虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高中美術(shù)教學(xué)靜物擺放中的應(yīng)用研究

徐繼華，張　宏（.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，黑龍江 哈爾濱5000；.哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱5000）

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高中美術(shù)教學(xué)靜物擺放中的應(yīng)用研究

徐繼華1，張宏2
（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150001）

靜物擺放是提升學(xué)生綜合藝術(shù)素養(yǎng)的有效途徑。在高中美術(shù)特長生的實際教學(xué)中，靜物擺放依然保持其傳統(tǒng)的教學(xué)形式，受客觀條件的制約嚴(yán)重，教學(xué)手段落后，已經(jīng)無法完全滿足師生需求。文章從靜物擺放教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，剖析了教學(xué)中存在的現(xiàn)實問題，在探明虛擬現(xiàn)實技術(shù)“以虛代實”的應(yīng)用性本質(zhì)后，提出構(gòu)建靜物擺放虛擬系統(tǒng)的可行性方式，最后在闡明靜物擺放虛擬系統(tǒng)的內(nèi)容和教學(xué)流程的基礎(chǔ)上，探討了利用靜物擺放虛擬系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)較于傳統(tǒng)靜物擺放教學(xué)的優(yōu)勢，為教育信息化背景下靜物擺放教學(xué)提供了新思路。

虛擬現(xiàn)實；靜物擺放；美術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)

一、引言

靜物是藝術(shù)家熱衷表現(xiàn)的題材之一，與靜物相關(guān)的研究也不少。從20世紀(jì)末開始，對靜物擺放教學(xué)的研究開始逐漸增多，除了研究其具體的實踐方式和教學(xué)方法外，更不乏有學(xué)者研究其與培養(yǎng)審美感知力、想象力、創(chuàng)造力等綜合藝術(shù)素養(yǎng)的關(guān)系，極大地肯定了靜物擺放的意義與價值，并提倡教師應(yīng)積極組織學(xué)生擺放靜物。在高中美術(shù)特長生的實際教學(xué)中，靜物擺放依然保持其傳統(tǒng)的教學(xué)形式，物少人多、場地不夠、經(jīng)費有限、流程繁瑣等諸多現(xiàn)實問題顯露出來，導(dǎo)致教學(xué)效率低、教學(xué)效果不理想，嚴(yán)重制約了靜物擺放教學(xué)的開展。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅猛發(fā)展及教育信息化的大力推進(jìn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域的研究越來越深入和廣泛，其具備高仿真、強交互、自主靈活性等諸多優(yōu)勢，為解決教學(xué)中的現(xiàn)實問題提供了較好的解決方案。我國在2011年6月份出臺了 《教育信息化發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）（征求意見稿）》，標(biāo)志著新一輪教育技術(shù)改革的到來。在靜物擺放教學(xué)開展不理想的背景下，我們應(yīng)抓住機遇，充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為靜物擺放教學(xué)探索切實可行的改進(jìn)方案。

二、靜物擺放的教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.靜物擺放的內(nèi)涵及意義

在高中美術(shù)特長生的基礎(chǔ)教學(xué)中，靜物是常用的教學(xué)題材。靜物擺放是將一些靜止的物體如廚房炊具、文化用品、勞動工具、文物古董、花卉果蔬等根據(jù)作者的表達(dá)意圖，經(jīng)過認(rèn)真的觀察選擇、搭配布置，使其在色彩、形體、質(zhì)感、視覺量感、空間狀態(tài)等諸多對比關(guān)系上豐富多樣、和諧統(tǒng)一，傳達(dá)出靜物的審美意蘊和創(chuàng)作者的審美感受。

作為靜物寫生的必要前提，擺放靜物是想象美、感知美和創(chuàng)造美的過程，學(xué)生只有具備審美的能力，才能更充分地將美表現(xiàn)于畫面。而擺放好的靜物實際已經(jīng)考慮了構(gòu)圖的許多要素，為接下來的寫生打下基礎(chǔ)［1］。擺放靜物的意義不止于此，經(jīng)常練習(xí)擺放靜物有助于深刻認(rèn)識靜物的基本屬性，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各要素間的組成關(guān)系，理解并掌握形式美的規(guī)律，從而提高自身的審美感知力、想象力、創(chuàng)造力等綜合藝術(shù)素養(yǎng)，打破原有的思維定勢，為之后的靜物默寫、自主創(chuàng)作乃至更多藝術(shù)領(lǐng)域的自覺創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。

2.靜物擺放教學(xué)的現(xiàn)實困境

目前，靜物擺放的教學(xué)途徑包括基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、靜物畫鑒賞和實踐三種。在實際教學(xué)中，一般教師會將前兩者結(jié)合起來，在講解理論時為避免枯燥的照本宣科，會結(jié)合美術(shù)史上經(jīng)典的靜物畫作為示例加以說明，使學(xué)生既能了解靜物畫的發(fā)展史，又能在對靜物畫的鑒賞中掌握形式美的規(guī)律。在一些環(huán)境論社會學(xué)家看來，人類的很多重要能力都是通過直接或者間接途徑的模仿形成的。法國社會學(xué)家加布里埃爾·塔爾德認(rèn)為，我們更新知識，就是靠模仿獲得這些經(jīng)驗的人［2］?？梢娔７聦τ趯W(xué)習(xí)的重要性。但是由于現(xiàn)實中沒有和靜物畫中相同的靜物，學(xué)生對于靜物畫的學(xué)習(xí)只能停留于表面，而不能“臨摹”其擺放形式，在一定程度上阻礙了學(xué)生對知識進(jìn)一步的理解和掌握。

組織學(xué)生實踐受現(xiàn)實因素的制約較強，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在高中美術(shù)特長生的實際教學(xué)中，受教學(xué)經(jīng)費的影響，教學(xué)資源有限，一般畫室物少人多，場地不夠，只能分組練習(xí)，具體到每個學(xué)生的練習(xí)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，組織學(xué)生擺放靜物大費周折，效率低下。為保護(hù)教學(xué)資源，節(jié)省經(jīng)費，易碎靜物如陶罐、瓷罐、玻璃器皿等一般置于儲藏室，避免學(xué)生破壞，這無疑制約了學(xué)生練習(xí)的積極性，而易變質(zhì)靜物如花卉、果蔬等不得不臨時購買，給教學(xué)造成諸多不便。諸多現(xiàn)實問題導(dǎo)致組織學(xué)生擺放靜物的教學(xué)效率低，教學(xué)效果不理想，在美術(shù)高考的大背景下，很多教師把精力放在對學(xué)生技能的訓(xùn)練上，幾乎不會組織學(xué)生參與靜物的擺放，更不要說進(jìn)行專項練習(xí)。普遍的現(xiàn)象是教師提前擺好靜物，學(xué)生被動接受寫生對象，直接進(jìn)入寫生的起稿環(huán)節(jié)。人本主義思潮的興起，建構(gòu)主義理論和后現(xiàn)代課程觀被教育界所認(rèn)同，提倡以學(xué)生為主體的自主性、探究性和合作性的學(xué)習(xí)方式［3］，學(xué)生被動接受的學(xué)習(xí)方式已經(jīng)不符合現(xiàn)代化的教學(xué)理念。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對靜物擺放教學(xué)的啟示

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR），是以計算機技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生如同親臨真實環(huán)境的感受和體驗［4］。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)“以虛代實”的應(yīng)用性本質(zhì)

VR具有很強的應(yīng)用性，應(yīng)用也是其發(fā)展的主要推動力。早在1965年，計算機圖形學(xué)的重要奠基人Ivan Sutherland［5］博士發(fā)表論文“The ultimate display”，從計算機顯示和人機交互的角度提出了模擬現(xiàn)實世界的思想，文中指出，應(yīng)該將計算機顯示屏幕作為“一個觀察虛擬世界（Virtual World）的窗口”，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠使該窗口中的景象、聲音、事件和行為非常逼真。VR的本質(zhì)就是“以虛代實”、“以科學(xué)計算代實際實驗”［4］。Burdena等人于1994年在名為 《Virtual Reality Technology》的書中用3I概括了VR的基本特征，即沉浸感、交互性和構(gòu)想性。VR通過3I特性能夠?qū)ΜF(xiàn)實世界或者構(gòu)想世界進(jìn)行高精度的模擬與表現(xiàn)，輔助用戶分析，從而為解決現(xiàn)實中的復(fù)雜問題提供了一種新的有效手段。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于靜物擺放教學(xué)的可行性方式

從功能的角度來看，VR在不同領(lǐng)域的應(yīng)用形式主要分為培訓(xùn)（教學(xué)）與演練、規(guī)劃與設(shè)計、展示與娛樂等。靜物擺放教學(xué)屬于培訓(xùn)類。培訓(xùn)類VR系統(tǒng)的特點是對現(xiàn)實世界進(jìn)行建模，形成虛擬環(huán)境以代替真實的訓(xùn)練環(huán)境，操作人員可以參與到這一虛擬環(huán)境中進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，達(dá)到與真實環(huán)境中訓(xùn)練相近的效果［4］。VR系統(tǒng)營造“自主性”的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來探究知識，有利于改變傳統(tǒng)靜物擺放教學(xué)中“以教促學(xué)”的被動的學(xué)習(xí)方式［6］。

從用戶與虛擬環(huán)境的交互方式和沉浸程度來看，VR系統(tǒng)可以分為桌面式、增強現(xiàn)實型、沉浸式和分布式四類。后三類對于交互設(shè)備有不同程度的要求，成本較高。而桌面式VR系統(tǒng)是一套基于普通PC平臺的小型桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，雖然缺乏沉浸性體驗，但是成本也相對較低。選擇虛擬系統(tǒng)的開發(fā)類型應(yīng)與應(yīng)用領(lǐng)域的特點、需求密切結(jié)合。對于靜物擺放教學(xué)，一方面，開發(fā)虛擬系統(tǒng)的目的是為師生提供練習(xí)或示范擺放靜物的平臺，首先保證對靜物資源的建模與交互，其次是沉浸感。另外，學(xué)生人數(shù)多，對虛擬系統(tǒng)的需求量大，而置辦設(shè)備成本較高，普通中學(xué)難以承受。所以從教學(xué)需求和成本綜合考慮，選擇桌面式VR系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到靜物擺放教學(xué)最為可行的方式。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對靜物擺放教學(xué)的改進(jìn)

在高中美術(shù)特長生的實際教學(xué)中，學(xué)習(xí)靜物擺放的途徑一般包括基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、靜物畫鑒賞和實踐三種。靜物擺放虛擬系統(tǒng)的設(shè)計目的是為師生提供練習(xí)或示范擺放靜物的平臺，總體設(shè)計包括理論指導(dǎo)、鑒賞與臨摹、實踐三個功能模塊。理論指導(dǎo)模塊是將理論要點以圖片、動畫等形式表現(xiàn)出來，點擊播放按鈕，通過動畫前后對比（圖1、圖2），使用戶對于抽象理論有具象的認(rèn)識。鑒賞與臨摹模塊是將著名靜物畫按照作者分門別類，點擊作者出現(xiàn)其相關(guān)介紹及作品 （圖3），每幅靜物畫配有鑒賞文字和虛擬模型（圖4），用戶在鑒賞完畢后可以親自“臨摹”其擺放形式。在實踐模塊中，用戶可以在題庫中選擇題目，按要求創(chuàng)作（圖5），也可以自定義題目自主創(chuàng)作（圖6）。兩種方式均可以在界面下方的卷展欄選擇并拖拽靜物到場景中。

圖1　動畫播放前

圖2　動畫播放后

圖3　作者簡介及作品

圖4　鑒賞與臨摹界面

圖5　實踐的選題界面

圖6　實踐的自主創(chuàng)作界面

這三個模塊從難度上既循序漸進(jìn)又相互獨立，學(xué)生課下可根據(jù)自身需求自主練習(xí)，課上根據(jù)教師要求進(jìn)行統(tǒng)一練習(xí)，教師也可以利用虛擬系統(tǒng)進(jìn)行靜物擺放教學(xué)示范。一般的教學(xué)流程是學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中擺放完畢后，將最終效果截圖并提交至教師機的公共文件夾，教師將教師機屏幕共享給學(xué)生，并打開公共文件夾中的作業(yè)進(jìn)行點評，師生之間，學(xué)生與學(xué)生之間可以共同探討、交流。利用靜物擺放虛擬系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)較傳統(tǒng)靜物擺放教學(xué)具有明顯的優(yōu)勢，主要有以下幾點：

1.整合并拓展了靜物資源和學(xué)習(xí)途徑

在現(xiàn)實靜物擺放教學(xué)中，一方面，受教學(xué)經(jīng)費的制約，靜物的種類和數(shù)量不能充分滿足教學(xué)需求，一般物少人多，學(xué)生在選擇、搭配靜物時只能將就湊合；另一方面，現(xiàn)實中難以置辦與靜物畫中相同的靜物，使得學(xué)生對靜物畫的學(xué)習(xí)停留于理論認(rèn)識。靜物擺放虛擬系統(tǒng)中的靜物是由建模軟件仿真制作而成，成本較低且豐富，不僅包括現(xiàn)實中的真實靜物，還包括著名靜物畫中的靜物，使得“臨摹”靜物畫中靜物的擺放形式成為可能。靜物擺放虛擬系統(tǒng)集理論學(xué)習(xí)、靜物畫鑒賞與臨摹、實踐于一體，相較于現(xiàn)實，增加了“臨摹”的功能，“臨摹”作為理論與實踐的過渡，使教學(xué)內(nèi)容更加完善，銜接更加合理。

2.交互功能多樣化

現(xiàn)實中擺放靜物時，只能選擇靜物，改變其空間位置和朝向，交互功能受限。在靜物擺放虛擬系統(tǒng)中，不僅可以選擇靜物，改變其空間狀態(tài)，實現(xiàn)移動、旋轉(zhuǎn)和縮放，還可以通過拖拽滑動條調(diào)整色彩的明度、純度和色相。這樣不僅拓展了學(xué)生與靜物之間的交互功能，也使學(xué)生觀察事物的方式多樣化。比如，現(xiàn)實教學(xué)中學(xué)生很難判斷色彩靜物中的黑白灰關(guān)系，但在虛擬系統(tǒng)中，我們可以拖動純度的滑動條，將靜物改變成黑白色，如此，靜物中的黑白灰關(guān)系一目了然。

3.學(xué)生練習(xí)自主化

練習(xí)內(nèi)容自主化。靜物擺放虛擬系統(tǒng)集理論指導(dǎo)、鑒賞與臨摹、實踐于一體，難度上循序漸進(jìn)又相互獨立，學(xué)生課下練習(xí)時可根據(jù)自身實際水平和學(xué)習(xí)需求自主選擇練習(xí)內(nèi)容。另外，虛擬系統(tǒng)的靜物資源豐富，學(xué)生在選擇靜物時可以更自主，不必因為靜物貧乏單一而將就湊合。

練習(xí)時的心理自主化。現(xiàn)實中擺放靜物時，有的學(xué)生的心理模型還不夠完善，在教師和同學(xué)的視野下，害怕犯錯，不敢自由表達(dá)自己的看法。在建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)中，釋放現(xiàn)實世界中的壓抑可以促進(jìn)學(xué)習(xí)［7］。桌面式虛擬系統(tǒng)相當(dāng)于一個半開放式空間，能夠創(chuàng)造輕松的學(xué)習(xí)氛圍，既給學(xué)生一定的隱私空間，又在教師的監(jiān)督范圍之內(nèi)，有利于學(xué)生釋放心理壓力，在學(xué)習(xí)過程中更加自主和專注。

練習(xí)的時空自主化?，F(xiàn)實中擺放靜物時，學(xué)生只能在教師指定的時間和地點進(jìn)行練習(xí)。靜物擺放虛擬系統(tǒng)是一個.exe文件，練習(xí)時學(xué)生只需要在電腦上運行.exe文件即可，練習(xí)的時空相較之前更加靈活自主。

4.教學(xué)效率提升

現(xiàn)實中組織學(xué)生擺放靜物需要將靜物搬運到固定地點，再分配靜物，劃分場地，而一般畫室物少人多，學(xué)生只能分組練習(xí)，不僅大費周折，而且很難保證每個學(xué)生都能動手實踐，教學(xué)效率極低。靜物擺放虛擬系統(tǒng)是一個.exe文件，可以保證每人一份，學(xué)生在虛擬系統(tǒng)中擺放靜物，將作業(yè)以截圖的形式提交給教師，教師通過共享教師機屏幕對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行點評，或利用虛擬系統(tǒng)進(jìn)行靜物擺放示范。相較于之前，教學(xué)節(jié)奏緊湊，教學(xué)效率在很大程度上得以提升。

五、結(jié)束語

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的靜物擺放教學(xué)擺脫了現(xiàn)實不利條件的制約，結(jié)合自身的特點，在一定程度上滿足了基本的教學(xué)需求，完善了現(xiàn)有的教學(xué)模式，保障了教學(xué)質(zhì)量，提高了教學(xué)效率，促進(jìn)了靜物擺放教學(xué)的發(fā)展，順應(yīng)了教育信息化潮流。作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，高效率、自主化的特點適應(yīng)了快節(jié)奏的生活方式和人本主義的發(fā)展趨勢。

盡管虛擬現(xiàn)實的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得越來越成熟，高仿真建?？梢赃_(dá)到以假亂真的水平，但是虛擬系統(tǒng)依然無法給用戶提供和現(xiàn)實環(huán)境一樣的真實體驗和感受，所以它不可能完全取代現(xiàn)實教學(xué)［8］。應(yīng)將現(xiàn)實教學(xué)和虛擬教學(xué)結(jié)合起來應(yīng)用于靜物擺放教學(xué)中，兩者各取所長，以一種“虛實結(jié)合，相互互補”的形式，共同推進(jìn)靜物擺放教學(xué)的發(fā)展。

［1］李宜丹.淺談靜物配置教學(xué)［J］.美術(shù)大觀，2008（10）：191.

［2］加布里埃爾·塔爾德.模仿律［M］.北京：中國人民大學(xué)出版社，2008：70.

［3］莊文獻(xiàn)，楊雪，周玉霞et al.醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計研究［J］.中國高等醫(yī)學(xué)教育，2010（11）：47.

［4］趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述［J］.中國科學(xué)：信息科學(xué)，2009，39（1）：2，36.

［5］Sutherland IE.The ultimate display.In：Proceedings of the International Federation of Information Processing（IFIP）Congress.New York，1965：506-508.

［6］百度百科.“虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)”詞條［J］.http：//baike.baidu. com/link？url=6-1zgoWfnt59SD3799sIT0-j0RH2iIows57Lt-hPYNRpkM64AayRsRWjHUhurMg5ws1Od_7 BfD0x4PAGHjA-q#4_14.

［7］宋達(dá).虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用與設(shè)計［D］.吉林：東北師范大學(xué)，2005：10.

［8］張林譽.初中物理虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.湖北：華中師范大學(xué)，2013：39.

（編輯：魯利瑞）

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