整的项目实训环节，学生不能真正到设计工地去动手学习和体验，通常只能以教师运用多媒体的教学手段学习技能操作和实践方面的知识，而虚拟教学环境可以帮助学生完成设计实践的学习，如现场勘察与测量、设计效果感受、虚拟施工等，能够更好地掌握室内空间设计的相关知识。

3.教学过程交互化

教学过程交互化主要是指人机交互[6]。一方面，是指虚拟教学环境与人之间的互动;另一方面，是指利用虚拟教学平台，促进师生之间的合作学习与交流，是激发学生主动获得知识的有效途径。以往的教学中，通常是先由教师教、然后学生学，以至于课堂气氛沉闷，导致学生不爱学、厌学的现象较为严重。而虚拟化的教学可以激发学生主动学习，并且与教师和同学之间频繁互动。如家具设计课程的教学，学生在接收教师布置的学习任务后，会主动去探索知识。学生可以运用虚拟环境感受各类家具的形态大小、色彩、家具尺度与陈设要求，然后利用虚拟环境与同学一起探讨家具的设计要求和构造方法，并且体验设计效果。在学习的过程中遇到困难时，能够主动向教师求解，促进师生之间的互动。

4.教学资源虚拟化

教学资源虚拟化是指运用虚拟现实技术创建的具有仿真性的数字资源，是对以往三维教学资源获取困难的突破，能够以视觉交互、数字化的方式实现三维资源共享[7]，还能满足线下的远程式教学需要。如在讲解室内陈设设计时，学生不能理解教师所讲授的陈设尺度、大小、形态及其陈设效果时，可以通过虚拟资源的获取感受室内家具陈设的尺度和空间关系、色彩要求等，掌握陈设设计的方法和要求。

5.教学评价虚拟化

教学评价评价化是指以虚拟现实平台的方式对教学效果进行评价，评价的主体、内容、对象是非真实的，但评价的结果是客观性的。如室内设计实训课的评价，不再以以往的数据收集为依据，而是通过虚拟平台的方式对教师的教学能力及学生的学习能力进行评价，如虚拟学生作品、虚拟教师教学。

（二）室内设计专业教学改革实践与经验总结

1.推动虚拟教学环境智能化

虚拟教学环境除了能够满足真实情景化教学的功能外，还可以实现智能化教学需求。虚拟教学智能化是指与虚拟现实信息技术深度融合的方式。智能化主要体现虚拟教学环境具备智能监控、智能评价、智能辅导等功能，如可以随时记录学生学习出勤率、作业完成情况以及分析学生对知识的掌握程度和学习过程中遇到的问题并加以指导，最后对学生学习结果进行智能化统计与测试，并通过远程化的方式反馈于教师，及分享学习经验与成果。其次，虚拟教学智能化可以具有多种识别功能，如语音识别、动作与视角捕捉、表情感应等多种功能，应用形式也可以多样化，如固定式的与移动式的、在线的与离线的等。这样的教学环境可以大大激发学生学习兴趣和内部学习动机，实现教学双赢。

2.实现虚拟现实技术与产教深度融合

在室内设计专业中，将虚拟现实技术深度融合于校企合作项目化教学中，能够充分体现“教”、“学”、“练”、“做”一体化的自主构建知识的教学模式，是一种坚持市场导向为原则的产教融合方式，主要以虚拟仿真情景化教学为主，融课前、课上与社会实践为一体的教学架构。

课前，教师可以根据教学目标和教学大纲收集各类与室内设计课程相关的资料与信息，了解学科的前沿信息及需求，并在此基础上运用计算机软件创设虚拟教学环境，设计虚拟教学内容与情节、制作虚拟教学资源，学生提前预习课上学习任务。

课上，以虚拟教学实训基地为平台进行项目化教学，主要分为以下八环节[8]（如图2）。首先可以以任务驱动的方式让学生以小组合作的形式在虚拟场景中进行户型数据测量与勘察，了解户型特点、掌握测量技巧和方法，获得测量数据。依据户型特点和客户需求进行分析，并确定设计任务。然后进行方案设计与预算，绘制图纸和效果制作，并运用虚拟现实技术创建虚拟场景，包括3D建模、导入VR虚拟设计平台等，在虚拟场景创设完成后，学生可以通过虚拟设备进入虚拟场景中，如手机、电脑、多媒体等，对自己的方案设计效果进行体验。其中，学生担任设计师的角色，教师扮演客户，并一起进入虚拟场景中，一起探讨设计效果并修改完善。在设计方案得到完善后，进入虚拟施工环节，学生担任施工员;教师扮演施工监理，对施工质量严格监控和指导，学生在遇到不懂的地方可以咨询教师或与同学协作。

课后，为了实现产教融合的教学效果，可以以虚拟平台的方式实现无缝对接，VR虚拟项目与真实项目相结合。学生将设计好的方案以虚拟平台的方式展现给设计公司和业主，由企业和业主评判最终设计效果，再将设计方案真正落实到实际项目中去。这样可以有效地锻炼学生的岗位职业适应能力、动手能力以及协创新能力，为培养岗位实用性人才做好铺垫。

虚拟现实教学成果虽然已经占有了一定的市场，也取得了良好的教学效果，但仍然还存在一些不足。如虚拟教学资源有限，设备不齐全、资金昂贵、师资队伍缺乏等问题较为突出，所以导致虚拟教学推行缓慢。因此，要想加快虚拟现实技术在室内设计专业教学中的步伐，希望政府和社会给予大力支持和帮助。

四、室内设计专业教学的发展趋势与构想

时代和科技的进步，推动教育的进步。室内设计专业的教学应该也要跟上时代的步伐。室内设计教学的改革不是一朝一夕的事，未来的室内设计教学将会呈现新的教学方式。如将增强现实技术（AR）与虚拟现实技术（VR）紧密结合，解决室内设计教学中实体操作困难等问题。增强现实（AR）是对虚拟现实（VR）数字信息的进一步发展，可以达到以假成真的视觉效果[9]。弥补只能体验和感知，不能真正实体接触的缺陷，学生可以真实地动手去完成每一个实体设计方案。此外，室内设计专业的教学资源非常缺乏，构建虚拟教学环境需要耗费大量时间、精力和资金，而师资力量也非常薄弱，很难形成完整的室内设计教学资源体系，即使花费大量的时间和精力构建好优质的教学资源，也很难满足后期的教学需求。而在当今大数据化和人工智能技术发展的背景下，在室内设计教学中的应用也将是必然趋势。未来我国的室内设计教学将会把虚拟现实技术与人工智能和大数据化技术相结合，形成具有自动化完善知识和更新数据的功能，还能体现人工智能化的教学方式，解决学生学习中的疑惑，提供个性化的学习需求。在室内设计实训课中，学生可以在没有教师管理和指导下，获取自己所需要的设计资源，而且选择性不被约束。总之，在不久的将来，室内设计专业的教学将会形成虚拟化实体教学模式，且具有智能化的教学手段，实质性地解决室内设计教学中的重难点问题。

五、结语

当前室内设计教学中存在的问题较为突出，教学质量低，基于虚拟现实技术的广泛应用及在教育中取得的好成绩，说明了虚拟现实技术在室内设计专业教学中的应用是有意义的，且教育教学手段的改革势在必行。在教学改革中应该将科技时代的特点相结合，如虚拟化的教学资源、虚拟化的教学评价、虚拟化的教学环境等。止外，还应该要进一步推进，促进室内设计教育的发展，如在虚拟现实技术的基础上结合增强现实技术（AR）在室内设计教学中的应用，会更加有利于学生掌握室内设计的技能与知识，而且在智能化的时代里，也要体现出智能化的教学方式，将人工智能技术与室内设计教学相结合，解决教学中优秀的师资力量不足的问题，是推动我国室内设计教育大发展的希望。

参考文献

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