藝術設計虛擬教學的基本特征

王榮軍

摘 要：藝術設計旨在改善人類的生存方式，是一門以創新為主的重實踐性課程，藝術設計自身的特性決定了其教學需要個體性、實踐性、創新性，而VR技術的沉浸性、交互性、構想性及智能性恰恰迎合了藝術設計教學在新時代的需求，并為藝術設計教學增添了活力。

關鍵詞：虛擬教學 虛擬課堂 藝術設計教學 VR技術

眾所周知VR（virtual reality）就是“虛擬現實”，它是以計算機技術為核心集合圖像處理、人機工程多項技術等于一體的人機交互技術（手段）。該技術具有沉浸性、交互性、構想性、智能性。自2016年 “VR元年”來，虛擬技術日趨蓬勃，其設備也正走入大眾市場，體驗VR不再是一個遙不可及的奢望。VR作為新一代的媒體以其獨特的優勢更是被逐漸廣泛應用在各個行業各個領域，尤其是教育領域對融合VR的研究正方興未艾，特別是國家出臺了相關的扶持政策及明確的發展方向為 “VR+教育”開啟了新的時代。不論與教學融合方面還與教學原則和理念方面以及虛擬教學發展方向上，以虛擬現實為代表的現代信息技術已開始對我國高校教育質量產生深遠影響。

一、文獻與研究背景分析

通過在知網期刊搜索文獻，檢索條件為用主題 “虛擬現實”或含“VR”+主題“教育”或含“教學”，來源類別選“CSSCI”“核心期刊”時間為1996年至2020年，文獻分類目錄選擇“哲學與人文科學”大類中“文藝理論、美術書法雕塑攝影、美學”以及“社會科學Ⅱ輯”大類中“教育理論與教育管理、學前教育、初等教育、中等教育、高等教育、職業教育、成人教育與特殊教育、體育”、“科技信息大類”共搜到553條記錄，用 cnki計量可視分析顯示，主題為“虛擬教學”趨勢從2012年起逐漸呈上升趨勢。（如圖1）主題分布去掉與純技術有關的詞后， “虛擬環境”“虛擬實驗室”“實驗教學”“遠程教育”的主題占比最大。因此搭建“虛擬環境”平臺，將作為虛擬現實在教育教學中應用的主要方向或熱點之一。課堂教學是教育教學的重要手段，在“VR+教育”的時代，構建虛擬課堂勢在必行。

藝術設計旨在改善人類的生存方式，是一門以創新為主的重實踐性課程，在工業4.0時代，人工智能作為“技術+應用”的突出代表為人類生活帶來極大的便利，在繁瑣與重復性的工作領域 取代了人類。人類將更多地從事創意性的工作。如：阿里巴巴的lubanner在一秒鐘內做8000張海報，為藝術設計工作者帶來巨大的挑戰，藝術設計何去何從？藝術設計教育面臨生存危機？如何培養“智能時代”有創意的人才？虛擬現實技術的融入或將突破藝術設計教育的困境，人類將邁入人機共同進化的“數智藝術”時代！

二、藝術設計虛擬教學的特征

隨著5G技術的全面應用，智能教育如潤物細無聲般來到我們身邊，它強調自適應學習與個性化教育發展，教師在“教——學關系”中從主體轉向輔助角色，學生真正成了學習的主體。這種教學關系的轉變推動了虛擬技術在教育中的運用。藝術設計自身的特性決定了其教學需要個體性、實踐性、創新性，而VR技術的沉浸性、交互性、構想性及智能性恰恰迎合了藝術設計教學在新時代的需求。

1. 沉浸性

首先，由于虛擬現實技術能給人帶來“臨場感”，會讓課堂更加生動 ，尤其是在教授枯燥抽象的設計史論時，借助虛擬現實技術可以將學生帶入場景，如設計史中1851年水晶宮博覽會，可以通過虛擬現實技術將課堂“穿越”至維多利亞時期的場景下，讓學生在感受當年博覽會的氛圍下從第一視角去總結當時的設計風格印象匯更深刻，如果課程資源完備的話，能與虛擬當時博覽會的人物交流效果會更好。

其次，“沉浸”源自心理學的“心流”理論，它描述的是主體對其行為的專注狀態。在此狀態時主體表現出高度的興奮與充實感，可以抗拒外界干擾對其的中斷。在不同類型的虛擬現實系統下，用戶的專注程度是不同的， 黃鑫將其分為四種類型，桌面式、沉浸式、遙現式、分布式。桌面式即普通人機交互界面，如目前的mooc、微課等，沉浸感最差;沉浸式模式下專注度最高，但會受到設備和資源限制，隨著技術的不斷完善如HTC Vive、Oculus Rift等頭戴式工具的應用，使得狀況會逐漸改變，如教學中使用Google Tilt Brush可以在虛擬的空間里將思維的可能性發揮到極致;遙現式針對于遠程目的，如設計實踐課中不用將學生帶到工廠或市場而可以借助遙現技術完成設計工藝參觀或調研等課程任務，大大節省了時間及教育成本;分布式體現在團隊的協同性、跨時空性及跨地域性，如同一課堂可以突破地域性將不同國家或地區的學生通過網絡的方式組織在一起，為學習提供極大的便利。

2.交互性

VR交互重點研究提高人對復雜信息的認知能力的符合人類習慣的交互技術。多通道交互方式以采用視覺、語音、姿勢、表情等多通道，用戶為中心以實現高效的人機交互。

虛擬設計教學是虛擬現實技術在藝術設計教學中的應用，是傳統教學方式的一種延伸。在虛擬課堂中，教學內容存在于“虛擬世界”通過一定的介質圖像、聲音、味道、觸點等被學習者感知。本文的交互主要體現在師生與虛擬環境的交互，通過技術媒介加深教學過程中教師與學生同媒介界面的交互程度，極大程度激發學生學習動機，提高學生學習的效率。相對于傳統多媒體，只能看或簡單操作的形式，虛擬現實多維交互技術為藝術設計教學提供了更多地選擇。

經濟性：在VR課堂中借助虛擬設備體驗傳統課堂需要高成本投入才能實現的結果。如，從搭建虛擬教室到設計授課每各環節都可以通過虛擬技術完成，如模型課可以不用買材料可以通過虛擬建?；蛱摂M場地的方式推敲模型的空間結構，修改也很方便不用擔心材料浪費，不用擔心試錯成本，且實驗的材料容易得到。

可編輯性：藝術設計課程實踐性強，往往需要反復試錯才能成功，試錯過程費時費力費材，虛擬現實借助人工智能可以將不同的可能性展示出來，通過分析得出最優結果或通多調整參數（模塊）就可方便修改，將學生從繁瑣的重復性體力作業中解放出來探索創意的無限可能性。

安全性：藝術設計的實習實踐課涉及到企業第一生產線的操作，而在傳統教學中第一線的技術性工作出于安全性原因，不會隨便讓一個沒有任何經驗的學生上手練習因而大多設計實習流于形式。而在虛擬教學中可以進入虛擬空間借用觸控設備，讓學生在學校也能感受到工廠機器的轟鳴，齒輪的運轉，車床的位移，甚至可以在提前接受培訓后動手操作，真正了解設計的加工工藝。如家具或木藝設計制作課程，可以將學生帶入虛擬的加工車間，讓學生實際操作大中小型加工工具，以驗證自己的設計構思是否完備、是否便于生產等。

環保性：藝術設計教學大多為實踐課，不僅需要將構思畫出來跟需要將構思做成模型、做成實物，離不開材料的配置。如汽車造型課的噴漆工藝，污染性比較強，實際操作時受場地限制可能會選擇外包加工，讓學生失去了噴漆工藝的練習實踐機會，如果課堂在虛擬空間里，可以使用虛擬的油漆、噴槍環保經濟。

3.構想性

VR技術的構想性是指參與者根據虛擬環境的反饋而對未來產生構想，創想能力得以增強的特性。根據藝術設計具有文、理、工三科交融的特性，在新的產業和社會需求以創新創業趨勢即創客為大背景，其強調行動、分享與合作，并注重與新科技手段結合，是跨學科創新力培養的新途徑，也為三維打印為代表的新興制造技術，提供了個性化定制與發展的可能性，創客空間的營造是藝術設計教育人才培養探索的新思路。

在以項目為導向的藝術設計創客教育過程是融合了工學結合 、任務驅動 、項目導向的新型教學模式 ，并取得明顯成效，但在項目式教學過程中也存在課堂教學時間難以控制、生產情境難以模仿等難題。伴隨新理念和新技術不斷涌現，虛擬技術與課程整合日漸深入，可以使學生通過在課堂或課前切入虛擬場景通過觀摩或參與而不是聽教師描述，以分析真實工作情境中遇到的難題，短時間獲得第一手的信息，把更多的精力用在解決問題上。

4.智能性

在虛擬教學過程中，融入人工智能技術可以精準高效的處理數量眾多類型復雜的各類訓練數據，若通過聚類等人工智能算法，更有利于發現潛在的教學特性。且虛擬現實系統本身可以通過應用BP算法、深度學習算法等人工神經網絡算法，獲得初步的學習能力及不斷提升系統性能。李鳴華研究了基于Agent技術的智能虛擬教室。通過5G技術AR/VR可以構建智慧學習環境，真正成就“翻轉課堂”，使得教學過程以學習者為中心，讓整個課程變“活”而不是提前設定好的“規程”從而助力教師向“輔助者”轉型，同時虛擬助理“更具人性化”。

結語

智能時代藝術設計面臨危機，藝術設計教學亟待創新以應對復雜的環境。藝術設計教學融入VR技術，其沉浸性、交互性、構想性、智能性優勢為藝術設計教學增添了活力。做為傳統藝術設計教學的延伸，藝術設計虛擬教學盡管有很大的優勢，但是受輸入、輸出硬軟件及技術的限制依然還有很大的提升空間，需要各種合力的作用才能將其作用最大化，為藝術設計專業創新人才培養發揮更大的力量。

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注：本文系教育部職業院校信息化課題，課題名稱：VR技術在職業院校環境藝術設計課堂中的應用研究，課題編號：2018LXB0289。