室内设计教学中混合现实技术的应用与设计

［摘 要］ 在室内设计专业教学中一直存在设计理论知识内容抽象、理论与实际脱节、材料工艺更新快、工艺流程复杂、教师讲解难度大、学生难理解、教学效果差等问题。将MR混合现实技术应用于室内设计专业教学中，能够打破现实空间与虚拟空间的界限，完美融合现实与虚拟，创造沉浸式体验场景，增强学习的互动性，为学习者创造真实逼真的空间效果和模拟练习，有效改善传统室内设计的教学模式，有针对性地解决室内设计教学中存在的难题，提升教学效果。

［关键词］ MR技术；室内设计；专业教学；应用研究

［基金项目］ 2021年度教育部行业职业教学指导委员会职业教育改革创新专项课题项目“MR（混合现实）技术在建筑室内设计专业教学中的应用研究”（HBKC217060）

［作者简介］ 王 丽（1992—），女，湖南邵阳人，设计学硕士，湖南环境生物职业技术学院生态宜居学院助教，主要从事建筑室内设计研究。

［中图分类号］ G712 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）06-0165-04 ［收稿日期］ 2022-12-13

室内设计是一门实践性和应用性很强的学科，其对设计从业人员的设计能力、空间想象力和技术工艺的要求较高。但在目前的实际教学中，存在理论知识与实践操作脱节、工艺节点难理解、空间的可视化与互动性差等问题。在传统教学中，室内设计大多通过理论知识的讲授和效果图、CAD图纸的展示来进行教学，存在理论知识点空泛与实践联系弱、工艺节点表述不清楚、空间结构表现力不足以及可视化较差等问题，因而影响到学生专业能力与设计水平的提升。在建筑、室内领域，借助全息MR设备，从业者可以看到3D设计模型在真实环境中的全貌［1］。该环境能为受训者提供直观真实的学习体验，对提高特定职业技能、促进理解建筑设计具有重要作用［2］。突破传统室内设计教学空间的局限性，让学生沉浸于真实和虚拟结合的室内环境中，进而理解空洞的理论知识，把握空间的尺度及理解透彻各界面的材料工艺节点的特点，从而解决传统教学一直存在的难题。

一、室内设计教学现状及效果不佳原因分析

室内设计主要侧重于室内空间的规划设计、室内界面设计、色彩搭配、材质选用、风格设计、灯光照明等内容，着重培养学生的空间设计能力和施工图纸的绘制技能。

传统的室内设计课程教学常采用平面化教学，对学生平立面设计分析能力及色彩搭配、材质选用、空间氛围想象力的要求比较高。学生在学习的过程中需要通过不断地练习来达到理解理论知识和掌握空间结构的目的，但传统教学环境和设施使得室内设计课程存在可视化与互动性较差等问题，如室内空间设计整体流程包括平面布局、界面设计、风格设计、色彩搭配、材料的运用、灯光的选用和各平立面、节点剖面图纸的绘制。在传统室内教学中，这些只能通过语言文字的描述和效果图展示而难以直观呈现出来，因而学生对空间尺度的把握、空间色彩、材质、风格的整体效果缺乏一定的想象力，对施工技术和剖面节点的理解空洞抽象，这些严重影响了学生的学习积极性和效果。

二、MR混合现实技术应用于室内设计教学中的优势

MR技术与AR技术和VR技术相比，是一个相对较新的概念。MR技术应用于教育教学领域更具优势。就理论而言，MR技术能将现实世界与计算机生成的虚拟世界进行融合，并实现信息的互动，生成虚拟和现实完美融合的MR环境，从而产生新的可视化环节，MR混合现实技术所携带的互动性特征，能使用户与虚拟对象和真实空间进行实时交互，搭建了用户与虚拟、现实之间沟通的桥梁。针对混合现实技术虚实融合和实时交互的优势，在室内设计教学中教师可通过MR显示设备将真实空间和虚拟的界面模型、家具软装饰品模型等进行结合，以全息形式呈现在眼前，学生可以进行直观的观察，并通过手势、语音等方式进行室内空间的操作、调整。沉浸式的模拟与实践操作能够使学生快速进入设计工作状态，并及时发现问题、解决问题，促进建筑室内设计水平的进一步提高［3］，弥补了室内设计课程教学存在的平面化缺陷。教学过程中的立体化和可视化，学习过程的交互性，都在一定程度上提高了学生的积极性。

三、MR技术助力室内设计教学方案设计与实施效果分析

（一）室内设计教学目标设计

根据室内设计课程标准进行室内设计教学目标的设计，主要细分为知识目标、能力目标、素质目标。

1.知识目标：能够准确把握室内平面规划的空间尺度，掌握室内空间设计的平面设计内容、界面设计内容、风格设计原则、色彩搭配原理、家具软装摆放陈列规则、施工工艺流程等。

2.能力目标：能够根据室内空间大小做出合适的空间平面规划设计和界面设计，可以根据空间大小和优劣完成风格的设计和色彩的搭配，以及材料的运用和灯光照明的氛围渲染，最后完成整个室内空间的效果设计和施工图纸的绘制。

3.素质目标：培养具有创造性和设计能力的专业室内设计人员，在教学过程中培养学生的平面设计能力、色彩和材质的搭配能力、图纸的绘制能力，从而逐步培养学生精益求精的工匠精神。

（二）教学内容设计

室内设计课程主要讲授室内空间的平面规划设计和各界面的设计，包括室内空间的功能布局及空间动线优化、地面铺贴设计、天花设计、立面设计，其中又包括室内风格的选择、色彩搭配、材料选择、灯光照明、施工工艺等内容。通过本课程的学习，使学生清楚室内设计的平面优化方式，掌握地面、墙面、天花设计的方法，在把握整体风格的基础上完成各界面的设计，在理解施工工艺的基础上绘制出完整的施工图纸。在具体教学设计中，进入学校专门配备的MR实训室，学生通过佩戴MR显示设备即可置身于真实的实训室与虚拟模型融合的混合空间中。1∶1的室内空间结构和各界面装饰模型，可随意更换的丰富的MR场景资源（不同风格的真实尺寸家具模型和软装饰品），可详细观看各结构构件的施工流程和工艺节点结构，并通过简单交互进行模型结构的拆解和重构。具体实现内容见表1。

（三）教学过程的设计

室内设计课程根据市场对该职业岗位的职责要求和技能要求，采取模拟实际案例进行教学，教学过程分为课前预习、课中实施、课后拓展等三个环节。课前预习主要通过学生自学了解室内设计的相关知识点。课中实施是教师在课中抛出知识和详细讲解知识，并引导学生探索室内设计的方法，从而让学生自己动手进行仿真模拟练习。在实训课上让学生以实际案例为任务，提高室内平面设计水平和把握整体空间氛围的能力，课后进行项目实践拓展设计能力。

1.课前预习。在讲授新课之前，教师通过学习通或者超星平台发布预习任务书和自主学习的视频，学生查看任务书明确学习任务和要求，通过视频自主学习室内设计的平面布局、界面装饰设计、风格及色彩搭配、材料选用、工艺流程、照明设计等知识。自主学习完成后，教师通过超星平台就相关知识问题进行提问，引导学生进行讨论交流，明确学生在自主学习过程中还存在哪些不足。根据汇总结果表明，学生存在对空间的尺寸把握不清，三维空间想象能力的建立较难，对工艺流程难理解等问题。这会直接影响到室内空间的平面设计和各界面设计及施工图纸的绘制。

2.课中实施。课中实施包括抛任务、解内容、练技能等三个环节。

抛任务环节针对课前预习存在的难点内容进行罗列，并就这些难点内容组织学生展开讨论，若不解决将造成哪些室内设计事故。同时，抛出课堂教学任务，在理解户型方正、功能齐全、动线流畅、动静分区、私密性佳、尺寸适宜的基础上掌握室内空间的平面方案设计。在熟悉了风格、材质和色彩搭配的知识点后进行界面设计，最后完成室内设计施工图纸的绘制。

解内容环节将MR混合现实技术应用于室内课堂教学中，以其融合现实世界和虚拟世界的逼真效果和强互动性体验，将室内设计的虚拟模型库中的各界面装饰模型、家具模型、节点剖面模型等导入，并以全息形式呈现在真实空间中，将抽象知识内容直观化，降低教学难度。本环节共分为四个部分。第一部分针对室内空间的规划和设计进行MR技术的应用。具体的操作是教师戴上MR眼镜，将虚拟模型库中的空间场景全息图展示在真实环境中，通过教师对空间模型的拆解与重构，让学生直观看到空间的组合与分割所产生的空间感的变化，选择布局不同风格的家具软装模型，搭配不同色彩和材质的饰面，空间会产生不同的视觉效果，学生借助投影设备，裸眼即可看到教师的操作，加深学生对空间的理解和把握，便于学生进行室内空间设计和对室内设计知识点的掌握和应用。第二部分是针对室内空间中各界面的设计，包括地面、立面、天花的设计。采用MR技术能够进行全息投影，将虚拟界面模型完美融入现实的空间界面上，进行在线设计，空间效果直观呈现在眼前，帮助学生更快地接触到设计搭配以及室内空间效果的生成，且虚拟的室内界面模型的各部分都能够进行全屋漫游和拆解更换，直观化的视觉体验大幅度提升了学生的新鲜感与自我获得感。具体的操作是教师戴着MR眼镜进入三维立面模型逼真的场景，将虚拟的室内空间地面、立面、天花构件三维模型拆卸，将提前做好的其他造型的界面虚拟构件模型导入真实的空间场景中，从而重构形成新的界面造型设计，而新的界面模型能根据个人个性化的选择，更换其材质和颜色，使原本抽象的室内设计知识直观呈现。伴随着虚拟现实技术逐渐成熟及应用，通过虚拟现实技术，在施工开始之前就可以体验到各种设计方案的实际效果，实现沉浸式体验［4］。第三部分是剖面节点的绘制。此部分在室内设计施工图纸中占据非常重要的位置，是指导现场施工的依据。剖面节点的绘制在室内设计教学中一直是学生的弱项，因其复杂的施工工艺和施工流程，学生对各界面的剖面节点并没有清晰地认知，而常规以剖面图或者施工节点图进行教学的方式并不利于学生的理解和掌握。教师借助MR混合现实，将住宅室内的场景全息图展现在一体化教室中，师生佩戴MR全息智能眼镜针对场景中顶棚的轻钢龙骨吊顶结构、技术要点与施工流程进行互动交流，小组成员分工合作完成全息场景中轻钢龙骨吊顶的设计与施工操作［5］。MR混合现实技术让室内设计复杂的施工工艺流程直观地呈现在眼前，以其互动性强的特点，学生可以通过不断地练习操作来加深对室内设计施工技术和节点构件的理解。第四部分是灯光照明设计。在传统的室内空间设计中因其专业的知识点，以及灯光照明通常只展示在天花布置图和空间效果图中，学生对具体灯光照明的照度、色温、显色指数、配光等并没有足够的认识和了解。若借助MR混合现实技术，将提前做好的灯光照明动画导入系统，让学生佩戴MR眼镜进入住宅空间动画场景中去，便可听到、看到该灯光的配光、色温、显色指数等专业知识点的讲解和相对应的灯光照明效果的直观显示，其他学生通过3D全息投影系统，不需要佩戴MR眼镜也可直接观看灯光照明知识的讲解。理解知识点后可进入室内空间场景中，根据不同的空间需求进行灯光的不同选择和灯饰的搭配，直观呈现的空间灯光效果如同亲临现场一般，可以加强学生的学习效果。

练技能环节，教学根据实际案例的业主需求和户型特点，完成室内空间的平面方案设计和地面、立面、天花的各界面设计以及施工图纸的绘制，最后完成效果图的设计，巩固学生的专业技能。通过各组作业完成度的对比，使学生发现自身的问题并解决问题。设计意图：完成平面方案设计作业、各界面设计和施工图纸的绘制，并在这一过程中锻炼学生理解室内设计相关知识的能力，查看其知识点的掌握程度，在协作完成作业的过程中，培养了学生的团队协作能力和严谨的工匠精神。通过展示、点评各组学生的作业，实现师生间的互动，培养学生沟通交流、精益求精的职业精神。

（四）课程实施效果分析

根据各组完成作业的结果反馈，MR混合现实技术融入室内设计课堂教学中，激发了学生的学习热情，提高了学生的学习效率和质量，多数学生完美地达成课程教学的知识目标、能力目标和素质目标，同时在学习和练习的过程中，提高了学生举一反三的能力。

传统室内设计教学中存在的以语言文字讲述或二维图片展示的形式不直观，学生难以理解，而各种设计的名词术语很难让学生与真实的室内空间建立联系。MR混合现实技术融入室内设计课堂教学中，从根本上解决了传统教学中存在的抽象知识点难以通过语言或文本形式进行描述和准确表达的问题，混合现实技术的虚实完美融合性特点让室内设计内容更加真实立体，互动性强的特点让练习操作更加简单便捷，极大地激发了学生的学习热情，提升了教与学两个节点的知识流通效率，提高了教学质量。