浙江树人大学
摘要：随着社会信息化的发展，教育行业也呈现了信息化、智能化和虚拟化的发展趋势，虚拟现实技术作为一项新兴的技术，被广泛应用于人类的生产、学习和生活中。特别是在建筑学的教育领域，虚拟现实技术的应用致使建筑学教学模式和方法打破了传统教学方式的限制，为先进的教学手段和教学方式提供了有力支持，有效解决建筑学教育中存在的问题。本文首先从虚拟现实技术的相关知识进行介绍，再详细分析了目前建筑教学存在的问题，进一步详细分析了虚拟现实技术在建筑学教育中的实践应用。
关键词：虚拟现实技术；建筑学教学；应用；实践探讨
引言
虚拟现实技术作为一项崭新的技术手段，被广泛应用于建筑学教育领域中，该技术能够有效解决传统教学中存在的很多问题，把抽象的思维和建筑设计作品紧密联系在一起，通过一定的方式方法，让学生充分理解和掌握建筑设计要点。因此，虚拟现实技术越来越受到设计者们的高度重视。随着虚拟现实技术自身的不断发展，在建筑设计中产生的价值和意义越来越大，一方面，社会需要大量能够使用虚拟现实技术进行设计的设计人才，另一方面，需要在教学中充分发挥虚拟现实技术的优势，以满足建筑学教学要求的同时，有效提升教学质量和学生学习效率，为社会培养大量的设计人才。
一、虚拟现实技术
（一）概述
虚拟现实是一种计算机系统，通过利用计算机等相关技术来创建一个具有视听说等多种感知的，非常逼真的虚拟世界。用户通过利用各种设备与虚拟环境中的交互，来体验虚拟的世界。虚拟现实技术的含义主要有以下三个方面，首先，虚拟现实创建逼真的感知环境是通过计算机来生成的，这种感知环境中存在的实体是针对人类的视听说等多种感知而言的；其次，用户和这个虚拟的世界进行交互时，是利用人类的面部和肢体语言来实现的；最后，虚拟现实技术是一种跨时代的，需要凭借部分传感设备和三维设备才能实现交互操作。虚拟现实技术具有构想性、沉浸性和交互性三种特性。
（二）特性
（1）沉浸性
这种特性需要借助一些系统设备才能体现出来，通常可以借助头盔，头套等多种外部设备。沉浸性是指用户和计算机之间的交互是一种自然交互方式，就像现实中人类与自然之间的交互一样，用户可以完全沉浸在计算机系统和设备创建的虚拟世界中，与传统利用计算机接口的方式相比，虚拟现实技术已经有了很大的提升。
（2）交互性
这是虚拟现实系统中的一种不同于传统三维动画的特点，对于计算机传递的信息，用户不再是被动的接受，而是能够主动的利用交互的设备来进行虚拟的操作，改变虚拟环境。常用的交互设备有鼠标和键盘。
（3）构想性
这种特性的优势是用户可以在虚拟系统中能够定性定量的创建感知环境，并得到一个感性和理性的认识，为用户加深概念和启发创意提供了机会。
（三）虚拟系统的分类
（1）沉浸式
这是一种比较高级和理想的虚拟现实系统，为用户提供了一个能够完全沉浸在感知环境中的体验，让用户真实的融入感知世界中。这种系统通常都是借助立体的投影装置，或者具有头盔显示器的设备，在用户体验之前把用户各种感知都给封闭起来，然后给用户提供一个虚拟的感知空间，再利用各种输入设备进行感知设置，让用户产生一种完全融入感知世界的感觉。
（2）桌面式
桌面式的虚拟现实系统的成本较低，这种系统主要用于计算机辅助设计和建筑设计领域中，是一种能够窗口化的虚拟现实系统。该类型的虚拟现实系统由于投入成本较低，技术简单以及实用性强，被广泛应用。
（3）增强式
这是一种能够将虚拟环境和真实环境进行有机融合的虚拟现实系统，用户利用这种类型的系统不仅可以看到真实世界，还能还好被虚拟的物体，这种类型的系统能够减少构成虚拟环境的复杂度，对真实的物体可以实际操作，以实现一种真实和幻境互相融合的境界。
（4）分布式
这种类型的虚拟现实系统是利用网络技术和虚拟现实技术进行融合发展得到的，基于沉浸式和分布式的基础之上，也一个基于网络的虚拟系统，能够同时为用户提供异地参与的虚拟环境，将不同的位置的用户放入同一个环境中进行交流和学习，还可以完成任务设计和跟踪。
二、建筑学教育存在的问题
由于建筑学领域的教育受到传统教育模式的影响，只通过书本和课堂来进行教学的方式，限制了建筑教学的发展，忽略了学生实践能力的培养，导致学生自主能动性降低。目前，在建筑学教育中存在的问题主要是在以下三个方面。
（一）验证性
建筑学教育与其他专业具有很大的区别，这个专业具有设计不可验证的特点，出现这种特点的原因是学生在进行建筑设计时，学生无法把建筑设计进行实践，来验证自己的建筑设计，
受传统教学影响，学生只能通过图纸来描绘建筑效果图，或者是计算机软件来制作动画，进而验证建筑设计。但是，这种通过图纸和软件的方式，缺乏准确性和可行性，降低建筑设计的质量，难以满足现在社会发展对建筑设计的要求。
（二）空间感知
在建筑教育中对空间感知的要求很高，需要学校进行专业培养，而传统的教学中老师对于学生的空间感知培养只能利用绘画、模型以及图片方式，局限了学生对空间感知能力的提升。另外，由于在教育期间，老师不能给学生创建一个具体形象的三维立体模型，老师在空间结构上难以进行合理的教学，学生也难以理解和吸收，对学生学习效率和教学质量产生了一定的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（三）视角
在传统的建筑学教育中，教室通常都是利用图片和投影仪把某物体的一个视角展现给学生，这种不合理的教学方式，比较刻板，学生只能观察图片上具有的视角，忽略了其他视角的思考，容易抑制学生在视角方面的发展，影响建筑学教学工作的进行和教学的效果。
三、虚拟现实技术应 用于建筑学教育中的优势
（一）营造教学情景
教育要求给学生来带情感体验，教师在课堂上需要积极引导学生进行自主学习，同时，教师需要在不断的教学中积极的探索和反思自己的教学方式方法，以寻求一个能够优化教学的途径，因此教学情景的营造非常重要，对教育实施产生了一定的作用。建筑学专业的知识抽象难以理解，然而情景教学方法可以帮助学生轻松的理解和掌握设计知识，促进师生交流。
（二）培养学生自主学习能力
使用虚拟现实技术进行教学，可以激发学生求知欲，有助于学生对设计感兴趣，积极主动的参与到建筑设计中去，实现有效学习和教学。另外，利用虚拟现实技术能够为学生创建一个感知空间，以满足学生的好奇心，求知欲以及学习情景，让学生进一步探索建筑设计，全方面培养学生自主学习的能力。在虚拟现实技术的具体应用中，学生可以自由的改变自己设计需要的建筑材料，对建筑功能，建筑布局以及建筑结构进行自主改变，且能够马上观察到更改后的效果图，还可以更改前后进行对比，满足了建筑学教育的沉浸和交互两个特性。学生可以通过虚拟现实技术进行各种各样的建筑构想，积极主动投入到建筑设计中去，促进学校探索性教学的开展。
（三）挖掘学生的创新能力
创新是需要具备丰富的知识各种能力的基础上进行的，能够综合反应出学生的知识水平和能力水平。建筑学是一个需要进行大量实践设计的专业，教师在教学过程中需要不断的启发学生的思维，让学生进行不断的联想和想象，以充分发展学生的想象，挖掘学生的创造能力。而虚拟的场景恰好能够对学生思维的启发和发展有利，能够培养学生的创新创造能力。
其次，虚拟现实技术在建筑学教育中的实践应用，对于学生强化对建筑效果的理解有一定的帮助，不仅能够帮助学生掌握知识，还可以培养学生的实践能力。但是，由于受到传统的建筑教学模式的影响，老师难以为学生提供完整的设计构思，只能利用模型、图片等方式为学生进行展示，而这用方式的局限性较大，学生难以真正的理解和体会到建筑设计的效果，在设计作品上难以得到提升。
四、虚拟现实技术在建筑学教育中的应用实践探讨
（一）教师教学方式的改革
在建筑学教育中应用虚拟现实技术，是建筑学专业的一次教学模式改革，减少了让学生制作模型、学习模型的时间，有效提高了课堂效率。在使用虚拟现实技术进行教学时，教师不仅可以对学生在制作经典建筑时给予很大鼓励，还可以让学生的空间感知能力和建筑的设计能力得到有效培养。在学生进行设计之前，可以要求学生自主查找建筑物的相关资料，根据相应的比例进行建模处理，然后通过照片和情景来具体分析。学生可以借助虚拟现实技术来处理生成独立的文件报告，最后在单机上进行简单的漫游形成。另外，还可以设计形成一种环绕屏幕的能够沉浸的效果，学生在体验自己完成的虚拟环境以后，需要把空间和虚拟环境进行交互处理，以实现对各类空间了解和认识，这非常有利于学生对建筑物进行细节研究，积极参与到设计活动中完成建筑学学习任务。
（二）学生学习模式的改革
在建筑学教育中应用虚拟现实技术，是一种教学模式的改革，对学生而言，也是一种学习模式的改革。老师可以根据学生实际情况，为学生创建一个符合虚拟环境的计算机模式，并有效融入建筑设计，进行可视化的设计流程，让学生能够感觉身临其境，充分理解建筑布局和外部情况，还可验证设计的准确性和可行性。学生在使用虚拟现实技术进行设计时，可以同步更新相关场景，及时查看，对于有问题的地方及时采取合理补救措施，有效提升教学质量和教学水平。
（三）合理实施教育
如果建筑学科的教师需要在教学过程中充分使用虚拟现实技术，则需要一个更好的课题教育机制和教育模式，以实现系统化的教育体系[1]。比如教师要求学生进行“流水式小别墅”设计，利用这个课题让学生充分理解课题内容和使用虚拟现实技术，对于理解和使用困难的学生，教师可以进行适当的引导，让学生可以全面的了解建筑设计结构和特点，通过这种课题教学方式，逐步形成科学科技的教育机制和教育模式。
（四）实现全方位视觉空间
在建筑学教育中使用虚拟现实技术，为学生进行建筑设计提供了一个全方位的视觉空间，是一种打破传统教学方式的教育机制。学生可以在使用虚拟现实技术教学中对不同的建筑进行多方位的观察，在建立空间的同时，为学生创建一个具有听说触等感知环境，帮助学生积极探索建筑设计。
（五）提升沉浸感
在建筑学教育中应用虚拟现实技术除了带来以上四种改变，还能提升教学的沉浸感。教师在授课时，利用虚拟现实技术，让学生体会和理解，并掌握相关的建筑知识，积极主动参与到学习活动中[2]，有效提升了教学沉浸感。
结束语
在建筑学教育中合理应用虚拟现实技术，能够为学生创建一个虚拟的立体环境，为学生提供一个能够互动式的、全方位审视的建筑物，打破了传统教学方式的局限，达到了照片，投影仪以及动画都未取得的效果。为学生营造了一个良好的学习氛围，让学生充分理解和掌握建筑知识的同时，加深对建筑空间结构的认识，培养学生的实践能力，有效提升学习效率和教学质量。
参考文献
[1]齐海元，刘超英，陈镜丞.三维虚拟现实技术平台下的建筑学专业STEAM教学模式研究[J].宁波工程学院学报，2018，30（03）：90-95.
[2]芦美兰.虚拟现实技术在建筑学教育中的应用实践探讨[J].居舍，2018（17）：165.
[3]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.
[4]顾荣军，张菁燕，王路艳，金卫民.建筑技术发展趋势与知识产权保护[J].建筑，2016（13）：67-68.
[5]李艳菊.数字化虚拟现实技术时代的建筑设计教学模式变革[J].生态经济，2012（04）：196-199.
论文作者:吕迪华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/10
标签：虚拟现实论文; 建筑学论文; 学生论文; 技术论文; 建筑设计论文; 建筑论文; 环境论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;