基于虚拟仿真平台的园林专业在线开

2023年第02期现代园艺
基金项目:江苏省低碳建材与城乡生态工程研究中心项目(项目编号:苏
发改高技发[2021]1368号)。作者简介:刘晓霞(1989-),女,江苏常州人,硕士,研究方向:园林。
基于虚拟仿真平台的园林专业在线开放课程探究
刘晓霞,朱晓强
(江苏城乡建设职业学院,
江苏常州213147)
摘要:近年来,新媒介、新技术的快速发展,引领着园林专业教育教学方式和方法不断向前发展,信息化教学也成为高等职业教育发展的必然趋势。虚拟仿真实验实训教学凭借新颖的教学方式,对于提高教师工作热情、学生学习专注度和兴趣度有着重要的推动作用。园林专业类课程与现实世界的三维立体空间密切相关,运用虚拟现实技术能很好地模拟真实的三维户外空间,为专业教学、学生学习提供实践学习的可能。
关键词:虚拟仿真平台;在线开放课程;园林专业
园林专业作为建设行业的重要组成部分,
同人们的关系十分密切。高职院校一直是深耕培养实践性园林人才的重要基地,自2013年大型开放式网络课程
(MOOC )流行以来,在线开放课程在教育的公平性、
授课的便捷性、线上线下课程的融合性方面起着重要作用。但目前仍然存在改进空间,尤其是在实践实训上有明显的短板,而虚拟仿真平台是补足这块短板的有效措施。将信息化数字化技术应用于高职院校园林专业在线
开放课程,可提高学生学习实践能力,实现“理、虚、实”
一体化教学发展。
1相关概念
1.1虚拟仿真教学平台
虚拟仿真是一种真实世界的模拟技术,是用一个系
统来模仿另一个真实系统。虚拟仿真教学平台,
即用虚拟仿真技术搭建模拟现实空间的平台,
用以开展教育教学活动。在这个虚拟仿真教学平台上,
教师和学生可借助视觉、听觉、触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然交互。用仿真、虚拟、便捷的方式,给用户创造一个实
时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,
通过硬件辅助设备,提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面,使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环
境中的作用与变化,
sis压片产生沉浸感[1]。1.2在线开放课程
在线开放课程是以在线用户为需求导向,
以互联网信息技术为媒介,由主讲教师负责,
融合讲课短视频、讨论活动、通告邮件、作业练习、
测验考试等教学方式,且有一定时长的教学过程。在线开放课程不仅能促进高校间优质课程资源的置换[2],实现教育资源的优化整合,而且能提高教学质量及学生自主学习和解决问题的能力。
2虚拟仿真平台应用于园林专业在线开放课程
的优势
2.1不受时间、空间、
场地限制自新冠病毒疫情以来,在线开放课程成为各类高校实施教学的关键手段,为实现各个年龄段的学生停课不停学创造了技术条件[3]。园林专业课程,带领学生去真实的户外空间观察设计、工程施工是最为理想的状态,但这样的课程组织无疑需要特定的时间、空间和场地。受新冠疫情影响,无法开展这类实训教学,而虚拟仿真平台则很好地规避了这样的限制,为园林设计、施工等环节提供虚拟仿真的三维空间,让师生随时随地身临其境,在虚拟世界中以第一视角进行空间设计和施工模拟。
2.2独特的沉浸式、
交互式体验目前,园林专业在线开放课程内容主要包括理论知
识的讲解、设计流程的解读、施工工序的讲授,
既不能实现实训任务沉浸式实施操作,又不能与老师、
小组同学进行互动。而利用虚拟仿真平台能在实践实训任务的同时,边做边改、互练互评,还能观察老师仿真模式实践操作演示,实现沉浸式、交互式的实训任务体验[4]。2.3具有可复制和便捷性的特点
以往的在线开放课程,涉及实训环节的实践操作很难重复观看,多采用通过录制实操视频的方式供学生观看,这种方式沉浸感、互动性较差。借助虚拟仿真平台,学生可用第一视角进行园林设计与园林施工实训操作,并记录实操过程,出现的疑问和解决方案可反复观看。
3虚拟仿真平台应用于园林专业在线开放课程
虚拟仿真平台应用于园林专业在线开放课程主要cpich
分为基础理论知识教学、项目教学、
即学即练3个方面。3.1基础理论知识教学
园林专业在线开放课基础理论知识教学主要分为
规划设计、施工工程、植物生理三类。
专业课程的学习首先需要对理论知识有基础的了解,
而虚拟仿真平台对于学习这三类基础理论知识有着明显的积极作用。
3.1.1规划设计类。主要包括园林绿地景观设计、
园林植物造景设计相关知识。第一,在园林植物造景设计基
础理论知识的讲解中,借助虚拟仿真平台,
可以模拟园林植物的真实生态环境,在虚拟平台上调整植物生长光
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照、温度、水分、湿度等参数,观察不同园林植物在不同微气候条件下的生长优劣状态,从而帮助学生科学选择不同生态环境下的园林植物品种。第二,在园林植物美学基础理论知识的讲解中,借助虚拟仿真平台,学生能更好地观察园林植物不同的形态、大小、彩特征,并基于园林植物的不同形态
特征进行合理的搭配、品种的选择。第三,在各类绿地植物造景设计基础理论知识的讲解中,学生可通过虚拟仿真平台方便进入不同的体验场景,不同类型的绿地,如别墅庭院绿地、居住区绿地、公园绿地、校园绿地、工厂绿地等,其功能设计、植物造景均有所不同。通过进入虚拟平台,学生可以感受不同场景下园林绿地植物造景设计需要注意的不同要点,每讲到一个功能区就能跟随老师进入相应的场景,学习效率和掌握知识的能力会大幅度提升。
3.1.2施工工程类。在以往的在线开放课程中,学生只能观看相应的文字、视频才能感受园林工程施工的工艺、技法,沉浸感弱。借助虚拟仿真平台,学生可以身临其境,通过教师对园林工程不同环节的施工技术讲解,包括土方工程施工、给排水施工、园林假山与置石施工、园林水景工程施工、园林绿化工程施工、园路园桥工程施工等,在虚拟仿真平台中,教师可以模拟真实世界,有效引导学生展开园林工程施工工序,实现理论与虚拟实践相结合,边教边做、即错即改,实时发现施工工序中学生难以掌握的重点、难点,极大提高教学效果和学习效率。同时,学生还能结合在线开放课程的多种互动手段,积极提问、小组讨论,教师则能及时反馈,利用虚拟平台实操演示正确的施工工艺。
3.1.3植物生理类。理论知识较为枯燥,以往只能利用图片、文字展示植物生理、病理方向的理论知识。借助虚拟仿真平台,学生可在平台中观摩植物生长、发育全生命周期,甚至在线完成植物品种各器官的形态结构解剖[5],用动态的、交互的、情景化的方式深入了解植物生理、病理核心知识,趣味性强,教学和学习效率都会大大提高。
3.2项目教学
在线开放课程利用虚拟仿真平台可以很好地实施项目化教学,在学习完相应的理论知识后,教师可布置项目化的实践任务。
3.2.1园林规划设计类课程。教师可以在线开放课程中布置小组绿地规划设计任务,学生进入虚拟仿真平台进行分组分工,选择相应的绿地设计场景(庭院、居住区、公园等)进行绿地规划设计,身临其境分析场地现状条件,合理规划场地平面布局,优化园林地形、水体、植物、构筑四大设计要素,既满足了实训身临其境的实践需求,又能节省学生精力、体力及物料、材料的大量投入,可谓一举多得。
3.2.2园林施工工程类课程。教师可在在线开放课程中布置小组施工任务,要求小组按照规范完成相应的施工工序。学生进入虚拟仿真平台,选择相应的施工场地,领取虚拟的施工物料,开展土方工程、绿化工程、水景工程等施工环节,既能模拟真实的施工条件,又省时、省力、省钱,是一种低碳、高效的项目化教学和实训方式[6]。3.2.3园林植物生理病理类课程。其项目化任务与实训往往需要借助大量高精度科学观察和实验设备,然而这些设备往往价格高昂、操作复杂、维护成本高,因而无法让所有学生都有动手操作的机会。利用虚拟仿真平台实验设备,能让更多的学生使用高科技设备,为植物生理学实验、观察及植物病理学研究的开展提供了保障,学生可以随时随地进行实验任务操作,具有高效、便捷、低投入的优势。
3.3即学即练
以往的在线开放课程学习与实训只能分开练习,借助仿真虚拟平台,能实现真正的即学即练。在线开放课程中,知识点、技能点、实训点都能通过虚拟仿真平台实现即刻演练,出现的问题能及时被指导教师发现,实现有问题即刻解决的教学效果[7]。有了仿真虚拟平台的加持,才能更好地发挥在线开放课程随时随地可学的优势,真正做到“教育随处可达”。在实践试验过程中,学生通过虚拟仿真平台可以及时反馈对园林绿地设计、园林植物造景设计理论知识的认知盲点,教师在虚拟平台中深化演示。在园林施工项目实践过程中,小组学生往往会因为施工工艺流程的不确定出现问题,可在线求助教师,教师通过虚拟仿真平台及时予以解决。
3.4智能考核
在线开放课程的考核以往只局限于理论知识的考核,对于实训实践的考核一直是一大“短板”[8]。借助虚拟仿真平台,教师可做到智能化考核,通过虚拟仿真平台实训参数的设置,智能化考核学生规划设计的科学性、合理性、美观性,自动记录、评估、计分学生每一步操作的正确性、规范性、安全性,并输出和提交详细的考核记录单。智能化考核学生园林施工工序的规范性、施工工艺的准确性,降低了真实世界考核的低效率、易错率、主观性,提高了考核与评价的公平性、公正性、科学性。
4相关问题探讨
4.1智能性
由于虚拟仿真平台还处于高速发展阶段,虚拟仿真平台产品质量参差不齐,产品技术水平时高时低[9],整体距离理想的智能状态还有一定距离,主要体现在职能考核难以跟上。学生通过在线开放课程的虚拟仿真平台理论学习和实训操作过程中容易分心、课堂纪律性差,教师既难以对学生进行全面的监督和管理,又难以用真正智能化的方式评价考核学生的实训成果。在园林绿地规划设计类课程中,学生对环境条件的参数调整难以实现
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项目赞成(%)一般(%)不赞成(%)“园林植物有害生物防治”课程融入课程思政有必要93.35  6.650“园林植物有害生物防治”课堂上开展课程思政,传播正能量90.579.430“园林植物有害生物防治”课程融入课程思政浪费时间08.4691.54通过园林植物病虫害综合防治等内容的讲解,树立生态环保理念95.50  4.500
实验实训课开展的课程思政,有助于培养学生吃苦耐劳、工作认真、扎根边疆的“胡杨精神”78.3418.52  3.14课堂上思政典型案例教育对你是否有所帮助85.4914.510“园林植物有害生物防治”开展课程思政,有助于培养正确的人生观、价值观90.629.380
表1“园林植物有害生物防治”课程引入思政教育效果调查问卷
单兵作战系统有助于培养正确的人生观、价值观。
由此可见,在“园林植物有害生物防治”课程中充分挖掘思政元素,将思政内容巧妙融入课堂及实验实训教学中,使思政与课程教学无缝衔接,润物无声,能为国家、为新疆培养适应产业发展需求的高素质技能应用型人才打下基础。
(收稿:2022-09-16)参考文献:
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即时的环境转变;在园林施工工程课程中,学生对施工工艺流程的调整对软件的承载和运行带来了较大压力,其流畅性受到影响。在后期实训项目成绩考核阶段,总体智能性有一定欠缺,目前还不能完全达到科学、公平的智能评价目标。
4.2拟真性
网络安全事件管理目前,虚拟仿真平台应用于在线开放课程还存在拟真性欠缺的实际问题。在园林规划设计类课程中,通过调整生态参数(光照、温度、水分、湿度等)模拟不同环境生态微气候,还是难以还原真实微气候状态的变化,这些微气候变化在真实环境中往往随着时间、季节的变化有一定的复杂性,虚拟仿真平台难以模拟,就不能对植物品种做精准选择。同样,在植物生理类、病理类课程中也会面临类似问题,相应参数变动的拟真性效果还有待完善和改进,这对学生后续学习有一定影响[10]。
4.3有序性
目前,虚拟仿真应用于园林专业在线开放课程缺乏顶层设计[11],学校在虚拟仿真实验实训室的建设和把控上缺乏统一管理,无法做到及时监控整体运行情况。由于在线开放课程人员学习基数大,整体软硬件设备实施管理难度大,加上后台人流量过于密集,容易导致平台卡顿、不流畅。总之,由于虚拟仿真实训设备管理与实训教学中心无法同时协调管理,影响了在线开放课程学习和管理的有序性。
5结语
虚拟仿真平台应用于园林专业在线开放课程,是一个一举多得的理想思路,园林专业相关课程包括园林绿地规划设计、园林植物造景设计、园林工程施工、园林植物生理学、园林植物栽培与养护等[12],对虚拟仿真平台需求大,但在具体落实的过程中存在诸多技术问题和应用衔接问题,如何增加融合的有效性,提升后期在线开放课程教学管理,仍值得不断探究。
(收稿:2022-10-08)参考文献:
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