張偉姚煒

（1.無錫高等師范學校江蘇·無錫214000；2.無錫機電高等職業(yè)技術學校江蘇·無錫214000）

虛擬現(xiàn)實技術走進室內設計教學課堂

張偉1姚煒2

（1.無錫高等師范學校江蘇·無錫214000；2.無錫機電高等職業(yè)技術學校江蘇·無錫214000）

虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)漸漸走進教學課堂，對室內設計教學也能起到很大的幫助，它可以為老師和學生提供生動、形象、逼真的教學平臺。本文簡述了該技術的概念與特征，分析了室內設計教學現(xiàn)狀后，探討了虛擬現(xiàn)實技術在室內設計教學中的具體應用及對教學效果產(chǎn)生的重要影響。

虛擬現(xiàn)實技術 室內設計 課堂教學

一、虛擬現(xiàn)實技術概述

自20世紀90年代以來，虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展迅速，并呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展態(tài)勢。2006年國務院發(fā)布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中提到大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實這一前沿技術，并重點研究心理學、控制學、計算機圖形學、數(shù)據(jù)庫設計、實時分布系統(tǒng)、電子學和多媒體技術等多學科融合的技術，研究醫(yī)學、娛樂、藝術與教育、軍事及工業(yè)制造管理等多個相關領域的虛擬現(xiàn)實技術和系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實（VirtualReality, VR）是利用計算機模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內在變化，并能與之發(fā)生“交互”作用，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的感覺，可以實時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。

概括說，虛擬現(xiàn)實技術是可以通過計算機對復雜數(shù)據(jù)操作完成一種可視化的人機交流的全新方式?！艾F(xiàn)實”一詞就可以幫我們完成實際上可實現(xiàn)或難以實現(xiàn)的任何事物。因此這一技術的發(fā)展，將給我們的生活帶來方方面面的便利。目前，虛擬現(xiàn)實在設計領域主要在城市規(guī)劃、建筑沙盤、效果圖及三維動畫等方面廣泛應用，這樣加快了設計的速度和質量，更會讓公眾實時互動真實的觀看效果圖并參與其中。同時我們也可以將虛擬現(xiàn)實帶進室內設計課堂，能夠為學生提供虛擬的實訓室內空間，從而創(chuàng)造生動逼真的學習環(huán)境。

二、室內設計教學的特征及現(xiàn)狀

室內設計這門課程是專業(yè)性很強的一門實訓課程，要求學生通過專業(yè)學習能夠達到設計單位的基本崗位需求，這就需要學生在學校學習期間要進行大量的模擬或真實項目的訓練。同時室內設計教學根據(jù)其課程需要要求教師在教學中不斷更新的教學手段，以項目為載體，才能夠實現(xiàn)室內設計教學“以生為本”的課程目標。

目前在室內設計教學中，存在最大的障礙就是真實項目的可行性，通常情況下教師只能提供學生大量的圖紙和相關數(shù)據(jù)，學生會根據(jù)這些信息進行CAD的描圖、方案設計、風格定位及3DMAX的效果圖制作，缺少真實項目的真實考察環(huán)節(jié)。在整個過程中學生的思維只能停留在圖紙和數(shù)字上，對實際存在的室內空間沒有真實的體驗，作為教學平臺，去給學生提供真實的樓盤戶型，在操作過程中也有很大的現(xiàn)實障礙并且需要多方面的溝通與協(xié)調，不能及時有效的滿足課堂的教學需求。這樣就給室內設計教學課堂帶來很多局限。

三、虛擬現(xiàn)實技術在室內教學中的應用

虛擬現(xiàn)實技術可以讓室內設計教學的表現(xiàn)形式豐富多彩，在課堂上可以用可聽可視可感的動態(tài)信息來代替只能閱讀的圖文信息，用生動逼真的空間場景來代替造價高昂的實物模型，解決了為學生尋找真實案例的難題，用生動可控的動畫形式來表現(xiàn)真實場景的項目流程，為室內設計教學帶來了新的生機和活力，促進了教學觀念、教學內容、教學手段的改變并將呈現(xiàn)出信息化給我們帶來的整個教育思想理論甚至教學體制的新的改觀。

（一）建立虛擬室內空間

要實現(xiàn)虛擬環(huán)境在室內設計課堂中的應用首先教師課前就要在計算機內建立場景的三維空間模型。在模型建立階段主要采用CAD和3D MAX軟件，在CAD軟件中繪制基礎的戶型圖并精確尺寸，導入3D MAX軟件完成三維場景模型的制作并賦予材質、燈光和攝像機，在3D Studio Max中使用“導出”命令，將文件格式設定為虛擬軟件可支持的格式，然后通過虛擬現(xiàn)實軟件將模型導入到虛擬場景中，利用虛擬建模語言來完成虛擬場景的交互。經(jīng)過語言編程后在虛擬軟件中打開設置程序控制，利用鼠標或者鍵盤完成導航控制。例如在一個制作好的室內空間中，可以用鍵盤或鼠標來控制人物的行走方向，還可以控制開門、開窗、電燈按鈕等一些較為復雜的動作。同時在此過程中如要增強學生的視覺體驗效果，可以將虛擬場景漫游技術引入進來。這樣才能在教學過程中用虛擬代替真實場景，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生完全參與到真實體驗當中。

（二）在教學過程中的具體體現(xiàn)

通過虛擬現(xiàn)實技術可以解決室內設計教學過程中的測量、方案設計效果圖、預算等方面的問題，把學生帶進仿真的室內場景空間中，真實的體驗感受空間，更好地完成室內設計課程的教學。

1、測量

虛擬現(xiàn)實技術可以通過3DMAX軟件根據(jù)戶型圖進行建模，完成戶型的毛坯框架，導入虛擬現(xiàn)實軟件，指定游覽路徑攝像機，用鍵盤控制其工具完成毛坯模型的虛擬體驗。首先，從整體上讓學生通過電腦控制游走在虛擬的室內空間中，感受空間的大小，直觀看到正確的測量方法和步驟，完整系統(tǒng)的完成真實場景的測量步驟，這樣就可以讓學生對真實的現(xiàn)場測量有了一定的了解，改變了以往學生只會在CAD軟件中看圖標記數(shù)字的現(xiàn)狀。其次，在標識位置（室內各空間的開間及進深、柱梁位置、門窗位置、配套設施位置等）、精確尺寸、重點位置拍照并記錄等細節(jié)測量方面可以給學生更直觀更生動的記憶，這是圖紙所不能實現(xiàn)的。再次，對學生到實訓階段直接去現(xiàn)場真實測量不知所措的情況有明顯的改善。通過模擬的室內空間測量訓練，學生再到現(xiàn)場就有較清晰的思路和操作能力，學會在現(xiàn)場感知并記憶空間，重新審核自己測量的數(shù)據(jù)是否完整和準確，這樣就不會丟三落四，改變以往在現(xiàn)場不知道自己要做什么，回到學校又感覺到茫然，忘記現(xiàn)場的現(xiàn)狀和相關測量數(shù)據(jù)。

總之通過虛擬現(xiàn)實技術的介入，可以有效地進行銜接過渡，讓學生的學習更直觀，更循序漸進。

2、設計圖

在設計圖環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實技術的作用尤為重要。

首先，學生可根據(jù)老師分配組別來討論并確定本組要完成的設計風格或主題，有了對空間的虛擬體驗，學生可以對室內空間產(chǎn)生更直觀的感受，從而選擇及確定自己喜歡的設計風格或主題。其次，在方案設計階段，由于虛擬現(xiàn)實場景的存在，學生可以根據(jù)需要隨時暢游空間，在經(jīng)過掌握了準確的測量數(shù)據(jù)及開間朝向、門窗位置等，以便于完成功能合理的平、頂面規(guī)劃布局并確定地面鋪裝材料。然后在CAD軟件中繪制頂、地面平面圖，再給這樣的空間配上適合的家具、燈具、工藝品、綠化等。在方案設計階段，對于初級階段的學生來說，虛擬場景尤為重要，可以給他們提供反復推敲和思考的機會，使之設計思維產(chǎn)生無限的可能。再次，在施工圖階段，虛擬的空間可以讓學生大膽的表現(xiàn)墻立面和現(xiàn)場打制家具的造型及用色，在表現(xiàn)過程中可根據(jù)空間的需求隨時變換表現(xiàn)方案及配色方案，相比真實的場地空間虛擬空間更有實驗性和表現(xiàn)性。在虛擬空間中，學生可以通過3DMAX軟件把自己的設計構想表達出來，然后用編程或其他工具導人到虛擬環(huán)境中，并完成渲染，設置虛擬攝像機并控制速度，這樣就可以帶我們進入虛擬的空間感受真實的設計體驗。

虛擬現(xiàn)實技術改變傳統(tǒng)通過二維的方案設計圖和三維模型渲染表現(xiàn)圖等來表達設計師頭腦中的空間構想的方法。

3、預算

通過施工預算系統(tǒng)進行施工預算對于每個學生的學習都是非常重要的。課堂中學生可以根據(jù)組內成員選定的風格或主題在虛擬室內空間中進行更換地板、墻紙、選擇適合的家具等等，每個空間的效果確定后預算系統(tǒng)就會立即給出用戶所作選擇的預算。有了虛擬空間的精確測量數(shù)據(jù)，才能讓學生形成完整的預算系統(tǒng)，對墻立面、地面面積做出準確的面積統(tǒng)計，并根據(jù)最終設計圖完成逐項計算工程量后套用企業(yè)定額編制出的項目裝修預算總價。學生有了虛擬的空間作為項目依托，才能做出真實、詳盡的預算書，避免出現(xiàn)后期實際材料選擇階段與前期預算相差甚遠的問題。

結語

虛擬現(xiàn)實技術引入室內設計課堂，將會給我們的設計教學帶來新的變革，讓我們的課堂從二維或三維的圖紙中解放出來，走進逼真生動的模擬空間場景中去暢游、想象。虛擬現(xiàn)實技術引入室內設計教學課堂，雖然可以有效地體驗真實項目的操作流程，實現(xiàn)虛擬空間的可行性，但是設計教學本身還是要依靠學生，最終是要“以生為本”的。在課堂中我們改變的只是表現(xiàn)途徑和利用的手段。優(yōu)秀的設計師不能完全依賴于工具，因此作為教師必須時刻提醒學生完善想法遠比更新手段重要。

課題項目：本文系無錫市教育科學“十二五”規(guī)劃課題“組裝與維修課程虛擬三維學習平臺的實踐研究”的階段性成果（課題編號J/D/2013/031）。

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G642

A

1009-8534（2015）01-0067-02

2014-10-20

張偉（1983-），女，河北黃驊人，碩士研究生，無錫高等師范學校講師，研究方向：設計藝術學。姚煒（1981-），男，山西朔州人，碩士研究生，無錫機電高等職業(yè)技術學校講師，研究方向：機械工程。