虚拟现实技术在产品设计教学中的应用

任婵 袁鸿牧 沈鸿晶

摘要：虚拟技术作为行业较为前沿的技术类型，主要是通过较高的技术手段对空间环境进行模拟，再运用适合的传感设备将体验者引入环境中，给学生进行操作授权，以此提升学生的体验感。学生能够借助该项技术与环境进行直接的交流，从而调动多种感官对学习内容产生认知，获得较为理想的学习效果，因此该项技术在产品设计课程实施中的应用频率也较高。

关键词：产品设计教学;虚拟现实技术;应用

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2020）30-0159-02 DOI：10.12228/j.issn.1005-5312.2020.30.110

新时期，为了全面提高产品设计教学水平，教师要合理的运用虚拟现实技术，通过开展虚拟现实技术应用研究，提高了产品设计教学效率。因此，教师要结合学生学习情况，科学的运用虚拟现实技术，从而进一步提高学生专业水平。

一、虚拟现实技术及其特征概括

该项技术借助IT手段创建虚拟的环境，并同时运用多项技术，如仿真、微电子技术等形成综合性的技术效果。学生可以自己的想象为基础开展环境的模拟，并发挥自身的多层面的感知能力对环境进行直接体验，从而检测出产品的效果，并对设计进行优化改善，全面参与到研讨当中。具体来说，该项技术能够实现的体验特征如下：

（一）交互性

学生可在虚拟技术的支持下与产品进行直接交流，在教学活动中实现突破性的进展。学生可借助该技术对产品进行直接触摸和运用，并体验产品的运用效果。上述过程均可获得及时的反馈信息，学生能够在虚拟环境中实现互动，并结合自身的想象来自主完善产品的位置和环境条件，实现无障碍的交流。

（二）沉浸感

该方面的特征主要指学生在虚拟环境中所产生的相对真实的体验感，甚至能够体验到质量更高的声音效果。运用虚拟技术能够为体验者营造一种错觉，使其产生外界环境均会随其主观意愿而改变的意识，并积极结合自身的思想来创造外界环境。自行创造的环境可以直接触碰和感受，如在房间中可设置一张椅子，体验者可在椅子上坐着，这种体验与真实环境中所能获得的感受一致，甚至体验者还可将其想象成更为舒适的家具设施，从而进一步提升其沉浸感。

（三）想象力

该项技术的运用需体验者具备一定的想象能力，能够对环境开展自主设计，这样才能形成更接近真实的体验感。因此在实施产品设计教学时，若难以对外部环境进行有效的构建，即使运用虚拟技术也难以达到预期效果。而倡导学生以小组合作的形式完成既定的工作内容，联合多人的能力共同完成学习任务，则会大幅提升学习的质效，并对外部环境进行更为丰富的改善[1]。

二、虚拟技术在产品设计教学中的意义

虚拟技术的突出特征是交互性就构想性等，任何形式的虚拟技术均能够使体验者产生与环境的交互体验。产品应用虚拟技术进行设计，便具有虚拟的数字化性质。该类型的产品在应用时与真实的产品相似，不会因外部因素的干扰而影响设计质量，同时可在虚拟空间中按照设计者的思路发展完成。虚拟技术与其他类型的数字化技术相比，更为明显的特征便是沉浸性。运用该项技术能够大幅缩短产品的设计时间，在原料成本投入等方面也能够节约必要的开支，同时还可运用技术手段对产品设计进行进一步的分析及完善，与以往的设计手段相比，在时间和资金投入方面更能表现出一定的先进性。学生可在虚拟技术的运用中形成大量的知识积淀，同时其实际操作能力也会得到明显的提升。

在虚拟的环境中，学生可产生最接近真实环境的体验，从而直观感受到产品设计的缺陷，并依据体验进行优化。构想性则基于基础的概念逐步联系到各知识点，最后形成全面的知识体系。虚拟技术可大量简化产品的开发环节，通过运用计算机技术实现产品的色彩和造型等方面的设计工作，同时确定适合的制作原料，在虚拟的环境中应用设计的产品，进行仿真应用检测。该种教学方式能够产生更为直观的体验，从而强化学生的思维能力，推进学习效率的提升，使其能够在最短的时间内掌握更多的学科知识。

三、虚拟现实技术在产品设计中的运用

（一）相关课程建设

1.设计类的基础课程设置

该部分课程内容可具体分为两方面：其一为美学类课程。各院校的设计专业均可发挥自身的教育优势资源开设相关课程，当前所设置的课程内容均可满足虚拟技术课程的基本要求，但虚拟现实课程具有一定的综合性，因此在实际应用时需有意识地锻炼学生多方面的专业能力，广泛涉猎其他专业的基础知识和技能，从而优化虚拟技术的应用效果。其二是计算机设计的基础课程。如可运用三维建模技术实施虚拟现实环境的构建，或者运用二维软件修改图像等。该类型的课程需在产品设计专业设置，学生可通过系统学习将其与虚拟技术进行适当的衔接[2]。

2.专业课程设置

主要指虚拟现实软件课程及其他课程内容，该部分课程内容也是虚拟现实课程的重点及教学难点。

首先，该部分教学内容以英语居多，而艺术专业学生普遍的英语能力较低，因此在学习的过程中便会遇到各种阻碍，针对上述问题的有效解决也值得教育工作者深思。

其次，该类课程与多种计算机语言相关，C语言、Java等的应用频率较高，若想系统掌握上述计算机语言，除了要具备较高的英語水平，还需学生具备更高的编程及推导能力，在时间方面的成本也较高。从普遍意义的调查结果显示，多数艺术专业生对该部分课程内容的学习表现出一定的畏难情绪，难以高效掌握知识内容。

此外在已经开设的课程设置模式来看，主要可表现为两种类型：其一是联合与虚拟技术关联度较高的数字技术等设置相关课程内容，整个教学体系较为清晰，所涉及的知识范围也更为广泛。但该种课程的设置也会存在一定的缺陷，如课程内容过多会对学生造成一定的心理负担，学习课程会占用学生更多的时间和精力，对传统课程形成了更大的冲击，难以实现全面的素质培养目标等。其二是选修课形式。学生可结合自身的兴趣倾向对课程内容进行选择学习，在以兴趣作为学习内驱力的情况下，学生能够形成更为理想的学习效果，但该种方式会导致学生所获取的知识内容不够全面，在层次方面也难以达到更高的水平，功利目的较为明显，因此也会对学生以后的发展构成一定的负面影响。

上述问题需得到教育工作人员的高度重视，紧密结合院校、专业和学生的具体特征进行科学的规划和定位，合理设置教学量与教学目标，从而切实提升学生的专业素质。

（二）教学实践分析

1.虚拟空间的展示

在开展史论方面的知识讲解时，如产品设计或者艺术设计历史，该部分教学内容相对枯燥，这便需要教师迎合学生的兴趣倾向，选择更具灵活性的方式开展教学，使学生形成更为深刻的认知。以往可将多媒体技术作为辅助手段，将教训人以图片形式进行展现，但这种方式仍显出较为单一的效果。而运用桌面虚拟系统，可在软件的支持下，对特定的历史时期进行真实再现，使学生在虚拟的环境中对各类设计产品进行观察和体验，从而全面突破了时空界限，对产品进行全面的了解，并对其突出的特征进行深化记忆[3]。材料和加工技术是设计专业学生所必备的技能，以往教师大多通过图片或者实地参观的形式完成教学任务，对学生难以激发应有的兴趣。

在此教学模式下，学生难以对工艺和产品生产的全过程形成全面的认知，所设计出的产品也难以迎合市场需求。如运用虚拟技术参与教学，可将产品的加工过程进行虚拟展现，学生能够在环境中体验到更为真实而细致的过程信息，因此全面提升认知水平，还可亲自参与虚拟产品的设计和制作，同时大幅降低时间及经济成本的投入。

2.建立交流平台

在完成具体的设计任务时，教师需对每个学生的设计成果进行指导与评价，但教师的教学时间和精力有限，因此学生所获得的指导难以满足其学习需求。而应用虚拟系统便可建立更为便捷的交互平台，师生可基于平台开展实时交流互动，对设计作品进行意见交换。此外在形成创意的初期，学生还可基于平台获得更多的灵感启发，或者围绕某个设计主题，联合多人共同完成，全面清除学生间的交流障碍，大幅提升教学效率。

（三）虚拟训练

造型能力可作为设计专业学生的必备学科技能之一，通常院校均会设置计算机辅助设计相关课程内容，对学生的三维软件应用技能开展系统训练。学生按照三维模型制作出实际作品后，如果還想继续完善，如再通过三维软件进行修改便十分复杂，而虚拟建模技术可在实施设计时随意修改模型，通过拖动鼠标形成的轨迹实现对产品模型的修改和完善，并可反复操作，直到设计出较为满意的结果。

（四）虚拟实验

学生接受1-2学年的造型和设计方面的技能训练后，便可参与产品设计等具有综合性质的课程训练中。该部分课程目标为学生具有独立的设计能力。多数院校难以完成产品设计中所需的实验内容，但如果应用桌面虚拟系统参与教学，便可使学生基于系统开展操作练习，如实施汽车设计时，学生便可在完成三维建模后，应用软件中的功能开展虚拟实验，此外，学生还可借助虚拟环境来体验设计的产品是否达到安全标准和实际应用需求。如在设计家用饮水机时，学生便可置身于虚拟现实中，通过对家庭环境进行模拟，来确定饮水机的位置，多次模拟使用方法，从而总结出人类的应用习惯和具体需求，以此为参考设计出符合应用习惯的饮水机[4]。

四、结语

总之，随着新时期教学改革深入开展，在产品设计教学过程中，教师要结合学生学习实际，有针对性的制定更加完善的教学计划，从而加强对于虚拟现实技术能力，以保证产品设计教学课堂教学效率。在实践应用过程中，教师要掌握虚拟现实技术，并科学的开展虚拟现实技术教学实践与创新研究，这样能够不断加强学生实践水平，以为学生日后发展奠定基础。

参考文献：

[1]杨剑威.产品设计专业教学方法研究进程与改革趋势分析[J].艺术品鉴，2019（29）：292-293.

[2]高晋.高校产品设计专业MES模块化教学模式的构建与研究[J].陕西教育（高教），2019（10）：46-47.

[3]刘玲玲.互联网+背景下的西部民族地区“旅游产品设计”课程教学实践探索[J].课程教育研究，2019（40）：1-2.

[4]朱姝，赵玉.双创战略下VRP技术在实践教学中的应用研究[J].山西广播电视大学学报，2017（01）.

作者简介：任婵（1988-），女，汉族，云南文山人，硕士，助教，研究方向：产品设计。