1.实验教学方法

本实验教学项目依托北京林业大学教育部园林环境工程中心，利用现代信息技术等手段，大力推进实验教学改革，结合学校的实际教学情况，自主研究并实行了以虚拟沉浸式环境体验为依托，以学生熟悉的校园环境中实际建成并使用的园林景观为教学内容，以虚拟构建园林景观、回答相关园林景观建构问题、对雨洪模拟和景观绩效的结果进行循证学习为教学方式，开展自主式、合作式、探究式的学习方式，致力于培养学生的问题意识、创新精神、主动学习能力和自我反思能力。

（1）使用目的

① 激发学生建造认知和循证设计的学习兴趣

在虚拟环境中，学生能够通过仿真模拟的方式，观察和参与风景园林设计从选址到建造的整个流程。通过模拟实体建造的真实环境，多种样式廊架、雨水花园、铺装场地建造过程，建造后续的工程、经济指标估算与景观绩效的具体测算过程，能够让学生深入细致地了解风景园林设计建造的真实情景，并将课堂所学知识与实践紧密结合。真实、具体、互动的学习方式不仅激发了学生深入研究实体建造的兴趣，也增加了学生对理论知识理解的维度，充分认识风景园林学科艺术与技术相结合的学科特色，提升对专业学习的兴趣。

② 提升学生理论联系实际、自主学习等能力

虚拟仿真实验解决了风景园林实体建造不可逆的问题。在虚拟环境中，学生能够针对兴趣点和课程重点难点进行反复练习操作，既能将实体建造技术与理论知识紧密结合，又能获得实体建造一般流程的具体认识；学生也可选择联系模式或自主设计实验，对理论课程中较为抽象的概念进行具象化延伸，转化为实践操作和真实情景。这种灵活的方式能够激发学生自我学习与不断反思的意识，使学生的课堂学习效果和自主学习能力得到不断提升。

③ 提高学生专业课程的学习效率

本实验为学生提供了线上课堂，使学生可以不受时间和空间的限制，随时进行实验。虚拟搭建的实验场景提供了良好的沉浸感和较高的还真性，通过较低成本、灵活性强、参与程度高的方式，缩短了实验周期，提升了实验的针对性。系统自动评分功能有助于学生得到及时反馈，从而及时发现问题和解决问题，大幅度提高了学生的学习效率。

（2）实施过程（见图8）  

图8实验教学方法实施过程

①虚拟沉浸式环境体验

学生进入虚拟的校园场景，对建造场地的基础条件和现状地物产生直观形象地感知，体验物理环境的空间、布局和结构；掌握建造过程与实体环境的真实交互方式，以及实体建造流程的真实操作方法；利用还原建造过程掌握廊架、铺装场地及雨水花园的建造标准；通过可视化的方法对园林建设的经济、技术、工程指标和生态、经济效益有初步的感知与理解。

②案例与问题导向认知

在场地认知环节，以场地上的廊架、铺装场地和雨水花园为具体学习案例，让学生通过对建造场地的观察和后续廊架、铺装场地和雨水花园的选址进行对比分析，并结合系统对选址情况的解释，完成对设计选址的疑点辨析。

在建造过程环节，系统结合结构选型、构造组成、工程做法、施工时序等理论知识点对学生进行提问，要求学生针对实时过程回答相应的问题，深刻认识建造过程的步骤、合理性与具体细节。

进入雨洪模拟环节后，系统向学生提出问题，要求学生对降雨后的径流计算进行分析，了解末端收集、下渗消减等问题。

指标与效益估算环节，系统针对上述过程提出相关需求，引导学生自主选择测算方案，帮助学生理解设计后续的循证过程。

③互动研讨式教学

在虚拟仿真实验的过程中，系统针对不同实验阶段展开相应的知识点解析与实验流程引导式提问，要求学生对后续的实验流程进行编排和解释，并对学生在解答时产生的问题进行实时反馈与疑点解析。进入练习环节后，实验系统具备实时答疑功能（图9），学生可与线上教师针对仿真实验内容进行实时在线交流，对实际问题有更深入的了解；也可与廊架类型、各类材料和物体实时互动，进行操作练习。

系统具有错误提示、正确操作提示和自动评价的功能，学生通过人机交互的方式，实现边练习、边学习、边调整，错误和不足之处及时得到改正和补充。

图9系统具备实时答疑功能

④自主合作探究式学习

在实验过程中要求学生以小组合作的方式进行，实验内容分为个人完成部分和团队协作完成部分。场地设计实验、种植与工法设计实验、廊架建构实验需要学生个人完成，雨洪模拟与绩效评价实验需要小组协作完成。

在个人完成实验部分，学生可以根据兴趣进行深入研究学习，实现有针对性的实验学习。在团队协作实验部分，学生可以主动探索合作模式，提升了实验的质量，帮助学生形成系统性的知识框架。学生可以通过个人的自主设计和团队的自主合作，提高了创新能力和学习效率。

（3）实施效果

①提高人才培养质量

本项目的开发突破了时间和空间的限制，将真实场景中难以实现的实体建造环节和设计后评价环节通过虚拟仿真的方式还原，学生可以随时随地进行实验。同时，软件设有纠错和提示功能，实现了建造过程教学的实时反馈和针对性引导。学生可以通过反复进行练习对抽象的理论知识点进行实体迁移与情景应用，提升了学生的综合设计能力与认知水平。本项目大大提升了学生对园林建造和循证评价过程的认知水平，并完善了从理论到实践的教学流程，帮助学生构建起理论实践相结合的知识框架。自2017年7月以来，已有312余名学生完成了该项目的实验。毕业生供不应求，广受用人单位欢迎。 

②提升教学效率

本项目建构了一个类真实环境，目前支持并发访问高达150人，解决了现实园林建设中无法接收高频次、大批量的学生参与见习或实习的难题；也解决了学生无法用真实材料进行反复练习及现实中实践各种廊架及雨水花园建设的问题。在虚拟仿真实验中，学生与虚拟环境、廊架和雨水花园建设材料进行互动，不仅能把线下课堂中所学的知识应用于线上实验中，而且激发了学生对专业的热情和兴趣，大大提升了教学效率。

③降低教学成本

虚拟仿真涉及到的廊架、雨水花园及铺装场地的建造需要借助大型工程设备与大量原材料实现，传统的园林建造多以构造拆解、模型制作等方式进行展示与操作，而设计后的效益评价环节则需花费较长时间，需要使用专业仪器进行测算与评估，本项目使学生在短时间内就能体验相关的建造内容和设计后效益评价内容，节省了物料成本与时间成本。2018年来，仅交通成本就节省了20万元。学生通过与虚拟的实验对象和实验材料进行互动，大大节省了实验设备与材料的购置费用，此项2018年来节省了50余万元。

④共享教学资源

该项目可通过互联网访问使用，能够方便地开展大范围班级实验并向社会开放。目前，该虚拟仿真教学资源不仅惠及本专业的师生，也支持了其他院校相近专业的虚拟仿真实验教学。

⑤服务社会效果明显

本项目在培养专业化园林建设上具有显著优势，吸引了许多专业公司人员主动接受该项目的培训，提升了行业从业人员的专业化水平。