虛擬仿真在設計類課程群中的建設

【摘要】虛擬仿真技術的沉浸感、交互性和構想性的特征為設計類課程改革帶來新啟發，虛擬仿真技術可以為設計課程組織提供多元化的形式，符合設計類課程的實踐性強、創意發散、設計結果不可逆的特性，也為設計人才培養提供更寬廣的平臺。

【關鍵詞】虛擬仿真、課程群、包裝設計

基于 “學習產出” 教學模式，深入開展以包裝設計課程為核心的相關課程群建設及其配套的虛擬仿真實驗教學實踐。運用包裝造型低維形態到高維造型的認知規律及其設計原理，通過虛擬交互搭建其包裝設計信息內容并最終實現3D實體打印輸出 、AR實景展示設計過程，建立起從包裝設計結構、裝潢美感、材料、信息技術等多方面、多層次的實驗體系，進而達到從包裝單一結構認知到綜合復雜創意信息智能化包裝設計訓練實驗目的。以提升學生解決設計實踐問題的綜合能力為目標，整合和完善虛擬仿真教學資源，將智能包裝創意設計課程群理論教學和實驗教學有機串行。通過綜合式的 “虛實結合”實驗教學，大幅度提升了學生實踐創新的能力。

一、虛擬仿真在設計類課程群中的建設思路

隨著虛擬仿真技術在各領域的普及與深入，根據設計專業應用型學科的特點和專業特性，在虛擬仿真技術背景下有以下建設思路：

1.依托虛擬仿真技術，打造虛實結合的智能產品設計教學課程群

使用“先虛后實，虛實結合”的教學方法，使學生能夠更加自主的掌握實驗方法與專業知識。在虛擬仿真環境平臺上根據主題的不同，創作出不同的設計方案，同時對設計方案進行視覺美化、智能化的處理，可以幫助學生迅速搭建自己的設計方案，激發學生的創新思維和意識，產生多種開創性的工作，使學生以最快的速度，最直接的方式完成設計。因此，設計類專業課程設立了與虛擬仿真技術能相結合的智能包裝創意設計、數字圖形交互設計、數字圖書設計等相關課程群，針對開生產發、創新設計、后續市場活動開展教學研究。

建設虛擬仿真實驗平臺，走出實踐教學困境

設計是一門應用學科，人才培養方案中實踐類課程占50%，基于 OBE 要求，依托“智能包裝創意設計虛擬仿真實驗平臺”設置并開發了多項虛擬仿真實驗模塊及虛實結合的實驗內容，借助虛擬技術將模型制作實踐環節在虛擬環境中進行，能夠為產品模型制作提供更豐富的資源與加工方式選擇，有效解決實踐教學資源有限的問題。學生可以構造出千變萬化的包裝形式，提高了學生的創意創新意識，開拓了實驗教學內容的廣度和深度;學生可以不受時間空間限制，只要有網絡的地方就可以動手做實驗;信息型智能包裝的綜合設計在教學中是難點，在本實驗項目中，運用后臺技術制作的先進功能讓學生實現材質、色彩、文字、圖像等元素的任意編輯、任意方向觀察、動態和靜態信息的編輯和溯源、設計效果在環境重的虛擬展示。這是在傳統實驗中難以實現的。這種形式激發了學生的學習興趣，增強學生創新創作能力，提升實驗教學質量和水平，與現代信息化社會緊密結合。在虛擬仿真實驗教學平臺建設同時，將服務地方的項目引入教學，利用虛擬仿真技術服務設計表達。如廣西賀州八步區農貿產品包裝設計項目、侗族節慶文創產品開發項目、紅瑤圖案在產品包裝上的活用項目等，以“社會服務、民族文化傳承、鄉村振興”為導向，建立“設計學習—實地考察—虛擬技術—社會服務”的新模式，參與非遺文化遺產傳承、藝術鄉村、民族藝術等多項服務設計，培養社會服務能力，增添了實踐教學內容，提升學生的實踐創新能力，走出了學生在民俗、民藝等領域研究學習無法外出實地考察的困境。

3.利用虛擬仿真實驗平臺推動校企結合，促進產學研的發展

以智能包裝創意設計虛擬仿真實驗平臺為依托，積極加強與企業合作，共享實驗資源，擴大校企聯合實驗受益面，依托學校虛擬仿真實驗示范教學中心，與行業、企業合作，建立集教學、科研與社會服務為一體的實驗教學案例庫，可任意選取的應用實例來進行實驗，也可以通過改變實例中的模塊參數，得到不同的設計效果。對全國該課程的實驗教學、課程教學、相關課程設計、生產實習開放網絡資源，提供不同程度的聯合訓練模式，共同建設實驗條件并配置相應的實驗與實踐內容。學生在課程中參與服務藝術創作、畢業設計、創新創業項目、挑戰杯大賽、企業實踐項目等活動，積極開展虛擬仿真項目研究或學習活動，例如參加大學生廣告大賽、全國計算機設計大賽、全國工業設計大賽、全國包裝之星藝術設計大賽以及其他比賽等載體開展項目研究或學習活動，獲得大量獎項。

4.整合虛擬仿真實驗資源，完善實驗過程

根據理論課程教學進度，學生首先認真閱讀實驗指導書，了解實驗原理及基本實驗流程，再使用本實驗網絡版軟件進行練習。

本虛擬仿真實驗使用“虛實結合，先虛后實，以虛助實”的實驗方法。首先，學生可以通過本虛擬仿真實驗視頻進行課前預習;其次，教師通過本虛擬仿真“體驗模式”講解操作實驗內容;再次，學生通過本實驗“自主實驗”模式進行虛擬仿真實驗操作，并上傳實驗作品、實驗報告，實驗模型可以通過3D打印、AR實景展示進行設計效果比對;最后，教師可通過實驗管理平臺對學生的實驗作品進行在線評價，了解學生的學習狀態，有針對性進行指導，也可以通過在線測試了解實驗過程中學生對實驗各個知識點的掌握情況。通過該虛擬仿真實驗，使學生能夠更加自主的掌握實驗方法與專業知識，為真實實驗提供有力補充和有效支持，并為其他高校相關專業學生的學習提供在線學習資源。具體見圖1

本虛擬仿真實驗項目可以服務于大學二年級及以上學習包裝設計課程為主的相關課程的設計專業學生。通過實驗的實施，取得以下效果：

① 達到“綠色”實驗的教學目標：可以減少以往實體實驗，既相對增加

了學生在實驗室“自主”操作的時間，又減少了實驗耗材，節省了實驗教學成本。

② 提升教學效果：3D的表現形式可以讓抽象的實驗過程形象逼真的演示

出來，教師可結合實際的教學需求，最大限度地發揮虛擬實驗設備的優勢。95735A13-C90A-4C74-B72C-CA2F7E59D49F

③ 擺脫時間、空間的限制：虛擬實驗可以隨時隨地進行，解決了由于真實

實驗滯后帶來的教學效果不佳問題。

④ 增強實驗趣味性：借助多媒體技木、虛擬現實技術構建高度仿真的實

驗教學環境，使學習者置身其中實現互動實驗教學，最大限度地激發學生的自主實驗興趣，具備針對不同特點的問題設計創新方案的能力，提高了學生的設計能力、空間想象力。

⑤豐富實驗教學形式：虛擬仿真實驗突破了實驗教學對客觀條件的依賴性，滿足實際的課堂教學需要。

5.依托虛擬仿真數字化技術，實現教學多方位考核評價

虛擬方針實驗系統能夠記錄學生的全過程學習軌跡。學生通過虛擬仿真實驗操作后，對實驗結果加以分析，評價實驗效果，同時形成實驗報告上傳;教師可以利用系統，了解學生的學習過程、學習時間、學習效果、批改學生實驗報告以此來反思教學設計，從而提升教學效果。因此，在設計類課程群建設中，充分利用虛擬仿真數字化技術實現結果反饋，滿足了多層次、多角度評價，基本形成了一個較全面完整的評價體系。

二、.結語

結合設計專業的特點，對設計類課程群實行全面的實踐教學體系改革。建設了“虛實結合”綜合式的虛擬仿真設計類課教學程群，通過多樣虛實結合的實驗和實踐教學，培養學生成為具有創新思維、掌握創業知識、專業技能扎實和適應社會發展的新型人才。通過以上幾點依托虛擬仿真技術進行設計類課程群建設，初見成效但仍有不足。今后會繼續研究與探索加以實踐，以摸索出更好的教學方式。在“新文科”精神的觀照下，以社會需求和知識整合為導向，搭建專業協同交叉創新的教育平臺，系統地指導學生建立綜合知識體系。以“藝科融合”作為重要發展理念和教育特色，對藝術與虛擬仿真智能技術融合創新的教學模式進行系列探索。

參考文獻：

[1]王衛國，胡今鴻，劉宏.國外高校虛擬仿真實驗教學現狀與發展[J].實驗室研究與探索，2015（5）：214-219.

[2]王建華，符晗，孫志偉.新工科背景下包裝設計虛擬仿真實踐教學與創新平臺的構建[J].湖 南 包 裝， 2018，33（2）：114-117.

[3]周春月，劉穎，張紅婷，等.基于產出導向 OBE 的階梯式實踐教學研究[J].實驗室研究與探索，2016，35（ 11） ： 206-209.

[4]盛蘇.開放式虛實結合實驗教學探究與實踐[J]實驗科學與技術，2014.

[5]周海.虛實結合的模具設計制造實踐教學體系構建[J]教育教學論壇，2017.

[6]韋蒙.虛實結合的地質工程實踐教學方法改革[J]探礦工程，2017.

★ *基金項目：

①本文為2017年教改項目“虛實結合”的設計類專業實踐教學模式研究與應用（JGA201702）階段性成果;

②本文為2016年度廣西高等教育創優計劃——設計類虛擬仿真實驗教學中心項目（2016004）階段性成果之一。

③本文為2020年教改項目基于創新創業能力培養的設計專業研究生課程體系建設研究（2020YXW10）階段性成果之一。

作者簡介：宋冬慧、女、廣西玉林，桂林電子科技大學、藝術與設計學院，副教授、博士、藝術設計。95735A13-C90A-4C74-B72C-CA2F7E59D49F