虛擬仿真技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用探究

饒正杉 孟霓霓

The unique immersive teaching， advocated by virtual simulation technology， overwhelms the traditional classroom with teaching content that was impossible to appear， and fills the gap in the classroom teaching practice for art design majors.

隨著當(dāng)今社會(huì)科技的高速發(fā)展，教學(xué)方式也呈現(xiàn)出多樣式的發(fā)展趨勢(shì)。配合著信息時(shí)代的到來(lái)，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式使得老師和學(xué)生能夠在授課與學(xué)習(xí)的時(shí)間、空間以及方式上進(jìn)行多種選擇。這些新的教學(xué)方式與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比帶來(lái)了更多的科學(xué)與人性化體驗(yàn)，有助于提高學(xué)生的知識(shí)吸收率。在高校藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中加入虛擬仿真技術(shù)，利用其具有的沉浸性、生動(dòng)性、交互性等顯著特點(diǎn)，在課堂上更為真實(shí)直觀地展示教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的感官，營(yíng)造一個(gè)身臨其境的專業(yè)實(shí)踐環(huán)境，大大提升了學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的程度，為重視實(shí)踐訓(xùn)練的藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)課程帶來(lái)了更為優(yōu)質(zhì)、有效的教學(xué)過(guò)程。虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用為藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)當(dāng)今社會(huì)需求的應(yīng)用型人才提供了更多的教學(xué)實(shí)踐模式，將其與課程相結(jié)合探索更多的教學(xué)內(nèi)容與方法，是時(shí)代發(fā)展的需要，值得我們深入探討與研究。

一、虛擬仿真技術(shù)與虛擬仿真教學(xué)

（一）虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)是在多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的更高層次的仿真技術(shù)。用戶利用相關(guān)設(shè)備通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等實(shí)時(shí)感知與特定范圍內(nèi)的虛擬世界影像進(jìn)行交互式的觀察與操作。它具有虛幻性、逼真性、沉浸性、交互性的特征，（圖1、圖2）在構(gòu)建的虛擬世界里人可以對(duì)環(huán)境和里面的物體進(jìn)行操作，并且根據(jù)具體操作給予符合客觀現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)反應(yīng)。

（二）虛擬仿真教學(xué)

虛擬仿真教學(xué)是指借助虛擬仿真技術(shù)，營(yíng)造虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，把知識(shí)產(chǎn)生的客觀現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。它可以讓學(xué)生在教室或?qū)嶒?yàn)室體驗(yàn)以前課堂上在時(shí)間以及空間上無(wú)法達(dá)到的場(chǎng)景；或者是在現(xiàn)實(shí)生活中很難實(shí)現(xiàn)或無(wú)法體驗(yàn)的場(chǎng)景。這樣的虛擬環(huán)境與傳統(tǒng)教學(xué)的實(shí)踐場(chǎng)所相比更加省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、安全。

1.虛擬仿真教學(xué)特點(diǎn)

（1）體驗(yàn)式教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)，同時(shí)調(diào)動(dòng)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等更為逼真的可視化環(huán)境，可以增加人們對(duì)于虛擬環(huán)境的共情心理，有助于了解所處世界，完成近似于實(shí)際的操作模式來(lái)達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。這樣的學(xué)習(xí)方式比書(shū)本、音頻、視頻更具有感染力。

（2）增強(qiáng)自主探究能力

模仿現(xiàn)實(shí)客觀世界的環(huán)境和行為方式，逼真地模擬呈現(xiàn)，比起傳統(tǒng)教學(xué)模式更具有主動(dòng)探索的愿望，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。

（3）著重實(shí)踐訓(xùn)練

虛擬仿真技術(shù)可以提供近似于現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐環(huán)境，其目的是讓學(xué)生能夠參與情景演練。這種實(shí)踐方式比起現(xiàn)實(shí)環(huán)境更為安全、高效。同時(shí)，這種方式進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練失敗的代價(jià)是非常小的，還可以任意重復(fù)。可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行多次的嘗試，大大縮短實(shí)踐訓(xùn)練的時(shí)間，進(jìn)而提高實(shí)踐技能和實(shí)踐訓(xùn)練的效率。

（4）交流方式的轉(zhuǎn)變

在課堂教學(xué)方面，傳統(tǒng)課堂教學(xué)不能保證每個(gè)同學(xué)的課堂吸收率是一樣的，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)知識(shí)的接受能力不同，往往有的同學(xué)還沒(méi)有聽(tīng)懂而有的同學(xué)已經(jīng)掌握。虛擬仿真技術(shù)的加入可以解決這個(gè)問(wèn)題，它讓教學(xué)從教師對(duì)學(xué)生的單向灌輸式授課，轉(zhuǎn)變?yōu)閹в袑?shí)際操作的沉浸式教學(xué)方式，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。在教學(xué)進(jìn)度上可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，將以前傳統(tǒng)課堂的一對(duì)多模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚?duì)一的個(gè)性化輔導(dǎo)方式。每個(gè)學(xué)生都處于適合自己的教學(xué)階段，達(dá)到因材施教的目的。在遠(yuǎn)程教學(xué)方面，虛擬世界為教師和學(xué)生創(chuàng)建了一個(gè)“同一空間”，使學(xué)生產(chǎn)生集體上課的感覺(jué)，交流方式也與現(xiàn)實(shí)交往相差無(wú)幾，可有效縮短師生之間的時(shí)空距離。讓教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及虛擬仿真的世界與異地學(xué)生進(jìn)行“面對(duì)面”的交流和輔導(dǎo)。學(xué)生如同置身于課堂環(huán)境之中，而不再是以旁觀者的視角來(lái)看視頻。這樣的改變，讓學(xué)生能夠更加專注于學(xué)習(xí)，不再是依靠自己的自制力，讓學(xué)習(xí)知識(shí)變得更為輕松。彌補(bǔ)了現(xiàn)有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不足。

（5）游戲式教學(xué)

大部分學(xué)生都喜歡玩游戲，因?yàn)樵谟螒蛑锌梢泽w驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)實(shí)世界與非現(xiàn)實(shí)世界的競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)作，這種體驗(yàn)代入感強(qiáng)、代價(jià)小，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)參與者的心里滿足感。而虛擬仿真技術(shù)支持下的實(shí)踐教學(xué)與游戲有著很多的相似性。在教學(xué)中還可以在授課中加入競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)助過(guò)程，提高課程自身的吸引力。

2.虛擬仿真教學(xué)優(yōu)勢(shì)

通過(guò)以上對(duì)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的特點(diǎn)分析，可以清晰地看出相較于傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，顯著增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，彌補(bǔ)了學(xué)生的注意力缺失、學(xué)習(xí)效率低的問(wèn)題。（圖3）

（1）高效率學(xué)習(xí)

虛擬仿真技術(shù)模仿真實(shí)世界場(chǎng)景，從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官，這樣的生動(dòng)式教學(xué)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并阻隔了外界的干擾，使學(xué)生能更為專心地學(xué)習(xí)。

（2）重視學(xué)習(xí)過(guò)程

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中往往重視教學(xué)成果，忽視了整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。而虛擬仿真教學(xué)則是注重課堂實(shí)踐體驗(yàn)，在這個(gè)過(guò)程中，可以了解學(xué)生的思維方式，解決課堂的知識(shí)疑問(wèn)，還可以通過(guò)知識(shí)的授予和反饋進(jìn)行交流，從而發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新。

（3）強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力