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摘要：5G+VR技术在设计教育领域的深度应用将进一步促进教学模式的革新与教学效果的提升。当前景观设计实训教学存在方法陈旧、内容枯燥、体验缺乏等问题，将5G+VR技术介入景观实训教学体系应用，可以让景观设计实训教学在形式上进行创新，使得课程教学简单生动，情境体验感强烈，课堂学习氛围浓厚，有力地激发学生的学习兴趣，改善景观设计教学效果。

关键词：景观设计；实训教学；5G；VR

0 前言

现今已有多种行业进行虚拟技术应用，如航天航空、医疗、教育、游戏等行业正积极探索实践。VR在教育领域的成功应用让教育的阵地由学校转移到互联网之中，既改变了课堂的教学模式，又提高了学生的学习兴趣，并且很大程度上实现了教育公平。当前景观设计实训课程的教学内容由于传统教学思维和硬件设施的局限，主体仍处在图文教学阶段，鲜有实践和考察，仅仅依靠教师的案例讲授，致使学生在课堂中缺乏对景观设计的亲身体验和切实感受。为此，将5G+VR技术融入景观设计实训课程进行探索性应用。

一、5G技术背景下的虚拟教学

虚拟教学是基于VR技术发展的教学途径，是一种在虚拟空间教育学习的课堂模式，它利用计算机技术构建虚拟学习环境，通过对知识点客观真实的模拟和显现，使得教师与学生可以在虚拟环境中完成课堂教学的全过程。虚拟教学课程的开发涉及教学中的观念、关系、组织和手段等改革和探索。5G技术对虚拟现实在教育培训中的应用具有颠覆性影响，因为5G技术可以优化现阶段VR的体验效果，改善VR显示终端超重、体验头晕、应用场地固化、地域限制等问题，让VR教育培训从沉浸式体验走向全感官延伸体验。未来5G+VR教学模式和教育方法将会快速发展，它将变成一种具有开放性、合作性、自主性特点的智能教育模式，可以实现自主学习、跨区域合作学习、户外学习等。

二、传统景观设计实训课堂的问题

（一）学科内涵宽泛导致教学反馈困难

景观设计包括自然景观和人文景观，与生态、地理、城市、规划等学科有着不同的交集，所学内容涵盖园林植物与材料、公园设计、建筑结构与设计、公共绿地设计等方面，知识体系具有广、多、杂的特点。如此纷繁复杂的知识点不仅需要授课教师在实训中及时的传授解答，还需要学生主观能动的去接受和消化，这使得知识需在两者之间进行有效地传输，或是两者之间及时收到反馈产生互动。传统的时空限制让学生的空间想象能力很难发挥，无法在课程中让大脑快速模拟各种空间要素的变化，也导致互动反馈机制由于情景体验方式的缺失而造成进程缓慢并有所偏差。

（二）案例展现局限致使学习效果减弱

案例分析对于景观设计实训教学来说是十分必要的，该方式可以让学生们直观了解设计过程中的重难点，通过优秀的设计案例亦可以使学生感受到景观设计的魅力和价值。现阶段多数景观设计实训教学中，教师多以PPT展示、图文视频等方式作为案例讲解的途径，弱化了景观设计实践中个例知识要点的把握，缺少对于设计全过程的重要节点分析。同质化的图文与视频教学让同学们知其然而不知其所以然，实训过程中更缺少对于经典案例的深入思考和总结，大大降低了案例教学的课堂成效。

（三）设计实操单一以至作品缺乏创新

通常案例解析后，就需要学生开展设计实训。传统课堂多以概念手绘图、手工模型搭建或者电脑建模出图的方式来完成表现，因此作品质量的好坏只能靠学生在二维平面上的感觉，没有身临其境的真实感受。初学者也只能浅薄的了解所学景观案例的结构、细节等，从大体上进行照葫芦画瓢的模仿，缺少对景观实体的直接感受。这样学生在创作训练时，缺少主体思维的思考，只知道一味的模仿和抄袭，缺少对于景观创新本源的深入考量。此外，表现形式的单一同样也限制了群体合作的创造力，让景观设计的合作环节不能有效的统一。

三、5G+VR景观实训系统设计构思

实训课程作为指导后期的相关景观设计和社会实践的重要载体[1]，是理论和实践结合的主干课程。课程教学目的是使学生熟悉景观设计的风尚、学习景观设计的理论并且掌握景观设计的基本方法。课程大致分为三部分内容：景观基础知识、设计分析入门、制图，主要以景观设计表现认知和技能培训为教学内容，景观设计史和设计概论等为辅助，所以在教学系统的设计上也以这三个板块为设计主体，以现有的VR景观设计建模技术和5G网络组合进行开发构思。

（一）实训系统设计思路

由于实训课程不同于其他景观教学课程，它具有普识性、概括性和知识基础性，所以使得在课件设计上主要偏向于基础景观理论、典型案例和制图设计操作讲授。将不同景观模型内容置于一个大的景观环境中，以分区的形式进行展示以便教师讲授和学生理解学习。上课需要的硬件设备主要由5G网络、计算机主机、显示器、VR眼镜、操纵杆或个人手机等，学生通过计算机登录虚拟景观云平台进入到教学课件的环境中，使用VR眼镜观看上课内容，用操纵杆和键盘对项目发出指令和进行漫游浏览。教师通过显示屏观看辅导或是进入虚拟环境中开展实训教学。

（二）教学课件设计路径

1.系统运用

桌面式5G+VR系统：显示器作为虚拟环境的显示视口，使用鼠标、键盘、操纵杆、计算机和力觉感应的设备进行操作，并对数据进行实时追踪和运算，在虚拟的环境中进行活动交互。相对于沉浸式VR系统和网络分布VR系统，这种系统用于虚拟环境演示，使用方便，易于普及。就硬件设施而言，学校只需要进行5G网络硬件、计算机硬件以及VR操作设备的升级或购入即可，对场地大小和使用成本等经费要求亦较低。

2.景观展示

目前常见的虚拟现实技术的景观展示有两种形式：“一种是运用全景相机对实际环境进行信息采集而开展的真实场景虚拟化；一种是经过电脑制图软件渲染出虚拟的场景。”[2]本系统则采用了第一种，以营造出更佳的体验效果。

（1）实景扫描

运用卫星地图截选所需设计地域的平面图后，调选出景观平面图，然后进行三维激光扫描，确定该平面的主要节点，例如标志建筑物、道路、花草树木、河流湖泊以及其它相应的景观设施。随后使用该区域的实景照片进行PS贴图和调试灯光，处理好照片后就可以导入VR的虚拟景观仿真平台中，进行系统的整合和素材优化，最后上传到云平台中登录软件后就可以进行景观漫游。这种方法制作的模型精度较高，但是出图的色彩展现比较差，所以在后期实景修图中需要针对情景进行鲜亮化处理。由于5G的超快网速和电脑计算能力的提高及算法的革新改进，使得图片建模的耗费短，质量高。

（2） 3D建模

运用3DMAX、SU、RHINO等建模软件进行系统建模，将所选区域的场景通过模型搭建起来。例如在SU中建立地形模型，首先将设置好等高线的CAD地形图导入软件当中，选择原图中的等高线部分，点击沙盒工具中的“根据等高线创建”建立模型的第一部分，然后根据需要高度调整Y轴比例，再将场景中搭建的模型逐一设置并赋予材质，最后将植物图块放置在地形上完成建模。在将完成的模型导入3D开发软件中，如UNITY3D中再设计，形成三维景观。这样的方法在构建已损坏的场景中表现出色，能够呈现出一个想象中的虚拟环境[3]，但最终效果的好坏取决于模型设计的精致与否。

（三）实训景观模型构建

在景观设计中，最常用到的设计建模软件就是3DMAX、SU 等建模软件，其极大丰富了设计师的理念表达途径，使得其想法表现的更加丰满。例如3DMAX 技术的发展向人们提供了一种相反的单向接收的审美观，改变了人们对现实世界的认知，拓展了视觉体验感[4]，使人们得到接近于真实世界的虚拟视觉体验。

1.形体空间分析

VR虚拟景观设计以空间创作为基础并进行体验和构建，在模型设计之初需要对所建模型进行形体空间的分析，主要分为两个方面：一是基地环境分析，基地环境是景观设计的物质基础，与所要设计环境有两个方面的内涵，一方面是分析所要设计景观环境与周边地域环境的关系，另一方面是所涉及景观环境自身的地形地貌特征。二是所在区域环境元素的分析，对所建模的景观环境中的水体、山脉、道路、绿植花草及景观小品等进行位置和数量上的确定，对行人的人流动态和主要人员滞留区域进行考察。这样对于数据上的确定，保证作图的正确性，还能对后面课件的设计提供相应的知识补充。

2.模型构建及输出

“数据的获取是制作模型的前提和关键，其数据的精度高低、数量多少、范围大小直接影响到效果。”[5]故在制作模型之前，需要将授课的知识内容如公园景观、城市广场、景观小品等进行平面面积和海拔高度的确定，确定好景观环境中包括几何模型的位置和虚拟人物的行为模型，并在导入的CAD平面图中进行色彩填充和标注，制作成CAD彩色平面图，以令学生能够快速的认识和了解各种项目和功能，也方便学生在后期制作时感受景观中建筑、水体、花草树木、小品道路等着不同的视觉表现。下一步操作主要分为两个阶段：一是数据预处理，将把要导入的CAD文件中的不需要文字和符号删除，因为这些在导入3DMAX后会产生位置上的偏差和未知错位，也需要将一些非主要节点要素的标记和填充图案进行删除，保留住最简洁却完整的地图基础。二是基础模型的建模，一般对于地表部分和纹理不平整的区域采用ARCGIS或者SU建模，对于其它的形态较为清晰的地图使用3DMAX进行建模。将制作好的CAD平面图导入3DMAX中，拖入到顶视图工作区，在这个工作区中进行模型的设计，将做好的同类模型进行附加和整理，接着进行模型材质的赋予和大环境背景的设置，调试好灯光和摄像机后就可以借助5G高速率的云端渲染或电脑软件渲染。

3.景观生成及编辑

将制作好的三维模型景观保存成FBX格式，放置到UNITY3D工程文件夹的Assets文件夹中，导出设置时要在勾选嵌入的媒体选项，之后就可以在UNITY3D的工作界面看到所建模型了，接着对模型进行摄像机和灯光的设置，加入第三人称视角进行环境的浏览。

（四）实训场景搭建及管理

实操是课程的核心内容，在上一阶段学习中产生的设计思考和设计感悟需要通过设计实训来完成，5G+VR景观设计实训环节可以很好地为学生的大胆创想和设计练习提供有效途径。为此系统开发嵌入“实训课堂”模块，开展场景搭建及管理，学生通过操作软件进入VR实训课堂中，在虚拟实训中学生可以按照软件提示来进行操作，流程式地学会景观模型设计和搭建，并通过计算机虚拟完成模型的搭建，在虚拟的环境中进行实验性的设计操作，设计练习过程中如果出现疑问可以直接进行文字记录，系统通过后台处理发布到授课教师的客户端，以完成实时反馈和跟踪指导。设计实训结束后，系统上传至互联网平台并开展网络评分。“实训课堂”模块的设计和应用使得学生的自主性、想象力得到充分的发挥，加强知识点的巩固和深化景观环境在脑海中的映像，提升学生的景观审美认知能力和创新能力。由于5G的高传输速度，使得数据的上传、下载和分析时间大大缩减，使得教师可以即刻进行课堂教学分析，同时对于教师的课堂管理和课后作业处理起到明显的减负效应。

四、预期成效分析

（一）创新景观设计教学模式

5G+VR技术介入景观设计的教学活动，打破了以往传统景观教学模式中师生之间的单调乏味的交流，虚拟现实技术提供逼真的虚拟环境，可以根据教学的内容进行环境设计，开发出和教学内容高度契合的虚拟教学场景[6]。例如在公园景观实训中，师生们带上头盔显示器，完全沉浸入虚拟的公园之中，这个公园的模板可以是远在千里之外的凡尔赛皇宫或者是堪称典范的美国纽约中央公园。在虚拟的景观环境中，师生身临其境进行现场交流和案例分析，这样的课堂进程以游戏的方式进行，在课堂中形成自主学习的环境，以教促学的传统教学方式转变成“以学生为主体、教师为辅助”的模式，学生在情景体验中开展游戏式的快乐学习。由于教学空间部分转移到了网络中，可移动性、远程性、互动性使得景观设计实训课堂变得灵活和自由。

（二）实训教学效果显著提升

在景观设计教学中，学生的设计实训和实践练习占有很大比重，但通常很多实训项目受到地理环境、实践场地、安全、硬件等因素影响和限制，本模式运用后，难以在现实中完成的实训项目可以在VR环境中进行，降低学生实践过程中的风险且有助于大学生对景观设计原理和艺术原理知识系统的理解与掌握[7]。例如在水体景观的教学实践中，运用VR技术模拟水体环境，使得学生可以深入水下了解植物生长习惯和搭配要求，而避免了实训中会产生的意外危险。在虚拟环境中图形的绘制和模型的搭建都只需电脑操作，5G宽带的高速传输以及后期云端渲染缩短了设计过程的时间，极大提高了师生实训的工作量，提升学习效率。

（三）景观设计创新方式多元

5G+VR技术赋予新课堂的沉浸感、临场感和生动性使得原本枯燥乏味的景观知识以生动有趣的形式表现，提高了学生学习的积极性。随着学生摆脱传统景观课堂的束缚，让知识的传递更加有效，同时打破了单纯教学的常规，改变事物状态的控制交互，放飞了学生的想象空间和创意思维，促使学生乐于学习、勇于创造，其很多的天马行空的想法可以在5G+VR景观中呈现并在现实中实践。不仅如此，去中心化的教学方式让设计团队创作提供便捷的方式，学生随时随地可以通过云端进行交流和互动，共同设计景观方案，这进一步加强实训课程中对学生组织能力和合作能力的培养。让集思广益的团队协作提升学生群体的创造能力，因此课程教学方式变得丰富多元。

五、结论

5G+VR的景观实训教学模式能够有效弥补传统景观设计实训教学的不足，不仅可以使得课程教学变得简单且生动，而且能够使课堂教学摆脱时间和空间的束缚，由二维转换化三维空间学习。高清晰、无时差性的虚拟场景模拟一方面令传统枯燥乏味的教学案例、理论知识通过情境体验被学生快乐感受，另一方面通过设计实训模块的演练和操作，充分激发了学生的设计想象，学习效果和学习质量大幅提升。但由于行业开发、操作模式和应用水平等问题，该模式还会存在一些不足，例如情景感、体验性过高导致学生滋生游戏化情绪，或是3D视觉效果会造成使用者头晕、眩晕的不适症状等。相信随着技术的发展和教学模式的优化，5G+VR技术会更好的为教育服务，在设计教学中大显身手。

参考文献：

[1] 吴世丹.基于学习理论的《景观规划原理》课程改革创新实践[J].建筑与文化，2022（03）：225-226.

[2] 王思元，吴丹子.虚拟现实技术在“风景园林设计”课程教学中的应用[J].中国林业教育，2019，37（03）：51-55.

[3] 李亚娟，王海峰.基于VR技术的虚拟旅游系统的设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2019（09）：195-197+201.

[4] 孙博文，张佳梁，蔡亚飞，郭文兰.基于Kinect体感交互的多人在线虚拟实验系统[J].计算机科学，2016，43（09）：284-288.

[5] 李琴，霍山.3DMAX三维虚拟景观的建模和虚拟设计[J].现代电子技术，2019，42（17）：163-167.

[6] 张兆松，李东平.VR教育在汉语国际教育中的应用探讨[J].现代商贸工业，2022，43（05）：25-27.

[7] 赵燊.高校景观规划设计专业理论与教学实践研究——评《景观设计教学》[J].教育发展研究，2018，38（21）：85.

作者简介：刘俊，（1994-），男，安徽合肥人，硕士研究生，助教。研究方向：视觉与信息设计。