3-5实验教学过程与实验方法
3-5-1实验教学过程
本实验教学过程包括 3 个实验阶段、1个实验方案筛选模块、10 个实验操作步骤,并根据不同的操作步骤对相应的知识点进行虚拟仿真实验操作,让学生掌握相应的知识点,并达到相应的实验操作能力。学生可以从设计方案开始,采用当今代表行业发展方向的模块化装修(装饰)的理念,依次、快速地完成从墙体拆改到室内软装等10个过程环节,最终达到实时渲染与交互体验,教学过程的逻辑框架见图1。

图1 实验教学过程的逻辑框架
(1)实训引导阶段
本虚仿实验教学遵循以学生为主体,以教师为主导的理念,针对室内设计课程的教学环节和教学要求,一方面,可以依托云端网络平台的实训引导模块,提供引导视频、操作手册让学生自主进行理论学习和操作引导;另一方面,也可以让教师通过讲解和示范,演示操作步骤和过程,学生通过鼠标键盘(远程网络)或佩戴3D头盔(线下本地)在特定的虚拟空间共同观摩,尔后通过文字或语音提示,引导学生在虚拟实践空间或基地进行自主规划和实践,从而达到与现实实践教学相类似的良好实践教学效果。远程云端的实训引导教学模式不受到时间、地点、人力、物力等因素的影响,改变了以往单一的现场教学模式,提供了灵活多样、可供选择的学习模式和教学方法,丰富了实验教学的内涵,寓教于乐,有助于激发同学们的学习兴趣,提升实践能力和综合素质。
(2)虚拟实验阶段
学生通过个人学号和密码远程登录虚仿实验平台,开始实验操作。为了满足学生对于装修风格不同的喜好追求,在虚仿实验系统中,设置中式、美式、欧式三种装修风格。学生任选一种风格进入后,按照系统装修流程完成10个关卡式的任务。①墙壁拆改:了解户型与室内空间的利用率问题,把宝贵、有限的室内空间最大化地利用,从而创造一个舒适、宜人的居住环境。②吊顶安装:考查户主对天花板装饰性造型、隐蔽性、顶部光照等方面的需求。③橱柜安装:考查橱柜的安装位置、橱柜的大小是否合理(宽度、深度是否和墙面、户型空间匹配),橱柜的设计样式(包括造型、材质、色彩)是否和整体装修风格协调。④地面、⑤墙面处理:地面、墙面材质、颜色的选择,地面、墙面尺寸和规格的确定。⑥门和踢脚线安装:了解门与踢脚线的安装标准、作用,材质分类和安装注意事项。⑦灯具安装:了解灯具的种类、吊灯、灯带的安装工艺及其注意事项。⑧五金洁具:了解洁具的安装流程和注意事项。⑨拓荒保洁:需了解居室各部分需要达到的拓荒保洁卫生标准。⑩室内软装:需要掌握各软装部件(如桌椅、沙发、挂件、灯光等)的材质、色彩搭配原则、总体风格的协调统一原则。通过以上实验操作,学生快速了解室内装修设计的完整施工流程和操作要领,积累初步的室内装修设计理论和实践经验。
(3)系统考评阶段
本实验的“考评系统”模块,采用主、客观相结合的综合评价方式,包括材料参考报价评估、各操作环节评估和学生互评三个评价方式,每个评估目标明确。① “实训环节评估”:对整体的装修设计流程和各施工环节的实验操作进行准确性和完整性的评估和打分。该评估展示了学生实验操作步骤和实验知识点的掌握情况,通过分析流程评估、优化实验操作,可进一步加深对实验的理解和知识点的掌握。②“方案造价评估”:依据室内场地情况和学生选择的装修设计方案对吊顶、橱柜、门、灯具、五金洁具的价格,以及墙和地面铺设等材料的价格进行汇总和分析,并进行综合评价。该评估展示了现实室内装修设计工程建设和实施的重要指标,培养学生对实验项目的可实施性和合理性的掌控能力。③ “学生互评”:实验报告要求学生在每个操作步骤完成之前,通过按键盘T键抓图。最终根据硬装、软装、漫游三个类型选择9张代表性、阶段性的效果图上传到系统生成的实验报告的图片空位上。学生根据硬装选择的科学性、软装陈设的合理性、材质和光照色彩的协调性、总体效果图(漫游阶段的抓图)的美观性等四个方面,分别进行“优秀”、“良好”、“中等”和“及格”四个等级的选择评价,并撰写文字评论。学生通过互评,可加深对实验的认知和知识的理解,提高学生对方案的赏析能力,调动学生的学习积极性。采用主、客观相结合的综合评价体系,形成自主与创新性的课程评价体系,最终实现了自主设计、探究式学习、团队式评估和闭环评价等多元教学方法的实验教学过程。
3-5-2 实验方法
(1)关卡式任务驱动法
我们的室内装修设计虚拟仿真实验是以任务驱动为核心的关卡式智能实训平台,实验关卡依照不同的实验内容,分为必要关卡和非必要关卡。必要关卡要求学生必须完成关卡内的所有设计,否则不能进入下一关卡。如墙体拆解、吊顶装配、地面墙面铺装等;非必要关卡的完成度达到60%也可进入下一关,但是系统会依照设计情况进行酌情判分。此方法可以有效检验学生知识点的理解、装修动手能力、装修流程的掌握情况。
(2)沉浸法
我们的虚拟居室实训场景除了可以进行360度无障碍旋转或环绕观察,还可以随时切换成第一人称视角的观察和漫游模式,学生置身于等比例的虚拟居室环境,可以身临其境般地实时观察每个阶段的装修细节,或抓取装修物件实时摆放。摆放过程中存在的优、缺点纤毫毕现,从而深切地体验人在居室中的真实存在感和空间感。
(3)探究法
居室装修设计虚拟实训的各步骤和任务都可能因操作和理解的不同而产生不同的实验结果,学生可以反复练习。如软装阶段,每种摆件都有多种陈设的方式,但需要学生自己探索、判断最优方案。此方法可以有效激发学生的探究精神,提高发现问题和解决问题的能力。
(4)交互法
实验应用了多种技术手段,解决了实时交互设计的技术难题,有效实现了人机交互的操作实验和实时渲染。尤其是在软装阶段,对于各种类型的摆件,可以实时替换、删除、位移、旋转和缩放,以及改变材质、色彩、光照等诸多属性。这种边操作边漫游的直观实验方式可以极大地激发学生实验的兴趣,发挥自由创作的动力,产生出有个性的艺术作品。
(5)试错法
在以上实验方法的基础上,我们还允许学生进行试错实验。在软装环节,对于一些活动橱柜、装饰挂件(如绘画作品)的尺寸、大小无法直观把握的时候,允许先安装,发现系统提示错误或发现警告再进行改进,大大提高了虚拟实验的效率和加深了学生对试错结果的优劣印象,从而为将来的现实实践积累必要的经验值。
3-6步骤要求
- (1)学生交互性操作步骤,共 10步

(2)交互性步骤详细说明
1)、实验前的准备工作
a. 了解操作快捷键
交互设计快捷键:
①一键抓图:点击键盘 T 键;
②旋转场景:用鼠标右键按住移动;
③平移场景:鼠标中键按住移动;
④缩放场景:鼠标中键的滚轮滚动;
⑤选择模型:鼠标左键点击,或者点击并按住;
⑥旋转模型:用鼠标左键点击和按住模型,再腾出一只手点击键盘的 Y 键,每点击一次,
旋转 90 度;
⑦删除模型:用鼠标左键点击和按住模型,再腾出一只手点击键盘的 Delete 删除键。
场景漫游快捷键:
①旋转场景:用鼠标左键按住旋转任意方向;
②前后左右方向移动:用键盘 W、A、S、D 代表四个方向,或者用键盘上 下左右的箭号方向键;
③结束漫游并提交实验报告:按 F2 键。
b. 平台登录与实验选择
老师:从远程登录老师账户的操作主界面,开始选择“虚仿实验”-“添加实 验”-进入添加实验的操作界面,填写“实验名称”、“实验专业”、“发布 人”、“开始时间”、“结束时间”、“上传实验图标”、“导入实验”,完 成后点击“确定”,发布实验成功。
学生:根据室内设计流程,从远程登录学生账户的操作主界面,开始选择 “虚仿实验”-“当前实验”-“参与实验”,进入初始化的户型和风格选择到最终漫游体验的完成,分为十个步骤。完成实验操作以后,再返回登录的主界面查看“我的实验”数据,并进一步完善实验报告。图2为实验平台主界面,图3为选择“我要做实验”后的登录界面。

图2 室内装修虚拟仿真实验网站主页:http://vrart.wzu.edu.cn

图3 点击“我要做实验”后出现的实验管理平台登录界面
2)、实验操作步骤与说明
步骤一:墙体拆改
训练要点:通过对当前的户型布局进行功能分析,并对室内空间进行重新划分。发现原有户型不合理、不够舒适的空间布局,明确墙壁拆改的目的是为了把宝贵、有限的室内空间最大化地利用,从而创造一个舒适、宜人的居住环境。有3大要点:
a、改门问题:考察门的方向(如卫生间的门是否朝向床或厨房)、位置(如卫生间门的开合是否和梳妆台的位置冲突、)、大小(大门宽度是否足够、阳台门是否足够大等等);
b、通风口(窗户)与采光问题:房间是否太闭塞而需要开落地窗提供自然光照,并排的房间是否需要镂空隔断代替实体墙壁等等;
c、房间大小问题:两个相邻的小房间是否需要砸掉中间隔墙,合二为一,变成一个大房间;某个房间太大了,是否需要在房间里砌一堵墙,隔出一部分空间做储藏间或衣帽间等等。
实训过程:根据界面左上方的拆改提示,鼠标点击拆改处后再确认拆改结果。墙壁拆改包括对毛胚房的原有墙体进行改造,产生新的空间分割,达到更加宜居的使用目的(见图3-5)。

功能空间的划分,根据使用功能,可分为玄关、客厅、餐厅、厨房、书房、卧室、卫生间等等。在进行墙体拆改或者新建隔断时,系统会弹出确认对话框(图3-6)。

在墙体拆改完成后,确定整体的空间架构(图3-7左)。除此之外,还从窗户模型库里面板里选择、替换不同的窗户类型(图3-7右)。

在前两项结束后,根据系统提示进入下一环节。
步骤二:吊顶安装
实训要点:①吊顶不仅可以点缀整个居室的色彩,还可以弥补房间的不足,所以吊顶已经成为现代装饰的一种潮流。②室内吊顶可以改善室内环境,改进照明条件,让整个室内光源有层次感,从光影、空间、材质等方面,对整个居室有着烘托气氛和渲染环境的重要作用。③室内吊顶可以弥补原建筑结构的不足,通过分割空间,利用吊顶的视觉的误差,使人感觉其高度更高。④有些建筑的上方有暖气管道和横梁的,露在外面很不美观,这时候就可以通过吊顶来掩盖以上的不足,使整个顶面有序而不杂乱。
实训过程:参考吊顶安装界面上方的提示操作。本系统提供了有吊顶和无吊顶两个选项。选择有吊顶时,可以选择不同风格样式的吊顶如平面式、凹凸式、悬吊式、玻璃式等等,如何选择和装修风格匹配的吊顶样式是本虚仿实验的考察观测点(见图7左下)。选择无吊顶时,只提供基本的石膏角线压边方式的简单“吊顶”(见图3-8右下)。

步骤三:橱柜安装
实训要点:考查橱柜的安装位置、橱柜的大小是否合理(宽度、深度是否和墙面、户型空间匹配),橱柜的设计样式(包括造型、材质、色彩)是否和整体装修风格协调。
实训过程:参考橱柜安装界面上方的提示操作。主要安装属于硬装范围的固定博古架、书柜、衣柜、厨房台柜、吊柜等类型(属于软装范围的活动橱柜除外)。根据客厅、卧室、厨房等的不同类型、功能来选择相关橱柜的安装。此外,还必须根据中式、西式等不同的装修风格进行橱柜样式的选择和色彩搭配。当橱柜安装不到位,如穿墙、堆叠时,系统会出现红色范围警告,如果想删除多余或安装不满意的橱柜,可在鼠标拖拽选择(蓝色)的状态按Delete键盘删除(见图3-9)。按住鼠标中键平移场景,右键旋转场景,滚轮缩放场景。

步骤四和步骤五:地板铺设与墙面处理
实训要点:①地板材质选择:地板材质的选择是地板铺设的首要关键要点。不同的材质有不同的特点和适用场景。常见的地板材质包括实木地板、复合地板、强化地板和瓷砖地板等。实木地板具有自然的木纹和质感,但需要定期保养;复合地板价格相对较低,适合家庭使用;强化地板则更加耐磨,适合商业场所;瓷砖地板则具有防水、易清洁等特点。选择合适的地板材质,既要考虑个人喜好,也要结合使用环境和预算。②地板尺寸和规格:在地板铺设过程中,地板的尺寸和规格也是一个重要的关键要点。尺寸和规格的选择应该与房间的大小和布局相匹配。如果房间较小,选择较小的地板尺寸可以使房间看起来更加宽敞;如果房间较大,选择大尺寸的地板可以减少接缝,提升整体美观度。此外,地板的规格也需要考虑到地板的厚度和安装方式,以确保地板的稳定性和耐用性。
实训过程:参考地板铺设与墙面处理界面上方的提示操作。根据不同的家居风格面积选取大小合适的墙面与地面铺装。而有关墙面和地面所使用的材质,系统提供了各种各样的地板材质供选择。实验重点在于如何选择与装修风格使用功能相匹配的板材。如客厅地面铺装可选择使用木材和石材,卫生间则不建议使用木材。同为石材,客厅的石材和卫生间的石材在尺寸规格上也有些差别(见图3-10)。

墙面的处理亦然,在不同的功能分区选择、处理墙面材质时,要注重卫生间和客厅、卧室的墙面装饰的差别(见图3-11)。

步骤六:门与踢脚线安装
实训要点:1、门:了解门的安装标准有哪些(安装位置、尺寸要求、材料选择、安装方法以及门框门锁安装和防火问题等等)。2、踢脚线:①了解踢脚线的作用(保护墙体免受脚部和拖地时产生的摩擦和脏污,还能增强视觉效果,为家居增添美感);②踢脚线的材质分类(木质踢脚线、石材踢脚线、PVC踢脚线、金属踢脚线等);③踢脚线安装主要事项(安装位置高度和与地面的角度、不同材质踢脚线的搭配和衔接)。
实训过程:参考门和踢脚线安装实训界面的提示,根据户型朝向和房间功能划分,确定门和踢脚线的样式、位置、高度、尺寸、材质颜色的匹配性(见图3-12)。

步骤七和步骤八:灯具安装与洁具安装
灯具安装实训要点:作为硬装范畴的灯具安装,主要是以吊顶灯、吸顶灯为主。需要注意的地方:①吊顶灯具的种类有哪些(有吊灯、吸顶灯、筒灯、灯带等);②吊灯、灯带的安装工艺有哪些;③灯具时应该注意的问题(灯具安装需结合墙面材质进行安装,避免灯具离墙过近,造成后期光线直射墙面,为墙面施工带来不利影响)。
实训过程:根据装修风格、功能分区和已有照明系统选择合适的灯具样式与安装位置(见图3-13)。

洁具安装实训要点:①了解洁具安装流程(测量尺寸、安装水管、固定墙面、连接水管、安装附件、试用检查);②了解洁具安装的注意事项(选择合适的洁具、安装位置要合理、防水措施要做好、使用合适的工具、留出足够的空间)。
实训过程:参考设计图纸的功能分区和人流动线安装厨、卫洁具,洁具选择和位置摆放要注意满足日常使用功能(见图3-14)。

步骤九:拓荒保洁
拓荒保洁要点:①地面标准:木地板干净、无胶渍;瓷砖、石材无油漆、无灰尘、无胶点、无水泥污渍、光泽度高;②玻璃标准:干净清晰、无污渍、无水痕、无手印;③大厅和卧室标准:墙面无尘灯具清洁,开关盒清洁无胶渍,排气口、空调出风口无灰尘,无胶点;④门及框标准:门边无灰尘、触摸光滑、无胶渍、无漆点、有光泽;⑤厨房标准:墙面无色差、无明显污渍、无油漆点、无胶痕、不锈钢管件明亮干净,地面无死鱼、无遗漏;⑥卫生间标准:墙面无色差、无明显污渍、无油漆点、无胶痕、不锈钢管件干净明亮、洁具干净明亮,地面干净无死角、无遗漏、无异味。
拓荒保洁是指新房装修完毕以后的第一次清洁工作。由于建筑装饰施工过程中常常会遗留下许多垃圾污垢,各种地面石头污渍,墙壁上会遗留下水泥浆块、油漆、玻璃胶、水污、锈迹等。这些都必须在拓荒工作中清洗干净,所以拓荒保洁是一项最艰苦、最复杂、最费神的工作,拓荒工程的好坏直接影响到日后保洁工作的质量和档次,所以做好拓荒保洁有着相当重要的要求。本步骤以问题的方式,根据文字描述选择回答拓荒保洁的问题(如图3-15所示)。

步骤十:家居软装
软装设计要点:软装设计亦称为陈设、家具陈设或室内陈设,通常是指家庭室内陈设。包括家具、灯光、室内织物、装饰工艺品、字画、家用电器、盆景、插花、挂物等装饰以及色彩等方面的合理布置、安放。要尽可能注重简洁、创意、和谐、 有序、均衡、对称、对比、呼应、层次、节奏、质感等美学要求。为使居室布置实用美观、完整统一,应注意以下几点原则要求:①满足功能要求,力求舒适实用。②布局完整统一,基调协调一致。③器物疏密有致,装饰效果适当。④色调协调统一,略有对比变化。
实训过程:参考软装设计步骤模板上方的提示进行操作。软装类型包括家具类、电器类、装饰类,根据客厅、卧室、厨房和卫生间等不同功能类型,选择合适的软装物件进行布置。操作时,方向不对的物件需要调整。旋转物件用鼠标左键点选按住,同时用手指点击键盘Y键旋转(见图3-16)。

3)虚拟空间漫游
在系列设计完成后,选择虚拟沉浸漫游进入设计完成后的虚拟空间,利用方向键进行沉浸式漫游,通过身临其境的方式感受空间设计的合理性,并对存在局限的细节进行更改(见图3-17)。漫游完毕,按F2键提交实验报告。

3-7实验结果与结论(说明在不同的实验条件和操作下可能产生的实验结果与结论)
(1)不同功能需求对室内空间布局的影响
针对室内空间不同的功能需求,空间的功能布局与规划上也会有所不同(图3-18、图3-19),本虚仿实验教学平台收集了多种不同功能性质的室内空间样板户型和功能家居,保证其在具体功能和使用需求下可进行灵活的设计调配。因此,以住户功能需求差异化为导向的虚仿装修实验会有不同的空间布局规划。

(2)不同软装风格对家具造型和配色的影响
不同风格的软装所呈现的整体效果传达着不同的思想主题,不同背景的人群对于装修风格的选择也是各有不同,于是我们的装修设计风格(结果)也产生了丰富多样的变化。针对不同风格所追求的艺术效果和氛围,在家居造型和配色选择上均有不同的要求,需结合空间布局对家居造型和配色进行灵活搭配。(图3-20、图3-21)。

(3)不同的灯具选择和光线控制对环境光照有不同的影响
室内光线强度与位置的而不同对于空间环境也会造成功能性和审美性的影响。在室内设计过程中的灯具选择和亮度控制上,需要充分考虑室内空间的面积参数、整体风格协调度、空间功能定位等等(图3-22),在灯具造型和光线控制的选择标准上,要在室内空间的基本实用性不受影响的前提下,尽可能做到美观与协调。

(4)不同的实验对象和实验操作会有不同的实验结论
针对以上不同功能需求的室内空间布局差异、不同软装风格对应家居造型和配色差异、不同的灯具选择和光线控制对环境的影响的差异,最后实验过程、实验报告的结论不可能是千篇一律的,而会有所不同,尤其是每个操作步骤的的实时抓图和自动录播的内容也会有很大差异。此外,系统会针对学生的实验完成度,操作的规范性,装修设计的科学性、合理性与美观度等方面自动进行点评或建议,并给出最终的得分项和失分点的统计结果。图3-23为实验结果提交之前的系统操作点评和分数成绩显示界面,图3-24为某个参加虚仿实验学生的完整实验报告案例。

图3-23 实验结果提交之前的系统操作点评和分数成绩显示界面

图3- 24 学生提交的最终完整实验报告样例
3-8面向学生要求
(1)专业与年级要求
面向环境艺术设计大类中的室内设计专业的大二、大三、大四年级的学生。
(2)基本知识和能力要求
要求学生具备《设计基础(素描、色彩等)》、《室内设计基础》等基本知识,具备《环境艺术设计》、《室内设计》、《人体工程学》等专业知识和技能,以及具备Photoshop、 AutoCAD、SketchUp等《设计辅助设计》软件的运用技能。
3-9实验应用及共享情况
(1)本校上线时间:2018年9月5日(上传系统日志,要求与实验已开设期次数据保持一致)
系统日志:点击此处“下载链接”
(2)已服务过的学生人数:本校 520人,外校102人
(3)附所属课程教学计划或授课提纲并填写:
纳入教学计划的专业数:1,具体专业:环境设计,
教学周期:6,学习人数:622
◆见 附件 6:《居室设计》课程教学大纲-环境与室内设计专业 56 学时
◆见 附件 7:《居室设计项目实践调研与开发》实践教学大纲-环境与室内设计专业 12 学时
(4)是否面向社会提供服务:是
(5)社会开放时间:2020年12月1日
(6)已服务过的社会学习者人数:96人
4.实验教学特色
(1)关卡式全流程设计
以任务驱动为核心的关卡式智能虚仿实验教学平台,从毛胚房起步,通过全流程的装修与设计系列步骤的,最终以达到3D室内效果图渲染级别的虚拟漫游为虚仿实验教学的成果。 实验关卡依照不同的实验内容,分为必要关卡和非必要关卡。必要关卡要求学生必须完成关卡内的所有设计,否则不能进入下一关卡。未完成非必要关卡也可进入下一关,但系统会酌情减分。
(2)三模块的实验教学方法
本虚仿实验教学可分为:实验前、实验中和实验后三个主要模块,分别对应引导、启发和激励三种教学策略。 ① 实验前,平台系统会进行理论和实践两方面的引导,通过科普基本知识、操作方法、播放演示视频、操作练习等方式,引导学生建立对平台系统建立基本认知。② 在实验中,当系统检测到未完成部分,会进行提示,若仍有不明白的可以点击界面左上角的提示,这种启发教学能够更好的调动学生的思维,促进学生的思考。③ 实验完成后,系统将对学生的实验结果生成智能评价结果,对学生的实验给予肯定和建议,促进学生的进一步提升。
(3)智能化的评价体系
1)对全流程实验行为进行检测分析,判断操作是否符合规范,材质是否合理,安装物件是否到位。如未达标,系统会提出警告,并给出整改建议,直到学生明白问题所在为止。
2)对操作的结果将通过风格适配、色彩搭配、专业知识和总体完成度四个总维度进行智能评估,并根据在不同关卡的设计表现细致点评,依次给出肯定激励或改进建议,助力学生个人能力、素养的提高。
3)加入互评机制,让学生自己结对互评。通过互评,一方面可以从学生的视野审核彼此的实训成果,发现彼此在实训中的优缺点,取长补短,从而加深实训印象,夯实实训成果。另方面可以作为系统智能评价和老师评价之外的一个重要补充,从多维度考查学生对室内装修设计虚仿实训知识与技能的了解、掌握程度。
5.实验教学在线支持与服务

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