虛擬仿真在設(shè)計類課程群中的建設(shè)

【摘要】虛擬仿真技術(shù)的沉浸感、交互性和構(gòu)想性的特征為設(shè)計類課程改革帶來新啟發(fā)，虛擬仿真技術(shù)可以為設(shè)計課程組織提供多元化的形式，符合設(shè)計類課程的實踐性強、創(chuàng)意發(fā)散、設(shè)計結(jié)果不可逆的特性，也為設(shè)計人才培養(yǎng)提供更寬廣的平臺。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真、課程群、包裝設(shè)計

基于 “學(xué)習(xí)產(chǎn)出” 教學(xué)模式，深入開展以包裝設(shè)計課程為核心的相關(guān)課程群建設(shè)及其配套的虛擬仿真實驗教學(xué)實踐。運用包裝造型低維形態(tài)到高維造型的認知規(guī)律及其設(shè)計原理，通過虛擬交互搭建其包裝設(shè)計信息內(nèi)容并最終實現(xiàn)3D實體打印輸出 、AR實景展示設(shè)計過程，建立起從包裝設(shè)計結(jié)構(gòu)、裝潢美感、材料、信息技術(shù)等多方面、多層次的實驗體系，進而達到從包裝單一結(jié)構(gòu)認知到綜合復(fù)雜創(chuàng)意信息智能化包裝設(shè)計訓(xùn)練實驗?zāi)康?。以提升學(xué)生解決設(shè)計實踐問題的綜合能力為目標(biāo)，整合和完善虛擬仿真教學(xué)資源，將智能包裝創(chuàng)意設(shè)計課程群理論教學(xué)和實驗教學(xué)有機串行。通過綜合式的 “虛實結(jié)合”實驗教學(xué)，大幅度提升了學(xué)生實踐創(chuàng)新的能力。

一、虛擬仿真在設(shè)計類課程群中的建設(shè)思路

隨著虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域的普及與深入，根據(jù)設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型學(xué)科的特點和專業(yè)特性，在虛擬仿真技術(shù)背景下有以下建設(shè)思路：

1.依托虛擬仿真技術(shù)，打造虛實結(jié)合的智能產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)課程群

使用“先虛后實，虛實結(jié)合”的教學(xué)方法，使學(xué)生能夠更加自主的掌握實驗方法與專業(yè)知識。在虛擬仿真環(huán)境平臺上根據(jù)主題的不同，創(chuàng)作出不同的設(shè)計方案，同時對設(shè)計方案進行視覺美化、智能化的處理，可以幫助學(xué)生迅速搭建自己的設(shè)計方案，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識，產(chǎn)生多種開創(chuàng)性的工作，使學(xué)生以最快的速度，最直接的方式完成設(shè)計。因此，設(shè)計類專業(yè)課程設(shè)立了與虛擬仿真技術(shù)能相結(jié)合的智能包裝創(chuàng)意設(shè)計、數(shù)字圖形交互設(shè)計、數(shù)字圖書設(shè)計等相關(guān)課程群，針對開生產(chǎn)發(fā)、創(chuàng)新設(shè)計、后續(xù)市場活動開展教學(xué)研究。

建設(shè)虛擬仿真實驗平臺，走出實踐教學(xué)困境

設(shè)計是一門應(yīng)用學(xué)科，人才培養(yǎng)方案中實踐類課程占50%，基于 OBE 要求，依托“智能包裝創(chuàng)意設(shè)計虛擬仿真實驗平臺”設(shè)置并開發(fā)了多項虛擬仿真實驗?zāi)K及虛實結(jié)合的實驗內(nèi)容，借助虛擬技術(shù)將模型制作實踐環(huán)節(jié)在虛擬環(huán)境中進行，能夠為產(chǎn)品模型制作提供更豐富的資源與加工方式選擇，有效解決實踐教學(xué)資源有限的問題。學(xué)生可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的包裝形式，提高了學(xué)生的創(chuàng)意創(chuàng)新意識，開拓了實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度;學(xué)生可以不受時間空間限制，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以動手做實驗;信息型智能包裝的綜合設(shè)計在教學(xué)中是難點，在本實驗項目中，運用后臺技術(shù)制作的先進功能讓學(xué)生實現(xiàn)材質(zhì)、色彩、文字、圖像等元素的任意編輯、任意方向觀察、動態(tài)和靜態(tài)信息的編輯和溯源、設(shè)計效果在環(huán)境重的虛擬展示。這是在傳統(tǒng)實驗中難以實現(xiàn)的。這種形式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)作能力，提升實驗教學(xué)質(zhì)量和水平，與現(xiàn)代信息化社會緊密結(jié)合。在虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)同時，將服務(wù)地方的項目引入教學(xué)，利用虛擬仿真技術(shù)服務(wù)設(shè)計表達。如廣西賀州八步區(qū)農(nóng)貿(mào)產(chǎn)品包裝設(shè)計項目、侗族節(jié)慶文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)項目、紅瑤圖案在產(chǎn)品包裝上的活用項目等，以“社會服務(wù)、民族文化傳承、鄉(xiāng)村振興”為導(dǎo)向，建立“設(shè)計學(xué)習(xí)—實地考察—虛擬技術(shù)—社會服務(wù)”的新模式，參與非遺文化遺產(chǎn)傳承、藝術(shù)鄉(xiāng)村、民族藝術(shù)等多項服務(wù)設(shè)計，培養(yǎng)社會服務(wù)能力，增添了實踐教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，走出了學(xué)生在民俗、民藝等領(lǐng)域研究學(xué)習(xí)無法外出實地考察的困境。

3.利用虛擬仿真實驗平臺推動校企結(jié)合，促進產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展

以智能包裝創(chuàng)意設(shè)計虛擬仿真實驗平臺為依托，積極加強與企業(yè)合作，共享實驗資源，擴大校企聯(lián)合實驗受益面，依托學(xué)校虛擬仿真實驗示范教學(xué)中心，與行業(yè)、企業(yè)合作，建立集教學(xué)、科研與社會服務(wù)為一體的實驗教學(xué)案例庫，可任意選取的應(yīng)用實例來進行實驗，也可以通過改變實例中的模塊參數(shù)，得到不同的設(shè)計效果。對全國該課程的實驗教學(xué)、課程教學(xué)、相關(guān)課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)開放網(wǎng)絡(luò)資源，提供不同程度的聯(lián)合訓(xùn)練模式，共同建設(shè)實驗條件并配置相應(yīng)的實驗與實踐內(nèi)容。學(xué)生在課程中參與服務(wù)藝術(shù)創(chuàng)作、畢業(yè)設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、挑戰(zhàn)杯大賽、企業(yè)實踐項目等活動，積極開展虛擬仿真項目研究或?qū)W習(xí)活動，例如參加大學(xué)生廣告大賽、全國計算機設(shè)計大賽、全國工業(yè)設(shè)計大賽、全國包裝之星藝術(shù)設(shè)計大賽以及其他比賽等載體開展項目研究或?qū)W習(xí)活動，獲得大量獎項。

4.整合虛擬仿真實驗資源，完善實驗過程

根據(jù)理論課程教學(xué)進度，學(xué)生首先認真閱讀實驗指導(dǎo)書，了解實驗原理及基本實驗流程，再使用本實驗網(wǎng)絡(luò)版軟件進行練習(xí)。

本虛擬仿真實驗使用“虛實結(jié)合，先虛后實，以虛助實”的實驗方法。首先，學(xué)生可以通過本虛擬仿真實驗視頻進行課前預(yù)習(xí);其次，教師通過本虛擬仿真“體驗?zāi)Ｊ健敝v解操作實驗內(nèi)容;再次，學(xué)生通過本實驗“自主實驗”模式進行虛擬仿真實驗操作，并上傳實驗作品、實驗報告，實驗?zāi)Ｐ涂梢酝ㄟ^3D打印、AR實景展示進行設(shè)計效果比對;最后，教師可通過實驗管理平臺對學(xué)生的實驗作品進行在線評價，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，有針對性進行指導(dǎo)，也可以通過在線測試了解實驗過程中學(xué)生對實驗各個知識點的掌握情況。通過該虛擬仿真實驗，使學(xué)生能夠更加自主的掌握實驗方法與專業(yè)知識，為真實實驗提供有力補充和有效支持，并為其他高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供在線學(xué)習(xí)資源。具體見圖1

本虛擬仿真實驗項目可以服務(wù)于大學(xué)二年級及以上學(xué)習(xí)包裝設(shè)計課程為主的相關(guān)課程的設(shè)計專業(yè)學(xué)生。通過實驗的實施，取得以下效果：

① 達到“綠色”實驗的教學(xué)目標(biāo)：可以減少以往實體實驗，既相對增加

了學(xué)生在實驗室“自主”操作的時間，又減少了實驗耗材，節(jié)省了實驗教學(xué)成本。

② 提升教學(xué)效果：3D的表現(xiàn)形式可以讓抽象的實驗過程形象逼真的演示

出來，教師可結(jié)合實際的教學(xué)需求，最大限度地發(fā)揮虛擬實驗設(shè)備的優(yōu)勢。95735A13-C90A-4C74-B72C-CA2F7E59D49F

③ 擺脫時間、空間的限制：虛擬實驗可以隨時隨地進行，解決了由于真實

實驗滯后帶來的教學(xué)效果不佳問題。

④ 增強實驗趣味性：借助多媒體技木、虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建高度仿真的實

驗教學(xué)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者置身其中實現(xiàn)互動實驗教學(xué)，最大限度地激發(fā)學(xué)生的自主實驗興趣，具備針對不同特點的問題設(shè)計創(chuàng)新方案的能力，提高了學(xué)生的設(shè)計能力、空間想象力。

⑤豐富實驗教學(xué)形式：虛擬仿真實驗突破了實驗教學(xué)對客觀條件的依賴性，滿足實際的課堂教學(xué)需要。

5.依托虛擬仿真數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)教學(xué)多方位考核評價

虛擬方針實驗系統(tǒng)能夠記錄學(xué)生的全過程學(xué)習(xí)軌跡。學(xué)生通過虛擬仿真實驗操作后，對實驗結(jié)果加以分析，評價實驗效果，同時形成實驗報告上傳;教師可以利用系統(tǒng)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)效果、批改學(xué)生實驗報告以此來反思教學(xué)設(shè)計，從而提升教學(xué)效果。因此，在設(shè)計類課程群建設(shè)中，充分利用虛擬仿真數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)結(jié)果反饋，滿足了多層次、多角度評價，基本形成了一個較全面完整的評價體系。

二、.結(jié)語

結(jié)合設(shè)計專業(yè)的特點，對設(shè)計類課程群實行全面的實踐教學(xué)體系改革。建設(shè)了“虛實結(jié)合”綜合式的虛擬仿真設(shè)計類課教學(xué)程群，通過多樣虛實結(jié)合的實驗和實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生成為具有創(chuàng)新思維、掌握創(chuàng)業(yè)知識、專業(yè)技能扎實和適應(yīng)社會發(fā)展的新型人才。通過以上幾點依托虛擬仿真技術(shù)進行設(shè)計類課程群建設(shè)，初見成效但仍有不足。今后會繼續(xù)研究與探索加以實踐，以摸索出更好的教學(xué)方式。在“新文科”精神的觀照下，以社會需求和知識整合為導(dǎo)向，搭建專業(yè)協(xié)同交叉創(chuàng)新的教育平臺，系統(tǒng)地指導(dǎo)學(xué)生建立綜合知識體系。以“藝科融合”作為重要發(fā)展理念和教育特色，對藝術(shù)與虛擬仿真智能技術(shù)融合創(chuàng)新的教學(xué)模式進行系列探索。

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[6]韋蒙.虛實結(jié)合的地質(zhì)工程實踐教學(xué)方法改革[J]探礦工程，2017.

★ *基金項目：

①本文為2017年教改項目“虛實結(jié)合”的設(shè)計類專業(yè)實踐教學(xué)模式研究與應(yīng)用（JGA201702）階段性成果;

②本文為2016年度廣西高等教育創(chuàng)優(yōu)計劃——設(shè)計類虛擬仿真實驗教學(xué)中心項目（2016004）階段性成果之一。

③本文為2020年教改項目基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的設(shè)計專業(yè)研究生課程體系建設(shè)研究（2020YXW10）階段性成果之一。

作者簡介：宋冬慧、女、廣西玉林，桂林電子科技大學(xué)、藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，副教授、博士、藝術(shù)設(shè)計。95735A13-C90A-4C74-B72C-CA2F7E59D49F