VR技術在藝術設計課程教學中的創新應用*

穆 波 余春林

（1.武漢工程大學,湖北武漢 430205；2.武昌理工學院,湖北武漢 430223）

隨著信息技術的飛速發展，教育行業已經進入互聯網+、大數據時代。與時俱進的教學信息化改革正在改變傳統的教學模式。國內關于虛擬現實技術在信息化教學中的研究，主要體現在網絡教學平臺、虛擬技術服務、3D智能化教學資源幾個方面。目前針對虛擬現實技術的信息化教學都集中在教學平臺的建設上，而在藝術設計類課程中的運用研究相對有限。

一、虛擬現實技術在藝術設計課程教學中的運用現狀

虛擬現實技術能生成逼真的多維度的視覺、聽覺、觸覺為一體的虛擬場景，使用者通過佩戴傳感頭盔、眼鏡、數據手套等專業設備與虛擬世界中的物體進行交互互動，及時操作和控制虛擬世界中的物品，通過空間的多種維度感受身臨其境的身體感受[1]。目前國外將虛擬現實技術運用在課程教學中已經較成熟，形成了以“課程、學習管理 ”與“教師專業發展、支持”為兩翼的發展趨勢。另外，瑞士皇家技術學院，在數學課程信息化教學方面設計了虛擬現實技術運用系統，該系統結合虛擬現實技術為學生提供虛擬的數學環境，將數學數字庫嵌入到虛擬現實環境中，用身臨其境的感受方式來幫助學生構建立體、視覺效果強、多角度、多層次的數學模型，通過這種方式將邏輯化的數學知識實時呈現為數學模型，輔助學生將數學中的邏輯關系清晰化，方便學生記憶和理解。同時該系統采用藝術化的方式呈現，能將枯燥的數學邏輯以有趣的方式展現，提升學生的學習興趣[2]。目前虛擬現實技術在針對ABB工業機器人、土木施工、風力發電、船舶裝備、高壓電力裝備檢修、工程地質與消防安全、生物學等具有一定安全隱患的學科運用較普遍，而針對藝術設計課程教學中的研究成果相對比較分散，較少有針對性的深入研究，例如在有的高校建立了針對藝術設計專業材料工藝及模型制作的虛擬仿真實驗項目，但在操作過程中存在預設模型庫數量不足，后臺系統計算能力匱乏，與真實操作體驗以及知識的獲取上差距較大，仍然停留在認知實驗的層面，亟須在使用的體驗以及技術開發上做深入研究。

二、虛擬現實技術在藝術設計課程教學中的運用價值

虛擬現實技術在藝術設計課程教學中的運用從不同的角度而言，產生出不同的價值。首先從教學硬件的角度，能有效地節省實訓資源，更緊密的將藝術理論與操作，有效的轉換為藝術創新的能力。其次從設計課程研究方法的角度，可以高效收集參與者信息，提供用戶研究的新方法，為設計的開展及設計評價提供有力支撐。再次從教師教學環節的角度，虛擬現實技術能采用多維度的方式實現不同的教學效果，增強教學內容與學生的互動。最后從學生的角度，運用3D演示、VR技術的方式進行體驗式教學內容，有效地實現課程理論與實踐的結合，有效地將抽象教學內容轉換為直觀感受的情境教學。

虛擬現實技術在藝術設計課程教學中的運用也可以從理論及應用意義兩個方面來分析。

（一）從理論意義上

彌補了虛擬現實技術在藝術設計課程教學運用中的不足，另一方面拓寬了信息化教學的應用深度。虛擬現實技術能推動教學信息化改革，指引信息化教學改革的方向，促進高等教育改革創新，能推動信息化與高等教育深度融合，同時能推動信息化的可持續發展，為虛擬現實技術融入藝術設計課程中的實踐運用提供理論支撐。

（二）從應用意義上

虛擬現實技術在藝術課程教學中的使用，能有效地節省實訓資源，更緊密的將藝術理論與操作有效的轉換為藝術創新的能力。傳統教學多媒體表現的授課內容，不能展示藝術教學內容的多思維性，虛擬現實技術的運用能更好地體現信息化教學的本質，實現教學內容的交互。伴隨著我國5G的商用，虛擬現實技術在教學中的應用也為教育資源匱乏的地區提供了另外一種可能。

從教學方式上來講，改變傳統的以課堂為中心的教學方式，運用虛擬現實演示的方式深入體驗教學內容，有效地實現課程理論與實踐的結合，將抽象教學內容轉換為直觀感受，是情境化教學、案例教學的有效途徑。

從課程教案來講，虛擬現實技術能豐富和美化多媒體課件，豐富教學的過程，拓展教學的表現形式。虛擬現實技術制作的教案能清晰地展現藝術學科的特殊性，三維動態體驗式教學更直觀地展現教學內容，從感官層面提升學生學習的興趣和積極性。

三、虛擬現實技術在藝術設計課程教學改革中的應用

（一）運用虛擬現實技術開發教學資源

運用虛擬現實技術進行的信息化教學改革，能拓展教學渠道并豐富教學資源。在傳統的教學中這些教學資源通常都是教師通過PPT、動畫軟件制作簡單的多媒體課件資源，在教學效果上存在耗時效率低、不系統，所集中的教育資源有限，視聽體驗效果欠缺等問題。虛擬現實技術的使用在案例演示、動畫制作、結構講解、圖形演變等教學資源中能發揮重要的作用，能更好地利用圖像和媒體并綜合視聽感受來傳播知識，另外在教學資源的傳播與體驗性上有很大的優勢。

從教師教學資源的制作角度來看，運用虛擬現實技術能提升教學資源的利用率、提升教學資源的教學效果。例如，產品設計制圖課程，需要展示三視圖形成的投影原理，運用虛擬現實技術能準確真實的展示投影的全過程，能加深學生的記憶，直觀的展示教學重點。

從教育資源的縱向擴充來看，由于大部分虛擬現實技術都是在校企合作的基礎上合作建立的，因此虛擬現實技術的引用，引進的不僅是技術，更是技術背后的企業資源，企業資源能豐富教學中的實踐案例，還能增加教學資源的專業性和可行性。另外從實踐教學的角度，虛擬現實技術中企業的介入能更好地將課堂理論只是與實踐結合起來。

（二）運用虛擬現實技術豐富藝術課程教學中的實踐環節

在藝術設計課程專業實踐實訓能力的培養過程中，三維模型實驗室、木工實驗室、模型制作等實驗室每次課程需要大量的實驗耗材，設備操作煩瑣，有的設備如果操作不當會浪費很多原材料，甚至還存在一定的安全隱患。由于以上的原因導致設備利用率低，而設備的維護成本又較高，因此在大部分藝術設計課程中普遍缺少訓練的模型和實驗室[3]。采用虛擬現實技術指導藝術設計課程的實踐教學環節，能將其融入案例及實踐過程中。通過虛擬現實技術開發多種仿真實驗平臺，有效將教學實驗與理論知識結合起來。虛擬現實教學實驗平臺能再現真實的場景，讓學生在逼真場景中體會真實場景中的操作過程和技藝流程，并且可以反復練習，同時也提高了安全性。總之虛擬現實技術通過沉浸式的參與過程，使實踐教學系統中的人機交互成為自然過程，增強實踐教學過程的人體感知、認知程度,使學生深化概念和萌發新的聯想，提升教學價值。

例如產品結構設計課程，虛擬現實的運用能夠讓學生進行產品結構零部件的拆裝。在設計材料與加工工藝這門課程中能通過虛擬操作鍛煉學生工藝的處理能力，同時熟悉每種工藝的特性。在進行汽車內飾設計時，可以用VR系統模擬真實視角，開展人機工程學的研究。在家具設計課程中學習榫卯結構知識時，VR系統可以讓學生開展榫卯類型識別與拆裝練習，可調出榫卯模型庫中的模型，進行炸開、拼接演示，并通過可迭代的模型庫，在教學過程中不斷完善充實模型類型與數量，能極大提高實踐教學效果。

從實驗教學的評價角度來看，虛擬現實技術能減輕教師對學生的考核工作量，虛擬現實實踐教學平臺能嵌入考核評價系統，能準確地記錄學生的實驗操作過程，并自動匹配系統中的過程，給出評價并反饋。

另外從實踐教學環境來看，虛擬現實平臺的運用能有效地節省實踐教學資源，減少實驗耗材的使用，能夠多人展開實訓練習。運用虛擬現實技術的多途徑教學模式，全方位多層次實現藝術設計專業理論知識與實踐相結合的人才培養模式。

（三）運用虛擬現實技術擴展藝術設計課程

藝術設計課程群包括專業基礎課和專業課，其中專業課程是緊密結合專業特點開展的與時俱進的課程。就產品設計專業而言，專業課程設計包括家具設計、家居產品設計、家電產品設計、兒童玩具設計、通用設計、嬰童用品設計、可持續產品設計等，這些課程結合時代和設計前沿方向而設定。隨著智能技術的發展，設計課程群必然會發生相應的變化，結合智能技術、新材料、新工藝的特點開設電子產品設計、概念設計、智能產品設計、體驗設計、服務設計等課程，以更好地與社會接軌。另一方面，在體驗經濟發展下，設計逐漸以用戶為中心，傳統產品設計課程從技術和理念層面都難以滿足用戶的個性化體驗需求，而虛擬現實技術綜合仿真技術、立體顯示技術、多媒體藝術、網絡技術、傳感器技術等多種科學技術，能擴展課程群的范圍。運用虛擬現實技術將課程范圍輻射到智能產品、服務與體驗、概念以及用戶研究上，對于專業的發展來說具有前瞻性，對于藝術設計類人才培養來說，能培養與時代接軌的綜合應用型人才。

四、小結

虛擬現實技術的自主性、交互性、感知性，決定了其運用在教學中的趣味性和主動性，這些都是傳統課堂所不具備的，而這也正是藝術設計課程課堂教學所重視的。因此，在虛擬現實技術發展迅速的當下，藝術設計課程群的教學改革尤為重要，虛擬現實技術在藝術設計課程中的運用需要繼續研究與探索，本文旨在為探索藝術設計課程群的教學改革提供借鑒意義和方向指導。