VR在工業設計產品領域的教學研究

馬璐璐

（廣東理工學院，廣東 肇慶 526000）

VR在工業設計產品領域的教學研究

馬璐璐

（廣東理工學院，廣東 肇慶 526000）

增加產品的視覺展示效果、傳遞可視性信息是工業設計的發展本質。本文對國內外VR技術運用的現狀進行了分析，對VR視覺藝術具備的三個特征進行了詳細闡述，以及論述了當代工業設計領域VR技術發展的趨勢。

VR虛擬技術；工業設計；教學研究

隨著VR虛擬技術在VR游戲和VR視頻領域的發展、技術上的不斷創新和進步，教育領域中VR技術也得到了相應的發展。同樣的伴隨著信息技術的突飛猛進的節奏，加上教學媒體的更新換代，教育技術領域又出現了一個新型教學媒體，這就是虛擬現實技術，技術突破使得人們把更多的焦點放在教育領域中來，于是工業設計產品教育領域能有進一步提升。視覺產品藝術的發展結合VR虛擬技術的教學手段更能為學生迅速與醒目地傳遞教學信息。具體的要利用三維圖形生成技術，多傳感交互技術等。

一、虛擬現實技術特征

交互性、沉浸感和構想性是虛擬現實技術具有代表性的重要特征。這三個特征主要是從人的角度總結出來的，強調人在虛擬環境中起到的主導作用，借助一些硬件，例如：鼠標、鍵盤、頭盔等外設備與虛擬環境融合，由此能使用戶沉浸到虛擬環境中去，并發生交互作用；更多體現在由看到事物時看到的表面認知到更深入通過自身提煉總結輸出的認知，并對其加深記憶，偏向于人需要自己的創造而形成的認知，進而深化概念和萌發新的創意。

正是由于虛擬現實技術具有的三個特征，不僅應用于各行各業，對于教育領域，起到了一定顯著的推動作用。

二、現代教育教學中存在的問題

（一）目前的教育體制方式限制學生的發展

不管是高等教育還是中小學教育模式都是以教師為中心，雖然一直倡導以學生為主體，大部分實施起來都是學生被動地接受。關于產品設計專業上機軟件的操作，一般的程序是教師先在電腦上操作演示、講解一遍，學生參照老師的操作再操作一遍，學生在整個操作學習過程中沒有獨立思考的機會，更別說是調動學生的積極主動性。對于學產品設計的學生需要創造性來說是致命的打擊。

（二）教育模式不利于提高學生的操作能力

對于上機操作課，或是手繪專業課，學生一般都是在老師的指導下進行學習操作，一個班的學生比較多，所以老師不能確保每個學生都能兼顧，由于時間、設備數量、場地、資金投入、人力資源等這些因素使得學生的操作能力得到提高受到限制。更別說在上課時提供逼真的實物給學生演示操作，讓學生能夠身臨其境去感受要操作繪畫物體的真實外型、材質、結構，所以在建模或者繪畫時不能很好地表現其紋理和質感。

三、引入虛擬現實技術在教育領域內的必要性

虛擬現實技術的發展，能夠為學生提供非常逼真、生動的學習場景，同時制造出一場師生共同參與的情境，讓學生得到更好的體驗，提高學生的創造力，更重要的是激發學生對工業設計專業的興趣，有了興趣，學生的學習積極性提高，就能突破教學的重點和難點。

（一）在課堂教學中增加“立體物體”的展示

在課堂上如果能經常用實物進行展示，有些模型費用比較高，實施起來比較困難，對于我們學工業設計專業的同學來說，大部分都是圍繞產品進行授課，把實物做成三維模型，通過不同的角度和距離進行分解和拆分，充分了解它的的材質、功能、結構。

（二）虛擬現實技術應用于實操培訓中

虛擬現實的代入感和交互感能使學生在虛擬的環境中充當角色，全神貫注地投入到學習環境中去，有利于學生了解產品生產的各個環節，從調研—設計—模型—實物的全過程。甚至可以快速地掌握具體的某一環節，并針對性地進行操作培訓。

（三）虛擬現實技術應用于遠程教育中

虛擬遠程教育是通過運用互聯網，集成聲音、圖像及其他多媒體三維空間的遠程教育，多角度的逼真的學習環境不受地域的局限，能更好地交流學習。

四、VR技術在傳統教育行業中的應用及發展趨勢

（一）國外VR虛擬教學的現狀分析

美國在20世紀40年代時就開始在軍用航空上對航空的士兵進行虛擬模擬練習，美國是最早開始利用虛擬技術在機器操作的用戶界面、人對于事物的感知、設備的硬件和后臺軟件幾個方向進行跨越式的嘗試，并隨之突破。隨著技術的突破，逐漸在各行各業興起。據報道，圣澤維爾學校(St. Xavier’sSchool)850名學生通過虛擬現實技術學習了關于太陽系的知識，受到學生們的喜歡，經歷了虛擬現實的真實體驗，讓課程豐富多彩，更有視覺、觸覺、等方面的感受，如身臨其境一般?；赩R虛擬技術的課程在美國科格威爾大學開設，本課程的核心是為了讓學生增強課堂上虛擬現實方面的感知，同時讓學生能夠快速掌握人機交互相關的設計知識，引導學生利用VR技術更好地學習專業知識。

追溯到歐洲國家，英國虛擬技術在硬件和軟件這一領域是有發言權的，占有領先的地位，其他發達的國家例如德國以及瑞典也開始對虛擬技術這一塊進行了積極的探索和研究應用。

（二）國內VR虛擬教學的現狀分析

我國虛擬技術的研究相對于國外發達國家還是有一定的距離，雖然發展相對來說比較緩慢，但是我國各個領域已經開始越來越重視這一塊。在教學上的運用，也是很積極地建設虛擬場景模型，取得一定的成效：北京航空航天大學是我國最早開始研究虛擬現實技術的單位之一，他們研發的分布式虛擬環境，可以提供虛擬現實演示環境，支持三維動態的數據收集處理分析，提供虛擬現實需要的開發平臺支撐，著重對虛擬技術環境中涉及到的物體物理表象特征和處理進行了研究，同時虛擬現實的視覺也提出了相關的實現方法，這對于工業設計需要實現在教學上虛擬現實的視覺性提供了可靠的條件。總得來說目前我國的VR產品體驗待加強，切入教育領域公司少。

五、VR虛擬技術在工業設計產品領域的應用

對于工業設計這個專業的教學，我們可以利用VR虛擬技術的全景教學模式讓學生有沉浸式學習感，提高課堂的學習興趣和學習效率，可以開創全新的設計視覺展示模式，構建真實的產品環境，為學生帶來產品使用環境的場景式體驗。教師播放的教學視頻demo來看，學生可以實現教學課堂360度的觀看，戴上設備，增加體驗，甚至可以實現情境再現。與此同時，也徹底打破受到空間地域以及設備的限制，從而有效地營造出一種跟隨技術讓學生全身心地投入到教學情境中來，學生專業知識的掌握、實際操作訓練都能達到最優化。對于學校來說還降低了成本，使用上最先進的技術，能夠為學生營造出無限大的虛擬教學環境，在很短的時間內就能提供給學生最好的最快捷的訊息和信息畫面感。

據資料的收集，目前國內院校還沒有普遍地把VR技術運用到課堂上或者作為一種教學手段來開展教學，僅有幾所大學例如清華大學、北京航天航空大學、上海交大等院校在校內初步建立了虛擬現實技術實驗室，主要針對VR虛擬技術研究和開發。在課堂上運用VR技術之前，應該對學生提前介紹VR技術，便于學生更好地操作使用，使學生享受到工業設計專業課程內容的最佳效果。

對于工業設計這個專業，不僅需要平面也需要對三維場景的學習，VR技術構建的三維場景，更能契合工業設計專業，親身的學習體驗明顯會比一味的說教更有效果。更多的是為學生帶來身體和心理上的突破和改變，隨著VR技術的運用，情感化為主導的藝術類學生更加敏感對于學習上、精神上的體驗和刺激，通過文字、圖形、聲音、影像以及動畫等結合虛擬技術構成一個系統進行的教學，能夠滿足學生的這一需求。在工業設計專業這一領域能夠使用虛擬現實技術，對于學生、教師和學校都是有利的。

六、結語

隨著虛擬技術的發展，把其運用到工業設計的教學領域，不僅能改變傳統的依靠書本、教師授課的形式，還能通過VR技術讓課堂上的表現形式更形象化，學生掌握起來更容易簡單，雖然技術還不是很嫻熟，它的研究和發展還有待進一步的加強。技術發展到一定水平，成本隨之降低，隨之就會普及使用在課堂上，虛擬技術作為教學手段成為工業設計專業這一領域必要的信息化的趨勢，在整個教育領域發揮至關重要的作用。

[1]朱崇賢.工業設計原理及應用[J].機械設計與研究，1990（1）.

[2]賴維鐵.談工業設計的人體工學設計觀[J].廣東工業大學學報，1992（2）.

[3]曹耀明.工業設計與教育的由來及其實施設想[J].鷺江職業大學學報，1993（3）.

[4]丁培璠.工業設計發展戰略及應用—全國工業設計發展戰略及應用學術討論會論文綜述[J].中國機械工程，1993（1）.

[5]馬小虎，潘志庚，石教英.虛擬現實系統地體系結構和軟件開發工具[J].計算機工程與應用，1997（8）.

[6]刑雪峰，曹靖，程超.虛擬現實技術及其在教學中的應用[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2006（6）.

[7]梁海.基于虛擬現實技術的現代教育探索[J].內蒙古民族大學學報，2008（7）.

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馬璐璐（1989-），女，湖南株洲人，碩士，廣東理工學院，研究方向：工業設計。