XR虛擬實訓中心的設計人才培養(yǎng)模式改革思路

全行 張文濤

摘要：隨著虛擬現(xiàn)實等數(shù)字智能技術的發(fā)展，以實訓中心為依托的實訓教學面臨著新的機遇和話語體系。為了明晰XR虛擬現(xiàn)實技術如何助力設計人才培養(yǎng)，文章通過虛擬實訓中心建設與研究現(xiàn)狀、內(nèi)驅責任、人才培養(yǎng)思路和積極價值四個方面的探討，提出實訓教學數(shù)智化思維轉變，建構有效助力應用型高校的實訓課程，并總結依托虛擬實訓中心的設計人才培養(yǎng)的方法論措施，旨在分析依托虛擬實訓中心的設計類人才培養(yǎng)的規(guī)律，定位其教學角色，推動智能時代虛擬實訓中心教學模式改革。

關鍵詞：設計教育；虛擬實訓中心；XR技術；人才培養(yǎng)；教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2024）05-0088-03

Abstract：With the development of digital intelligence technologies such as virtual reality，practical teaching based on training centers is facing new opportunities and discourse systems. In order to study how extended reality technology can assist in the cultivation of design talents. The article explores the construction and research status，responsibility，talent cultivation ideas，and positive values of virtual training centers，proposes a transformation of digital thinking in practical teaching，constructs effective practical training courses to assist applied universities，and summarizes the methodological measures for cultivating design talents based on virtual training centers. The aim is to analyze the laws of cultivating design talents based on virtual training centers，position their teaching roles，and promote the reform of the teaching mode of virtual training centers in the intelligent era.

Keywords：Design education；Virtual training center；Extended reality；Personnel training；Teaching reform

引言

2022年9月召開的聯(lián)合國教育變革峰會發(fā)布《確保和提高全民公共數(shù)字化學習質(zhì)量行動倡議》，呼吁世界各國充分利用數(shù)字技術優(yōu)勢賦能教與學。[1]目前，虛擬現(xiàn)實技術日趨完善，這既為設計師提供了全新的設計工具、手段、機遇和挑戰(zhàn)，也為設計人才的培養(yǎng)營造了全新的語境。由于設計類人才培養(yǎng)固有的實踐性，以及對前沿技術的高敏感要求，智能時代的設計人才培養(yǎng)需要跟上數(shù)字技術發(fā)展步伐，虛擬實訓中心的建設和使用就為設計人才培養(yǎng)和設計人才需求之間搭建了一個橋梁。所謂的XR虛擬實訓中心，是綜合了AR、VR和MR技術的實訓中心，以三維影像、立體空間和交互式觸發(fā)為呈現(xiàn)特點，可以滿足學生虛擬仿真的教學實訓需求。通過建設資源平臺，各用戶僅配備各類VR/AR顯示終端，便可共享各類VR資源，在任意場所完成實訓、科創(chuàng)活動，實現(xiàn)統(tǒng)一集中管理，提高資源利用率。

一、XR虛擬實訓中心建設與研究現(xiàn)狀

近年來，XR技術在5G技術和元宇宙的浪潮下獲得了突飛猛進的發(fā)展。根據(jù)范麗亞（2022）等人對2021年XR熱點的回眸，XR產(chǎn)業(yè)在硬件側、軟件側、內(nèi)容及應用側均取得了重大突破。因此，隨著5G分布式精準云和確定性精準網(wǎng)的發(fā)展，信集（2020）、王運召（2021）、蘇峰（2022）等認為XR技術為教育領域的信息技術應用，尤其是為智慧教育、體驗教育提供了新機遇。

目前，已有學者關注到XR技術對于應用型高校實訓課程的助力作用。2020年8月，深圳職業(yè)技術學院與深圳移動聯(lián)合實現(xiàn)了5G+VR/ AR/MR沉浸式教學、云XR平臺和邊緣計算等。從當前的研究看，學者們對XR虛擬實訓中心的發(fā)展前景大多持積極態(tài)度。比如高偉、顏蕾等（2020）梳理了虛擬現(xiàn)實技術在中職教育中應用現(xiàn)狀，認為虛擬現(xiàn)實技術可以實現(xiàn)跨時間、跨空間的信息和情景傳播，尤其在高難度、高危險性的實訓環(huán)境中，可以提供前期的替代性訓練，從而提高實際操作中的安全性和成功率，表現(xiàn)形式的新穎也可以激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性。楊丹、眭碧霞（2021）集中討論了“5G+XR”支持的實訓教學變革，總結了基于具身體驗的、基于數(shù)字孿生模型的、人與智能機器跨地域協(xié)同的，以及實踐與創(chuàng)新創(chuàng)造相融合的4種實訓模式。從應用學科來看，王運召（2021）總結了XR技術在法學教學中的價值，認為在法學教學中引入擴展現(xiàn)實技術，能實現(xiàn)感觀模擬的功能創(chuàng)新，賦予法學教學類人化感知；蘇峰、林通（2022）討論了基于XR技術的警務實訓教學模式，并認為XR技術的應用在一定程度上將緩解了局、企協(xié)作關系以及健全相關實訓教學制度機制不健全、相關技術不夠成熟、師生知識理念及能力培養(yǎng)等一系列問題。目前對于XR虛擬實訓中心的研究大多集中在對事件的描述、特征的總結、問題的提出。而褚樂陽、陳衛(wèi)東等（2019）在《擴展現(xiàn)實（XR）技術及其教育應用展望》一文中的討論比較深入，對XR這種沉浸式技術進行了學術史梳理和哲學思考，并指出XR技術可為學習者提供智能教育產(chǎn)品設計，更有利于游戲化學習的實施，可創(chuàng)設智慧的學習環(huán)境，可優(yōu)化創(chuàng)客教育、設計教育、特殊教育等的實施。

國外相關研究在COVID-19之后大量涌現(xiàn)，并認為現(xiàn)在正是運用XR技術發(fā)展遠程教育（Ahmed Alnagrat，2022）、繼續(xù)教育（JoséFerreira，2020）的好時機。也有觀點將XR技術在教育中的應用對象擴展到教師本身，將XR作為鼓勵教師緊跟時代和企業(yè)需求變化，激發(fā)教師終身學習的動力（Karl W. Kosko，2021）。這些與國內(nèi)研究中看重XR對教育與科技融合、校企間合作的積極作用是一致的。不過，也有研究者（Anna Vasilchenko，2020）認為，應當冷靜對待XR技術對教育的介入和發(fā)展前景，因為目前受制于技術的成熟度、課程資源建設的成本，XR尚無法成為主流的教學和實訓方式。Vasilchenko尤其提出了在VR教學場景體驗中，過分地強調(diào)了觀看和體驗的“個體性”，這與課堂教育的集體性和場域性是相悖的。

基于上述梳理可以看出，即使現(xiàn)有一些學校通過招標的形式建設了XR虛擬實訓中心，學者們也都將XR技術的發(fā)展作為教學，尤其是虛擬實訓課程發(fā)展的新契機，但XR對虛擬實訓中心的技術介入仍然屬于一個新話題，仍有諸多爭議和不確定性，而這些也正是進一步研究需要面對和探討的方面。

二、元宇宙時代設計人才培養(yǎng)的內(nèi)驅責任

在元宇宙已經(jīng)成為科技領域不可回避的發(fā)展趨勢的當下，設計是元宇宙建構中重要的一環(huán)，更成為鏈接科技與用戶的重要服務環(huán)節(jié)。所以，在設計人才培養(yǎng)中，一方面應跟緊當前科技的發(fā)展，直面需求，另一方面也不能夠將設計視為一個孤立的教育內(nèi)容，設計本身的實用性價值和跨學科屬性已經(jīng)決定了設計類人才的培養(yǎng)需要被置于大的社會和時代背景之中。在這個意義上，通過教育使得人才適應元宇宙時代的設計要求和信息傳達系統(tǒng)，甚至挖掘設計人才在元宇宙時代的創(chuàng)新引領潛能，是目前設計教育對人才培養(yǎng)的內(nèi)驅責任。

（一）設計教育者對學習者的責任

目前在設計人才培養(yǎng)中，相對于學習者或者說受教育者而言，教育者仍然對培養(yǎng)目標、培養(yǎng)方式、教育內(nèi)容和教育方式占據(jù)著主動權。因此，首先應該敏感捕捉到設計發(fā)展趨勢，并承擔起人才培養(yǎng)迭代責任的是設計教育者。對于XR虛擬實訓中心的建設而言，可在保持以設計人才培養(yǎng)的核心不變的同時，在學校層面，集中學校力量統(tǒng)一建設的虛擬仿真實訓中心，虛擬現(xiàn)實平臺支撐各學院專業(yè)集群虛擬現(xiàn)實資源運行，實現(xiàn)既節(jié)約不同專業(yè)集群項目虛擬現(xiàn)實平臺硬件重復建設資金，又能規(guī)范全校范圍虛擬現(xiàn)實資源建設和集中統(tǒng)籌管理，使創(chuàng)客空間、創(chuàng)業(yè)空間、教學空間、虛擬實訓空間等融為一體。一般的虛擬仿真實訓中心總體布局主要分為沉浸交互體驗區(qū)、研究開發(fā)區(qū)、學習交流區(qū)等3個部分，具體空間布局如圖1所示。

“設計師可以通過擴展現(xiàn)實將設計方案以更加真實，全面的效果快速應用于實際場景中進行展示，使受眾在方案階段就能對設計有直觀的了解和感受。”[2]該教學方式打破原有對靜止或靜態(tài)事物的觀察，實現(xiàn)教學過程中不容易操作實驗案例的虛擬演練，通過動態(tài)全景環(huán)境虛擬提升學生學習興趣、好奇心和求知欲，激發(fā)學生自主學習和創(chuàng)新靈感，提高學生實踐技能；同時，多人協(xié)同可以進一步規(guī)范學生實操習慣，培養(yǎng)團隊意識和職業(yè)操守，提高學習效率。因此，建設XR虛擬實訓中心，可以說是設計教育者對元宇宙時代設計教育新責任的重要回應和積極反饋。

（二）設計學習者對用戶的責任

XR技術下的虛擬情景成為了用戶新的觀看對象，其“拓展現(xiàn)實”“虛擬現(xiàn)實”注定了它與傳統(tǒng)的觀看方式有所不同。雖然技術的發(fā)展之下，虛擬現(xiàn)實的體驗也將觸覺等感官納入考量，但仍然更多依賴視覺。“眼球追蹤的技術、動作捕捉的技術等，都會變得更加先進。這些技術的完善，能夠給人們帶來更好的體驗，讓虛擬現(xiàn)實變得更加逼真，無限接近真實的世界?！盵3]這里就引申出了迫切需要回應的視覺問題，即所謂的“虛擬”是一種不依賴于實體的存在，但對于視覺感官而言卻是“身臨其境”的真實。所以，對于這種新的觀看對象，從用戶的角度來說，XR虛擬實訓中心的圖像觀看方式、場景體驗方式、認知形成方式、交互觸發(fā)反饋效果、視覺接受方式都不同于當前主流的設計工具。

對于接受培養(yǎng)的設計學生而言，虛擬現(xiàn)實實訓中心提供的一種完全沉浸式立體視覺體驗，它跟蹤頭部及手部位置，進行虛擬現(xiàn)實的立體交互，隔離現(xiàn)實環(huán)境。對于設計人才來說，這種創(chuàng)作方式更為直觀、有效。因此，在設計教學中，我們要將學習者作為真正地為用戶提供服務的設計服務者，充分考慮元宇宙時代設計不同于以往的特性。更重要的是，設計學習者要從對用戶負責的態(tài)度基礎上，既善于運用新科技輔助設計能力提升，也及時更新知識技能，從而滿足用戶的訴求。

（三）社會對設計人才培養(yǎng)語境的責任

設計人才的培養(yǎng)天然地存在著多元的、復雜的周邊關系。這里所謂的“周邊關系”，既包括校企關系，也包括學校與社區(qū)的關系、學校與學生家長的關系，乃至人才與國家發(fā)展的關系?！霸谙到y(tǒng)思維作用下，設計關注交互、服務和體驗設計，關注社區(qū)人際互動與環(huán)境相生，關注組織架構與社會問題，其中很多問題涉及復雜的社會、政治、經(jīng)濟等基礎因素，且新興技術、行為科學、心理訴求、觀念意識等多維因素介入所形成的交叉融合局面使得問題更為復雜，這無形中對設計提出更高的要求?！盵4]目前，XR技術已經(jīng)滲透到了不少領域，包括商業(yè)、醫(yī)療健康、軍事、制造業(yè)、交通業(yè)、旅游業(yè)等。這也就意味著以XR技術為橋梁，高校的實訓課程與行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需求取得了連接。

應用型高校課程設置中的實踐操作課程占比高，但是受限于實訓條件，有些實訓教學難以開展，利用沉浸式XR應用不但可破解這些難題，而且還可以創(chuàng)設一些以前實施不了，或存在危險，或無法重現(xiàn)的情境，從而進一步構建協(xié)同合作和供需平衡的校企關系（如圖2）。設計，作為一個建構在生產(chǎn)端和需求端之間的關聯(lián)性環(huán)節(jié)，“仿真”技術的提高帶來的是針對性、精準度更高的產(chǎn)品匹配要求。為此，XR虛擬實訓中心的周邊關系“超越以往任何時期的一種新型協(xié)同合作關系，甚至可以稱為一種‘合作共生體，全面推進高素質(zhì)和高技術技能人才的定向、精準培養(yǎng)”[5]。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術的設計人才培養(yǎng)思路

目前，XR實訓中心的發(fā)展仍處于初級階段，學校設置的虛擬現(xiàn)實技術支持下的課程比較有限。經(jīng)過近年的發(fā)展，各高校的設計人才培養(yǎng)已經(jīng)形成了較為成熟的教學體系，但元宇宙時代的設計需求和用戶訴求已經(jīng)對設計人才培養(yǎng)提出了新的要求，為此，我們需要在教育思維、系統(tǒng)性建構、課程主題和內(nèi)容上做出響應。

（一）意識先行，深化設計教育改革創(chuàng)新

設計，是一門實用性非常強的學科，這就要求教師和學生始終保持對新技術、新趨勢的開放態(tài)度?！按髷?shù)據(jù)、人工智能等計算技術的進步對數(shù)字媒體藝術設計中的‘遠見（insight）提出了更高的要求。這里的遠見包含兩個方面：一方面主要指更加豐富的創(chuàng)新想象能力，另一方面主要指貫穿整個設計過程的成長型思維。”[6]

首先，要激發(fā)教師和學生打開和接受新技術的創(chuàng)新意識。誠然，當前的XR技術還發(fā)展不完全，但教師和學生在這一時期便可以及時地關注人工智能、5G、XR等新一代信息技術的發(fā)展，并把它們作為帶動設計學習和人才培養(yǎng)的重要技術節(jié)點。教育是具有長期性的，這既包含了教育本身的完成周期，也指對學生的影響。因此，為了應對信息技術的日新月異，教師和學生都應該采納一種更開放和進取的姿態(tài)，用高遠的立意延長教育的有效性。

其次，將虛擬現(xiàn)實設計作為實體設計的延伸。虛擬現(xiàn)實技術之所以與設計學科、設計教育有著深刻的關聯(lián)，是由于設計為虛擬的現(xiàn)實、為元宇宙提供的建構性支持。進而，我們可以在此基礎上發(fā)揮設計的作用，如營造視覺空間、提供視覺體驗，等等，這些都可以被視為虛擬現(xiàn)實技術對設計的拓展?；诖?，我們可以認為元宇宙時代設計人才的培養(yǎng)是對當前設計教育的更進一步，這是明確深化設計教育改革創(chuàng)新未來方向的關鍵。

再次，要彰顯設計教育在元宇宙時代的綜合性、貫通性特征。新文科背景下，設計人才的培養(yǎng)，“要與計算機、廣告學、材料工程等相關專業(yè)增強互動與合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，拓寬知識領域”[7]。自從元宇宙元年，這個去中心化的平行世界將多領域、多學科整合到了一個場域，更是成為了政治、經(jīng)濟、文化進行對話的新平臺。與傳統(tǒng)意義的時空不同的是，設計在其中具有了更多主動參與的機會，也對元宇宙的體驗建構更具影響力。換而言之，在虛擬現(xiàn)實時代，設計人才的培養(yǎng)應逐漸凸顯出專業(yè)知識與跨領域融合的主導模式。

（二）全面支持，完善設計教育系統(tǒng)性建構

第一，積極依靠政策支持，爭取經(jīng)費保障。習近平總書記在中共中央政治局第十一次集體學習時強調(diào)，“要按照發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力要求，暢通教育、科技、人才的良性循環(huán)，完善人才培養(yǎng)、引進、使用、合理流動的工作機制”。這為我們做好人才工作、促進新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展提供了基本遵循。教育部、各省、多校對虛擬仿真實訓基地的培育項目都加大了經(jīng)費投入，切實推進虛擬現(xiàn)實技術與教育教學的深度融合，賦能教育高質(zhì)量發(fā)展。在這樣的大背景下，設計教育也要看準政策方向，爭取建設經(jīng)費支持。

第二，完善教師培訓支持，營造創(chuàng)新氛圍。盡管設計教育者已經(jīng)具備了設計知識和能力，但在元宇宙時代，教育者需要及時更新自己的知識體系，學校和信息技術掌握者也應該為設計教師提供一定的培訓機會。這種培訓的支持和氛圍的營造實際上呼應了設計人才培養(yǎng)的初衷，最終將積極作用于元宇宙設計新的表征策略。

第三，要將對虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術的關注納入人才培養(yǎng)評價標準。突破信息技術進入設計人才培養(yǎng)瓶頸的契機在于，設計人才培養(yǎng)評價標準自身的結構性調(diào)整，真正將虛擬現(xiàn)實等信息技術作為設計人才培養(yǎng)的一項內(nèi)容或一個媒介，正式建立起新的話語體系，這既有利于教育改革的落實，也有利于形成相對穩(wěn)定的教育標準，以促進其長期、可持續(xù)發(fā)展。

（三）課程改革，落實設計教育新要求

首先，要推動新一代信息技術深度融入設計教育教學全過程。傳統(tǒng)教育受制于“教師-學生”的預設定位，設計教育的主要環(huán)節(jié)表現(xiàn)為課堂、講座、實習等單向輸出，當虛擬現(xiàn)實等技術進入設計人才培養(yǎng)時，其教育場景就更加多樣、立體、可感知，這有助于學生形成良好的創(chuàng)作體驗和先進的設計思維，并將其反映在自己的實踐中。因此，有必要全方位、扎實落實信息技術對設計教育教學的融入，而不僅僅將虛擬現(xiàn)實作為一個“華麗的噱頭”。

其次，引導發(fā)展以賽代課，以賽代訓的教學形式。目前，已經(jīng)有賽項關注到虛擬現(xiàn)實設計技能等比賽內(nèi)容，比如全國工業(yè)和信息化技術技能大賽虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品設計師賽項、中國虛擬現(xiàn)實大賽、全國職業(yè)院校技能大賽虛擬現(xiàn)實（VR）設計與制作賽項等。在備賽過程中，學生需要錘煉制作技術、反復打磨作品呈現(xiàn)效果，參加競賽可以提升設計學習者的創(chuàng)新實踐能力。更重要的是，尤其對于虛擬現(xiàn)實設計這類較為新興的學習內(nèi)容，參加比賽可以為師生提供交流互鑒的機會，了解前沿技術和設計發(fā)展動態(tài)。

最后，要盡可能地豐富教育信息化2.0轉型下的課程資源。有的學校雖然建立了虛擬實訓中心，但受制于課程和教師教學內(nèi)容的更新速度，實訓中心的利用效率不高。因此，我們要解決的就是建立豐富的虛擬實訓課程資源，讓設計人才的培養(yǎng)能夠借力于XR技術的發(fā)展。當技術與教學通力合作，就可以為應用型高校，開放教育、繼續(xù)教育類高校提供在更廣泛范圍內(nèi)實現(xiàn)XR教學的可能性，豐富學校的實訓或其他課程的設置。

四、虛擬實訓中心對設計人才培養(yǎng)的積極價值

第一，XR虛擬實訓中心可以有效助力應用型高校的實訓課程，提升實訓效果。雖然目前的XR虛擬實訓中心建設和應用中仍存在傳統(tǒng)實操教學模式限制、關聯(lián)智能技術尚不成熟、教師信息技術應用能力不高等限制因素，但XR技術對情境再現(xiàn)的真實性、可感知性、交互性、及時修正完善的可能性，都與實訓中心建設要求高度契合，因此在5G、XR等智慧技術快速發(fā)展的當下，需要更新教學觀念，意識到XR虛擬實訓中心可挖掘、可探究、可有效運行的發(fā)展前景。

第二，XR技術的逐漸成熟為XR與特定學科的交叉帶來可能，將有可能引領未來應用型高等教育發(fā)展的另一種形態(tài)和模式。XR虛擬實訓中心為當前高等教育中實踐教學欠缺的困境提供一種解決方案，XR與設計教育的結合不僅可以增強真實性、場景化學習體驗，提升教學效果，而且為高質(zhì)量設計人才的培養(yǎng)、培訓提供學習平臺，提升學生的職業(yè)和社會意識，以便更順利、有效地融入到企業(yè)和社會生產(chǎn)中去。

第三，推動科學技術進步下人才培養(yǎng)模式的轉型發(fā)展。我國的教育信息化正處在以新一代信息技術實現(xiàn)信息化教學2.0“個性化、個別化、人性化（智能化）、差異化、精確化、公平而有質(zhì)量”目標的關鍵轉折點。XR是教學資源的最新表現(xiàn)形式，基于XR技術與教育的融合，應用學科將逐步從講授走向體驗和實踐，同時有助于培養(yǎng)學習者的“以用戶和需求為中心”的行業(yè)意識。正如全球頂尖的創(chuàng)新設計專家埃佐·曼奇尼（Ezio Manzini）教授所言，“在面向網(wǎng)絡化可持續(xù)社會的轉型過程中，所有的設計都是（或者應該是）一種設計研究活動，都應該推動社會技術實驗”。[8]

結語

如果說圖片、影像等二維數(shù)字化呈現(xiàn)還有著一些對文化故事的單向度敘事傾向，那么當前虛擬現(xiàn)實等技術支持下的三維數(shù)字化呈現(xiàn)則更加強調(diào)“人”在設計對象感悟和傳承過程中的主動性。對于設計類人才培養(yǎng)而言，接受并充分利用XR技術是科技發(fā)展與意識進步公共推動的必然結果。對于前者而言，當前的設計教學的虛擬實訓得益于數(shù)字技術的進步，學生也得以通過更為可見的方式提升設計質(zhì)量；而對于后者而言，這是設計類人才培養(yǎng)和教學模式的變革，是對學生和教師的內(nèi)在觀念的更新。因此，當二者共同地作用于設計類人才的培養(yǎng)，一方面，讓學生自己動手設計和探究虛擬仿真項目，培養(yǎng)學生自主學習能力、空間想象能力和技術創(chuàng)新能力，同時培養(yǎng)團隊意識；另一方面，教師可利用虛擬仿真技術的沉浸感、互動性等技術特點，隨時進入學生虛擬場景進行技術指導，從而達到提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標。

基金項目：本文為 2022 年江蘇省教育科學規(guī)劃課題“基于 XR 技術的虛擬實訓中心建構與應用研究”（B/2022/01/162）；2023 年江蘇開放大學（江蘇城市職業(yè)學院）教學改革研究課題“智能時代虛擬實訓中心教學模式改革的理論與實踐研究”（重點課題）（23-ZD-05）；2023年度高校哲學社會科學研究一般項目“基于XR技術的博物館沉浸式設計研究”（2023SJYB0782）；2023 年江蘇省產(chǎn)學研合作項目“虛擬仿真多人交互平臺及實訓軟件研發(fā)”（BY20230119）階段性成果之一

參考文獻

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