VR技術在藝術設計教學中的應用研究綜述

王梓希　薛冰

關鍵詞：虛擬現實技術；藝術設計；教育教學

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）21-0106-03

0 引言

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR） 是一種運用計算機技術和傳感技術、顯示技術等對現實世界進行模擬仿真的全新實用技術，具有高度的真實感并能與周圍環境進行自然的交互[1]。在藝術設計領域，虛擬現實技術提供了全新的工具和平臺，使藝術創作更加多樣化、自由化，同時也拓寬了觀眾的審美體驗。

通過虛擬現實，學生可以更直觀、沉浸地理解和體驗藝術作品，從而提高他們的藝術鑒賞能力和創作技能。同時，教師也可以利用虛擬現實技術進行更生動、更豐富的教學活動，提高學生的學習興趣和參與度。然而，盡管虛擬現實技術在藝術設計領域的應用前景廣闊，但其實際應用仍面臨一些挑戰，如技術成本高昂、設備使用復雜等問題。因此，本研究通過整理近十年有關虛擬現實技術應用在藝術設計教學中的相關資料文獻，從教學過程視角切入，將教學過程分為課程設置、課堂講授、作品展示、課后實踐四個環節，分別分析與總結虛擬現實技術在藝術設計專業教學中的作用，并針對其局限性給出建議，以期用虛擬現實技術為教育工作者提供見解和策略，從而提升藝術設計教學質量。

1 虛擬現實技術及其特征

虛擬現實技術（VR） 是一種通過軟件操作還原現實場景的技術。它巧妙地將互聯網技術和多媒體相結合，是技術與藝術相結合的交叉學科。這種集視覺、聽覺、觸覺為一體的三維空間，能夠給學生帶來身臨其境的學習體驗。目前，虛擬現實技術已經廣泛應用于衛生、軍事、教育、設計、制造等多個領域。最近幾年，它開始進入教學領域，并取得了良好的效果。

其技術特征主要有以下幾點：

1） 沉浸感。沉浸感主要是通過模擬仿真的環境，使學生能夠身臨其境地感受藝術作品和設計場景，深入了解藝術元素和設計原則的應用。此外，虛擬現實技術還能幫助學生全面融入藝術環境，通過自由移動和操作來優化設計方案和空間布局，培養學生的審美意識和情感表達能力，為未來的藝術實踐奠定堅實基礎。

2） 交互性。利用虛擬現實設備學生可以與藝術作品進行互動，感知場景的變化。這種方式能夠激發學生的學習興趣和參與度，從而推動藝術教育的創新發展。通過與虛擬世界的互動，學生還能夠實時調整和修改設計方案，探索不同的創意可能性，從而在藝術設計的實踐中不斷突破傳統的限制，創造出更具創新性和獨特性的作品。

3） 構想性。VR技術作為一種創新的教育工具，通過創造出沉浸式的虛擬環境，學生可以在現實世界的限制之外盡情發揮想象力。這種技術不僅能夠提供即時的視覺反饋，還能夠加速設計過程，提高時效性，并且拓寬了藝術表現形式的邊界。同時，虛擬現實還為學生提供了一個自由的創作空間，培養了他們的想象力和創造力[2]。

2 虛擬現實技術在藝術設計教學中的應用

通過對現代教育技術教學過程的研究，將教學過程分為課程設置、課堂實施、作品展示、課后實踐四個環節。將VR技術應用在藝術設計教學過程中，能夠擴充課程設置的范圍，增強課堂教學的沉浸感，實現作品展示的直觀性和真實性，提高實訓實踐的操作性和評價性。

2.1 虛擬現實技術在課程設置上的應用

虛擬現實技術應用在課程設置中，能夠擴充課程設置的范圍。

一是融入進已有課程中。越來越多的教育和機構開始將虛擬現實技術應用于藝術設計課程中，為學生提供更豐富的學習機會和體驗。例如，可以應用于藝術設計史、藝術設計理論、藝術設計實踐等多個方面，以滿足不同層次和需求的學生。二是與已有課程的結合，開發出新的課程。教育機構還可以根據不同的培養方向和學生需求開發出新的VR藝術設計課程。例如，開設VR游戲設計、VR動畫制作等課程。

在藝術設計史課程中，通過虛擬現實技術學生可以更加直觀地了解不同時期和地區的藝術設計風格和發展歷程，從而更好地理解藝術設計的演變和發展趨勢。在藝術設計理論課程中，南京藝術學院在藝術專業核心課程群中加入虛擬現實知識的學習和應用，該校的數字媒體藝術系還下設有虛擬現實藝術、互動媒體藝術等專業方向，結合新技術使教學更具前沿性和應用性[3]。在藝術設計實踐課程中，通過虛擬現實技術學生可以更加生動地體驗和參與到藝術設計實踐中，從而更好地掌握藝術設計的技能和方法。例如，清華大學美術學院動畫專業引入了創新的“虛擬現實動畫設計課程”，充分展現了虛擬現實技術的獨特優勢，包括沉浸性、交互性和激發想象力等，通過運用渲染技術、交互技術和傳感技術等手段，動畫藝術得以突破傳統的畫框思維模式，進一步探索了在跨學科技術背景下，以“突破畫框”為核心的全新動畫藝術教學模式[4]。

2.2 虛擬現實技術在課堂實施上的應用

將虛擬現實技術應用在課堂實施中，能夠加強課堂教學的沉浸感。

藝術設計需要學生感知身邊事物，教師要為學生創建一個利于創作的藝術氛圍。虛擬現實技術能將無法直接接觸的環境和事物呈現出來，讓學習者全身心地沉浸到情境中。其趣味性還能促使學生進行自主探索，激發他們的學習熱情。

朱永寧、葛婷等人綜合運用多種研究方法，提出一種基于VR技術的全景式流體繪畫創作系統，該系統為全景流體動力學繪畫系統提供了一個新的全景圖繪制方法，對其可用性作出評估后，結果顯示那些具有流體繪畫經驗的學習者對這種系統有很高的評價[5]。

還有學者運用虛擬現實的沉浸式環境，開發學生的空間推理能力。柳瑞雪、王琛等人設計并開發沉浸式“陶瓷藝術與制作”課程并進行實驗驗證，研究結果表明與傳統課堂教學相比，學習者在該環境進行陶瓷課學習后，空間推理技能得到了顯著性提高[6]。在此之前已有很多學者提出類似觀點，例如，在VR技術支持的學習環境中，學習者構建一個虛擬的“三維物體”并對其進行移動、旋轉、變形組合等操作[7]，對虛擬“三維立方體”進行選擇、移動等操作[8]，對虛擬的“多面體形狀”進行移動、旋轉和縮放等操作[9]。而通過虛擬現實技術的沉浸感增強學生的空間推理能力是這一領域新的思路。

以上的研究都表明，VR技術支持的課堂環境改進了傳統的藝術設計教學方式，即采用電子白板、PPT 以及視頻等技術工具進行二維學習的方式，幫助學習者在虛擬環境中體驗藝術設計過程，發展學生的空間思維，激發學生藝術創作的潛力和興趣。

2.3 虛擬現實技術在作品展示上的應用

將虛擬現實技術應用在作品展示中，能夠實現作品展示的直觀性和真實性。

在藝術設計專業學習中，教師常常會選擇優秀的作品，在授課中作為教材和范本給其他學生學習，并在課堂上對它們進行評價分析。學生也需要經常到美術館、展覽館從當代、過去的優秀藝術設計作品中汲取靈感。然而，傳統的書面圖像或電子圖像的效果往往不夠理想，而且多媒體視頻或圖像的分辨率也相對較低。為了提高作品展示的真實性，將作品放入虛擬現實設備中可以將作品更清晰、更全面地呈現給學習者。

日本Teamlab實驗室推出“水晶宇宙中漫步”“無窮——和錦鯉一起在水面上舞蹈”等多重感官體驗的裝置，給參與者留下極為深刻的印象[10]。在文化遺產領域，以虛擬現實等計算機技術為支撐的數字文化遺產技術，為數字化記錄、保存、展示和利用文化遺產提供了豐富的手段（潘志庚等，2020） 。例如，Young等人用虛擬修復技術結合三維掃描，完成了對石佛殘缺部分的修復工作[11]；北京故宮博物院網站的研究人員營造出了《紫禁城·天子的宮殿》虛擬現實館場，為瀏覽者提供全身心、高體驗感的在線參觀形式，領略故宮文化遺產的優美與精髓[12]。

這些虛擬展覽、虛擬博物館的出現加強了學習者對藝術的感官體驗，使學習者能夠更直觀、深刻地理解作品，更好地體驗設計者的創意，了解作品本身的精神內涵。

2.4 虛擬現實技術在課后實踐中的應用

將虛擬現實技術應用在作品展示中，能夠提高實訓實踐的操作性和評價性。

在藝術設計專業教學中，地點和空間制約了學生思維的廣度和創造力。然而，通過VR技術實現虛擬實訓，可以超越傳統的教室環境，有效地解決這一問題，拓展學生的設計思維。此外，虛擬現實還能夠為學生提供符合就業需求的真實工作場景。通過模擬真實的設計項目和工作流程，學生們可以在虛擬環境中進行操作和實踐，有助于學生們更快地適應就業環境，提高他們的競爭力。

目前，VR技術已被廣泛應用于各類藝術設計專業的實訓課中。秦燕妮、謝浩等人提出采用沉浸式虛擬現實模擬包裝盒的制作過程，讓學生在虛擬環境下創建三維立體的包裝盒，解決了藝術設計專業教學中抽象性設計問題，學生在制作產品的過程中發現誤差，可以隨時恢復上一步并修改，這一功能在節約資源的同時又使實踐操作變得簡便[13]。通過這種訓練方式，可以讓學生提前熟悉設計領域的實際工作，快速地掌握設計與制造技能。此外，虛擬現實技術還為一些學生學習榫卯結構的相關知識打下了堅實的基礎，學生通過模擬訓練，比如從模型庫里選擇合適的榫卯，然后將它們拆散或者組合，將理論知識轉化為實際操作技能，激發了他們對專業的熱情。

虛擬現實技術讓人們沉浸在一個仿佛真實的環境中，提高實踐教學的效果，讓學生更加深入地理解概念。同時，它的應用還大大提升了教學的效率。不僅節省實驗設備，還可以讓多名學習者同時實訓練習。還有一些VR實踐教學平臺將學生的實驗操作過程完整地記錄下來，并根據實際情況自動進行調整，以便更好地進行評估和反饋，從而減輕教師在教學中的考核工作量。虛擬現實技術的多種教學模式，實現了藝術設計專業的理論知識和實踐技能的完美結合，從而更好地培養出具備創新思維和實踐能力的人才。

3 虛擬現實技術在藝術設計教學中的局限和建議

3.1 虛擬現實技術在藝術設計教學中的局限

盡管虛擬現實技術在藝術設計教學體驗中顯示出很多優勢，但它仍然是一種新興技術，存在一些不足之處。

首先，制造過程可能需要耗費大量精力和資源。利用VR技術創造出多樣的藝術設計實踐，涉及大量的技能（燈光、紋理、背景、后期交互等），在呈現上逼真和真實間會存在一定差異[14]。同時還要考慮學生興趣，設計有藝術感、有人文情感的虛擬環境[15]。其次，教師的培訓和準備是一個挑戰。使用VR技術進行教學需要教師具備相應的操作知識，以及設計和指導學生的能力。然而，許多教師可能缺乏相關的培訓和經驗。此外，教師還需要針對VR技術的應用進行課程設計和教學方法的調整，以適應藝術設計教學的特點和要求。最后，目前的虛擬設備無法支持所有功能的實現。虛擬現實的實踐已經取得了長足的進展，但是由于它的技術門檻比較低，因此實踐上仍然存在一定局限性。持續使用一些設備后還可能導致身心疲勞，例如快速掃描可能導致頭痛，導致學生對課程降低熱情。

因此在藝術設計教學實踐方面，虛擬現實技術推廣仍然存在一定的空白。

3.2 虛擬現實技術在藝術設計教學中的建議

第一，優化VR技術設備和軟件。加強虛擬現實技術的各類軟件、硬件設施建設，提升虛擬現實設備的使用體驗，從而更好地滿足藝術設計實訓教學課程的需求。培養出一批專業的軟件開發人員，以提高軟件的性能和可靠性。此外，加強校企合作，采取多種模式，共同推動硬件設備的更新換代，并依據有關政策，給予更多的補貼和減免，以支持虛擬現實技術的發展。第二，加強教師的培訓和支持。教育機構和學校應該提供定期的培訓課程，幫助教師了解VR技術的基本原理、操作技巧和教學方法。此外，還可以鼓勵教師參與技術應用的研究和實踐項目，以不斷提升他們的能力和經驗。第三，鼓勵學生參與創作和合作。因此，教育機構和教師應鼓勵學生利用VR技術進行個人和團隊的藝術設計創作。如，組織學生參與虛擬展覽、競賽和合作項目等，展示他們的作品和交流經驗。這樣的實踐和合作將促進學生的主動學習和團隊合作能力的培養。

總之，虛擬現實技術應用在藝術設計教學中顯現出很大的潛力，但也存在一些問題。只有通過不斷地探索和實踐，才能充分發揮虛擬現實技術的優勢，提高學生的實踐能力和創新能力。

4 結束語

虛擬現實技術已經成為當今社會的一種重要的新興技術，它的出現為藝術設計教學帶來了前所未有的改變，為藝術設計專業的發展提供了強大的推動力。本研究對VR技術在藝術設計教學中的應用進行了綜述和分析。通過對相關研究和案例的梳理，可以得出以下幾個結論和展望。

首先，VR技術在藝術設計教學中的應用具有廣闊的發展前景。通過虛擬現實技術，學生可以身臨其境地體驗藝術作品和設計場景，拓展了傳統教學的局限性。通過提供更直觀、互動和個性化的學習體驗，可以激發學生的創造力和想象力，培養其對藝術設計的熱情和批判性思維能力。

其次，VR技術在藝術設計教學中的應用還存在一些問題和挑戰。首先是技術設備和成本的限制，高質量的虛擬現實設備和軟件的投入需要一定的經費支持。其次是教師的培訓和能力提升，他們需要適應和掌握新的教學工具和方法。此外，還需要進一步研究和探索如何將技術與課程內容和學習目標有效結合，以提升學生的學習效果和能力。

未來，可以從以下幾個方面深入研究。首先，進一步優化虛擬現實的硬件設備和軟件系統，提高其圖像質量、交互性和用戶體驗。其次，探索多模態交互的設計，結合音頻、觸覺和動作捕捉等技術，使學生能夠以更多樣化的方式與虛擬環境進行互動。此外，還可以關注VR技術應用于具體的藝術設計領域，例如建筑設計、室內設計、時尚設計等，以滿足不同學科和專業的需求。