协同育人成果分享丨虚拟现实技术在“园林植物景观设计”课程教学改革中的应用

自2018年起，光辉城市在教学内容和课程体系改革、实践条件和实践基地建设以及新工科、新医科、新农科、新文科建设三方面积极响应教育部的号召，深入推动校企双方产学合作、协同育人，并推广校企合作建设成果，增强优质教育资源的利用效率，助力高等教育改革与发展。

项目以实践基地为依托，以教改项目《园林植物景观设计》为对象，从“植物感知-空间设计-案例表达”全过程角度介入园林专业课教学，形成单一课程教学内的“虚拟+”小循环。

高老师课题组积极探索学生自主学习的虚拟仿真平台，构建“游戏化”学习空间，在教学中以加强学生主动学习兴趣和提升创造力为目标，突破传统教学的抽象讲解与说教式教学的形式，将抽象的原理与概念转换为具象可感知的虚拟空间。借助虚拟仿真平台的可视性、直观性、动态性和互联网的连接性，形成彼此互联的“虚拟游戏化学习世界”，寓教于娱。

园林植物景观设计课程在内容设置方面结合当地突出的地域特点，学生学习的对象多为极具聊城代表性的景观建筑，例如融合生态修复功能的小湄河湿地公园以及突出与“江北水城，运河古都”相关联的东昌湖风景区、徒骇河风景区等。同时，在内容建设的过程中，强调VR技术与其他多元技术的延伸与融合，如与3D扫描仪的结合，将学生的实体模型导入虚拟空间；与无人机、全景相机结合建立基于真实场景的虚拟调研空间；与GIS结合，建立大尺度山水地貌空间模型等。通过多技术融合的探索，强化VR介入课程的可行渠道，拓展 VR 的教学应用场景。

湿地景观局部效果图

 “植物感知”教学环节中，高老师通过Mars可视化能力，加快学生建立起对园林专业的系统了解，将较为抽象的原理变为可视化认知，激发学生对空间设计的兴趣与创造热情。同时，对不同地带植物群落进行构建，复原主要植被的3D模型，并开发其主要观赏特性。强调园林植物的“生命性”和“时间性”，尺度可进一步放大为生态系统，帮助学生建立起园林的多尺度与系统意识。

高老师课题组通过Mars让学生基于平面图底“营建”风景园林，从花木配置、置石叠山、铺装尺寸、材质细节等方面尝试不同结果对应的空间感受的变化，感受不同的时间、季节等变化下的空间认知，避免了抽象图纸对应抽象的理解，有助于让学生建立起平面设计图纸与空间感、尺度及具体营建过程的联系，同时，体验“造园师”的乐趣，进一步加深对园林专业的学习兴趣。

通过Mars与GIS系统的结合，基于DEM与遥感影像，建立聊城古城地貌水系虚拟空间，在东昌湖风景区通过无人机获取高清图像，建立更精细的地形模型，有助于学生在虚拟调研中通过“飞行”、“步行”等多种游览形式，建立整体概念。

高老师课题组建立小湄河湿地公园多尺度空间模型，在节点上将虚拟模型与实景结合，借助全景相机获取的实景场景，帮助学生随时随地进入“虚拟湿地空间”调研，感受园林的“时间性”与“生命性”，感受同一场景在不同气象条件下的空间变化和使用者的感受变化。

借助 Mars的三维空间与沉浸感知的特点，更立体地辅助学生探索空间，开展空间解析与认识，同时，建立系列设计模式库，辅助学生在设计过程中推敲方案。

通过虚拟现实技术的融入，一方面，结合3D扫描仪，将学生观察的自然要素空间进行三维扫描，转入虚拟空间让学生可以直观地走入体验；另一方面，学生可以借助Tilt Brush在虚拟空间中利用VR手柄进行三维绘制和空间创作，然后将模型转入Mars 进行进一步空间体验，有助于其提高学习兴趣、积极探索空间的可能。

传统的空间分析往往建立在丰富的资料整理基础上，有些优秀案例无法现场考察，更大的问题是只能通过理性的分析建立对作品的理解，无法亲身走入设计空间，感受细节。通过虚拟现实，能够建立经典案例库，提供给学生自主学习的机会。

借助Mars虚拟现实技术，构建“十分之一理论”、“外部空间模数”、“D/H比例”、“空间气泡理论”、“交往距离”、“可视距离”等虚拟场景，建立多个设计资料库。如多种坡地与驳岸利用模式、地形改造模式、无障碍设计模式、不同植物组合的空间特点等，让学生可以通过漫游直观地比较不同模式的空间差异，辅助设计生成。

复原苏州拙政园、北京颐和园等经典园林景观，让学生能够体会其造园艺术，深入学习案例表达的主要方案和形式，为今后开展园林植物景观设计奠定基础，提高造园技能。

 学生作业

高祥斌老师课题组进行了针对Mars虚拟现实技术作为教学媒介在空间思维训练效能影响的试验，结果表明VR技术的引入不仅能让学生沉浸到虚拟实景中进行跨时空性的感知和交互性体验，还能轻松实现对方案设计的修正及景观预测与效果验证，此外，还可大大降低传统教学的实践教学成本，节约现场教学时数。