基于虚拟仿真教学平台的景观设计实验教学的设计与构建

龙渡江

[摘           要]  基于虚拟仿真实验教学中心的虚拟仿真教学平台，开展了景观设计实验课程的建设工作，完成了从传统实践教学向虚拟仿真教学平台的迁移。结果表明：学生实验实际用时减少、实验效率大幅提高。指出虚拟仿真实验教学对设计类人才的培养大有益处，可以实现学科专业与信息技术的深度融合，全面提升本科生的创新精神和实践能力，并对今后虚拟仿真实验教学的发展及其对应用型人才的培养进行展望。

[关    键   词]  虚拟仿真;景观设计;实验教学

[中图分类号]  G642                      [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）09-0034-02

自从教育部颁布《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》以来，我国不断深化虚拟仿真实验教学项目的建设和推广，仿真教学平台的建设成为热门话题。但是具体怎么设计和构建虚拟仿真教学平台，哪些专业和课程适合进行虚拟仿真教学平台的教学，经过了几年的发展，很多院校也有了一些经验。如桂林旅游学院就于2014年开始开展虚拟仿真实验资源建设，成立了虚拟仿真实验教学中心。

一、实验教学平台的构建

（一）解决景观设计实验教学面临的实际问题

规划类、设计类课程有个特点就是实验教学占有比高，但是其实验教学具有实验场地不可移动，实验场地属于高危环境，施工属于不可及和不可逆的操作，大型或综合训练具有高成本、高消耗等特点，使得其在实际教学中难以实现。开展虚拟仿真实验有效解决了上述问题。虚拟仿真不仅能实现三维动画的所有特性，而且还能在任意地点、任意时间使人们进行观察并实时感受到随之产生的场景变化、位置变化等，真正实现步移景异，并可双向互动亲自参与场景的布置。

因此虚拟仿真实验是景观设计实验教学面临的实际问题的有效解决途径，虚拟仿真技术能实时地体现实验场地和特征，以及实验需要的设施和条件，学生不用去到真实场地即可进行模拟操作，一举数得。

（二）建设思路

用虚拟仿真技术，对景观设计课程的内容进行改革，将景观设计的要素如地形、水体、建筑、小品、环境设施等进行模拟场景建模，学生足不出户即可了解各个景观设计场地的特征，并在此基础上进行虚拟设计表现。这是有别于目前本专业其他课程以及本课程以往教法的。

（三）设计内容

虚拟仿真实验教学平台的设计包括实验设计、实验操作、实验测试和实验报告四个部分，其中实验设计内容包括景区的场地景观设计，包括地坪选择、建筑设计、护栏设计、路灯设计、座椅设计、标牌设计、垃圾桶设计等。实验步骤不唯一，每个单元可以自由组合，每个组合至少十步以上的实验步骤。实验测试包括试验相关的测试题，目前一个实验有15道关于实验的知识测试题。实验报告包括实验目的、原理、实验操作步骤、实验数据记录与处理、实验结果和结论、注意事项、对实验的评价和建议等。

（四）建设目标

改变教师传统的注入式教学方式，强调“以学生为中心”的实验教学理念，将学习资源和学习空间开放，让学生自己学习为主，教师指导为辅，教师尊重学生的想法，鼓励、引导学生主动学习，教师与学生融合成一体，共同完成实验项目从而使学生获取专业知识和技能。

（五）教学平台建设

在仿真平台上，虚拟仿真实验教学一共设置了学习、测试、演示和设计4个模块。各系统的功能如下：

1.学习模块：该模块前半部分类似于实验教材，有实验目的、原理、操作步骤、注意事项等，学生可在实验前先预习;该模块后半部分主要利用文字、声音和表情图案等提示帮助下，人机交互，一步一步指导学生学习完成整个实验。

2.演示模块：实验全过程规范操作的录像，便于学生快速地从整体上了解实验内容。

3.测试模块：无任何提示进行操作考试，测试结束后系统自动给出分数。

4.设计模块：根据设计要求，设计景观设计场景，设计完提交，教师端可进行评分。

考核完成后，需撰写实验报告，包括实验目的、原理、实验数据处理和结果、实验结论以及对该实驗设计的评价和建议，提交给老师评阅。

二、景观设计虚拟仿真实验课程建设

（一）将项目引入课堂

景观设计虚拟仿真实验是使用实际景观设计项目进行教学，模拟实景使得学生有身临其境的感觉，而且可以通过教师前期准备好的视频、照片、文字等资料结合虚拟场地进行基础资料收集与整理，既体现了安全性又结合了实体性。

（二）三站式混合交替教学模式

将理论教学、实践教学和虚拟仿真线上教学交互在一起，成为本课程的核心教学模式。

（三）更体现学生自主性学习的特点

大学的很多课程和学习主要靠学生的自主性学习，而本课程的教学方法就是教师引导学习，学生主动自主学习。

总之，景观设计虚拟仿真实验课程建设既体现了实验设计思路，也体现了实验设计的特点。除此之外，对于课程而言，学生可以根据自身的缺点和自己的爱好兴趣选择不同模块，可以是手绘，也可以是电脑，但是都需要线上的虚拟仿真实验学习，大量的学生自主学习和交互式学习共同保证学生的学习成果和效果。

另外，对不同专业的学生而言，景观设计虚拟仿真实验也可以满足他们的不同需求。比如风景园林和景观设计专业的学生会更注重实验的专业内容和操作，人文地理与城乡规划的学生更注重实验里关于地理知识和规划方面的内容和操作，而旅游管理专业的学生则比较注重实验过程中对景观的感知和体验。但是目前该课程并没有分不同专业进行建设，所有相关专业实验课程内容是一样的，并没有区别。

三、教学效果分析

（一）创设景区实体情境，激发学生的学习兴趣

为了激发学生的学校兴趣，景观设计虚拟仿真实验场景应用了实体游戏场景，对环境景色的体现非常具象，还模拟了风，让操作者在操作的过程中感觉周围环境是变动的，更加身临其境。目前三个实验都是用的实际景区的场景，建模很具体细致，让学生在实验时，可以根据自己的步履和可视的角度进行观看，还增添了声音，让学生感官的感觉更真实。

（二）創造高效的学习路径，提高学生的学习效率

该实验操作非常简单，如摄像机的操作：W、A、S、D控制实验中的“我”前、左、后、右的移动，按住鼠标中键移动鼠标可以控制摄像机任意变换角度，鼠标滚轮控制视野的放大和缩小。这些跟打游戏设置一样，学生使用起来非常习惯和方便。而且实验场景很像游戏场景，激发学生兴趣。物体（如护栏、路灯，长凳、垃圾桶等）的创建直接点击按钮创建物体以及点击鼠标左键即可自由移动物体;细节上也注重实验的感官和体验效果，如鼠标左键点击物体，物体即被选中，而被选中的物体会有外发光效果，这些都是保证实验效果的基础。

通过对学生的调查，90%以上的学生（102名2016级人文地理与城乡规划学生问卷调查）普遍认为每个实验场景都很真实，可选择的建造样式也很多，还能不断变化场景，不像软件那么枯燥，也没有那么复杂，很容易操作，教学效果选择“优”。另外，根据上完课的学生的回访，有学生提出：实验过程可逆，进行过程中也可以反过来进行修改操作，中途也可以进行保存。确定完成后将实验结果进行提交，老师就可以在提交窗口看到他提交的实验结果并进行打分，他也可以在学生界面看到自己的实验结果情况。觉得比以往的课程作业和评分高效多了。

（三）多路径组合，提高教学效果

该实验除了实验过程本身的生动性，还包含了测试题，可以和实验操作相辅相成。测试题是关于景观设计的各种专业知识，如跟实验相关的试验场地、设计元素、施工工序等相关知识。而且对于同一实验场景而言，学生可以选择景观的各类要素进行随机组合，比如地基完成之后，可以任意选择建筑、围栏、景观小品、景观设施等进行排列组合，并不影响最终实验效果。这种多路径组合的方式，无疑能提高教学效果。

总之，虚拟仿真实验教学对应用型人才的培养大有益处，可以实现学科专业与信息技术的深度融合。虚拟仿真教学平台全面提升了本科生的创新精神和实践能力，是培养应用型人才的有效方式。

四、景观设计虚拟仿真实验课程经验总结

（一）注重教学方法创新

建立了“四结合”的实验教学方式方法：即课内课外结合、线上线下结合、虚实结合、学考结合。学生可以在课堂学习基础理论知识，还可以在课外登陆虚拟仿真实验资源，形象生动了解景观设计和施工过程的关键技术等相关知识，学习过程中还可以通过测试检查知识点的掌握情况。

（二）进行评价体系的创新

3D仿真等多种现代信息技术的综合运用，实现了立体、直观、形象、全面可视化的开放式教学环境，有效达到资源共享，提高教学效果;通过学生线上学习情况和知识点问答等方面考核学生实验成绩，提高学生学习的积极性和主动性。将实验操作、实验测试、实验设计、实验报告 “四位一体”全面考核和评价学生的学习成效，并重点考核实验设计部分，突出创新设计及与项目实践相关的能力考核。

（三）注重对传统教学的延伸与拓展

景观设计虚拟仿真实验项目提供了开放的交互式实验平台，改变了传统讲课和实地式具有一定危险性的传统教学实习模式，对景观设计课程的内容进行改革，将景观设计的要素如地形、水体、建筑、小品、环境设施等进行模拟场景建模，学生足不出户即可了解各个景观设计场地的特征，并在此基础上进行虚拟设计表现，是有别于目前本专业其他课程以及本课程以往教法的。

另外，景观设计虚拟仿真实验平台在课程的设计上，坚持“线上结合线下”的原则，增强实验教学的重要性，以实验教学推动教学的改革和发展。在虚拟仿真实验教学中，以虚拟仿真技术为依托，以实验教学平台为支撑，创建开放共享、实时交互、即时学习的实验教学平台，将实验教学融入日常教学计划中，以此来满足培养应用型人才的需要。

教学体系构建的重要保障，对旅游管理专业的应用型人才培养也是有益补充。

五、结语

桂林旅游学院以培养应用型人才为目标，因此虚拟仿真实验是培养应用型人才的非常好的措施和手段。虚拟仿真实验教学平台不仅是创新应用型人才培养的有力支撑，也是人文地理与城乡规划专业、风景园林专业实践教学体系构建和运行的有力保障，还是旅游管理专业应用型人才培养路径的有益补充。

◎编辑 陈鲜艳