VR在景觀教學中的應用

詳情信息

中国体彩网站nba www.unvdg.icu 虛擬現實技術在景觀教學中的應用

由于虛擬現實技術能夠滿足學習媒體的情景化及自然交互性的要求,從而在風景園林教學領域內有著極其廣闊的應用前景。利用虛擬現實技術可以改變高校景觀建筑設計專業傳統的教學模式,改善實驗環境,解決高校普遍存在的教學資源不足的問題,優化教學過程及培養具有創新意識和創新能力的人才。隨著教育改革的深入和虛擬現實技術理論的不斷完善和發展,虛擬現實技術在景觀建筑設計專業中的應用也將不斷的拓展。

()促進教學觀念的變化
  傳統的教學觀念主要是傳道、授業、解惑”,它決定了教學組織形式和教學方法,即以教為主,教師是教學的中心,由教師決定教學內容、結構、教學方法及教學進度,而學生始終處于被動的學習環境中。現代化的教學方法追求教與學的合作化,以講授引導思維,以教導激發創新,并賦予學生學習的主動性。虛擬現實教學有利于創造這樣的環境,以教師為中心的授課形式將會被改變,以學生為中心的個性化教學、合作化教學和虛擬現實環境中的自我探究得以真正實現。虛擬現實正是在現代教育思想指導下,使用新技術改進教學方法的嘗試。把虛擬現實技術引入到教學中,從多媒體虛擬現實系統的組織形式看,虛擬現實是非線性的網絡結構,逼真的虛擬環境可提供良好的人機交互功能,在這個基礎上教學內容的組織安排將特別強調由學生主動參與來構建知識結構,變學生的被動聽講主動學習”,要我學轉變為我要學。在這種情況下,教材的意義也將由傳統的教材控制轉變為學習者控制”,教學內容外在形式的生動化與內在結構的科學化將更緊密地結合起來,這種環境將極大地促進教學觀念發生變化。
()促進教學內容的變化
  教學內容是教學過程中傳遞的教學信息,是學生獲取知識、掌握技術、發展能力的主要源泉。多媒體虛擬現實技術的引入使教學內容無論是外在形式還是內在結構都產生了很大的變化。
1.教學內容外在形式的變化
  學生的技術水平和動手能力是在實驗、實訓中培養出來的,在傳統的實踐教學中,實驗課內容主要是學科性的理論驗證和學會使用設備、儀器,并從中歸納、總結出規律。這些年來,隨著教育技術的發展,從原來只是用錄音、錄像來輔助文字教材進行教學的方式發展為使用具有人機交互的多媒體技術。多媒體的信息類型有靜態的、運動的、超級鏈接的視覺和聽覺信息,媒體信息形式通過計算機的集成處理,提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動畫。多媒體信息表現形式多樣,對于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和語音協同描述以外,還可以用三維實景虛擬現實過程,對于不可視的變化、無法觸摸的物體或有危險的場所,甚至自然界或現實生活中不可能存在的事件,也可以通過虛擬現實技術去展現。多媒體技術存貯信息量大,教學內容可以用最有效的方式來表現;而且,同一教學內容還可以用多種信息形式來表現,這就有利于克服單一媒體表現及難以協同表現的弊端。虛擬現實所提供的人機交互的特點尤其適用于個性化教育,因人施教、因材施教,培養高素質的綜合型景觀設計人才。
2.教學內容內在結構的變化
  虛擬現實的應用將帶來教學內容結構的變化。教學內容的內在結構就是學科知識結構設計,知識結構是學科知識間的邏輯關系,是學科內含智力因素的信息源。傳統的教材及實驗指導材料都是以線性結構來組織學科知識結構的,知識內容的結構及順序都是以教為主,教學順序性很強,學生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關系。這種形式的學習,學生對教師的依賴性很大,教材也只是一種教授材料,學生利用它學習的自由度不大,靈活性不強,難以促使學生從已建立的知識結構向新知識結構遷移。使用虛擬現實技術以后,多種媒體的信息通過網絡化超鏈接,就可以接近人類認知特點的方式去組織和展示教學內容、構建知識結構,這種網狀的信息組織方式是一種非線性結構,鏈是知識之間的層級邏輯關系。虛擬現實與普通多媒體是多媒體信息處理的高度集成,把信息的組織形式與信息內容呈現的多樣性、復雜性結合起來,為學生提供了一種動態、開放的結構化認知形式,它既包括了學科的基本內容,又包括了學科內容之間的邏輯關系,既注重知識的形成過程,又注重知識的結構,憑借視覺、聽覺、觸覺信息的協調作用使教學內容的統一與靈活性得到了完善的結合。虛擬現實的這種非線性結構有利于學生進行擴散思維,聯想原有的知識,獲得新知識。
()促進教學手段的變化
1.互動啟發式教學
  虛擬現實有助于啟發式教學的開展,在演示教學內容方面能以一種直接的信息傳遞方式,通過親臨其境的、自主控制的人機交互,由視覺、聽覺、觸覺獲取外界的反應,提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現學生不能直接觀察到的事物等,形成知識點。學生則從思維、情感和行為3個方面參與教學活動。
2.發現式教學
  發現式教學是以解決問題為中心的教學形式,虛擬現實在實訓教學中可以讓學生進入問題存在的環境,有針對性地建構虛擬情景,引導學生進行探究。虛擬現實教學提供良好的人機交互,還允許學生出錯時,自行了解錯誤的根由及后果,發現解決問題的方法。
3.協同工作式教學
  虛擬現實教學不受空間位置和相互距離的限制,可讓遠距離的師生或位置分散的學生共處于一個虛擬空間中,通過共同參與,且必須具備協同操作能力才能完成某些項目的設計或訓練。
4.情境式教學
  虛擬現實技術具有動畫虛擬現實的能力,能夠把教學中的抽象概念原理、真實的實驗過程等形象生動地表現出來,給學生創設真實的學習情境,幫助學生獲得示范性的知識,把握概念原理的實質。

(四)實際使用

虛擬現實技術最大的優勢在于場景的模擬與再現,一旦場景建成,不再受地理空間、時間的限制??梢運媸彼嫻氐魅∫延諧【靶畔?。運用在景觀教學上,主要可以用在:

一、     古建、古典園林教學板塊(適用課程中西方古典園林史、西方現代景觀的理論與實踐)

實用意義

  中國古典園林是中國傳統園林的精髓,分布廣泛,各有各自的特色。包括北方園林,南方園林、嶺南園林、皇家園林、等眾多形式。但是由于地域原因、實地考察學習是一件非常困難的任務。費時費力費錢,并不是所有人都有機會實地考察,也不是所有人一次考察就能體會到精髓。

軟件功能構造

通過虛擬現實模擬可以

1)  模擬現場建筑、植物、四時、季相變化,現場實際模擬出全部景觀。

2)  頂視圖搭配結構分析、交通分析、功能分區、區域劃分、建筑名稱分布等。

3)  同時軟件搭配講解功能,講解現場石材、建筑由來、古建結構、園林造景手法講解(全面展示園林造景中的借景、透鏡、框景、障景等)、現場全景圖展示等。

4)  使用者可以通過各個角度,各個方向進行觀賞。實際使用過程中所觀賞不到的地方(比如鳥瞰、四時變化、)

優勢分析

1)  可以經常性的游覽園內場景,體會古典園林的造景手法(以往講解僅僅局限于圖片展示,我們可以模擬現場實際景觀,感受體量關系)

2)  模擬現場的四季,實時變化。感受陰晴雨雪、感受植物生長對整個環境空間帶來的改變。

3)  恢復已被破壞的景觀,提高人們的參與性,提高可到達性。使人們不僅僅局限在人視點的觀察。

4)  形象生動的講述平時口述難以講清的課程內容。如古建中的斗拱形式,就可以簡單生動的展示給學生。

5)  提高學生的接受程度、提高課程興趣、提高學生的參與度。

二、  景觀案例學習

實用意義:

現代景觀大師有相當一部分具有代表性的經典案例,而以往我們對這些案例的學習僅僅局限于平面圖、CAD、以及部分的效果圖。很難感受到實際的比例關系、尺度、景觀效果。更感受不到一個方案從其設計構思、到場地周邊環境分析、到基地分析、功能分區、再到方案形成的整個過程。

軟件功能構造:

1) 將完整的方案信息進行展示,以二維或者三維的方式。介紹場地周圍的大環境。同時可通過文字或者動畫形式展示整個方案的歷史環境,政治背景、以及其歷史意義。

2) 將整個設計的骨架信息一層一層展現,包括道路、水體、節點、植物、功能分等。讓學生更深入的了解。

3) 方案經典介紹。將方案的經典之處進行展示與介紹。同時進行季相、時間變化。

4) 讓學生自行進行設計,之后與經典案例進行比較。

優勢分析:

1) 將經典案例通過三維方式進行展示,直觀形象。

2) 整合資料,將案例周邊環境、歷史環境進行詳細敘述。

3) 深入的剖析方案的設計構思與形式。加深理解。

三、  植物認知

1) 通過動畫形式對植物的基礎知識進行介紹,包括樹葉、樹皮、樹干形式名稱介紹。

2) 建立植物庫,模擬植物的的生長過程,対植物的科屬,生長習性,搭配方式進行詳細介紹。

3) 對不同科屬的植物進行分類,以便植物認知。

4) 按照季相分類,常綠,落葉,觀花、觀果等進行詳細分類。以便植物認識學習,同時便于設計中隨時調取使用。

 

 

 

 

四、  通過增強現實技術輔助設計

1) 在設計領域,虛擬現實技術作為一種獨特的技術手段,可以有效的解決抽象思維與其所產生的實體間的聯系問題。設計師不僅能夠充分發揮其藝術想象力,更能夠在前期設計階段就與實際相結合,縮短設計周期,提高設計質量,節省投資。虛擬現實技術可應用于建筑和藝術信息模型項目全生命周期的信息化管理。

2) 協助設計師科學準確分析設計信息可快速獲取復雜建筑模型進行分析,為建筑師提供全局、客觀的設計信息理解。

3) 輔助設計在設計過程中,會提出不同的設計方案,對未來的設計形象做多種設想,利用虛擬現實技術建立一個全面、直觀、可交互、如實反映設計的三維虛擬模型,便于設計者更直觀、全面了解設計,也方便設計師對某個設計細節作局部修改,并實時地與修改前的方案進行分析比較。

 

2.探索學習
  是指通過虛擬現實技術對學生在學習過程中所提出的各種假設進行模擬,直接觀察到這一假設所產生的結果或效果。這有利于激發學生的創造性思維,培養學生的創新能力。例如,利用虛擬技術,學生還可以進行溫室效應的探索學習,從而分析城市建設對周邊環境以及園林綠地和水體對城市小氣候的相互影響,探索景觀建筑設計新的研究方向。
     3.實驗實訓
  是指利用虛擬現實技術建立數字城市與風景園林技術平臺,進而方便地創建如規劃、建筑、照明、水景、工程機械等各種虛擬實驗室,方便師生實驗實訓。
  在虛擬景觀建筑實驗室里,學生可以對自己設計的景觀建筑進行反復的修改和論證,并研究加入時間因素后的四維模擬,真實感受時間的藝術,也可以進行建筑環境的分析以及建筑物對周邊環境影響的研究。在虛擬照明實驗室里,學生可以研究不同電光源在不同配光方式和投光方法下的照明和景觀效果,進行道路、廣場、建筑、庭院、水景、樹木、雕塑、溶洞等各種照明實驗。在虛擬的水景工程實驗室里,學生可以組裝水循環系統,了解工藝流程,研究不同流量和揚程下各種噴頭組合的水型效果以及配上燈光后的夜景效果。
  虛擬現實的沉浸性和交互性,使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色,全身心地投入到學習環境中去,這非常有利于諸如園林工程機械操作、園林栽培和修剪等各種職業技能的訓練。例如,在虛擬的園林起重機訓練系統中,學員可以反復操作仿真控制設備,練習在各種用地環境下操作園林起重機的駕駛、起吊和準確落點等,達到熟練掌握相關技能的目的。而虛擬修剪系統也可以低成本地模擬修剪,掌握各類植物修剪的關鍵,并可直觀地評價修剪后的效果。

虛擬現實技術在規劃設計領域的運用已得到國內外學者的重視,在景觀規劃設計方面,國內研究主要集中在景觀建模、可視化表達以及技術運用的介紹性研究成果。在歷史文化景觀再現研究中,景觀所包含的歷史和文化的內涵,最終都通過人們的感知而傳遞。作為一種利用人們的感知和構想,具有三維表現力并且富于交互性,從而可以很好地模擬現實的技術,虛擬現實技術在歷史文化景觀中的應用將會是激動人心的。

虛擬現實技術改變了人們只能從現實生活中獲得感知的方式,通過計算機模擬人類的感知,從而制造一個虛擬世界。如果說虛擬現實技術拓展了人們的感知能力,這樣一個虛擬世界則增加了人們的生存空間,改變了人們的生活方式。虛擬現實技術還提供了一種超越時間和空間約束,提供人們逼真體驗的手段。從時間上說,虛擬現實技術不僅可以模擬現在存在的,再現以前有而現在不存在的,而且可以通過構想,模擬以后可能有的,甚至可以構造現實生活中不可能有的現象和體驗。而從空間上來說,虛擬現實可以在甲地模擬乙地的風景,從而用戶在甲地就可以體驗到身處乙地的感受。這使得人們生活的空間擴大,可以得到的實踐和體驗增加,如果說人生的價值在于一種實踐和體驗,這無疑增加了人生所具有的價值。虛擬現實技術還提供了一種超越時空進行信息傳遞的方式,分布式虛擬現實中,人們可以與來自地球另外一端的用戶相遇在一個虛擬世界中,看到彼此的表情和動作,相互進行語言溝通等。

一虛擬現實與虛擬世界一個虛擬現實系統具有以下三個基本特征,通常稱為虛擬現實的特征:(1)沉浸感(Immersion);(2)交互性(Interaction);(3)構想性(Imagination)。根據虛擬現實系統所傾向的特征的不同,虛擬現實系統一般分為四類:桌面虛擬現實系統,沉浸式虛擬現實系統,增強現實系統及分布式虛擬現實系統。虛擬現實技術主要提供給用戶一個直觀并具有很強交互性的與計算機系統交互的界面。所以其本質是一種人機界面技術,它使人們與計算機打交道的方式產生了革命性變化,使人們的生活方式隨之發生變革,它同時是一種影響了或即將影響普通用戶生活的特殊文化現象。