VR技术在艺术设计课程教学中的创新应用*

穆 波 余春林

（1.武汉工程大学,湖北武汉 430205；2.武昌理工学院,湖北武汉 430223）

随着信息技术的飞速发展，教育行业已经进入互联网+、大数据时代。与时俱进的教学信息化改革正在改变传统的教学模式。国内关于虚拟现实技术在信息化教学中的研究，主要体现在网络教学平台、虚拟技术服务、3D智能化教学资源几个方面。目前针对虚拟现实技术的信息化教学都集中在教学平台的建设上，而在艺术设计类课程中的运用研究相对有限。

一、虚拟现实技术在艺术设计课程教学中的运用现状

虚拟现实技术能生成逼真的多维度的视觉、听觉、触觉为一体的虚拟场景，使用者通过佩戴传感头盔、眼镜、数据手套等专业设备与虚拟世界中的物体进行交互互动，及时操作和控制虚拟世界中的物品，通过空间的多种维度感受身临其境的身体感受[1]。目前国外将虚拟现实技术运用在课程教学中已经较成熟，形成了以“课程、学习管理 ”与“教师专业发展、支持”为两翼的发展趋势。另外，瑞士皇家技术学院，在数学课程信息化教学方面设计了虚拟现实技术运用系统，该系统结合虚拟现实技术为学生提供虚拟的数学环境，将数学数字库嵌入到虚拟现实环境中，用身临其境的感受方式来帮助学生构建立体、视觉效果强、多角度、多层次的数学模型，通过这种方式将逻辑化的数学知识实时呈现为数学模型，辅助学生将数学中的逻辑关系清晰化，方便学生记忆和理解。同时该系统采用艺术化的方式呈现，能将枯燥的数学逻辑以有趣的方式展现，提升学生的学习兴趣[2]。目前虚拟现实技术在针对ABB工业机器人、土木施工、风力发电、船舶装备、高压电力装备检修、工程地质与消防安全、生物学等具有一定安全隐患的学科运用较普遍，而针对艺术设计课程教学中的研究成果相对比较分散，较少有针对性的深入研究，例如在有的高校建立了针对艺术设计专业材料工艺及模型制作的虚拟仿真实验项目，但在操作过程中存在预设模型库数量不足，后台系统计算能力匮乏，与真实操作体验以及知识的获取上差距较大，仍然停留在认知实验的层面，亟须在使用的体验以及技术开发上做深入研究。

二、虚拟现实技术在艺术设计课程教学中的运用价值

虚拟现实技术在艺术设计课程教学中的运用从不同的角度而言，产生出不同的价值。首先从教学硬件的角度，能有效地节省实训资源，更紧密的将艺术理论与操作，有效的转换为艺术创新的能力。其次从设计课程研究方法的角度，可以高效收集参与者信息，提供用户研究的新方法，为设计的开展及设计评价提供有力支撑。再次从教师教学环节的角度，虚拟现实技术能采用多维度的方式实现不同的教学效果，增强教学内容与学生的互动。最后从学生的角度，运用3D演示、VR技术的方式进行体验式教学内容，有效地实现课程理论与实践的结合，有效地将抽象教学内容转换为直观感受的情境教学。

虚拟现实技术在艺术设计课程教学中的运用也可以从理论及应用意义两个方面来分析。

（一）从理论意义上

弥补了虚拟现实技术在艺术设计课程教学运用中的不足，另一方面拓宽了信息化教学的应用深度。虚拟现实技术能推动教学信息化改革，指引信息化教学改革的方向，促进高等教育改革创新，能推动信息化与高等教育深度融合，同时能推动信息化的可持续发展，为虚拟现实技术融入艺术设计课程中的实践运用提供理论支撑。

（二）从应用意义上

虚拟现实技术在艺术课程教学中的使用，能有效地节省实训资源，更紧密的将艺术理论与操作有效的转换为艺术创新的能力。传统教学多媒体表现的授课内容，不能展示艺术教学内容的多思维性，虚拟现实技术的运用能更好地体现信息化教学的本质，实现教学内容的交互。伴随着我国5G的商用，虚拟现实技术在教学中的应用也为教育资源匮乏的地区提供了另外一种可能。

从教学方式上来讲，改变传统的以课堂为中心的教学方式，运用虚拟现实演示的方式深入体验教学内容，有效地实现课程理论与实践的结合，将抽象教学内容转换为直观感受，是情境化教学、案例教学的有效途径。

从课程教案来讲，虚拟现实技术能丰富和美化多媒体课件，丰富教学的过程，拓展教学的表现形式。虚拟现实技术制作的教案能清晰地展现艺术学科的特殊性，三维动态体验式教学更直观地展现教学内容，从感官层面提升学生学习的兴趣和积极性。

三、虚拟现实技术在艺术设计课程教学改革中的应用

（一）运用虚拟现实技术开发教学资源

运用虚拟现实技术进行的信息化教学改革，能拓展教学渠道并丰富教学资源。在传统的教学中这些教学资源通常都是教师通过PPT、动画软件制作简单的多媒体课件资源，在教学效果上存在耗时效率低、不系统，所集中的教育资源有限，视听体验效果欠缺等问题。虚拟现实技术的使用在案例演示、动画制作、结构讲解、图形演变等教学资源中能发挥重要的作用，能更好地利用图像和媒体并综合视听感受来传播知识，另外在教学资源的传播与体验性上有很大的优势。

从教师教学资源的制作角度来看，运用虚拟现实技术能提升教学资源的利用率、提升教学资源的教学效果。例如，产品设计制图课程，需要展示三视图形成的投影原理，运用虚拟现实技术能准确真实的展示投影的全过程，能加深学生的记忆，直观的展示教学重点。

从教育资源的纵向扩充来看，由于大部分虚拟现实技术都是在校企合作的基础上合作建立的，因此虚拟现实技术的引用，引进的不仅是技术，更是技术背后的企业资源，企业资源能丰富教学中的实践案例，还能增加教学资源的专业性和可行性。另外从实践教学的角度，虚拟现实技术中企业的介入能更好地将课堂理论只是与实践结合起来。

（二）运用虚拟现实技术丰富艺术课程教学中的实践环节

在艺术设计课程专业实践实训能力的培养过程中，三维模型实验室、木工实验室、模型制作等实验室每次课程需要大量的实验耗材，设备操作烦琐，有的设备如果操作不当会浪费很多原材料，甚至还存在一定的安全隐患。由于以上的原因导致设备利用率低，而设备的维护成本又较高，因此在大部分艺术设计课程中普遍缺少训练的模型和实验室[3]。采用虚拟现实技术指导艺术设计课程的实践教学环节，能将其融入案例及实践过程中。通过虚拟现实技术开发多种仿真实验平台，有效将教学实验与理论知识结合起来。虚拟现实教学实验平台能再现真实的场景，让学生在逼真场景中体会真实场景中的操作过程和技艺流程，并且可以反复练习，同时也提高了安全性。总之虚拟现实技术通过沉浸式的参与过程，使实践教学系统中的人机交互成为自然过程，增强实践教学过程的人体感知、认知程度,使学生深化概念和萌发新的联想，提升教学价值。

例如产品结构设计课程，虚拟现实的运用能够让学生进行产品结构零部件的拆装。在设计材料与加工工艺这门课程中能通过虚拟操作锻炼学生工艺的处理能力，同时熟悉每种工艺的特性。在进行汽车内饰设计时，可以用VR系统模拟真实视角，开展人机工程学的研究。在家具设计课程中学习榫卯结构知识时，VR系统可以让学生开展榫卯类型识别与拆装练习，可调出榫卯模型库中的模型，进行炸开、拼接演示，并通过可迭代的模型库，在教学过程中不断完善充实模型类型与数量，能极大提高实践教学效果。

从实验教学的评价角度来看，虚拟现实技术能减轻教师对学生的考核工作量，虚拟现实实践教学平台能嵌入考核评价系统，能准确地记录学生的实验操作过程，并自动匹配系统中的过程，给出评价并反馈。

另外从实践教学环境来看，虚拟现实平台的运用能有效地节省实践教学资源，减少实验耗材的使用，能够多人展开实训练习。运用虚拟现实技术的多途径教学模式，全方位多层次实现艺术设计专业理论知识与实践相结合的人才培养模式。

（三）运用虚拟现实技术扩展艺术设计课程

艺术设计课程群包括专业基础课和专业课，其中专业课程是紧密结合专业特点开展的与时俱进的课程。就产品设计专业而言，专业课程设计包括家具设计、家居产品设计、家电产品设计、儿童玩具设计、通用设计、婴童用品设计、可持续产品设计等，这些课程结合时代和设计前沿方向而设定。随着智能技术的发展，设计课程群必然会发生相应的变化，结合智能技术、新材料、新工艺的特点开设电子产品设计、概念设计、智能产品设计、体验设计、服务设计等课程，以更好地与社会接轨。另一方面，在体验经济发展下，设计逐渐以用户为中心，传统产品设计课程从技术和理念层面都难以满足用户的个性化体验需求，而虚拟现实技术综合仿真技术、立体显示技术、多媒体艺术、网络技术、传感器技术等多种科学技术，能扩展课程群的范围。运用虚拟现实技术将课程范围辐射到智能产品、服务与体验、概念以及用户研究上，对于专业的发展来说具有前瞻性，对于艺术设计类人才培养来说，能培养与时代接轨的综合应用型人才。

四、小结

虚拟现实技术的自主性、交互性、感知性，决定了其运用在教学中的趣味性和主动性，这些都是传统课堂所不具备的，而这也正是艺术设计课程课堂教学所重视的。因此，在虚拟现实技术发展迅速的当下，艺术设计课程群的教学改革尤为重要，虚拟现实技术在艺术设计课程中的运用需要继续研究与探索，本文旨在为探索艺术设计课程群的教学改革提供借鉴意义和方向指导。