XR虛擬實訓中心的設計人才培養模式改革思路

全行 張文濤

摘要：隨著虛擬現實等數字智能技術的發展，以實訓中心為依托的實訓教學面臨著新的機遇和話語體系。為了明晰XR虛擬現實技術如何助力設計人才培養，文章通過虛擬實訓中心建設與研究現狀、內驅責任、人才培養思路和積極價值四個方面的探討，提出實訓教學數智化思維轉變，建構有效助力應用型高校的實訓課程，并總結依托虛擬實訓中心的設計人才培養的方法論措施，旨在分析依托虛擬實訓中心的設計類人才培養的規律，定位其教學角色，推動智能時代虛擬實訓中心教學模式改革。

關鍵詞：設計教育；虛擬實訓中心；XR技術；人才培養；教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2024）05-0088-03

Abstract：With the development of digital intelligence technologies such as virtual reality，practical teaching based on training centers is facing new opportunities and discourse systems. In order to study how extended reality technology can assist in the cultivation of design talents. The article explores the construction and research status，responsibility，talent cultivation ideas，and positive values of virtual training centers，proposes a transformation of digital thinking in practical teaching，constructs effective practical training courses to assist applied universities，and summarizes the methodological measures for cultivating design talents based on virtual training centers. The aim is to analyze the laws of cultivating design talents based on virtual training centers，position their teaching roles，and promote the reform of the teaching mode of virtual training centers in the intelligent era.

Keywords：Design education；Virtual training center；Extended reality；Personnel training；Teaching reform

引言

2022年9月召開的聯合國教育變革峰會發布《確保和提高全民公共數字化學習質量行動倡議》，呼吁世界各國充分利用數字技術優勢賦能教與學。[1]目前，虛擬現實技術日趨完善，這既為設計師提供了全新的設計工具、手段、機遇和挑戰，也為設計人才的培養營造了全新的語境。由于設計類人才培養固有的實踐性，以及對前沿技術的高敏感要求，智能時代的設計人才培養需要跟上數字技術發展步伐，虛擬實訓中心的建設和使用就為設計人才培養和設計人才需求之間搭建了一個橋梁。所謂的XR虛擬實訓中心，是綜合了AR、VR和MR技術的實訓中心，以三維影像、立體空間和交互式觸發為呈現特點，可以滿足學生虛擬仿真的教學實訓需求。通過建設資源平臺，各用戶僅配備各類VR/AR顯示終端，便可共享各類VR資源，在任意場所完成實訓、科創活動，實現統一集中管理，提高資源利用率。

一、XR虛擬實訓中心建設與研究現狀

近年來，XR技術在5G技術和元宇宙的浪潮下獲得了突飛猛進的發展。根據范麗亞（2022）等人對2021年XR熱點的回眸，XR產業在硬件側、軟件側、內容及應用側均取得了重大突破。因此，隨著5G分布式精準云和確定性精準網的發展，信集（2020）、王運召（2021）、蘇峰（2022）等認為XR技術為教育領域的信息技術應用，尤其是為智慧教育、體驗教育提供了新機遇。

目前，已有學者關注到XR技術對于應用型高校實訓課程的助力作用。2020年8月，深圳職業技術學院與深圳移動聯合實現了5G+VR/ AR/MR沉浸式教學、云XR平臺和邊緣計算等。從當前的研究看，學者們對XR虛擬實訓中心的發展前景大多持積極態度。比如高偉、顏蕾等（2020）梳理了虛擬現實技術在中職教育中應用現狀，認為虛擬現實技術可以實現跨時間、跨空間的信息和情景傳播，尤其在高難度、高危險性的實訓環境中，可以提供前期的替代性訓練，從而提高實際操作中的安全性和成功率，表現形式的新穎也可以激發學生的積極性和創造性。楊丹、眭碧霞（2021）集中討論了“5G+XR”支持的實訓教學變革，總結了基于具身體驗的、基于數字孿生模型的、人與智能機器跨地域協同的，以及實踐與創新創造相融合的4種實訓模式。從應用學科來看，王運召（2021）總結了XR技術在法學教學中的價值，認為在法學教學中引入擴展現實技術，能實現感觀模擬的功能創新，賦予法學教學類人化感知；蘇峰、林通（2022）討論了基于XR技術的警務實訓教學模式，并認為XR技術的應用在一定程度上將緩解了局、企協作關系以及健全相關實訓教學制度機制不健全、相關技術不夠成熟、師生知識理念及能力培養等一系列問題。目前對于XR虛擬實訓中心的研究大多集中在對事件的描述、特征的總結、問題的提出。而褚樂陽、陳衛東等（2019）在《擴展現實（XR）技術及其教育應用展望》一文中的討論比較深入，對XR這種沉浸式技術進行了學術史梳理和哲學思考，并指出XR技術可為學習者提供智能教育產品設計，更有利于游戲化學習的實施，可創設智慧的學習環境，可優化創客教育、設計教育、特殊教育等的實施。

國外相關研究在COVID-19之后大量涌現，并認為現在正是運用XR技術發展遠程教育（Ahmed Alnagrat，2022）、繼續教育（JoséFerreira，2020）的好時機。也有觀點將XR技術在教育中的應用對象擴展到教師本身，將XR作為鼓勵教師緊跟時代和企業需求變化，激發教師終身學習的動力（Karl W. Kosko，2021）。這些與國內研究中看重XR對教育與科技融合、校企間合作的積極作用是一致的。不過，也有研究者（Anna Vasilchenko，2020）認為，應當冷靜對待XR技術對教育的介入和發展前景，因為目前受制于技術的成熟度、課程資源建設的成本，XR尚無法成為主流的教學和實訓方式。Vasilchenko尤其提出了在VR教學場景體驗中，過分地強調了觀看和體驗的“個體性”，這與課堂教育的集體性和場域性是相悖的。

基于上述梳理可以看出，即使現有一些學校通過招標的形式建設了XR虛擬實訓中心，學者們也都將XR技術的發展作為教學，尤其是虛擬實訓課程發展的新契機，但XR對虛擬實訓中心的技術介入仍然屬于一個新話題，仍有諸多爭議和不確定性，而這些也正是進一步研究需要面對和探討的方面。

二、元宇宙時代設計人才培養的內驅責任

在元宇宙已經成為科技領域不可回避的發展趨勢的當下，設計是元宇宙建構中重要的一環，更成為鏈接科技與用戶的重要服務環節。所以，在設計人才培養中，一方面應跟緊當前科技的發展，直面需求，另一方面也不能夠將設計視為一個孤立的教育內容，設計本身的實用性價值和跨學科屬性已經決定了設計類人才的培養需要被置于大的社會和時代背景之中。在這個意義上，通過教育使得人才適應元宇宙時代的設計要求和信息傳達系統，甚至挖掘設計人才在元宇宙時代的創新引領潛能，是目前設計教育對人才培養的內驅責任。

（一）設計教育者對學習者的責任

目前在設計人才培養中，相對于學習者或者說受教育者而言，教育者仍然對培養目標、培養方式、教育內容和教育方式占據著主動權。因此，首先應該敏感捕捉到設計發展趨勢，并承擔起人才培養迭代責任的是設計教育者。對于XR虛擬實訓中心的建設而言，可在保持以設計人才培養的核心不變的同時，在學校層面，集中學校力量統一建設的虛擬仿真實訓中心，虛擬現實平臺支撐各學院專業集群虛擬現實資源運行，實現既節約不同專業集群項目虛擬現實平臺硬件重復建設資金，又能規范全校范圍虛擬現實資源建設和集中統籌管理，使創客空間、創業空間、教學空間、虛擬實訓空間等融為一體。一般的虛擬仿真實訓中心總體布局主要分為沉浸交互體驗區、研究開發區、學習交流區等3個部分，具體空間布局如圖1所示。

“設計師可以通過擴展現實將設計方案以更加真實，全面的效果快速應用于實際場景中進行展示，使受眾在方案階段就能對設計有直觀的了解和感受?！盵2]該教學方式打破原有對靜止或靜態事物的觀察，實現教學過程中不容易操作實驗案例的虛擬演練，通過動態全景環境虛擬提升學生學習興趣、好奇心和求知欲，激發學生自主學習和創新靈感，提高學生實踐技能；同時，多人協同可以進一步規范學生實操習慣，培養團隊意識和職業操守，提高學習效率。因此，建設XR虛擬實訓中心，可以說是設計教育者對元宇宙時代設計教育新責任的重要回應和積極反饋。

（二）設計學習者對用戶的責任

XR技術下的虛擬情景成為了用戶新的觀看對象，其“拓展現實”“虛擬現實”注定了它與傳統的觀看方式有所不同。雖然技術的發展之下，虛擬現實的體驗也將觸覺等感官納入考量，但仍然更多依賴視覺?！把矍蜃粉櫟募夹g、動作捕捉的技術等，都會變得更加先進。這些技術的完善，能夠給人們帶來更好的體驗，讓虛擬現實變得更加逼真，無限接近真實的世界?！盵3]這里就引申出了迫切需要回應的視覺問題，即所謂的“虛擬”是一種不依賴于實體的存在，但對于視覺感官而言卻是“身臨其境”的真實。所以，對于這種新的觀看對象，從用戶的角度來說，XR虛擬實訓中心的圖像觀看方式、場景體驗方式、認知形成方式、交互觸發反饋效果、視覺接受方式都不同于當前主流的設計工具。

對于接受培養的設計學生而言，虛擬現實實訓中心提供的一種完全沉浸式立體視覺體驗，它跟蹤頭部及手部位置，進行虛擬現實的立體交互，隔離現實環境。對于設計人才來說，這種創作方式更為直觀、有效。因此，在設計教學中，我們要將學習者作為真正地為用戶提供服務的設計服務者，充分考慮元宇宙時代設計不同于以往的特性。更重要的是，設計學習者要從對用戶負責的態度基礎上，既善于運用新科技輔助設計能力提升，也及時更新知識技能，從而滿足用戶的訴求。

（三）社會對設計人才培養語境的責任

設計人才的培養天然地存在著多元的、復雜的周邊關系。這里所謂的“周邊關系”，既包括校企關系，也包括學校與社區的關系、學校與學生家長的關系，乃至人才與國家發展的關系?！霸谙到y思維作用下，設計關注交互、服務和體驗設計，關注社區人際互動與環境相生，關注組織架構與社會問題，其中很多問題涉及復雜的社會、政治、經濟等基礎因素，且新興技術、行為科學、心理訴求、觀念意識等多維因素介入所形成的交叉融合局面使得問題更為復雜，這無形中對設計提出更高的要求?！盵4]目前，XR技術已經滲透到了不少領域，包括商業、醫療健康、軍事、制造業、交通業、旅游業等。這也就意味著以XR技術為橋梁，高校的實訓課程與行業發展的現實需求取得了連接。

應用型高校課程設置中的實踐操作課程占比高，但是受限于實訓條件，有些實訓教學難以開展，利用沉浸式XR應用不但可破解這些難題，而且還可以創設一些以前實施不了，或存在危險，或無法重現的情境，從而進一步構建協同合作和供需平衡的校企關系（如圖2）。設計，作為一個建構在生產端和需求端之間的關聯性環節，“仿真”技術的提高帶來的是針對性、精準度更高的產品匹配要求。為此，XR虛擬實訓中心的周邊關系“超越以往任何時期的一種新型協同合作關系，甚至可以稱為一種‘合作共生體，全面推進高素質和高技術技能人才的定向、精準培養”[5]。

三、基于虛擬現實技術的設計人才培養思路

目前，XR實訓中心的發展仍處于初級階段，學校設置的虛擬現實技術支持下的課程比較有限。經過近年的發展，各高校的設計人才培養已經形成了較為成熟的教學體系，但元宇宙時代的設計需求和用戶訴求已經對設計人才培養提出了新的要求，為此，我們需要在教育思維、系統性建構、課程主題和內容上做出響應。

（一）意識先行，深化設計教育改革創新

設計，是一門實用性非常強的學科，這就要求教師和學生始終保持對新技術、新趨勢的開放態度?！按髷祿?、人工智能等計算技術的進步對數字媒體藝術設計中的‘遠見（insight）提出了更高的要求。這里的遠見包含兩個方面：一方面主要指更加豐富的創新想象能力，另一方面主要指貫穿整個設計過程的成長型思維。”[6]

首先，要激發教師和學生打開和接受新技術的創新意識。誠然，當前的XR技術還發展不完全，但教師和學生在這一時期便可以及時地關注人工智能、5G、XR等新一代信息技術的發展，并把它們作為帶動設計學習和人才培養的重要技術節點。教育是具有長期性的，這既包含了教育本身的完成周期，也指對學生的影響。因此，為了應對信息技術的日新月異，教師和學生都應該采納一種更開放和進取的姿態，用高遠的立意延長教育的有效性。

其次，將虛擬現實設計作為實體設計的延伸。虛擬現實技術之所以與設計學科、設計教育有著深刻的關聯，是由于設計為虛擬的現實、為元宇宙提供的建構性支持。進而，我們可以在此基礎上發揮設計的作用，如營造視覺空間、提供視覺體驗，等等，這些都可以被視為虛擬現實技術對設計的拓展?；诖耍覀兛梢哉J為元宇宙時代設計人才的培養是對當前設計教育的更進一步，這是明確深化設計教育改革創新未來方向的關鍵。

再次，要彰顯設計教育在元宇宙時代的綜合性、貫通性特征。新文科背景下，設計人才的培養，“要與計算機、廣告學、材料工程等相關專業增強互動與合作，實現優勢互補，拓寬知識領域”[7]。自從元宇宙元年，這個去中心化的平行世界將多領域、多學科整合到了一個場域，更是成為了政治、經濟、文化進行對話的新平臺。與傳統意義的時空不同的是，設計在其中具有了更多主動參與的機會，也對元宇宙的體驗建構更具影響力。換而言之，在虛擬現實時代，設計人才的培養應逐漸凸顯出專業知識與跨領域融合的主導模式。

（二）全面支持，完善設計教育系統性建構

第一，積極依靠政策支持，爭取經費保障。習近平總書記在中共中央政治局第十一次集體學習時強調，“要按照發展新質生產力要求，暢通教育、科技、人才的良性循環，完善人才培養、引進、使用、合理流動的工作機制”。這為我們做好人才工作、促進新質生產力發展提供了基本遵循。教育部、各省、多校對虛擬仿真實訓基地的培育項目都加大了經費投入，切實推進虛擬現實技術與教育教學的深度融合，賦能教育高質量發展。在這樣的大背景下，設計教育也要看準政策方向，爭取建設經費支持。

第二，完善教師培訓支持，營造創新氛圍。盡管設計教育者已經具備了設計知識和能力，但在元宇宙時代，教育者需要及時更新自己的知識體系，學校和信息技術掌握者也應該為設計教師提供一定的培訓機會。這種培訓的支持和氛圍的營造實際上呼應了設計人才培養的初衷，最終將積極作用于元宇宙設計新的表征策略。

第三，要將對虛擬現實等新一代信息技術的關注納入人才培養評價標準。突破信息技術進入設計人才培養瓶頸的契機在于，設計人才培養評價標準自身的結構性調整，真正將虛擬現實等信息技術作為設計人才培養的一項內容或一個媒介，正式建立起新的話語體系，這既有利于教育改革的落實，也有利于形成相對穩定的教育標準，以促進其長期、可持續發展。

（三）課程改革，落實設計教育新要求

首先，要推動新一代信息技術深度融入設計教育教學全過程。傳統教育受制于“教師-學生”的預設定位，設計教育的主要環節表現為課堂、講座、實習等單向輸出，當虛擬現實等技術進入設計人才培養時，其教育場景就更加多樣、立體、可感知，這有助于學生形成良好的創作體驗和先進的設計思維，并將其反映在自己的實踐中。因此，有必要全方位、扎實落實信息技術對設計教育教學的融入，而不僅僅將虛擬現實作為一個“華麗的噱頭”。

其次，引導發展以賽代課，以賽代訓的教學形式。目前，已經有賽項關注到虛擬現實設計技能等比賽內容，比如全國工業和信息化技術技能大賽虛擬現實產品設計師賽項、中國虛擬現實大賽、全國職業院校技能大賽虛擬現實（VR）設計與制作賽項等。在備賽過程中，學生需要錘煉制作技術、反復打磨作品呈現效果，參加競賽可以提升設計學習者的創新實踐能力。更重要的是，尤其對于虛擬現實設計這類較為新興的學習內容，參加比賽可以為師生提供交流互鑒的機會，了解前沿技術和設計發展動態。

最后，要盡可能地豐富教育信息化2.0轉型下的課程資源。有的學校雖然建立了虛擬實訓中心，但受制于課程和教師教學內容的更新速度，實訓中心的利用效率不高。因此，我們要解決的就是建立豐富的虛擬實訓課程資源，讓設計人才的培養能夠借力于XR技術的發展。當技術與教學通力合作，就可以為應用型高校，開放教育、繼續教育類高校提供在更廣泛范圍內實現XR教學的可能性，豐富學校的實訓或其他課程的設置。

四、虛擬實訓中心對設計人才培養的積極價值

第一，XR虛擬實訓中心可以有效助力應用型高校的實訓課程，提升實訓效果。雖然目前的XR虛擬實訓中心建設和應用中仍存在傳統實操教學模式限制、關聯智能技術尚不成熟、教師信息技術應用能力不高等限制因素，但XR技術對情境再現的真實性、可感知性、交互性、及時修正完善的可能性，都與實訓中心建設要求高度契合，因此在5G、XR等智慧技術快速發展的當下，需要更新教學觀念，意識到XR虛擬實訓中心可挖掘、可探究、可有效運行的發展前景。

第二，XR技術的逐漸成熟為XR與特定學科的交叉帶來可能，將有可能引領未來應用型高等教育發展的另一種形態和模式。XR虛擬實訓中心為當前高等教育中實踐教學欠缺的困境提供一種解決方案，XR與設計教育的結合不僅可以增強真實性、場景化學習體驗，提升教學效果，而且為高質量設計人才的培養、培訓提供學習平臺，提升學生的職業和社會意識，以便更順利、有效地融入到企業和社會生產中去。

第三，推動科學技術進步下人才培養模式的轉型發展。我國的教育信息化正處在以新一代信息技術實現信息化教學2.0“個性化、個別化、人性化（智能化）、差異化、精確化、公平而有質量”目標的關鍵轉折點。XR是教學資源的最新表現形式，基于XR技術與教育的融合，應用學科將逐步從講授走向體驗和實踐，同時有助于培養學習者的“以用戶和需求為中心”的行業意識。正如全球頂尖的創新設計專家埃佐·曼奇尼（Ezio Manzini）教授所言，“在面向網絡化可持續社會的轉型過程中，所有的設計都是（或者應該是）一種設計研究活動，都應該推動社會技術實驗”。[8]

結語

如果說圖片、影像等二維數字化呈現還有著一些對文化故事的單向度敘事傾向，那么當前虛擬現實等技術支持下的三維數字化呈現則更加強調“人”在設計對象感悟和傳承過程中的主動性。對于設計類人才培養而言，接受并充分利用XR技術是科技發展與意識進步公共推動的必然結果。對于前者而言，當前的設計教學的虛擬實訓得益于數字技術的進步，學生也得以通過更為可見的方式提升設計質量；而對于后者而言，這是設計類人才培養和教學模式的變革，是對學生和教師的內在觀念的更新。因此，當二者共同地作用于設計類人才的培養，一方面，讓學生自己動手設計和探究虛擬仿真項目，培養學生自主學習能力、空間想象能力和技術創新能力，同時培養團隊意識；另一方面，教師可利用虛擬仿真技術的沉浸感、互動性等技術特點，隨時進入學生虛擬場景進行技術指導，從而達到提高人才培養質量的目標。

基金項目：本文為 2022 年江蘇省教育科學規劃課題“基于 XR 技術的虛擬實訓中心建構與應用研究”（B/2022/01/162）；2023 年江蘇開放大學（江蘇城市職業學院）教學改革研究課題“智能時代虛擬實訓中心教學模式改革的理論與實踐研究”（重點課題）（23-ZD-05）；2023年度高校哲學社會科學研究一般項目“基于XR技術的博物館沉浸式設計研究”（2023SJYB0782）；2023 年江蘇省產學研合作項目“虛擬仿真多人交互平臺及實訓軟件研發”（BY20230119）階段性成果之一

參考文獻

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[2]楊杰，蔡子杰. 信息時代擴展現實技術（XR）對設計發展的影響[J]. 設計，2021，34（13）：49-51.

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[4]吳聰.設計無界——由設計觀念演化談起[J]. 設計，2023，36（19）：88-90.

[5]楊丹，眭碧霞. “5G+XR”支持的實訓教學變革：模式、挑戰與建議[J]. 職業技術教育，2021，42（17）：43-47.

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[8]（意）埃佐·曼奇尼. 鐘芳，馬謹譯，設計，在人人設計的時代 社會創新設計導論[M]. 北京：電子工業出版社，2016：61.