沉浸式教学法在环境艺术设计的应用

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【摘要】研究在环境艺术设计专业的家具设计课引入现场教学、虚拟现实技术等教学方法。结果表明，以沉浸式教学法为指导，借助虚拟现实等技术的“非常规”的教学模式能够显著提高环境艺术设计专业学生的家具设计能力，从而为适合高职院校的环境艺术设计专业的教学模式提供参考。

【关键词】环境；艺术设计；沉浸；教学方法；虚拟现实

随着全国城市化进程迅速推进，环境艺术设计专业得到了前所未有的快速发展，市场对环境艺术设计师的需求旺盛。近年，高校招收环境艺术设计类专业人数逐步增加，毕业生人数显著增长。虽然每年全国环境艺术设计专业毕业生有上万人，但用人单位仍然存在招不到优秀的环境艺术、室内设计人才的问题。学生专业能力达不到企业预期是高校教学无可回避的问题，教育和市场出现一定程度的脱节[1]。在这样的背景下，必须切实分析企业对专业设计人才的知识结构的需求，思考现行教学模式的不足，逐步探索适应当前教学理念、技术发展的教学模式。当前虚拟现实技术所具有的“交互性”“沉浸感”特性能够使参与者感受到身临其境的感觉，对环境艺术设计专业的教学模式探索有一定的启示作用。针对传统环境艺术设计专业强调学生的思维训练，忽略学生的感知能力培养，造成课堂教学与实际需求割裂、教师与学生的互动关系割裂等问题，通过具有沉浸感的教学方式提升学生参与感，虚拟现实、增强现实技术的迅速发展，为沉浸式教学方法在环境艺术设计专业的应用提供了可能性。

1环境艺术设计专业教学存在的主要问题

传统环境艺术设计专业主要以技术教育为主，培养学生对艺术技巧的掌握，重视实践教育，培养与其职业相适应的实用型、技能型人才，但经常忽略该专业人才对职业环境的感性学习。在环境艺术设计专业课堂教学主要强调学生的思维训练，但职业技能等教学内容经常是点到辄止，忽略学生感知能力的培养。这就造成了课堂教学与实际需求割裂、教师与学生的互动关系割裂的问题。不难发现，当前环境艺术设计专业教学存在的主要问题有，教师常常是照本宣科，学生则是被动接受，学生没有足够的机会和空间去思考中间过程，学生们往往是通过二维的图片进行思考，空间体验较少，学生在课堂上缺乏参与感，而最后的作业也往往是几幅图片或者是PPT形式的电子文件。这样只能是培养了大量仅仅谙熟绘图手艺的“技术员”，达不到环境艺术设计专业的要求。情境认知学习理论强调知识是在情境中得到开发的，该理论认为只有在情境中才能建构出所学东西的意义[2]。只有构建了知识的意义，才能显著地提升学习效率。通过强调个体和环境的互动，也为基于情境的教学模式奠定了理论基础。因此，问题的根源是学生缺乏参与感，而沉浸感则可以有效解决该问题。随着科技的高速发展，尤其是虚拟现实、增强现实技术得到迅速发展，为沉浸式教学方法在环境艺术设计专业的应用提供了可能性。

2沉浸式教学与虚拟现实

沉浸式教学法始创于1960年代的加拿大，是加拿大法语区首先开创的一种全新的第二语言教学模式。它是指以非母语的第二语言作为直接教学语言的基本教学模式，即将学生“浸泡”在目的语言环境中[3]。沉浸式教学能满足社会和个人的需求，使得学习者有着很高的学习动力，因此，他们能全身心地投入到学习中去。基于此种教学方法，赵益维等学者将沉浸式教学应用于高职管理类课程教学改革，并逐步梳理了沉浸式教学的过程[4]，首先确定沉浸式教学内容，做好沉浸式教学准备，实施沉浸式过程，最后对沉浸式教学进行反思。沉浸式虚拟现实（CaveAutomaticVirtualEn-vironment)是虚拟现实中一种较高形式，它把高分辨率的立体投影技术、三维计算机图形图像技术、空间立体同步技术以及音响技术等有机地结合在一起，产生一种完全沉浸式的虚拟环境[5]。借助于虚拟现实技术，沉浸式教学在建筑设计与环境艺术设计体验中逐步得到应用[6]。虚拟现实技术在建筑设计领域的应用很好地解决建筑师对于建筑的形态、功能和空间关系的在场把握问题，使建筑师能在方案设计的任何阶段对方案进虚拟在场体验，从空间角度去把握建筑形态、功能和空间。该虚拟环境中的任何物体，都可以感受到参与者的操作，并实时产生相应变化，从而使得操作者获得一种真实的临场感。与非沉浸式虚拟现实相比，沉浸式虚拟现实能够大幅提升虚拟环境的真实感，从而提升参与者的体验。沉浸式虚拟现实基于体验者头部范围的参数显示，能够为参与者提供较大的视野范围，并通过立体显示技术呈现出真实世界的比例。另外，参与者对虚拟对象的操作体验也非常自然。

3沉浸式教学法的应用与实践

目前沉浸式教学法主要应用于语言学习，而管理学方面的教学正在推广与实践过程中，在其他教学课程中并没有被广泛应用，如何在环境艺术设计专业中得到有效运用仍需大量实践加以证明。在本教学研究中，主要将江苏信息职业技术学院的环境艺术设计专业的家具设计课程引入工地现场教学、虚拟现实技术等教学方法，借助虚拟现实等技术的“非常规”的教学模式来提高环境艺术设计专业学生的家具设计能力。环境艺术设计利用虚拟现实技术，能够将实时三维仿真图形与信息集成在一起，就是在规划、设计阶段，使学生能够在一个虚拟的三维环境中，用动态的交互方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位审视，并将地理信息系统地集成在其中，为环境艺术设计教学提供更加有效的教学方法。在环境艺术设计专业的制图课程中，应用场景建模、虚拟表现和空间体验等虚拟现实技术，能够直接截取三维模型，从而进行沉浸式虚拟现实系统的空间体验。在CAVE系统中，借助于BIM环境行为研究虚拟仿真技术，学生甚至能够走进自己布局的设计方案中，从任意角度观察和把握自己的设计，身临其境地感受空间、尺度和环境光线等的变化。它将学生的视觉空间从有限的电脑屏幕中解放出来，以更加广阔的视觉空间体验设计的内容，从空间的角度对方案进行设计思考。学生可以通过3D眼镜观察到等比例的建筑模型，感受到真实尺度的建筑空间，包括距离感，可以自由地行走在建筑空间之中，从任意角度去观察环境的形态与空间。本教学研究以环境艺术设计专业《家具设计》这门课程为例进行验证，传统家具设计这门课程往往是让学生想象一个空间或者直接参考图片进行设计，而依靠沉浸式教学方式则可以采取设置虚拟场景，同学们根据空间环境进行设计，增加学生的参与感，最后通过课程作业进行考核，验证沉浸式教学方式的效果。在环境艺术设计专业课程教学的实践中，借用了由津发科技提供的ErgoLAB虚拟世界人机环境同步平台以及美国WorldViz头戴式行走虚拟现实系统等核心部件组成的CAVE大型沉浸式虚拟现实系统，从而使学生具有较好的沉浸感（如图1所示）。然后，对环境艺术设计专业《家具设计》课程教学效果进行深入分析，并进行课程设计加以实践验证。

4沉浸式教学效果及讨论

环境设计专业家具课程主要的教学目的是培养学生家具造型设计能力和利用家具作为主要陈设和配饰来组织空间形态、塑造空间风格以及营造空间氛围的能力[7]。环境设计专业中家具设计课程较为独立，只有基础课程如《设计制图》《人体工程学和计算机辅助设计》作为基本的前期课程，本身是作为基础专业课辅助后期室内设计课程的完成[8]。在实际的家具设计任务中的学习比较灵活，往往需要依靠具体的使用场景,借助人体工学对家具的尺寸进行设计。通过在家具设计课程实践发现，借助虚拟现实技术，学生可以对室内的家具、设施进行虚拟操作，通过身临其境的感受比较自己的设计方案，大大拓宽了学生对家具在现实环境的感觉和认识，从而实现了对环境艺术感知认识，激发了他们对专业的热情。在教学环节中借助虚拟现实技术，教师也能够更加直观地布置专业作业，模拟真实环境以保证提高教学效果。成果展示时，小组成员之间对方案解决过程的评价也更加直观和客观。在设计交流互动过程中，设计作品以更容易被分析理解的视觉方式呈现。以沉浸式虚拟现实技术为基础的家具设计能够更好地解决家具设计中学生对家具的造型、功能和人体工学的体验与把握的问题，能为学生更加专注地关注专业本身，让环境艺术设计过程更加直观和真实。依托沉浸式虚拟现实技术的家具设计课程，相比较以往的家具设计课程学习效果更加明显，学生学习兴趣更加浓厚。但通过教学实践也发现该教学模式也存在一定的问题，尤其是对老师的要求非常高，短时间难以普及。另外，教学成本也非常高，还有待技术的进一步普及。

5结语

着眼于环境艺术设计专业的长远发展，建立新的“非常规”的教学模式势在必行。通过在家具设计课程实践发现，借助虚拟现实技术，无论是从学生学习兴趣、教师教授和教学效果等方面都有很好的效果。因此，随着虚拟现实、增强现实等科技的迅速发展，以沉浸式教学法为指导，学生变被动为主动，实现虚拟空间体验，能够有效提升课堂教学的缺乏参与感，从而提高环境艺术设计人才培养质量，探索出更加适合高职环境艺术设计专业教学模式。

参考文献

[1]黄楚婧.关于环境艺术设计专业发展与教学的探讨[J].现代装饰(理论),2016(5)：275.

[2]王文静.基于情境认知与学习的教学模式研究[D].上海：华东师范大学,2002.

[3]王助.加拿大“沉浸式”法语教学[J].外语教学理论与实践,1995(1):5-7.

[4]赵益维,罗养霞,张天宇,等.沉浸式教学和任务驱动法在高校电子商务管理类双语课案例教学中的应用[J].吉林省教育学院学报(下旬),2015(8):72-74.

[5]王庆月.基于CAVE的虚拟现实关键技术研究[J].现代电子技术,2017,40(1):140-144.

[6]崔艳.虚拟现实技术在环境艺术设计教学中的运用[J].明日风尚,2017(1)：24-27.

[7]闫丹婷.室内设计专业家具设计教育的问题与对策[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2009(5):122-124.

[8]罗珊.环境设计专业“家具设计”课程教学的优化探讨———以武夷学院为例[J].牡丹江大学学报,2016(12):167-169.

作者:朱宏炜 单位:江苏信息职业技术学院