2017年11月，习近平总书记就旅游系统推进全国“厕所革命”工作，指出“公厕问题也要科学设计。”浙江杭州作为著名的旅游城市，对公厕的改造尤为重视，同时杭州作为中国互联、人工智能、智慧城市第一城，是智能化公共服务设施的先驱者。2019年10月杭州市正式隆重推出、投入使用由我校数字与智能化空间实验设计打造集合多项黑科技的智慧公厕，并被各大媒体誉为“国内公厕最高标准、全国首座网红公厕”。

在学科课程教学中公共设施设计作为环境设计专业重要的专题设计课题，通过学习使设计类学生能够认识公共环境设计的理论、设计步骤与方法，其中公共厕所设计是学习公共设施设计重要的教学内容。公厕作为城市生活的重要元素，成为人们室外活动的必要场所，以特有的功能属性赋予更多的现代化设计理念。此外，智能化公共设施设计作为环境艺术设计和工业设计之间的一个跨专业设计门类，其独特的组成部分智能化公共厕所设计尤为典型难点，必要通过该实验课程的学习，使学生在设计思维上可以得到一个有趣的跨界启发与突破。

    利用数字化虚拟仿真实验教学，不仅打破了传统课堂中枯燥乏味的授课形式，还可以实现虚拟展示一些带有参数性的新型设计产品。通过虚拟仿真教学试验学生可认知新型智能化公共设施设计中的概念、设计步骤与方法，及其包含智能化产品、参数、实施特点及配置要求。利用VR虚拟仿真技术，沉浸式的感受人与空间环境的关系，直观有效的提供对智能化公共设施设计中产品运用的方法和正确性选型。从而使学生学会从智能化产品要素、环境要素、行为要素三方面综合考虑新型的公共设施设计。

（1）实验所属课程所占课时：24

（2）该实验项目所占课时：4

（简要阐述实验原理，并说明核心要素的仿真度）

   本虚拟仿真实验室通过对公共设施设计中典型案例——杭州武林路智慧公厕设计为主线进行学习，内容包括智慧公厕背景介绍、实际素材采集、设计规范要求，将智能化设备与设计结合，按照实验基本设计原理、智能化设备与布局、场景内部仿真模拟构成。

1. 公厕的设计核心原理：

本实验所讲解设计原理要求根据设计规范《城市公共厕所设计标准》编号：CJJ 14-2016及《城市公共厕所设置标准》DB3301/T 0235-2018。

（1）在人流集中的场所，女厕位与男厕位(含小便站位，下同)的比例不应小于2：1，男女厕位比例可按下式计算：

公式中：R——女厕位数与男厕位数的比值；

        1.5——女性与男性如厕占用时间比值；

         w——女性如厕测算人数；

        m——男性如厕测算人数。

（2）公共厕所男女厕位(坐位、蹲位和站位)与其数量应满足下表规定：

男厕位及数量（个）

女厕位及数量（个）

（3） 平面布局

公共厕所内部单排侧位外开门走道宽度宜为1300mm，且不应小于1000mm，双排厕位走道为1500mm—2100mm；男女蹲厕位和坐厕位尺寸不小于1300mm×1000mm，使用面积约为1.3㎡/位，男厕站位间距应为800mm，使用面积为0.4㎡/位。

‚第三卫生间为特殊使用人群设置，主要服务对象少儿和残障人士，因此有特殊尺寸要求和对辅助设施的规范。其使用面积不应小于6.5㎡，门宽不小于1000mm，出入口按长×宽为1200mm×800mm的轮椅设置其回转直径不应小于1500mm，如下图：

1-

成人坐便器；2-成人洗手盆；3-可折叠的多功能台；

4-儿童坐便器；5-儿童洗手盆；6-可折叠的儿童安全座椅

2. 智能化方案设计：

设计概念：智能公厕的实施能改变传统厕所环境，提供使用者的便捷性，主要通过传感器以及通过控制系统联动来达到智慧化使用。具体功能模块如下图：

厕位感应一般设置在天花板，采用激光和红外线设备。激光人体感应器采用激光测距方式感应人体，更高的精确度；人体活动感应器采用扇形的红外光检测区域内是否活动人体，判断区域内是否有人，单台设备可以检测4-5㎡。

‚环境监测一般为温湿度传感器、氨气检测器、硫化氨检测器及PM2.5检测器。

ƒ智能控制配件有：声音机一般安装侧面离地500mm处当，人如厕时候触发出水流的声音覆盖厕间，避免不雅尴尬声；空气器的新风口布置天花板，排风口排布后墙离地450mm处，当异味出现时将会工作使空间产生气压差排出空气；灯光控制器将根据使用发出不同颜色，提醒厕间正在使用中。

4报警与预警为烟雾探测报警器和报警按钮器。烟雾探测报警器一般设置在天花板，采用优良光电探测方式来检测火灾产生的烟雾，当检测到火灾烟雾时将打开内置指示灯与蜂鸣声，预警后可以发出强烈响声。报警按钮设置在离地45mm高，当发生紧急情况时，可以发出响声并与管理员对话。

3.核心要素的仿真程度：

本实验模拟智慧公厕场景将空间布局设计、智能化设备类型配置与布置等按照实物场景高度还原，进行沉浸式VR体验实验。

知识点： 共 10个

（1）知识点：公共厕所设计男女厕位比例及计算方法

（2）知识点：公共厕所设计内间尺寸、座位与蹲坑比例

（3）知识点：第三卫生间的设计要求

（4）知识点：智能化公共设施中智能化公厕设计概念

（5）知识点：智能化公共设施智慧公厕的功能模块

（6）知识点：智能化公共设施智慧公厕厕位感应内容

（7）知识点：公厕环境监测内容设备与安装位置

（8）知识点：智能控制配件设备与安装位置

（9）知识点：报警与预警的设备内容与安装位置

（10）知识点：智能化公共设施中智慧公厕设计空间布局与尺度、各种智能与  自动化设备的组合。

1.装有Windows7以上版本的操作系统计算机，硬件配置建议在I5以上CPU，8G以上内存及GTX1060以上显卡，及10兆以上带宽网络。

2.VR产品：HTC Vive或Pro等虚拟现实眼镜。

3.Web产品：普通PC电脑，互联网网络环境。

4.计算中需要下载安装《XXXX仿真试验》客户端软件，下载地址：http://

本实验为两部分：

1. 基础部分学习，通过视频教学了解成果案例、设计理论知识与设备信息，最终完成电子答题卷。

2. 基于3D仿真模拟相关实验环境，根据要求系统提示完成智慧厕所的模式设计，包括空间布局、参数调整、智能产品类型选择等。

不需要消耗类或易损实验材料。

（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）

一、教学方法：

本实验教学项目依托浙江工商大学艺术设计学院数字与智能化空间实验室，采用教师的“真实工程项目（案例）”与“虚拟现实”相结合。针对智能化公共设计的中的教师作品案例（武林路“智慧网红公厕”）作为引导，进行智能化公共厕所虚拟仿真实验训练。通过案例剖析式、设计原理与智能产品解读式、题库任务驱动式、沉浸体验式与交互实验的教学方法。

二、使用目的：

     本实验项目通过学生使学生快速掌握智能化公共设施设计的方法，及拓展到其他的领域智能化方案设计的能力。

     案例剖析：通过了解目前首例成功的智能化公厕的学习，引导学生了其领域行业概括，及涉及的学习范围，对智能设计具有启发性的思考。

     产品解读：目前对于智能化产品市面上不常见，由于非常新型产业对模具教学存在客观非常困难。通过本虚拟实验可以达到全面的解读和体验，其智能化成品的组合参数和性能特点。

     任务驱动：对所学的知识进行巩固学习，以发布的任务认领，趣味的小型游戏解答方式，通过答卷的结果预知学习的初步成果。

     沉浸式体验：采用仿真的三维模型电子样品，进行对其参数的变化调整，以沉浸式的体验电子化的智能产品的感受，同时区分不同产品的区别与使用特点。

     交互实验：在模拟环境中，将相应的公厕设计原理与智能化设备，选配到合理的环境中，同时可以体验适度和得到最终想要的设计结果。

三、实施过程：

本实验仿真项目在实施主要分为两大主要过程环节：

1.案例分析、设计原理解读与任务驱动实验环境

      以武林路智慧公厕的案例，解析设计的背景、环境，采用的设计手段、涉及的相关知识及科技产品，同时实施施工的过程的难点和解决要点。引出目前市场的智能化设备的情况。

‚对公厕设计原理的讲解，使学生了解相关设计规范要求；对配套智能化产品的解读，熟悉各种参数、运用环境及功能特点。最后对所涉及知识进行任务测试，答卷出最终结果

2.采用沉浸式与交互体验

在本实验建立实仿真模型数据库，包括公厕的基础设计与3D模型库的模型附带产品的大小参数、样式和使用方式。学生可以逐个去选择体验，并用预设的模块拼接设计成有效的智能化公共厕所。利用沉浸式的真实感受与系统中提供的三维环境进行交互与体验的实验，选择出最佳的智能化设施公厕的。最终考试系统会根据学生的选配结果给出评定的级别分数，并给出相关的建议。

四、实施效果：

      通过本仿真过程教学采用打破传统教学模式和相关知识点循序渐进的学习，先由实际案例讲解引发对新型智能化的公共设施设计的思考，使学生对设计此类项目的好奇与求知欲。然后对公共设施中的公厕设计原理进行讲解与各种配套智能化产品解析和归纳分类，使学生有效的普及、认知和设计组合思维，通过答题考核加深学习效果。最后运用三维仿真实验进行方案设计，解决由于场地和环境条件限制无法实地体验。在本实验中，学生可以趣味性的学习和身临其境的感受，所涉及学习知识可以运用到实际项目中来。每个环节知识点环环相扣，直观便捷的考核机制，有利于激发其学习热情和创新意识。

（学生交互性操作步骤应不少于10步）

本实验的架构流程：

本实验的交互性操作步骤：

步骤1：登录网站，并注册信息

登录本网站网址，填写相关个人信息，可以阅读本课程的介绍及实验配备的基础条件要求。

步骤2：实验前准备：

打开实验准备按钮，将阅读实验指导书及相关视频介绍，了解实验背景、流程、目的。完成操作后点击下一步按钮。

步骤3：进入实验第一环节

进入第一环节“理论学习”界面，系统将给“公厕设计原理学习”、“智能化设备学习”和“测试答卷”三部分，学生第一次进入系统将按序点击进入，若第二次后可以进行任意选择。

步骤4：公厕设计原理学习

阅读相关文件以及观看视频教学，关于公共厕所设计原理、要点的学习。点击“完成”按钮可以返回第一环节界面。

步骤5：智能化设备学习

阅读相关文件以及观看视频教学，关于公共厕智能化设备原理、设备选择的学习。“完成”按钮可以返回第一环节界面

步骤6：测试答卷

本步骤为第一环节的答卷部分，系统将关于智能化公厕设计的知识设置答卷，完成题目后提交，将获得基础理论学习环境的成绩。完成后可以进入第二环节实验。

步骤7：进入实验第二环节

进入第二环节“公厕方案设计”，系统将给出公厕的“布局规划”、“第三卫生间”“男厕”和“女厕”，根据实验要求和第一环节所学知识，进行交互摆放。完成后点击“完成”系统将进入第三环节。

步骤9：进入实验第三环节

进入第三环节为“智能化设备方案”，学生将在第三卫生间和常规厕间二个厕间里。根据系统的智能化设备菜单“感应系统”、“报警预警”、“环境检测设备”“智能控制设备”，进行布置方案。点击完成后进入下一界面。

步骤10：提交最终方案

在本界面可以选择最是否提交，“是”将进入下一级；“否”将进入对第二环节进行方案优化或选择进入重新学习第一环节理论知识。

步骤11：实验成果提交

进入实验成果将可以查看实验设计的最终3D场景体验。

步骤12：实验总结

学生对本次虚拟仿真实验从理论学习到制作完成、发布效果以及平台使用等各个环节，在理论和实践等各个方面进行总结，拟写实验报告。教师综合各团队的实验内容质量、互评反馈与效果分析反馈情况，对各团队的实验训练进行考核评定；综合个人实验报告完成情况，对同学进行实验教学成绩考核评定。

实验预期：学生通过形成实验报告，梳理虚拟仿真实验全过程，总结实验创作中的经验，获得本次实验教学的综合成绩。

（1） 是否记录每步实验结果：R是 £否

（2） 实验结果与结论要求：R实验报告 £心得体会 其他 

本实验室采用阶段化课程考核：基础知识点部分成绩权重30%。，3D仿真模拟实验成绩权重60%，撰写实验报告10%，最终形成考核结果。

考核要求与评分细则表

（1） 专业与年级要求

本实验教学项目主要面向艺术设计学院环境设计专业二、三年级学生开展。

（2） 基本知识和能力要求

要求熟悉环境设计专业基础知识、有一定的造型设计、思维表达设计、跨界拓展等能力。

（1） 本校上线时间 ：

（2） 已服务过的本校学生人数：

（3） 是否纳入到教学计划： £是  R否

(勾选“是”，请附所属课程教学大纲）

（4） 是否面向社会提供服务：R是  £否

（5） 社会开放时间 ：   

（6） 已服务人数:       

（1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务）

最低带宽要求：单客户端>=10Mbps

（2）说明能够支持的同时在线人数（需提供在线排队提示服务）

10000

（1）计算机操作系统和版本要求

操作系统为Windows 7及以上

（2）其他计算终端操作系统和版本要求

无

（3）支持移动端：£是 R否

(1) 需要特定插件  R是 £否

（勾选“是”，请填写）插件名称                 插件容量             

下载链接                 

（2）其他计算终端非操作系统软件配置要求（需说明是否可提供相关软件下载服务）

①需要安装flash浏览器插件；

②推荐的系统分辨率为1920*1080；

③建议使用Google Chrome浏览器（版本>65）进行浏览；

（1）计算机硬件配置要求

CPU推荐使用Intel双核以上级别；内存至少1G以上；建议用户显示器的分辨率调至1280×720；系统硬盘剩余空间不小于16G。

（2）其他计算终端硬件配置要求

（1）计算机特殊外置硬件要求

（2）其他计算终端特殊外置硬件要求

（1） 项目系统是否完成国家信息安全等级保护  R是 £否  

（勾选“是”，请填写）  二  级

（体现虚拟仿真实验教学项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。）

（1）教学方案设计思路：

在数字化虚拟仿真实验教学中不仅打破了传统课堂中枯燥乏味的授课形式，可以实现展示一些带有参数性的新型设计产品。利用数字化教学感知、认识新型智能化公共环境设施设计的概念、设计步骤与方法，及其智能化产品与系统的参数分类、实施特点及配置要求。

（2）教学方法创新：

利用VR虚拟仿真技术，沉浸式的感受人与空间环境的关系，直观有效的提供对智能化公共设施中的产品的运用的方法和正确性选型。从而使学生学会从智能环境设施的产品要素、环境要素、行为要素三方面综合考虑公共设施设计。

（3）评价体系创新：

在本实验中，学生可以趣味性的学习，和身临其境的感受到，所涉及学习知识可以运用到实际项目中来。每个环节知识点环环相扣，直观便捷的考核机制，有利于激发其学习热情和创新意识。

（4）对传统教学的延伸与拓展：

本虚拟仿真实验教学运用三维仿真实验，解决由于场地和环境条件限制无法实地体验。在本实验中，学生可以趣味性的学习，和身临其境的感受到，所涉及学习知识可以运用到实际项目中来。

本项目可以实现多人在线同时学习，并可在向社会开放学习。具有教学意义与社会意义行业促进意义。所涉及知识点不仅适合学生，也适用设计师对智能化设计的拓展学习，对行业革新有推动力的重要性。

（本实验教学项目今后5年继续向高校和社会开放服务计划及预计服务人数）

（1）项目持续建设与服务计划：

        本虚拟仿真实验项目后续将完善智能化设备模型库以及其他公共设施设计运用场景模式、数据库，提高生功能效果和响应速度提升。

（2）面向高校的教学推广应该计划：

以浙江工商大学数字与智能化实验为基地，向本专业和关联专业学生开放。相续联合校内相关学科，实现跨学科实验平台的搭建。随着项目持续建设，我们将借助校园网络平台，进一步扩大共享范围，促进学科的学科交融。

（3）面向社会的推广应用计划：

本项目会借公共教育服务平台向社会前面开放，提升共享资源的利用率。