VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用*

穆 波 余春林

（1.武漢工程大學(xué),湖北武漢 430205；2.武昌理工學(xué)院,湖北武漢 430223）

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，教育行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)時代。與時俱進(jìn)的教學(xué)信息化改革正在改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。國內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在信息化教學(xué)中的研究，主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、虛擬技術(shù)服務(wù)、3D智能化教學(xué)資源幾個方面。目前針對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的信息化教學(xué)都集中在教學(xué)平臺的建設(shè)上，而在藝術(shù)設(shè)計類課程中的運用研究相對有限。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的運用現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能生成逼真的多維度的視覺、聽覺、觸覺為一體的虛擬場景，使用者通過佩戴傳感頭盔、眼鏡、數(shù)據(jù)手套等專業(yè)設(shè)備與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互互動，及時操作和控制虛擬世界中的物品，通過空間的多種維度感受身臨其境的身體感受[1]。目前國外將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用在課程教學(xué)中已經(jīng)較成熟，形成了以“課程、學(xué)習(xí)管理 ”與“教師專業(yè)發(fā)展、支持”為兩翼的發(fā)展趨勢。另外，瑞士皇家技術(shù)學(xué)院，在數(shù)學(xué)課程信息化教學(xué)方面設(shè)計了虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)生提供虛擬的數(shù)學(xué)環(huán)境，將數(shù)學(xué)數(shù)字庫嵌入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，用身臨其境的感受方式來幫助學(xué)生構(gòu)建立體、視覺效果強(qiáng)、多角度、多層次的數(shù)學(xué)模型，通過這種方式將邏輯化的數(shù)學(xué)知識實時呈現(xiàn)為數(shù)學(xué)模型，輔助學(xué)生將數(shù)學(xué)中的邏輯關(guān)系清晰化，方便學(xué)生記憶和理解。同時該系統(tǒng)采用藝術(shù)化的方式呈現(xiàn)，能將枯燥的數(shù)學(xué)邏輯以有趣的方式展現(xiàn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在針對ABB工業(yè)機(jī)器人、土木施工、風(fēng)力發(fā)電、船舶裝備、高壓電力裝備檢修、工程地質(zhì)與消防安全、生物學(xué)等具有一定安全隱患的學(xué)科運用較普遍，而針對藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的研究成果相對比較分散，較少有針對性的深入研究，例如在有的高校建立了針對藝術(shù)設(shè)計專業(yè)材料工藝及模型制作的虛擬仿真實驗項目，但在操作過程中存在預(yù)設(shè)模型庫數(shù)量不足，后臺系統(tǒng)計算能力匱乏，與真實操作體驗以及知識的獲取上差距較大，仍然停留在認(rèn)知實驗的層面，亟須在使用的體驗以及技術(shù)開發(fā)上做深入研究。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的運用價值

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的運用從不同的角度而言，產(chǎn)生出不同的價值。首先從教學(xué)硬件的角度，能有效地節(jié)省實訓(xùn)資源，更緊密的將藝術(shù)理論與操作，有效的轉(zhuǎn)換為藝術(shù)創(chuàng)新的能力。其次從設(shè)計課程研究方法的角度，可以高效收集參與者信息，提供用戶研究的新方法，為設(shè)計的開展及設(shè)計評價提供有力支撐。再次從教師教學(xué)環(huán)節(jié)的角度，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能采用多維度的方式實現(xiàn)不同的教學(xué)效果，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的互動。最后從學(xué)生的角度，運用3D演示、VR技術(shù)的方式進(jìn)行體驗式教學(xué)內(nèi)容，有效地實現(xiàn)課程理論與實踐的結(jié)合，有效地將抽象教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為直觀感受的情境教學(xué)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)中的運用也可以從理論及應(yīng)用意義兩個方面來分析。

（一）從理論意義上

彌補了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)運用中的不足，另一方面拓寬了信息化教學(xué)的應(yīng)用深度。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能推動教學(xué)信息化改革，指引信息化教學(xué)改革的方向，促進(jìn)高等教育改革創(chuàng)新，能推動信息化與高等教育深度融合，同時能推動信息化的可持續(xù)發(fā)展，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入藝術(shù)設(shè)計課程中的實踐運用提供理論支撐。

（二）從應(yīng)用意義上

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)課程教學(xué)中的使用，能有效地節(jié)省實訓(xùn)資源，更緊密的將藝術(shù)理論與操作有效的轉(zhuǎn)換為藝術(shù)創(chuàng)新的能力。傳統(tǒng)教學(xué)多媒體表現(xiàn)的授課內(nèi)容，不能展示藝術(shù)教學(xué)內(nèi)容的多思維性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用能更好地體現(xiàn)信息化教學(xué)的本質(zhì)，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的交互。伴隨著我國5G的商用，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用也為教育資源匱乏的地區(qū)提供了另外一種可能。

從教學(xué)方式上來講，改變傳統(tǒng)的以課堂為中心的教學(xué)方式，運用虛擬現(xiàn)實演示的方式深入體驗教學(xué)內(nèi)容，有效地實現(xiàn)課程理論與實踐的結(jié)合，將抽象教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為直觀感受，是情境化教學(xué)、案例教學(xué)的有效途徑。

從課程教案來講，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能豐富和美化多媒體課件，豐富教學(xué)的過程，拓展教學(xué)的表現(xiàn)形式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的教案能清晰地展現(xiàn)藝術(shù)學(xué)科的特殊性，三維動態(tài)體驗式教學(xué)更直觀地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，從感官層面提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

（一）運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)教學(xué)資源

運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行的信息化教學(xué)改革，能拓展教學(xué)渠道并豐富教學(xué)資源。在傳統(tǒng)的教學(xué)中這些教學(xué)資源通常都是教師通過PPT、動畫軟件制作簡單的多媒體課件資源，在教學(xué)效果上存在耗時效率低、不系統(tǒng)，所集中的教育資源有限，視聽體驗效果欠缺等問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用在案例演示、動畫制作、結(jié)構(gòu)講解、圖形演變等教學(xué)資源中能發(fā)揮重要的作用，能更好地利用圖像和媒體并綜合視聽感受來傳播知識，另外在教學(xué)資源的傳播與體驗性上有很大的優(yōu)勢。

從教師教學(xué)資源的制作角度來看，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能提升教學(xué)資源的利用率、提升教學(xué)資源的教學(xué)效果。例如，產(chǎn)品設(shè)計制圖課程，需要展示三視圖形成的投影原理，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能準(zhǔn)確真實的展示投影的全過程，能加深學(xué)生的記憶，直觀的展示教學(xué)重點。

從教育資源的縱向擴(kuò)充來看，由于大部分虛擬現(xiàn)實技術(shù)都是在校企合作的基礎(chǔ)上合作建立的，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引用，引進(jìn)的不僅是技術(shù)，更是技術(shù)背后的企業(yè)資源，企業(yè)資源能豐富教學(xué)中的實踐案例，還能增加教學(xué)資源的專業(yè)性和可行性。另外從實踐教學(xué)的角度，虛擬現(xiàn)實技術(shù)中企業(yè)的介入能更好地將課堂理論只是與實踐結(jié)合起來。

（二）運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)豐富藝術(shù)課程教學(xué)中的實踐環(huán)節(jié)

在藝術(shù)設(shè)計課程專業(yè)實踐實訓(xùn)能力的培養(yǎng)過程中，三維模型實驗室、木工實驗室、模型制作等實驗室每次課程需要大量的實驗耗材，設(shè)備操作煩瑣，有的設(shè)備如果操作不當(dāng)會浪費很多原材料，甚至還存在一定的安全隱患。由于以上的原因?qū)е略O(shè)備利用率低，而設(shè)備的維護(hù)成本又較高，因此在大部分藝術(shù)設(shè)計課程中普遍缺少訓(xùn)練的模型和實驗室[3]。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)指導(dǎo)藝術(shù)設(shè)計課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，能將其融入案例及實踐過程中。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)多種仿真實驗平臺，有效將教學(xué)實驗與理論知識結(jié)合起來。虛擬現(xiàn)實教學(xué)實驗平臺能再現(xiàn)真實的場景，讓學(xué)生在逼真場景中體會真實場景中的操作過程和技藝流程，并且可以反復(fù)練習(xí)，同時也提高了安全性?？傊摂M現(xiàn)實技術(shù)通過沉浸式的參與過程，使實踐教學(xué)系統(tǒng)中的人機(jī)交互成為自然過程，增強(qiáng)實踐教學(xué)過程的人體感知、認(rèn)知程度,使學(xué)生深化概念和萌發(fā)新的聯(lián)想，提升教學(xué)價值。

例如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計課程，虛擬現(xiàn)實的運用能夠讓學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)零部件的拆裝。在設(shè)計材料與加工工藝這門課程中能通過虛擬操作鍛煉學(xué)生工藝的處理能力，同時熟悉每種工藝的特性。在進(jìn)行汽車內(nèi)飾設(shè)計時，可以用VR系統(tǒng)模擬真實視角，開展人機(jī)工程學(xué)的研究。在家具設(shè)計課程中學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)知識時，VR系統(tǒng)可以讓學(xué)生開展榫卯類型識別與拆裝練習(xí)，可調(diào)出榫卯模型庫中的模型，進(jìn)行炸開、拼接演示，并通過可迭代的模型庫，在教學(xué)過程中不斷完善充實模型類型與數(shù)量，能極大提高實踐教學(xué)效果。

從實驗教學(xué)的評價角度來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能減輕教師對學(xué)生的考核工作量，虛擬現(xiàn)實實踐教學(xué)平臺能嵌入考核評價系統(tǒng)，能準(zhǔn)確地記錄學(xué)生的實驗操作過程，并自動匹配系統(tǒng)中的過程，給出評價并反饋。

另外從實踐教學(xué)環(huán)境來看，虛擬現(xiàn)實平臺的運用能有效地節(jié)省實踐教學(xué)資源，減少實驗耗材的使用，能夠多人展開實訓(xùn)練習(xí)。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多途徑教學(xué)模式，全方位多層次實現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計專業(yè)理論知識與實踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。

（三）運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)擴(kuò)展藝術(shù)設(shè)計課程

藝術(shù)設(shè)計課程群包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，其中專業(yè)課程是緊密結(jié)合專業(yè)特點開展的與時俱進(jìn)的課程。就產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)而言，專業(yè)課程設(shè)計包括家具設(shè)計、家居產(chǎn)品設(shè)計、家電產(chǎn)品設(shè)計、兒童玩具設(shè)計、通用設(shè)計、嬰童用品設(shè)計、可持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計等，這些課程結(jié)合時代和設(shè)計前沿方向而設(shè)定。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計課程群必然會發(fā)生相應(yīng)的變化，結(jié)合智能技術(shù)、新材料、新工藝的特點開設(shè)電子產(chǎn)品設(shè)計、概念設(shè)計、智能產(chǎn)品設(shè)計、體驗設(shè)計、服務(wù)設(shè)計等課程，以更好地與社會接軌。另一方面，在體驗經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，設(shè)計逐漸以用戶為中心，傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計課程從技術(shù)和理念層面都難以滿足用戶的個性化體驗需求，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合仿真技術(shù)、立體顯示技術(shù)、多媒體藝術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，能擴(kuò)展課程群的范圍。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將課程范圍輻射到智能產(chǎn)品、服務(wù)與體驗、概念以及用戶研究上，對于專業(yè)的發(fā)展來說具有前瞻性，對于藝術(shù)設(shè)計類人才培養(yǎng)來說，能培養(yǎng)與時代接軌的綜合應(yīng)用型人才。

四、小結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的自主性、交互性、感知性，決定了其運用在教學(xué)中的趣味性和主動性，這些都是傳統(tǒng)課堂所不具備的，而這也正是藝術(shù)設(shè)計課程課堂教學(xué)所重視的。因此，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅速的當(dāng)下，藝術(shù)設(shè)計課程群的教學(xué)改革尤為重要，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計課程中的運用需要繼續(xù)研究與探索，本文旨在為探索藝術(shù)設(shè)計課程群的教學(xué)改革提供借鑒意義和方向指導(dǎo)。