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新农科背景下园林设计课程数字化技术的应用与实践

2024-08-30 64 上传者：管理员

摘要：在新农科背景和国家“四新”建设战略布局下，为助力乡村振兴，优化园林专业人才培养模式，推进园林专业课程教学与信息技术深度融合，将数字化技术应用到园林景观设计实践中。从线上线下混合式教学、智能化数据采集与分析、可视化辅助设计与表现、课程结构内容重构等方面提出改革和创新措施，以实现传统教学模式创新，推动数字化技术在园林景观设计中的应用，为乡村振兴提供强有力的人才支撑。

关键词：
“三农”问题
乡村振兴
四新
园林设计
数字化资源
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新农科建设是党和国家系统解决“三农”问题的国家战略，是国家“四新”建设的重要一环。近年来，随着我国城镇化和美丽乡村建设步伐加快，一些涉农新产业如田园康养、休闲农庄、农业旅游景区综合体开发、乡村道路与公园设计等乡村景观建设对园林行业人才的需求日益迫切。园林专业毕业生肩负着服务乡村振兴、创建生态文明和建设美丽中国的重要使命。新农科建设对农林专业人才培养有了新的要求，园林设计需从城市主战场向农村转移，服务对象要转向新农业、新农民、新乡村、新生态[1]。因此，作为涉农地方应用型院校，需要深入研究农业人才培养与乡村振兴战略之间的关系，根据社会发展需求改进教学方法，优化教学内容，构建面向乡村振兴战略、服务“四新”发展的新型教学模式。要让农业教育走下“黑板”、走出教室、走进山水林田湖草，构建新时代下园林专业的课程教学资源和平台，大力推进新农科建设和农林复合型人才的培养，以满足地方特色农业和美丽乡村建设的人才需求[2]。

同时，伴随园林行业对景观规划设计参数化、数量化和全周期理性分析的逐渐重视，数字技术在园林专业教学中展现出极大的发展潜力和应用价值，尤其是设计类课程[3]。通过推进园林专业设计类课程教学与信息技术深度融合，构建一套集智能化数据采集与分析、参数化建模与成图、VR辅助设计与表现等于一体的“沉浸式”数字设计系统，实现传统教学模式创新，形成以学生发展为中心的教育教学方法，以提高园林专业人才培养质量，增强人才的社会竞争力。

1、数字化技术在园林设计中的应用现状

2022年世界互联网大会上，习近平总书记在贺信中指出，数字技术作为世界科技革命和产业变革的先导力量，已深刻改变着我们的生产、生活和社会治理方式。数字技术在20世纪中后期开始应用于风景园林学科，在园林设计领域已开辟了一条崭新的园林设计之路[4]。数字化最早的应用主要体现在应用Auto CAD、Photoshop、SU、3ds Max等软件进行数字化景观方案绘制，以及景观的分析与建模。在当前数字时代背景下，数字技术在园林专业教学、科研与规划设计实践中作用越来越重要，风景园林学科也正借助数字化技术以更科学的方法处理环境问题，且随着景观规划设计观念的转变，传统的以感性判断为主已经转变为如今的以理性分析为主。

在新农科背景下，数字化技术的应用使园林设计方案与效果的表现呈现出多元化。丁刚等[5]将数字化技术应用于工程图学课程资源建设中，充分利用各种软件的优势，有针对性地创建了集图片、动画及微课于一体的数字化助学资源，通过直观的教学模型素材，有效地吸引了学生的注意力，收到了很好的教学效果。何馨等[6]以“网页设计与制作”课程为研究对象，按类别搜集与整理已有数字化资源，并从设计、内容呈现、建设版权标准等方面分析数字化资源建设中存在的主要问题，提出了以学生为中心的动态化、模块化、数字化资源建设对策。谢智锦[7]从多个方面对园林景观设计数字化技术的应用进行分析，对数字化技术在园林景观设计中的应用优势，以及数字化技术所面临的挑战等方面进行深入探讨，倡导园林设计人员应该积极将虚拟现实技术、智能化技术、三维建模技术等应用到园林景观设计实践中。

2、数字化技术在园林设计实践中存在的问题

随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，人们对城市园林空间的要求也逐步提高。只有通过塑造完整的数字化分析环境，对园林空间从感性走向理性分析，从定性描述引向定量描述，把设计从“经验+时间”转变为“理性+技术”的研究模式，才能真正提高从业者或学生在园林设计实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力[8]。在新农科背景下，数字化教学平台建设对于办好园林专业，向社会输送具备过硬本领的园林创新人才的作用已愈发重要[9]。然而，在园林专业发展过程中，还存在教学手段落后、教学平台建设相对滞后、教学内容与实践脱节等问题。

2.1 数字化意识有待提高

在当前的教学过程中，教师大多能熟练利用计算机和网络进行信息获取、传输和知识的传授。但个别教师并不愿把个人创建的资源上传共享。同时，传统教育方式仍以教师讲授为主，学生被动地听课，导致学生应用信息、处理信息的能力不够。通过数字化技术在园林设计类课程中的应用，学生可以随时随地学习教师分享的课程内容，并通过在线互动答疑、反馈等模式，大大提高了互动性和参与性。同时，伴随着大量计算机辅助设计软件的出现和园林设计数据库的建设，以及虚拟化、可视化设计效果呈现的多元化，将会更加方便设计者进行概念设计和方案表达，更便于设计理念和设计方案效果的呈现。

2.2 数字化资源建设缺乏系统性

在互联网大环境下，网络信息资源以前所未有的速度在增长。然而，由于网络信息分布的自由性和随意性，呈现出信息繁杂、混乱和质量参差不齐，大量有用的数字化资源也会被瞬间淹没，给学生的选择和利用带来了困难。同时，重建设、资源分散、特色不鲜明等现象在当前数字化教学资源建设中仍普遍存在[10]。为增加园林专业设计类课程教学资源建设的系统性，在园林设计实践中，必须深入实地，对现场情况，如地质地貌、周边环境等进行勘测与有效记录；此外，还要对拟设计区域的历史文化、风景名胜、人口分布、特定习惯、服饰搭配等进行完整搜集，并借助数字化技术，对设计过程中可能会应用到的景观、动植物等相关元素进行有效存储，形成一套系统的应用数据库，为此后的设计实践奠定基础。

2.3 数字化技术在园林设计中的作用有待加强

随着中国乡村振兴、美丽中国建设等重要战略的实施，对园林专业人才培养提出了新的要求，数字化资源建设对于园林专业应用型和创新型人才培养具有重要作用。数字化技术不但能有效提高工作效率，开阔思路，在优化设计理念和设计方案效果呈现等方面的作用也日益突出。在园林设计实践中，应充分利用园林设计软件进行项目的设计与规划，应用计算机等数字化媒介技术对设计环境、人文历史资料进行科学分析和量化分析，使数字化技术成为园林设计工作中一种便捷且必不可少的技术手段[11]。

3、新农科背景下数字化技术在园林设计类课程教学中的应用探索

3.1 以学生发展为中心，构建新农科背景下园林专业数字化资源平台

针对新农科建设要求，按照“双四六”培养模式，不断优化和更新课程教学内容，增强学生的视觉感、参与感和成就感。围绕学生成长成才，紧跟园林行业发展动态，形成理论-实践-理论多层次递进式教学内容，培养学生具有扎实基础理论知识的同时，拥有实用且适应发展需求的实践能力和创新能力[12]。把提问的主动权和思考的空间都还给学生。在学习“园林规划设计”“园林植物造景”“园林工程”等课程中，吸纳学生进入项目组，并鼓励学生开展项目合作、效果展演、方案互评等，要求学生在演示文稿的制作、展示、口头语言组织、肢体语言协调等方面进行思考。在参加园冶杯竞赛项目准备期，要求学生走出课堂，学会现场勘查和资料数据搜集，学会案例比较分析和对园林设计理论知识的灵活运用。完善实践教学的考核方式，增加学生项目参与度的考核比例，对园林专业课程教学效果进行全过程质量监控和反馈。

3.2 利用数字化技术进行模拟和预测，提高园林设计方案的可行性

数字化技术可以实现园林景观设计的数据采集和分析，通过使用RS、GIS、GPS等技术，对设计范围内的各种信息，如地形、气候、环境、人文等信息进行采集、处理、管理、分析和应用，集成一套完整的设计前期分析数据库，为园林设计提供科学依据和参考[13]。在“测量学与遥感技术”“气象学”等课程以及生物多样性调研项目中，指导学生积极使用无人机测绘、遥感技术、GPS等数字化手段，并将数据及分析结果应用于设计案例中。数字化技术的应用，可以模拟不同天气、不同季节、不同人流量、不同交通条件等因素对园林景观的影响，从而提升设计方案的科学性和实际应用效果。

3.3 充分利用数字化资源，构建教学融合的“线上线下”混合式教学模式

依托丰富的数字化图片资源、动画视频、微课和精品课程共享平台，以及智慧树、“一平三端”等线上平台的课程资源，增强学生的直观感受，有效地吸引其注意力，增加其对行业的理解。围绕园林产业发展对技术技能人才的需求，实现教学内容动态融合，使学生集线上学习、校内实践、社会服务于一体；充分利用线上数字化资源，先后开设“园林制图”“园林工程”“园林美术”“中外名园鉴赏”“计算机辅助设计”“生态学”等课程混合式教学，增强课程直观性，提高课堂效率。同时，运用现代数字化技术，将教师科研和技术服务项目融入教学，内容动态更新，实施广泛参与的线上线下教学。

3.4 建立虚拟现实实训平台，提高设计类课程学习的浸入感和交互性

通过虚拟现实技术、交互式展示工具等方式，将设计方案以三维模型的形式呈现出来，使学生身临其境感受设计效果，更好地理解设计理念，实现更加直观、全面和真实的效果展示。园林专业目前建成了“园林设计虚拟仿真系统”“植物栽培造景虚拟仿真系统”，师生共同开发了“园林景观与虚拟仿真设计库系统V1.0”和“园林植物造景应用管理系统V1.0”等，不但可以轻松实现CAD平面图的三维呈现，还可根据不同方案计算出确切的工程量，增加了设计方案的可行性和科学性，降低了园林建设的过程成本，还可缩短规划和设计时间。将虚拟仿真技术应用于园林竖向设计、园林工程施工等项目中，模拟施工过程、模拟现实场景，可激发学生的学习兴趣，培养学生的实际操作能力，提高课堂教学效果（图1）。

图1 虚拟仿真技术在园林专业教学中的应用优势

3.5 基于建构主义理论，重构结构化和具有地域特色的课程数字化教学资源

在园林设计实践中，充分利用数字化技术，对现场情况进行勘测与有效记录，详细勘察工程实地的地质地貌、周边环境等自然情况，对当地历史面貌、风景名胜、人口分布、生活习惯等人文信息进行记录与保存，并根据当地特色生物资源及特定的地理条件，突出商洛地域特色，重构课程教学内容、教学主体、教学组织和应用。同时，借助数字化技术，基于园林景观设计过程实际案例，对课程内容进行“解构”，设计“知识技能树”，通过ppt、微课、动画、文本等形式，形成内容充实、形式精简的结构化课程教学资源库（图2）。

图2 园林专业设计类课程数字化资源建设

4、结语

在“新农科”建设和数字化技术快速发展背景下，通过构建沉浸式环境和参数化分析平台，利用图片、动画、微课资源，以及3S、VR可视化技术多维直观呈现设计效果，实现园林设计的全过程量化分析及理论知识讲授、案例解析、科学研究和辅助设计的人机协同，真正体现“以学生发展为中心”教学理念[14]。结合混合式教学、虚拟现实技术等教学手段，提升教学的信息化水平，激发学生的学习兴趣。以各类实训项目和竞赛项目为驱动，推动数字化教学平台的不断完善和建设，形成以“问题教学、行动教学、体验教学”等多元化发展的创新教育教学方法。根据当地特色资源及特定环境条件，重构独具地域特色的课程数字化教学资源，解构教学内容，设计知识技能树，积极应用数字化技术推动园林景观设计的创新和发展，解决面向乡村振兴的园林行业发展问题，实现培养具有扎实实践技能和创新能力园林专业人才的目标。

参考文献:

[1]新农科建设推出“北京指南”[J].中国农业教育,2019,20(06):104-106.

[2]程燕珠,杨朝晖.地方农林高校新农科发展的SWOT分析及优化路径[J].中国农业教育,2020,21(03):34-40.

[3]王丽虹.可视化技术在数字化风景园林景观规划系统开发中的运用[J].现代园艺,2022,45(20):147-149.

[4]新农科建设开启“北大仓行动”[J].中国农业教育,2019,20(05):110.

[5]丁刚,任艳霞.工程图学课程的数字化资源建设[J].山东化工,2019,48(16):196-198.

[6]何馨,陈亚琴.基础课程数字化资源建设探析———以“网页设计与制作”课程为例[J].中小学电教,2019(06):19-21.

[7]谢智锦.数字化技术在园林景观设计中的应用[J].上海包装,2023(06):167-169.

[8]许晓玲,李房英.数字化向度下风景园林理论课程建设初探———以《园林艺术原理》为例[J].中国园艺文摘,2017,33(09):215-217+226.

[9]殷文,柴强,李玲玲,等.“新农科建设”背景下农学专业实践教学的改革与创新[J].高教学刊,2020(14):28-31.

[10]王蕾.数字化技术在园林设计中的应用[J].黑龙江科学,2021,12(10):138-139.

[11]杨育智,李卫祥,马晶.基于新农科建设的高等农林院校实践育人模式研究[J].高等农业教育,2020(01):32-35.