曾峻峰 郭曉華 孫陶澤

（長江大學 湖北 荊州 434025）

教育部辦公廳在2017 年發(fā)布的《關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》，明確指出“實驗教學項目作為高校開展實驗教學的基本單元，其建設水平直接決定實驗教學的整體質量。開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設，是推進現(xiàn)代信息技術與實驗教學項目深度融合、拓展實驗教學內(nèi)容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措[1]?！?/p>

園林規(guī)劃設計實驗課程對學生實踐能力要求很高，學生在設計實踐的過程中要準確把握園林空間的尺度，并在此基礎上按照要求合理規(guī)劃并布置各園林要素，最后以圖紙的形式展示實踐成果。在通常的教學過程中，學生主要通過手繪圖紙來表達自己的設計方案，但是在現(xiàn)實環(huán)境中，風景園林空間是一個包含了三維空間加時間的四維時空，學生在規(guī)劃設計過程中需要不斷的對空間進行理解和重構，然后繪制在二維的圖紙上，因此風景園林規(guī)劃設計實踐教學最主要的困難是讓學生在設計的過程中能夠準確把握空間尺度。傳統(tǒng)的教學模式難以滿足學生對于實踐操作的需求，而虛擬仿真技術的出現(xiàn)，可以為實驗課程提供數(shù)智化賦能，為教學提供了新的思路和方法。

1 虛擬仿真技術在風景園林規(guī)劃設計實驗課程中的作用

1.1 能夠增強設計教學的直觀性。使用虛擬仿真技術構建三維虛擬空間，可以帶領學生身臨其境的體驗風景園林空間，進行全方位多角度的實時感知，更好的理解設計理念和方法。

1.2 能夠增強教學過程中的多維度體驗感。風景園林空間不僅是一個地理意義上的三維空間，時間維度所帶來的的日照、季節(jié)、氣候等的變化以及園林植物的生長變化，會使園林空間呈現(xiàn)出動態(tài)的景觀效果。通過虛擬仿真手段，可以讓學生體驗到園林空間多維度變化的景觀效果。

1.3 為學生自主學習和自由學習提供平臺。通過建設虛擬仿真實驗平臺，學生可以隨時進行自主學習和設計實驗。而平臺的開放性，可以讓學生自由進行多種設計實驗，提高學生的學習興趣。

1.4 能夠提高學生設計成果的質量。通過虛擬仿真，學生可以突破二維圖紙的束縛，在設計過程中直觀的感受三維空間中要素的尺度和要素之間的空間組合關系，并可以在三維空間中進行實時的優(yōu)化調(diào)整，使最后的設計成果能達到最好的效果。

1.5 能夠促進教學水平的全面提升。虛擬仿真實驗教學不僅能夠幫助教師在教學過程中更好的開展教學，同時也能夠幫助學生在學習知識的過程中進行自主性的探究學習。此外，在促進教師教學和學生學習的同時，虛擬仿真實驗教學平臺還能夠在提高教學效率等方面提供便利，更好地推動教學水平的提升。

2 虛擬仿真技術在風景園林規(guī)劃設計實驗課程中的應用

2.1 教學模式。風景園林設計課程中的虛擬仿真技術教學模式，是指通過虛擬仿真技術將規(guī)劃設計實驗的想法和設計方案呈現(xiàn)出來，并讓學生通過虛擬現(xiàn)實技術進行互動體驗，以達到更好的學習效果。教學模式包括教學內(nèi)容、教學方法和教學工具三個方面。

2.1.1 教學內(nèi)容。教學內(nèi)容主要包括以下幾個方面：①場地環(huán)境模擬。在風景園林規(guī)劃設計中，場地環(huán)境是非常重要的。使用虛擬仿真技術對場地的地形地貌、地質構造、水文和植物群落等信息進行仿真模擬，可以幫助學生深入現(xiàn)場了解場地環(huán)境并進行分析與體驗，為下一步的設計方案生成打下基礎。場地環(huán)境模擬可以通過對場地現(xiàn)狀進行詳細測量，然后運用三維軟件進行建模，也可以通過無人機航拍自動生成三維場景。②設計方案模擬。學生可以通過虛擬仿真技術構建出方案設計的實景，包括設計后的地形、景觀要素形態(tài)、工程結構、材料選用等方面的情況。讓學生在三維空間里通過移動視點，如同進入一個真實的場景，從多種視角考察自己的設計方案與周邊場地的關系，獲得沉浸式的空間體驗，最終對方案進行優(yōu)劣分析和深入推敲[3]。③互動體驗。虛擬仿真技術可以幫助學生進行互動體驗。通過虛擬仿真技術對設計方案進行沉浸式的漫游體驗，可以更好的檢驗設計方案的效果。

2.1.2 教學方法。教學方法主要包括以下幾個方面：①理論講解。虛擬仿真技術是一種比較新的技術，學生可能對其不太了解。因此，在教學中需要進行一定的理論講解，介紹虛擬仿真技術的基本原理和應用場景，讓學生對虛擬仿真技術有一個基本的了解。②案例分析。在教學中，可以選取一些園林設計案例進行分析，介紹虛擬仿真技術在園林設計中的應用。通過案例分析，可以讓學生更好地了解虛擬仿真技術在園林設計中的具體應用和效果。③實踐操作。虛擬仿真技術是一種操作性比較強的技術，學生需要進行實踐操作才能更好地掌握。在教學中，可以通過虛擬仿真技術軟件進行實踐操作，讓學生親自體驗虛擬仿真技術的操作流程和效果。

2.1.3 教學工具。教學工具主要包括以下幾個方面：①虛擬仿真軟件。虛擬仿真軟件是進行虛擬仿真技術教學的核心工具。在風景園林設計實驗課程中，通常需要多種軟件搭配使用。如在方案設計階段使用AutoCAD 軟件進行基礎的平面布局設計，然后使用SketchUP 等三維建模軟件進行三維模型的制作和三維場景的搭建，最后使用Lumion 等后期配景軟件進行后期處理生成效果逼真有互動性的三維場景。②交互式設備。交互式設備是進行虛擬仿真技術教學的重要工具。通常情況下，可以通過鍵盤鼠標和顯示器進行操作和觀察，如果想達到更好的效果，可以選用交互式設備，如頭戴式顯示器、手柄等，讓學生體會更真實的沉浸式的虛擬仿真技術的互動體驗。③三維打印技術。通過3D 打印機可以將虛擬仿真技術的設計方案轉化為實物，讓學生更加直觀地了解設計方案。

2.2 實驗步驟。在風景園林設計課程中，虛擬仿真技術的設計實驗可以分為以下幾個步驟。

2.2.1 確定設計目標和內(nèi)容。在確定設計目標和內(nèi)容時，需要考慮課程的教學目標、學生的實際情況以及虛擬仿真技術的應用場景等因素，從而確定設計的主題和內(nèi)容。

2.2.2 采集和整理相關素材。在采集和整理相關素材時，可以通過各種途徑獲取素材，如實地考察、文獻調(diào)研、網(wǎng)絡搜索等。

2.2.3 建立虛擬仿真場景。在建立虛擬仿真場景時，需要根據(jù)設計目標和內(nèi)容，選擇合適的虛擬仿真軟件，如使用SketchUp 繪制三維模型場景、使用Lumion 進行三維渲染等。

2.2.4 進行虛擬仿真演示。在進行虛擬仿真演示時，需要根據(jù)設計目標和內(nèi)容，設置相應的場景和環(huán)境，如光線、材質、動畫等，從而進行虛擬仿真演示。

2.2.5 虛擬仿真效果的評價和改進。在評價和改進虛擬仿真效果時，需要對虛擬仿真演示進行評價，如視覺效果、交互性、真實感等，從而確定改進方案，提高虛擬仿真效果。

2.3 風景園林設計課程中虛擬仿真技術的評價和效果分析。風景園林設計實驗課程中的虛擬仿真技術應用，能夠有效提高學生的設計能力和創(chuàng)意思維，同時也能夠提高學生的技術水平和團隊協(xié)作能力。在評價虛擬仿真技術應用的效果時，主要從以下幾個方面進行分析。

2.3.1 視覺效果。虛擬仿真技術應用的視覺效果是評價其效果的重要指標之一。優(yōu)秀的視覺效果能夠增強學生對設計的理解和感受，從而提高設計質量和水平。

2.3.2 交互性。虛擬仿真技術應用的交互性是評價其效果的另一個重要指標。良好的交互性能夠增強學生對設計的參與感和掌控感，從而提高學生的學習興趣和積極性。

2.3.3 真實感。虛擬仿真技術應用的真實感是評價其效果的另一個重要指標。優(yōu)秀的真實感能夠讓學生更好的體驗到設計效果，從而提高學生的設計能力和創(chuàng)意思維。

綜上所述，虛擬仿真技術在園林設計課程中的應用，能夠有效提高學生的設計能力和創(chuàng)意思維，同時也能夠提高學生的技術水平和團隊協(xié)作能力。在應用中，需要結合實際情況和教學目標，選擇合適的虛擬仿真軟件和應用場景，從而提高虛擬仿真效果。

3 虛擬仿真技術在風景園林規(guī)劃設計實驗教學中存在的問題和未來展望

3.1 存在的問題。雖然虛擬仿真技術在園林設計中的應用前景和教學價值非常廣泛，但是目前在研究中還存在一些不足之處。具體來說，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1.1 虛擬仿真技術的應用還存在一定的技術難題。虛擬仿真技術需要涉及到計算機圖形學、虛擬現(xiàn)實技術等多個領域，技術難度較高，需要更加深入地跨學科的進行研究和探索。

3.1.2 虛擬仿真技術在園林設計中的應用還需要更加貼近實際應用。目前虛擬仿真技術在園林設計中的應用主要是在計算機上進行模擬，還需要更多地將虛擬仿真技術與實際應用相結合，提高虛擬仿真技術的效率和質量，從而更好滿足園林設計師的需求等等。

3.2 未來展望。未來，隨著技術的不斷發(fā)展，虛擬仿真技術在園林設計課程中的應用前景十分廣闊。特別是隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的不斷發(fā)展，虛擬仿真技術的應用將更加智能化和精準化，為學生提供更加真實、直觀的體驗，促進學生的學習和創(chuàng)新能力的提升。同時，虛擬仿真技術的應用還可以為園林設計行業(yè)的發(fā)展提供更加高效、精準的工具和技術支持。因此，在未來的研究中，應該進一步深入挖掘虛擬仿真技術在園林設計中的應用價值，不斷完善技術細節(jié)，推動虛擬仿真技術在園林設計教育和實踐中的廣泛應用。

4 結束語

在園林規(guī)劃設計實驗課中，通過虛擬仿真技術的應用，將原本抽象的多維設計空間實體化，使得以往在教學中不易展現(xiàn)的內(nèi)容(如地形的變化、空間的對比、材料的質感等等)非常直觀的呈現(xiàn)出來，既豐富了教師在設計實驗教學中的教學手段，提高了教學質量，又增強了學生對多維空間的感知和理解能力，提升了學生對設計實驗的學習興趣。因此，將虛擬仿真技術融入風景園林規(guī)劃設計實驗課程教學，以此構建園林規(guī)劃設計類課程數(shù)智化實驗教學平臺，對于提升教學質量和教學效率有著重要的作用和意義。