艺术类虚拟仿真实验教学实践探索

罗岑弘 浙江财经大学艺术学院实验中心

一、虚拟仿真实验教学对于艺术类专业的意义

作为艺术类实验中心，在实验教学中进行虚拟仿真的改造，能真正提升学生的自主学习力，大大提高各种实验效率。本院艺术类专业有美术专业、摄影专业、视觉传达专业、展示专业、书法专业，涉及的设备品种多，数量大，对于环境的要求各不相同。实验资源常常出现个时间段使用率不同，有时不够用，有时又空置。设备内容复杂，维护成本过高。使用虚拟仿真，能大大改变这些问题。

二、构建虚拟平台，提高教学效果

建立一个服务于教学的软件平台，将此平台与学校的教务系统相连接。在此平台上提供这样的功能。

1.课程建设

教师可以在平台上建立课程，以及对课程进行管理。课程内容包括文字、视频以及虚拟实验环节。而学生不仅可以进行课程的选择和学习。还可以进行课程的打分。实验教学平台全程记录学生实验项目的实验时间、实验地点、实验内容等信息，有效跟踪实验教学进展的情况，指导教师全程监控实验项目质量，在实验教学中出现问题及时给予指导，促进了开放式实验教学的高效进行，提高了实验教学质量和学生的学习效果。

2.远程教学

针对艺术类学科教学的时间和地点的变化性。通过网络，教学可以脱离空间的束缚。教师可以在任何时间地点进行教学，学生也可以自由安排学习地点及学习状态。特别是摄影专业，课程在户外较多，而且对于个性化的教学要求较高。学生在不同环境中更能提高教学的效果，以及个性化的发展。

3.VR 体验

现在VR技术发展迅速，对于大量环境都可以做到近乎真实的展现。摄影专业可以对各种外部环境进行模拟，学生在这样的环境中进行实验，提高了实验效果。并且减少了外地采风所需要的成本。将各类书法绘画作品进行虚拟，置入这样的环境中，学生可以更加深入体会各个伟大艺术的气息。灯光实验室中，可以模拟各种灯源；材料展示实验室，可以模拟大量材料的表面视觉效果。面向视觉传达专业，针对传统印刷工艺和原理，进行仿真项目的建设。重点针对印刷行业的设备进行了解，通过对印刷设备结构展示和VR视频情景再现，使学生了解印刷的同时，理解包装设计的制作工艺。

4.师生互动

建立互动环境，提供视频会议的功能，让教师与上课学生随时进行交流。同时建立实验与互动环境。在进行实验的时候，学生与老师也可以进行对话交流。进一步提高教学效率。教师的角色从“传道、授业”转变为“解惑”。教师是教学资源的开发者、教学的帮助者，是知识的组织者、引导者和促进者。教师需要随时捕捉学生的动态并及时加以指导使学生便捷地获取信息或者教师在交流中将有针对性的问题提取出来，在课堂中详细讲解。

5.移动端使用

制作移动端APP，与虚拟实验平台相连接，实现随时随地实验教学。移动端虚拟仿真实验室实现了真正的突破时空限制，学生可充分地利用各种碎片化时间，享受到随时随地学习相关实验课程的便利，提高了学生对于实验教学的学习效率。

6.“翻转课堂”教学

借助于虚拟仿真技术实现对传统课堂教学教师知识传授和学生知识内化在时间和空间上的颠倒，从知识传授与互动的课堂空间扩大至网络空间的传授与互动，延伸了课堂教学对话，扩大了传统意义上“教”与“学”空间。教师可以让学生成为实验的主导者，从而提高学生对于实验本身的思考。

三、线下线上结合，共享设备使用

线上虚拟和线下教学设备相互融合。

1.预约实验

学生在系统中进行实验预约，最大化利用实验设备。同时增加个性化预约的内容。学生可以预约特定房间、特定设备。学生教师都可以自由定制实验器材使用，达到教学与科研的互通。

2.提前试做

在虚拟化的系统中，对设备进行仿真。学生可以提前在系统里对实验进行操作，特别是在版画制作、模型制作这样的课程中预习，可以大幅度提高成品的良品率。为学生积累了许多的经验。考虑到了学生常见的错误实验操作，也加入了一些额外的实验现象或结果供学生自由发挥。实践发现，学生更想知道实验失败后的现象，虚拟实验室满足了学生对错误实验方法造成的实验结果的好奇心，将验证型实验与探究型实验有机结合，增加了学习乐趣。

3.将设备推上虚拟平台，可以提供给非艺术类专业的学生进行实验。为通识类课程给予了有力的教学支持。各个专业的学生只要选择了这样的课程就可以进行相关实验。

4.远程协作

不同地方专业的学生教师可以通过平台，进行实验。既可以进行虚拟仿真，也可以进行协同操作。实验可以分为多个部分，各自进行，统筹安排。这个适用于展示专业的相关课程。在学生创意的展示中，需要多个不同的空间，这能为他们提供不同作品的统一展示。增加作品对比，深入了解设计空间的特点。

四、提高设备利用率，保证管理效果

1.跨专业、跨学校、跨地区的平台，提供给每个学生教师实验的内容。同时不仅提供给本专业的学生使用，为学校联合教学提供了有力的支撑。多校之间进行相关的设备共享，大大提高了设备的使用率。

2.艺术类实验偏重于户外设计，特别是摄影专业。该专业大量课程需要进行户外采风。这样的教学需要消耗大量的时间，并且会增加教学的成本。在虚拟仿真环境中，可以进行多个实验，而这些能大大节省购置各种书画作品、灯光设备、材料模型以及环境改造的成本。

3.可重复性高，由于各种实验耗材使用量大，实验准备时间长，实验学生人数过多，导致实验次数不能完全满足教学所需。而实现虚拟仿真之后，可以对大量实验进行虚拟改造。在运行中，教师学生可以重复进行相关实验。灯光实验模拟，材料实验模拟，提高了学生实验的掌握度。提高了教学质量。

4.自行研制实验教学仪器也是科研成果转化为实验教学内容的一个重要组成部分，对培养学生创新意识和能力可起到重要作用。在虚拟仿真平台上，加入设计实验设备的模块，同时配合实际的实验器材，先虚拟设计，再动手操作。在自行研制实验教学仪器的过程中，可让高年级低年级学生通力合作进行实践检验，这样，这些仪器用于普通的实验教学后，对后续学生的学习兴趣、创新意识和热情的激发和培养就会发挥很大的作用。

5.与时俱进，了解技术前沿。实验设备的更新比较缓慢。特别是艺术类实验室，更是5、6年也不会有大的设备变化，这时候学生对于新设备的了解就比较匮乏。虚拟仿真设备可以随时加入新设备，进行各种新式实验，提高学生对于新设备新技术的了解。这些可以应用在新设备上的新技术。而旧设备仍可以完成大部分原有功能的实验。充分利用实验设备，提高教学效果。

五、结语

信息技术的快速发展为虚拟实验室、虚拟仿真实验系统、协同实验平台、沉浸式实验软件以及开放教育资源的建设与应用提供了有力的支撑，促使实验教学理念、模式、方法及手段发生了深刻的变革。考察和分析国外高校虚拟仿真实验教学的建设理念、发展道路和实践经验，可以为我们推进实验教学信息化建设提供有益的他山之石。