虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)中的教學應(yīng)用

郭志強 邊坤

摘 要：目的：虛擬現(xiàn)實教育具有真實性、典型性、沉浸性、生動性、交互性、自主性的特點，能夠在體驗和互動中啟發(fā)構(gòu)思，通過虛擬交互技術(shù)構(gòu)建沉浸式、交互性的課堂體驗、構(gòu)想性的虛擬課堂模擬。方法：本文從虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的基本應(yīng)用形式出發(fā)，以藝術(shù)設(shè)計教學中發(fā)揮虛擬現(xiàn)實在教學中的優(yōu)越性為出發(fā)點，探索激發(fā)學生學習興趣以及創(chuàng)造力的教學形式。結(jié)論：分析藝術(shù)設(shè)計教育中教學內(nèi)容、教學設(shè)計以及教學模式不同層面上虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用形式，探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;藝術(shù)設(shè)計;沉浸

0 引言

隨著時代的快速發(fā)展，新的教學方式層出不窮，從遠程教育、MOOC、混合課程到虛擬教學等新的教學形式的出現(xiàn)，為學生提供了一個跨時空、大信息量、智能化的學習環(huán)境，學生在學習時間、空間及方式上都有了更多的自我選擇和支配的機會。這些新的教學方式都給傳統(tǒng)教學方式帶來了巨大的沖擊，同時也給教學方式帶來了新的機遇以及學習效率的提升。其將虛擬教育引入教學當中，營造一個生動形象的教學環(huán)境，調(diào)動學生各感官的作用，從而提升學生的專業(yè)知識和技能。

1 藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學特征

藝術(shù)設(shè)計專業(yè)包括產(chǎn)品設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、視覺傳達設(shè)計、服裝設(shè)計等，各專業(yè)人才培養(yǎng)方向各不相同，但卻在“大設(shè)計”學科屬性下展開藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教育。[1]就藝術(shù)設(shè)計專業(yè)而言，藝術(shù)設(shè)計專業(yè)以培養(yǎng)具備創(chuàng)新設(shè)計能力、承擔設(shè)計使命，服務(wù)社會并引領(lǐng)生活的設(shè)計人才為目標。在藝術(shù)設(shè)計人才培養(yǎng)中，注重創(chuàng)新設(shè)計能力以及實踐動手能力的培養(yǎng)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠有效補充藝術(shù)設(shè)計教學中的不足，能夠在體驗和互動中啟發(fā)構(gòu)思，通過虛擬交互技術(shù)構(gòu)建沉浸式、交互性的課堂體驗、構(gòu)想性的虛擬課堂模擬。

2 目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要形式

虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的手段可以分為桌面式虛擬現(xiàn)實技術(shù)、沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)、分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

桌面式虛擬現(xiàn)實是利用個人計算機或圖形工作站等設(shè)備，采用立體圖形、自然交互等技術(shù)，在電腦屏幕上產(chǎn)生三維立體空間的交互場景，并可實現(xiàn)電腦屏的360°范圍的旋轉(zhuǎn)與觀察。桌面式虛擬現(xiàn)實可以實現(xiàn)多角度的產(chǎn)品觀察，特別適用于環(huán)境設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、三維動畫設(shè)計、互動廣告設(shè)計等藝術(shù)設(shè)計專業(yè)領(lǐng)域的課堂展示、實踐教學等環(huán)節(jié)當中，且具有設(shè)備硬件實現(xiàn)成本低等優(yōu)勢。

沉浸式虛擬現(xiàn)實通過頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備把觀賞者的聽覺、視覺、觸覺等其他感覺封閉起來從而模擬一個虛擬空間，使用戶真正成為系統(tǒng)的參與者，并能利用這些交互設(shè)備與虛擬世界產(chǎn)生互動，使用戶完全沉浸在一個“視覺、聽覺、觸覺都像是真的一樣”的虛擬世界。沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于教育中，主要以仿真教學、演示型教學以及情景模擬教學中。

分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)一般基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建而成，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一種融合。利用分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)遠程用戶進入同一個真實環(huán)境中，通過姿勢、聲音、文字等協(xié)同完成一件工作或同一任務(wù)的演練。[2]目前分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學實驗、軍事演練、消防培訓等領(lǐng)域，在教育教學方面主要應(yīng)用于遠程網(wǎng)絡(luò)學習，通過計算機網(wǎng)絡(luò)與多媒體工作站的虛擬現(xiàn)實，使教師可以進行虛擬教學，學習者可以通過個人工作站參加學習，虛擬教學可以使學生有一種身臨其境的感覺，虛擬課堂是傳統(tǒng)課堂的延伸。

3 虛擬現(xiàn)實藝術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學中的應(yīng)用

藝術(shù)設(shè)計專業(yè)課程設(shè)置大體可以分為三類：一是基礎(chǔ)理論課，如藝術(shù)設(shè)計概論、設(shè)計史、藝術(shù)設(shè)計基礎(chǔ)等。課程內(nèi)容偏重于設(shè)計理論、方法的講解與展示，目前授課形式主要以演示型教學為主，理論講述的內(nèi)容較多，課堂教學難免乏味。藝術(shù)設(shè)計教育具有感性特征，重視六感（六感指眼、耳、鼻、舌、身、意6個感官所對應(yīng)的視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺和感受）的體驗，強調(diào)六感之間融會貫通以實現(xiàn)共情、移情和共創(chuàng)。然而，現(xiàn)階段藝術(shù)設(shè)計教育中很難突出教學中的感性特征，僅從視覺平面的角度進行視覺展示，很難實現(xiàn)教學中的共情、移情和共創(chuàng)。二是設(shè)計基礎(chǔ)課，如設(shè)計工具性軟件的教學，如PS、AI、CAD、設(shè)計素描、設(shè)計造型基礎(chǔ)等。課程教學以示范教學法為主，授課形式以講授以及上機操作為主。部分學生對課程學習內(nèi)容的深度和高度有更高的需求，但由于課時分配與課程教學內(nèi)容的限制，更高的學習需求很難滿足。由于每個學生的理解力不同，教學效果也會因人而異，使得課堂知識獲取體驗水平明顯偏低。三是綜合設(shè)計實踐類課程，如室內(nèi)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、家具設(shè)計、設(shè)計實踐等。這類課程注重創(chuàng)新思維與實踐動手能力的培養(yǎng)，也是最需要靈活采用教學方法的教學部分。在教學方法上，很多老師進行了教學方法的創(chuàng)新與嘗試。目前的教學方法主要有模擬式教學、項目式教學、實驗式教學等教學方法，但由于教學條件及場地設(shè)備的限制，盡管嘗試了多種教學方式，也取得了部分成績，但在項目實踐中的設(shè)計評價、可用性分析方面都很難做到有效的評判，需要借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成由設(shè)計開發(fā)到設(shè)計評價的全流程設(shè)計。

綜合以上對藝術(shù)設(shè)計課程教學體系與課程教學形式的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)目前藝術(shù)設(shè)計教學中主要存在以下問題：一是課堂教學缺乏綜合的感覺刺激，難以實現(xiàn)教學中的共情;二是課堂知識獲取體驗水平偏低;三是師生互動性差，互動形式單一;四是設(shè)計實踐的設(shè)計評價以及可用性難以有效評價;五是自主學習的意識薄弱，缺乏自主學習的意識和習慣。

虛擬現(xiàn)實教育具有真實性、典型性、沉浸性、生動性、交互性、自主性的特點，在教育中已經(jīng)有了越來越廣泛的應(yīng)用。在藝術(shù)設(shè)計教學中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實在教學中的優(yōu)越性，引導學生通過各種感官刺激，獲取知識信息，激發(fā)學生學習興趣以及創(chuàng)造力。結(jié)合目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用方法以及藝術(shù)設(shè)計專業(yè)課程本身的教學特點，嘗試在藝術(shù)設(shè)計教學中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在教學內(nèi)容展現(xiàn)、教學設(shè)計以及教學模式的不同層面上應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，達到師生教學體驗的綜合性提升。

3.1 基于教學內(nèi)容（知識點）的虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學資源的開發(fā)與應(yīng)用

分析藝術(shù)設(shè)計課程教學內(nèi)容，將其中需要進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示的知識點、技能點進行分離，根據(jù)這些知識點，開發(fā)相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實教學資源。

教學資源主要以以下兩個方面為主：一是將課程知識點進行全方位的立體展示以及可交互的作品瀏覽，營造多感官的沉浸式課堂體驗。以德國大眾甲殼蟲汽車這一設(shè)計案例的課堂講解為例，在虛擬現(xiàn)實課堂中，學生不僅可以通過教師的講解了解這一設(shè)計案例的相關(guān)概念，還可以通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備看到近乎逼真的甲殼蟲汽車，通過手勢交互看到不同角度的細節(jié)、打開車門觀看內(nèi)飾并進行試乘體驗。除此之外，了解設(shè)計背后的社會背景、經(jīng)濟背景、技術(shù)背景、設(shè)計團隊的設(shè)計過程。二是基于交互操作的虛擬現(xiàn)實教學仿真系統(tǒng)開發(fā)研究。學生通過虛擬仿真系統(tǒng)，了解系統(tǒng)運行的操控方法以及流程，提供一個虛擬現(xiàn)實的真實場景，從而為學生提供一種綜合的感覺刺激。以曼恒數(shù)字開發(fā)的木材生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)為例，其利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建一個三維虛擬的森林作業(yè)、木材生產(chǎn)線系統(tǒng)，學生通過計算機體驗從原木到制材的每一個加工細節(jié)，真實模擬其制作流程及方法，為學生充分創(chuàng)設(shè)木材加工的真實感知情景，促進學生對木材加工形成穩(wěn)定清晰的表象，實現(xiàn)教學中的共情，促進學生對重點知識的理解。

3.2 教學設(shè)計的相關(guān)研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種嶄新的教育形式呈現(xiàn)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的實際教學應(yīng)用中。通過在教學設(shè)計、教學實施過程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，完成藝術(shù)設(shè)計教育中所需要的綜合感覺刺激、場景化實踐教學以及設(shè)計可用性評價等教學需求。教師在虛擬現(xiàn)實教學設(shè)計時需要構(gòu)思全新的教學思路，在分析教學目標的基礎(chǔ)上，首先要確定教學的對象，從認知體系和對象層次上深入分析，從心理上、敘事方式、空間展示程度上進行全面分析，并給出知識點進行分解和場景的轉(zhuǎn)換，完成空間懸念設(shè)置，虛擬敘事線設(shè)置，構(gòu)造多種教學故事表現(xiàn)形式和虛擬空間構(gòu)造形式。[3]

3.3 基于教學模式的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用

教學模式的具體實現(xiàn)離不開技術(shù)的支持，虛擬現(xiàn)實教學模式是一種將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到教學中的活動模式。[4]教與學的過程不僅僅是在實體空間的課堂上，更是在互聯(lián)網(wǎng)空間的網(wǎng)絡(luò)教學中。目前，高校對于互聯(lián)網(wǎng)教學模式的探討日益增多，從國家精品課程建設(shè)到MOOC課程建設(shè)、混合課程建設(shè)等網(wǎng)絡(luò)式課程建設(shè)，都對目前高校教學模式產(chǎn)生了較大的影響。藝術(shù)教育強調(diào)技能的傳承與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)教學可以提升學生學習的自主性，并形成良好的知識交流平臺，促進教師與學生教與學過程的體驗，因此同樣適合于藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的教學中。但目前網(wǎng)絡(luò)教學模式也存在很多的問題，如學習缺乏交互性、沉浸感和趣味性，有必要將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)課程教學相結(jié)合，從而為學習者構(gòu)建一個良好的線上線下結(jié)合的學習平臺。應(yīng)用分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)將孤立的或小范圍的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)地連接起來，通過空間關(guān)聯(lián)以構(gòu)造大范圍的虛擬環(huán)境，支持分布在不同地域的多個用戶在同一個虛擬的世界中進行實時交互，協(xié)同完成各種任務(wù)，學習者提供了以三維動態(tài)形式呈現(xiàn)的學習內(nèi)容，使其在這一環(huán)境中具有較好的真實感和沉浸感，學習者通過三維的、自然的交互更好地表達情感、參與協(xié)作。[5]

4 結(jié)語

藝術(shù)設(shè)計專業(yè)加入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠徹底地改變藝術(shù)設(shè)計的教學模式，讓學生能夠身臨其境地對設(shè)計工藝、方法等內(nèi)容進行學習和操作，通過更加真實、直觀的方式展現(xiàn)教學內(nèi)容，提升學生對知識的理解和掌握程度，同時通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)達到線上線下互動的教學模式，整體優(yōu)化藝術(shù)設(shè)計的教學過程，提升教學質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是創(chuàng)新式發(fā)展藝術(shù)設(shè)計教育不可或缺的手段，未來還有很多教學內(nèi)容、方法值得我們深入探討和研究。

參考文獻：

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[2] 李小平，張琳，趙豐年，陳建珍，許夢幻.虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實下混合形態(tài)教學設(shè)計研究[J].電化教育研究，2017，38（07）：20-25.

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[4] 梁瑞娜.國內(nèi)教育領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的可視化分析[J].廊坊師范學院學報（自然科學版），2018，18（03）：29-35.

[5] 李文宏.分布式虛擬學習環(huán)境下工科開放教學模式的設(shè)計[J].教育與職業(yè)，2010（29）：99-101.

作者簡介：郭志強（1963—），男，研究生，教授，主要研究方向：設(shè)計教育，機械設(shè)計。