VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用研究綜述

王梓?！⊙Ρ?/p>

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；藝術(shù)設(shè)計；教育教學(xué)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）21-0106-03

0 引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR） 是一種運用計算機技術(shù)和傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等對現(xiàn)實世界進行模擬仿真的全新實用技術(shù)，具有高度的真實感并能與周圍環(huán)境進行自然的交互[1]。在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了全新的工具和平臺，使藝術(shù)創(chuàng)作更加多樣化、自由化，同時也拓寬了觀眾的審美體驗。

通過虛擬現(xiàn)實，學(xué)生可以更直觀、沉浸地理解和體驗藝術(shù)作品，從而提高他們的藝術(shù)鑒賞能力和創(chuàng)作技能。同時，教師也可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行更生動、更豐富的教學(xué)活動，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。然而，盡管虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，但其實際應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)成本高昂、設(shè)備使用復(fù)雜等問題。因此，本研究通過整理近十年有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的相關(guān)資料文獻，從教學(xué)過程視角切入，將教學(xué)過程分為課程設(shè)置、課堂講授、作品展示、課后實踐四個環(huán)節(jié)，分別分析與總結(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)中的作用，并針對其局限性給出建議，以期用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為教育工作者提供見解和策略，從而提升藝術(shù)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR） 是一種通過軟件操作還原現(xiàn)實場景的技術(shù)。它巧妙地將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體相結(jié)合，是技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科。這種集視覺、聽覺、觸覺為一體的三維空間，能夠給學(xué)生帶來身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生、軍事、教育、設(shè)計、制造等多個領(lǐng)域。最近幾年，它開始進入教學(xué)領(lǐng)域，并取得了良好的效果。

其技術(shù)特征主要有以下幾點：

1） 沉浸感。沉浸感主要是通過模擬仿真的環(huán)境，使學(xué)生能夠身臨其境地感受藝術(shù)作品和設(shè)計場景，深入了解藝術(shù)元素和設(shè)計原則的應(yīng)用。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還能幫助學(xué)生全面融入藝術(shù)環(huán)境，通過自由移動和操作來優(yōu)化設(shè)計方案和空間布局，培養(yǎng)學(xué)生的審美意識和情感表達能力，為未來的藝術(shù)實踐奠定堅實基礎(chǔ)。

2） 交互性。利用虛擬現(xiàn)實設(shè)備學(xué)生可以與藝術(shù)作品進行互動，感知場景的變化。這種方式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，從而推動藝術(shù)教育的創(chuàng)新發(fā)展。通過與虛擬世界的互動，學(xué)生還能夠?qū)崟r調(diào)整和修改設(shè)計方案，探索不同的創(chuàng)意可能性，從而在藝術(shù)設(shè)計的實踐中不斷突破傳統(tǒng)的限制，創(chuàng)造出更具創(chuàng)新性和獨特性的作品。

3） 構(gòu)想性。VR技術(shù)作為一種創(chuàng)新的教育工具，通過創(chuàng)造出沉浸式的虛擬環(huán)境，學(xué)生可以在現(xiàn)實世界的限制之外盡情發(fā)揮想象力。這種技術(shù)不僅能夠提供即時的視覺反饋，還能夠加速設(shè)計過程，提高時效性，并且拓寬了藝術(shù)表現(xiàn)形式的邊界。同時，虛擬現(xiàn)實還為學(xué)生提供了一個自由的創(chuàng)作空間，培養(yǎng)了他們的想象力和創(chuàng)造力[2]。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

通過對現(xiàn)代教育技術(shù)教學(xué)過程的研究，將教學(xué)過程分為課程設(shè)置、課堂實施、作品展示、課后實踐四個環(huán)節(jié)。將VR技術(shù)應(yīng)用在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)過程中，能夠擴充課程設(shè)置的范圍，增強課堂教學(xué)的沉浸感，實現(xiàn)作品展示的直觀性和真實性，提高實訓(xùn)實踐的操作性和評價性。

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課程設(shè)置上的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在課程設(shè)置中，能夠擴充課程設(shè)置的范圍。

一是融入進已有課程中。越來越多的教育和機構(gòu)開始將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于藝術(shù)設(shè)計課程中，為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)機會和體驗。例如，可以應(yīng)用于藝術(shù)設(shè)計史、藝術(shù)設(shè)計理論、藝術(shù)設(shè)計實踐等多個方面，以滿足不同層次和需求的學(xué)生。二是與已有課程的結(jié)合，開發(fā)出新的課程。教育機構(gòu)還可以根據(jù)不同的培養(yǎng)方向和學(xué)生需求開發(fā)出新的VR藝術(shù)設(shè)計課程。例如，開設(shè)VR游戲設(shè)計、VR動畫制作等課程。

在藝術(shù)設(shè)計史課程中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)學(xué)生可以更加直觀地了解不同時期和地區(qū)的藝術(shù)設(shè)計風(fēng)格和發(fā)展歷程，從而更好地理解藝術(shù)設(shè)計的演變和發(fā)展趨勢。在藝術(shù)設(shè)計理論課程中，南京藝術(shù)學(xué)院在藝術(shù)專業(yè)核心課程群中加入虛擬現(xiàn)實知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，該校的數(shù)字媒體藝術(shù)系還下設(shè)有虛擬現(xiàn)實藝術(shù)、互動媒體藝術(shù)等專業(yè)方向，結(jié)合新技術(shù)使教學(xué)更具前沿性和應(yīng)用性[3]。在藝術(shù)設(shè)計實踐課程中，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)學(xué)生可以更加生動地體驗和參與到藝術(shù)設(shè)計實踐中，從而更好地掌握藝術(shù)設(shè)計的技能和方法。例如，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院動畫專業(yè)引入了創(chuàng)新的“虛擬現(xiàn)實動畫設(shè)計課程”，充分展現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的獨特優(yōu)勢，包括沉浸性、交互性和激發(fā)想象力等，通過運用渲染技術(shù)、交互技術(shù)和傳感技術(shù)等手段，動畫藝術(shù)得以突破傳統(tǒng)的畫框思維模式，進一步探索了在跨學(xué)科技術(shù)背景下，以“突破畫框”為核心的全新動畫藝術(shù)教學(xué)模式[4]。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課堂實施上的應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在課堂實施中，能夠加強課堂教學(xué)的沉浸感。

藝術(shù)設(shè)計需要學(xué)生感知身邊事物，教師要為學(xué)生創(chuàng)建一個利于創(chuàng)作的藝術(shù)氛圍。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能將無法直接接觸的環(huán)境和事物呈現(xiàn)出來，讓學(xué)習(xí)者全身心地沉浸到情境中。其趣味性還能促使學(xué)生進行自主探索，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

朱永寧、葛婷等人綜合運用多種研究方法，提出一種基于VR技術(shù)的全景式流體繪畫創(chuàng)作系統(tǒng)，該系統(tǒng)為全景流體動力學(xué)繪畫系統(tǒng)提供了一個新的全景圖繪制方法，對其可用性作出評估后，結(jié)果顯示那些具有流體繪畫經(jīng)驗的學(xué)習(xí)者對這種系統(tǒng)有很高的評價[5]。

還有學(xué)者運用虛擬現(xiàn)實的沉浸式環(huán)境，開發(fā)學(xué)生的空間推理能力。柳瑞雪、王琛等人設(shè)計并開發(fā)沉浸式“陶瓷藝術(shù)與制作”課程并進行實驗驗證，研究結(jié)果表明與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，學(xué)習(xí)者在該環(huán)境進行陶瓷課學(xué)習(xí)后，空間推理技能得到了顯著性提高[6]。在此之前已有很多學(xué)者提出類似觀點，例如，在VR技術(shù)支持的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者構(gòu)建一個虛擬的“三維物體”并對其進行移動、旋轉(zhuǎn)、變形組合等操作[7]，對虛擬“三維立方體”進行選擇、移動等操作[8]，對虛擬的“多面體形狀”進行移動、旋轉(zhuǎn)和縮放等操作[9]。而通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸感增強學(xué)生的空間推理能力是這一領(lǐng)域新的思路。

以上的研究都表明，VR技術(shù)支持的課堂環(huán)境改進了傳統(tǒng)的藝術(shù)設(shè)計教學(xué)方式，即采用電子白板、PPT 以及視頻等技術(shù)工具進行二維學(xué)習(xí)的方式，幫助學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中體驗藝術(shù)設(shè)計過程，發(fā)展學(xué)生的空間思維，激發(fā)學(xué)生藝術(shù)創(chuàng)作的潛力和興趣。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在作品展示上的應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在作品展示中，能夠?qū)崿F(xiàn)作品展示的直觀性和真實性。

在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)學(xué)習(xí)中，教師常常會選擇優(yōu)秀的作品，在授課中作為教材和范本給其他學(xué)生學(xué)習(xí)，并在課堂上對它們進行評價分析。學(xué)生也需要經(jīng)常到美術(shù)館、展覽館從當代、過去的優(yōu)秀藝術(shù)設(shè)計作品中汲取靈感。然而，傳統(tǒng)的書面圖像或電子圖像的效果往往不夠理想，而且多媒體視頻或圖像的分辨率也相對較低。為了提高作品展示的真實性，將作品放入虛擬現(xiàn)實設(shè)備中可以將作品更清晰、更全面地呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。

日本Teamlab實驗室推出“水晶宇宙中漫步”“無窮——和錦鯉一起在水面上舞蹈”等多重感官體驗的裝置，給參與者留下極為深刻的印象[10]。在文化遺產(chǎn)領(lǐng)域，以虛擬現(xiàn)實等計算機技術(shù)為支撐的數(shù)字文化遺產(chǎn)技術(shù)，為數(shù)字化記錄、保存、展示和利用文化遺產(chǎn)提供了豐富的手段（潘志庚等，2020） 。例如，Young等人用虛擬修復(fù)技術(shù)結(jié)合三維掃描，完成了對石佛殘缺部分的修復(fù)工作[11]；北京故宮博物院網(wǎng)站的研究人員營造出了《紫禁城·天子的宮殿》虛擬現(xiàn)實館場，為瀏覽者提供全身心、高體驗感的在線參觀形式，領(lǐng)略故宮文化遺產(chǎn)的優(yōu)美與精髓[12]。

這些虛擬展覽、虛擬博物館的出現(xiàn)加強了學(xué)習(xí)者對藝術(shù)的感官體驗，使學(xué)習(xí)者能夠更直觀、深刻地理解作品，更好地體驗設(shè)計者的創(chuàng)意，了解作品本身的精神內(nèi)涵。

2.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在課后實踐中的應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在作品展示中，能夠提高實訓(xùn)實踐的操作性和評價性。

在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)中，地點和空間制約了學(xué)生思維的廣度和創(chuàng)造力。然而，通過VR技術(shù)實現(xiàn)虛擬實訓(xùn)，可以超越傳統(tǒng)的教室環(huán)境，有效地解決這一問題，拓展學(xué)生的設(shè)計思維。此外，虛擬現(xiàn)實還能夠為學(xué)生提供符合就業(yè)需求的真實工作場景。通過模擬真實的設(shè)計項目和工作流程，學(xué)生們可以在虛擬環(huán)境中進行操作和實踐，有助于學(xué)生們更快地適應(yīng)就業(yè)環(huán)境，提高他們的競爭力。

目前，VR技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各類藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的實訓(xùn)課中。秦燕妮、謝浩等人提出采用沉浸式虛擬現(xiàn)實模擬包裝盒的制作過程，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境下創(chuàng)建三維立體的包裝盒，解決了藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)中抽象性設(shè)計問題，學(xué)生在制作產(chǎn)品的過程中發(fā)現(xiàn)誤差，可以隨時恢復(fù)上一步并修改，這一功能在節(jié)約資源的同時又使實踐操作變得簡便[13]。通過這種訓(xùn)練方式，可以讓學(xué)生提前熟悉設(shè)計領(lǐng)域的實際工作，快速地掌握設(shè)計與制造技能。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還為一些學(xué)生學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識打下了堅實的基礎(chǔ)，學(xué)生通過模擬訓(xùn)練，比如從模型庫里選擇合適的榫卯，然后將它們拆散或者組合，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作技能，激發(fā)了他們對專業(yè)的熱情。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓人們沉浸在一個仿佛真實的環(huán)境中，提高實踐教學(xué)的效果，讓學(xué)生更加深入地理解概念。同時，它的應(yīng)用還大大提升了教學(xué)的效率。不僅節(jié)省實驗設(shè)備，還可以讓多名學(xué)習(xí)者同時實訓(xùn)練習(xí)。還有一些VR實踐教學(xué)平臺將學(xué)生的實驗操作過程完整地記錄下來，并根據(jù)實際情況自動進行調(diào)整，以便更好地進行評估和反饋，從而減輕教師在教學(xué)中的考核工作量。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的多種教學(xué)模式，實現(xiàn)了藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的理論知識和實踐技能的完美結(jié)合，從而更好地培養(yǎng)出具備創(chuàng)新思維和實踐能力的人才。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的局限和建議

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的局限

盡管虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)體驗中顯示出很多優(yōu)勢，但它仍然是一種新興技術(shù)，存在一些不足之處。

首先，制造過程可能需要耗費大量精力和資源。利用VR技術(shù)創(chuàng)造出多樣的藝術(shù)設(shè)計實踐，涉及大量的技能（燈光、紋理、背景、后期交互等），在呈現(xiàn)上逼真和真實間會存在一定差異[14]。同時還要考慮學(xué)生興趣，設(shè)計有藝術(shù)感、有人文情感的虛擬環(huán)境[15]。其次，教師的培訓(xùn)和準備是一個挑戰(zhàn)。使用VR技術(shù)進行教學(xué)需要教師具備相應(yīng)的操作知識，以及設(shè)計和指導(dǎo)學(xué)生的能力。然而，許多教師可能缺乏相關(guān)的培訓(xùn)和經(jīng)驗。此外，教師還需要針對VR技術(shù)的應(yīng)用進行課程設(shè)計和教學(xué)方法的調(diào)整，以適應(yīng)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)的特點和要求。最后，目前的虛擬設(shè)備無法支持所有功能的實現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實的實踐已經(jīng)取得了長足的進展，但是由于它的技術(shù)門檻比較低，因此實踐上仍然存在一定局限性。持續(xù)使用一些設(shè)備后還可能導(dǎo)致身心疲勞，例如快速掃描可能導(dǎo)致頭痛，導(dǎo)致學(xué)生對課程降低熱情。

因此在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)實踐方面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)推廣仍然存在一定的空白。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的建議

第一，優(yōu)化VR技術(shù)設(shè)備和軟件。加強虛擬現(xiàn)實技術(shù)的各類軟件、硬件設(shè)施建設(shè)，提升虛擬現(xiàn)實設(shè)備的使用體驗，從而更好地滿足藝術(shù)設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)課程的需求。培養(yǎng)出一批專業(yè)的軟件開發(fā)人員，以提高軟件的性能和可靠性。此外，加強校企合作，采取多種模式，共同推動硬件設(shè)備的更新?lián)Q代，并依據(jù)有關(guān)政策，給予更多的補貼和減免，以支持虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。第二，加強教師的培訓(xùn)和支持。教育機構(gòu)和學(xué)校應(yīng)該提供定期的培訓(xùn)課程，幫助教師了解VR技術(shù)的基本原理、操作技巧和教學(xué)方法。此外，還可以鼓勵教師參與技術(shù)應(yīng)用的研究和實踐項目，以不斷提升他們的能力和經(jīng)驗。第三，鼓勵學(xué)生參與創(chuàng)作和合作。因此，教育機構(gòu)和教師應(yīng)鼓勵學(xué)生利用VR技術(shù)進行個人和團隊的藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)作。如，組織學(xué)生參與虛擬展覽、競賽和合作項目等，展示他們的作品和交流經(jīng)驗。這樣的實踐和合作將促進學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和團隊合作能力的培養(yǎng)。

總之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中顯現(xiàn)出很大的潛力，但也存在一些問題。只有通過不斷地探索和實踐，才能充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)成為當今社會的一種重要的新興技術(shù)，它的出現(xiàn)為藝術(shù)設(shè)計教學(xué)帶來了前所未有的改變，為藝術(shù)設(shè)計專業(yè)的發(fā)展提供了強大的推動力。本研究對VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用進行了綜述和分析。通過對相關(guān)研究和案例的梳理，可以得出以下幾個結(jié)論和展望。

首先，VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可以身臨其境地體驗藝術(shù)作品和設(shè)計場景，拓展了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性。通過提供更直觀、互動和個性化的學(xué)習(xí)體驗，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，培養(yǎng)其對藝術(shù)設(shè)計的熱情和批判性思維能力。

其次，VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用還存在一些問題和挑戰(zhàn)。首先是技術(shù)設(shè)備和成本的限制，高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實設(shè)備和軟件的投入需要一定的經(jīng)費支持。其次是教師的培訓(xùn)和能力提升，他們需要適應(yīng)和掌握新的教學(xué)工具和方法。此外，還需要進一步研究和探索如何將技術(shù)與課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標有效結(jié)合，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力。

未來，可以從以下幾個方面深入研究。首先，進一步優(yōu)化虛擬現(xiàn)實的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，提高其圖像質(zhì)量、交互性和用戶體驗。其次，探索多模態(tài)交互的設(shè)計，結(jié)合音頻、觸覺和動作捕捉等技術(shù)，使學(xué)生能夠以更多樣化的方式與虛擬環(huán)境進行互動。此外，還可以關(guān)注VR技術(shù)應(yīng)用于具體的藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域，例如建筑設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、時尚設(shè)計等，以滿足不同學(xué)科和專業(yè)的需求。