計算機虛擬仿真技術在環境藝術專業大學生創新創業訓練計劃的實踐探索

周大森

【摘 要】 隨著社會經濟的不斷發展，創新創業已經成為現代社會的一個重要話題。虛擬仿真技術是在人機交互、人工智能的基礎上，通過仿真手段實現在虛擬環境中人與物體的交互影響，增強人對真實環境的感受，是一種重要的實踐手段，對于提升學生的創新創業能力具有重要意義。文章針對計算機虛擬仿真技術在環境藝術專業大學生創新創業訓練計劃中的實踐進行分析。首先，通過對虛擬仿真技術和創新創業教育的相關理論進行分析，探討了虛擬仿真技術對搭建創新創業教育平臺的作用，指出了其在創新創業教育中的具體應用。其次，詳細闡述了環境藝術設計專業創新訓練的內容和方法，包括面向課程體系的創新項目及項目實施方案等。最后，提出了虛擬仿真教學與創新創業教育深度融合的思路和建議。

【關鍵詞】 計算機虛擬仿真技術；環境藝術專業；大學生；創新創業訓練

隨著社會經濟的不斷發展，創新創業已經成為現代人關注的焦點。創新能促進國家民族的發展，也是推動整個人類社會向前發展的重要力量，在大學生群體中，創新創業備受關注。2021年國務院辦公廳發布了《關于進一步支持大學生創新創業的指導意見》，指出虛擬仿真技術在實踐教學中的應用具有巨大潛力。虛擬仿真技術可以為學生提供一個開放、交互的虛擬環境，他們可以在環境中獨立進行實驗和實踐操作，既能提高學生的實操能力，又能培養學生的團隊協作精神和創新思維。虛擬仿真技術在創業實踐教學中的應用與教育信息化發展一致，可以讓學生在開放、交互的虛擬環境中獨立開展實驗，對提高學生的實際操作能力和創新創業能力具有重要意義。為了培養更多的創新型人才，許多高校都制定了創新創業訓練計劃。其中計算機虛擬仿真技術為學生的創新創業實踐奠定基礎。虛擬仿真技術在創新創業實踐教學中的應用，能為學生創造虛擬的創業環境，因此，應該加強對計算機虛擬仿真技術的學習和應用，為大學生的創新創業訓練計劃提供更加有力的支持。

一、虛擬仿真技術和創新創業教育

（一）虛擬仿真技術

在通信網絡、多媒體等領域，虛擬仿真技術是在人機交互、人工智能的基礎上，通過仿真手段實現在虛擬環境中人與物體的交互影響，增強人對真實環境的感受。虛擬仿真技術有四個基本特點：一是沉浸性，用戶可以獲得視覺、聽覺、觸覺等體驗，獲得身臨其境的感受；二是交互性，即在虛擬場景中，使用者能夠在虛擬環境中操控物體，并獲得即時的回饋；三是虛幻性，既能夠真實地展現一個真實的社會，又可以展現一個目前沒有、但是未來卻有可能出現的社會；四是逼真度，讓使用者享受與現實中的真實世界極為相似的體驗。基于計算機輔助設計方法，在虛擬的環境中，學生能夠感受到真實的現實場景，實現人機實時互動，從虛擬世界中獲得知識和技能，加速知識體系的建立，提高學習效率。

（二）虛擬仿真技術為創新創業教育搭建平臺

實踐教學是高校大學生在實際工作中提高創新創業能力的關鍵，但是，當前高校的實踐教學仍是高校人才培養比較薄弱的方面，與高校的創新創業教育還有很大的距離。根據人才培養方式改革的要求，高校應培養一批具備創新創業意識和能力的創新型專業人才。但是，在創新創業教育中，存在實踐成本高、實驗過程不可逆和一些實驗項目難以開展等問題，迫切需要用虛擬實驗來加以解決。在此背景下，高校應構建出一套創造性人才教學系統，實現資源開放共享。通過構建虛實相結合的實驗教學平臺，在具有高度模擬性的虛擬實驗環境中，為學生自主學習、自主實驗和創造性實踐奠定良好的基礎。教師通過虛擬模擬實驗教學對學生進行指導，起到示范作用，力求將專業教育和創新創業教育有效結合，在向學生傳輸知識的同時，對學生的創新精神、創業意識以及創新創業的能力進行有效的培養。

（三）虛擬仿真技術在環境藝術專業大學生創新創業訓練中的作用

計算機虛擬仿真技術對提升學生的創新創業能力具有重要作用。首先，計算機虛擬仿真技術可以為學生提供更加真實的實驗環境，傳統的實驗教學往往受到場地、設備等方面的限制，而虛擬仿真技術可以通過在計算機上模擬出各種實驗環境，讓學生不受環境的限制，獨立進行實驗操作，更好地理解理論知識。其次，計算機虛擬仿真技術可以為學生提供更加安全的實驗環境。在一些危險性較高的實驗中，如化學實驗、生物實驗等，傳統模式下的實驗教學往往會存在一定的安全隱患。而虛擬仿真技術可以在計算機上模擬出各種危險性較高的實驗環境，讓學生在安全的環境下進行實驗操作。最后，計算機虛擬仿真技術可以為學生提供更加便捷的實驗環境。在傳統的實驗教學中，學生需要到實驗室進行實驗操作，這不僅花費時間，還會影響學生的課程安排。虛擬仿真技術可以讓學生在電腦上做實驗，隨時隨地進行實驗操作。這不僅可以提高學生的學習效率，還可以讓學生更好地掌握理論知識。虛擬仿真技術在實踐教學中的應用，可以為學生提供更加真實的實驗環境。因此，計算機虛擬仿真技術在環境藝術專業大學生創新創業訓練計劃中的應用具有重要意義。

二、環境藝術設計專業創新訓練的內容

（一）面向課程的創新項目訓練

在環境藝術設計教學中，首要目標是培養學生的創新思維，并貫穿整個實踐過程。在專業設計課程和設計實踐課程的教學過程中，要把項目研究作為核心內容，結合專業知識，發揮創新思維，運用教學案例進行教學分析，培養學生的創新思維，拓寬其創造性的視域，并掌握創造性的方法。在藝術設計教學中，要把學生的創新能力培養與專業課程學習相結合。首先，專業課與創新性實踐相結合，并滲入日常教學，使之具有全面性的特征，這一特征是創造性教育得以廣泛開展的重要保障。其次，專業課由專業課教師講授，創造性培訓與專業課相結合，專業課教師指導學生參與創新項目培訓，確保創新創業培訓的有效性。最后，創新項目培訓將專業課的教學內容從狹隘的學科范圍擴展到與社會實際緊密結合，使之富有生機和開放性。在環境藝術專業學生的實習中開展創新項目培訓，既能加強教學與實習的有機結合，又能使創新培訓真正落到實處，突破了傳統封閉的設計實訓環境的限制，讓學生走出學校，在創新項目的每一個環節進行實地調查和實踐。

（二）創新訓練項目的實踐分析

以“以Unity3D為基礎的虛擬校園漫游系統”創新項目為例，項目由6人組成，包括四名學生和兩名指導教師，學生均為大二學生，已經學習了VR作品技術開發這門課程，具有一定的VR產品開發的基礎知識，掌握了3D模型制作技巧。這兩名導師都是建筑材料成形虛擬模擬訓練中心的工作人員，基本都接受過Unity3D平臺的訓練。

1. 項目實施方案擬定

在教師的指導下，“大創項目”實習小組的成員，對Unity3D平臺的核心技術進行了深入學習，以便更好地了解Unity3D平臺的使用情況，還將對該項目相關的任務進行了合理分配，并在此基礎上，制定了如下的項目執行方案：

首先，以校址圖、地形圖等為基礎，通過攝影、測繪等方式，獲取校址的外部紋理、內部結構、大小等數據，利用3D模型對校園內的建筑、植被等進行了模擬與繪制。然后在Unity3D平臺上，實現虛擬校園漫游，最終對虛擬校園系統進行開發與測試，并向對虛擬現實技術有興趣的在校學生提供虛擬軟件開發培訓課程。

2. 項目實施

（1）信息采集及建模

把校園規劃圖、地球衛星圖與現場測量相結合，分析所收集的校園信息，使用3D造型軟件，對校園的主要建筑物進行造型，建立一個完整的校園模型，工作量非常大，因此，每個人都會有自己的職責。在建立模型的過程中，為減少計算量，在建立模型時，會對一些比較復雜的結構和地貌情況進行簡化。建立好模型之后，可以進行模型的繪制，簡而言之，就是對在3D軟件中建立好的模型進行貼圖和上色，從而讓模型獲得與真實實體同樣的視覺效果，具體包含了以下內容：燈光效果、材質效果、物體表面顏色效果、物體光滑與反射效果、物體透明與折射效果等。而這一步也是虛擬模擬中不可或缺的一步，可以想象一下，一個單純的物體，如果沒有任何的外形、沒有任何的美感，那么它的“仿真”特征，也就蕩然無存了。

（2）Unity3D? 平臺三維場景構建

利用Basic VerEngine開發引擎，把校園地形、植被等以模型的方式導入到Unity3D平臺。由3D建模軟件生成FBX后綴格式的文件，該格式的模型可以直接放到Basic VerEngine工程里，放置路徑是在工程的Assets目錄下，最好是在該目錄下新建一個文件夾，把模型放在文件夾將便于后續的管理和查看。如果模型已貼圖渲染，該3D模型既包含模型文件，又包括貼圖文件（貼圖文件包括材料球和圖片素材），在將主要建筑物導入Unity3D平臺之后，再對地面設施、天空等環境細節進行添加和補充，構建出校園的三維場景。

3. 虛擬校園漫游實現

在Unity3D平臺上構建出第一人稱視角的模擬器，使用編寫的腳本，對模擬器的行走速度、視角高度等進行設定，就可以讓模擬人物在虛擬校園中自由地行走、觀察和停留。

三、虛擬仿真教學與創新創業教育深度融合

虛擬仿真技術在實驗教學中的應用，構建了全方位的創新創業課程體系，對實訓環節的創新創業教育起到了很大的促進作用。在虛擬仿真實驗教學中，學生對創業政策以及創業相關的法律有了更深的認識，學會了如何進行創業融資、如何組建創業團隊、如何規避創業風險，從而提高自己的創業質量，提升創新創業能力，初步具備了創業者的品質和職業素養。

（一）虛擬仿真教學與經管類實驗課程深度融合

在創新創業訓練中，采用虛擬模擬技術，對企業運作環境、業務流程等進行模擬實驗，以確保教學環境、教學內容的“真實性”，讓學生在“真實環境”中對創新創業的內容有更加具體、更加全面的理解，提高其理論與實踐相結合的能力。虛擬仿真技術在實驗教學中的應用，通過綜合案例教學、項目教學、任務驅動等多種教學方式，實現實驗課程與現實問題之間的密切聯系，把現實問題作為切入點，利用虛擬仿真教學技術，開展各種自主設計型實驗。與此同時，還可以組織學生開展形式多樣、靈活多變的交流、研討等活動，從而提高教學效果。現代企業商務運營虛擬仿真實驗教學中心對特色課程資源進行強化，對課程教學方式進行改革，構建了一批典型的虛擬仿真實驗課程，比如基礎會計實務模擬、跨境電商實務模擬、國際貿易實戰模擬、國際金融結算實務、證券投資實務、電子商務案例分析等。

（二）虛擬仿真教學與跨專業綜合實習深度融合

如果學生已經學習了相關的必修科目，并且掌握了專業技術之后，就可以通過虛擬模擬平臺，使各個學科之間的知識更好地結合起來。學校要在整體上做好總體的計劃與設計，將各學科之間的資源有效融合，并以此為基礎，開展多學科交叉訓練，使模擬運作與實際工作相結合，使學生能夠多層次地感受到“真實”的公司運作與管理的整個過程，從而完成對各學科的深度整合，提高動手能力與創新創業水平。

四、結語

綜上所述，計算機虛擬仿真技術在環境藝術專業大學生的創新創業訓練計劃中具有廣闊的應用前景。一方面，可以提高學生的實踐操作能力和創新能力，加強對學生創新創業意識和能力的培養；另一方面，虛擬仿真技術也可以為創新創業教育提供更加豐富、生動的教學資源，為學生提供更加真實、安全、便捷的學習環境。本文從創業項目出發，分析學生綜合素質，為“大創項目”的實施提供了一種新的途徑，使學校的數字資源更加豐富，有效提升了學生分析和解決問題的綜合能力，最終實現了“大創項目”的目標。在進行虛擬模擬實驗的過程中，體現出了“以經管工為主，經管工與法律相結合，商學與工學相結合”的特點，這與企業的實際需要密切聯系在一起，能夠很好地培養并提升學生的創新創業能力。在未來的研究中，還需不斷完善虛擬仿真教學體系，提高學生的實踐操作能力和創新能力，探索虛擬仿真教學與創新創業教育深度融合的方法和路徑，為高校創新創業教育的發展做出更大貢獻。

參考文獻：

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