虚拟和增强现实技术在高校实践教学中的运用及探索：以艺术经纪专业为例＊

傅冰

（上海出版印刷高等专科学校，上海 200093）

虚拟和增强现实技术是指通过计算机将真实与虚拟相结合，打造一个可人机交互的虚拟环境，它包含虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）及MR（AR+VR，混合现实）等多种技术手段，将虚拟内容和真实场景融合，为体验者带来虚拟世界与现实世界之间无缝转换的“沉浸感”。其中，VR 虚拟现实技术的环境是完全虚拟的，使用者借助特定的传感设备可沉浸到虚拟环境之中，并与虚拟对象进行实时互动；AR 增强现实技术是把虚拟的对象叠加放置到真实的环境中，用户能在真实的环境中与虚拟的三维对象进行互动；MR 混合现实技术是基于VR 技术发展起来的，是虚拟世界和现实世界的融合。以上这3 项技术都拥有传统教学无法比拟的技术优势，在当前高校实践教学运用中将发挥越来越重要的作用。

1 虚拟和增强现实技在高校实践教学中的研究及应用现状

虚拟和增强现实技术在国外研究起步较早。1963年，“虚拟现实理论”首次由犹他大学的伊万·萨瑟兰教授提出。萨瑟兰教授不仅发明了第一个支持用户与机器进行图形交互的系统Sketchpad，他还开发了第一个虚拟现实头盔。

由于技术上的原因，VR 技术发展缓慢，直到20世纪80 年代后期，信息处理技术的飞速发展促进了VR 技术的进步。90 年代初，国际上出现了VR 技术研究热潮，VR 技术开始成为独立研究开发的领域。目前，国内关于虚拟与增强现实技术与教育教学融合情况的研究主要集中于设计与开发、教育游戏、职业教育及医学教育4 个方面。如北师大蔡苏的“VR/AR+教育”实验室研究团队从2009年开始就致力于虚拟现实尤其是增强现实教育应用的研究，成果主要包括基于增强现实（AR）技术的教育类APP、基于Kinect 和Leap Motion 体感识别技术的互动教育游戏、基于LBS（Location Based Service，移动位置服务）的信息导览设计开发、STEM（科学、技术、工程和数学）教育等。吴涛等[1]曾结合VR 技术为扬州大学开发了一个校园漫游导航系统，该系统可以用于学校教学、招生等工作；秦胜伟等[2]设计了一个校园漫游互动AR 系统，该系统运用AR 技术制作室内三维模型实现动态交互，结合GPS（Global Positioning System，全球定位系统）技术，实现用户室外GPS 校园漫游以及室内定位；胡国强等[3]开发了三维虚拟图书馆，方便用户查找和阅览书籍，有利于古籍、珍贵手稿等的保存，同时借助AR技术为用户提供导航、及时推送、智能咨询等服务。目前，应用于高校相关专业实践教学的虚拟及增强现实软件开发及运用相对较少。所开发的软件，如北京大学的VR 虚拟仿真实验软件，主要应用于3D 互动营销、AR 营销等VR 职业培训，对于高校艺术专业来说，软件功能相对有限[4]。随着国家对数字技术的高度重视，未来相关研究及应用将越来越受到关注。虚拟和增强现实技术的普遍应用，也是高校实践教学的发展趋势之一。

2 高校实践教学融入虚拟和增强现实技术的路径探索

以上海出版印刷高等专科学校艺术经纪专业在虚拟和增强现实技术运用上的探索为例，从专业课程教学设计的角度来分析虚拟和增强现实技术在实践教学活动中的应用情况。

本专业于2018 年打造高校虚拟现实实训平台，联合企业研发4 套虚拟现实软件，包括3D 建模打造虚拟场馆及展品、场馆及活动的沉浸体验、虚拟布展和场馆设施交互体验等功能软件。实训平台主要用于设计、策划及运营管理3 个方面的相关课程实训。如“展示设计”“展览策划”及“艺术品营销”等课程，借助虚拟和增强现实技术完成项目实训内容，提升艺术家、作品及展览的知名度，促进艺术与观众之间的互动交流[5]。软件应用情况如下。

2.1 以VR 为工具进行艺术创作、展示及互动

制作沉浸感图像及视频，如VR 电影、VR 音乐MV、VR 纪录片、VR 视频短片等。其中，一种是通过计算机生成图像，体验者带头盔感受VR 系统所创造的奇异世界；另外一种是以实拍为主的创作方式，通过拍摄虚拟现实MV，体验者带上头盔就有身临现场的感觉。

展览项目VR 互动。学生可借助VR 头盔和操作手柄，根据策划内容进行虚拟布展，提前了解布展的效果；并可以根据需求拉近展示的艺术品距离，从各个角度去观看，也可以与某些作品进行互动；另外，可以将VR 作为艺术创作的材料，如行为艺术、头盔等展示，或者以VR 为主题内容来进行艺术创作。

VR 线上观展，如场馆及艺术作品虚拟线上展示及互动。学生不必亲临国内外知名展馆及展览现场，就可以借助头盔轻松漫游VR 数据库里的各类展馆及活动，浏览艺术作品。虚拟现实技术的发展使得线上展示和观看不再受时间和空间的限制。

2.2 以AR 为工具进行艺术增强现实及互动

深度解读艺术作品，了解作品相关的信息。借助虚拟增强软件，让网友们身临其境地欣赏来自全球著名当代画廊、艺术博览会和博物馆中的艺术作品，放大作品细节，获得肉眼无法体验的感觉，深度解读展示的艺术作品，给观众带来了更为开阔的思考和视角。同时，借助软件还可以了解与作品有关的信息，包括艺术家、艺术创作主题、年代、材质、收藏地等信息，给用户精准的相关推荐。

虚实结合，增加观展体验。将AR 运用在艺术展览中，使用虚实结合的展览方式，将被动式的参观变成互动式的多感官体验，使展览更加直观形象，同时能够提高人们对展品的认识。如在常规展上的实体作品相叠加，形成了一个内嵌于馆内的“隐藏展览”，现场的参观者需要通过指定的APP 扫描场馆内的作品，召唤出隐藏的展品，增强展览的神秘色彩。

2.3 以MR 为工具进行混合现实展示及互动

利用现代混合现实技术，通过MR 智能眼镜，使影像叠加在实物之上，让展示的物品直观、接地气地呈现在观众面前，有利于观众更好地认识艺术作品。此外，学生也可借助混合现实技术充分发挥想象力，进行大胆创新，培养其综合分析设计及策划能力，提高创新意识。

综上所述，虚拟和增强现实技术的应用在很大程度上丰富了实践教学内容的外在形式，优化了教学内容的内在结构，促进教学手段向科学化、高效化发展，对培养个性化、高素质的全面型人才具有很大的推进作用。

2.4 虚拟及增强现实实践教学设计案例

2.4.1 设计类课程实践教学设计

设计类课程实践教学设计如图1 所示。

图1 设计类课程实践教学设计

VR 技术可运用在虚拟场馆及展品建模实践教学中。学生根据艺术展览项目需求，通过UNITY 软件建立场馆及展品三维模型，从3D 场景的设计、布局、搭建到调整、优化及完善，运用虚拟现实设备，将场馆及艺术品完美再现于观众眼前，通过虚拟现实设备带参观者穿越时空、漫游展馆。VR 在整个项目设计制作的过程中，在多个时间点起到了关键作用。

在前期工作中通过全景相机对展厅空间进行视频数据采集，期间学生和视频采集设备之间进行操作互动；在设计过程中通过VR VIVE 头盔对设计方案进行虚拟仿真体验，对设计视觉和展示问题进行实时调整，优化完善；在全景视频数据采集和具体设计过程中，师生之间基于项目化教学进行实时互动交流。VR 技术运用能较好地辅助解决三维空间设计因建模缺陷导致后期施工反复问题，该技术运用可以发现设计问题，减少规划错误；另外，VR 技术也提升了设计工作的速度和效率；此外VR 虚拟仿真也以一种更为直观全面的方案观察呈现方案，不需要设计方案成型，先用雪弗板等材料制作一定比例的缩小模型来观察方案，节省成本、省时省力，不失为一种节约优化的良好选择[5]。

AR 技术可用于艺术展览效果增强实践教学中，学生将展示的艺术作品通过平面、三维及相关视频信息的辅助理解，使艺术展览和作品能够更好地让参展观众理解，并提升观展效果。AR 技术能够将课本上原本枯燥的教学知识生动、立体、直观地叠加到真实世界中，可以提高学生的学习兴趣。通过体验操作使学生对知识的掌握更加牢固。同时通过理论应用于实践，培养学生的自主创新能力、学习能力、探究能力和逻辑思维能力。

2.4.2 策划课程实践教学设计

策划课程实践教学设计如图2 所示。

图2 策划课程实践教学设计

2.4.2.1 利用AR 技术进行虚拟展宣传

展览海报制作及增强现实推广：AR 技术有助于虚拟项目实践的宣传与推广，如增强现实素材——海报的内容制作，可通过文字、图像及视频形式，内容涉及艺术展馆内外信息、策展人对展览的介绍、艺术家介绍、艺术家对作品介绍，以及艺术创作主题、年代、材质、收藏地和艺术衍生品、艺术投资等信息。

展览相关情景体验：艺术创作、衍生品创作等。

2.4.2.2 利用VR 技术进行虚拟布展及导览

虚拟布展：利用VR 平台，通过手柄操作，选择场馆进行艺术展虚拟布展。

艺术展导览：VR 沉浸体验，艺术家带你观展（事先采集艺术家介绍作品全息视频），现场活动沉浸体验（开幕酒会、学术沙龙及其他互动项目）。

情景复原展示：体验艺术家艺术创作经历、艺术衍生品开发等。

项目实训中，学生通过VR 技术虚拟布展、查看效果，并根据修改的方案进行调整，较为真实地感受到策划方案布展的最终效果，对于出现的问题也一目了然，便于对方案进行修改和完善。

2.4.2.3 利用MR 技术进行艺术衍生品创作及互动

利用MR 技术，即结合艺术设计和编程，以交互式全息可视化内容将艺术衍生品类展示给观众，将现场环境和实物结合叠加起来，全方位展示艺术衍生品，使用户更自然地去体验和理解衍生品的设计方案，提高设计作品展示效果，加快设计作品的智能化发展。

利用MR 技术进行互动，通过交互式模型动画，将它形象展示出来，结合艺术设计，将内容虚拟化，使它更接近所需环境，并能与实物叠加，辅助大众理解艺术设计创作思想。

2.4.3 运营及管理类课程实践教学设计

运营及管理类课程实践教学设计如图3 所示。

图3 运营及管理类课程实践教学设计

2.4.3.1 VR 技术在项目运营及管理中的运用

在展览举办前期，通过简易VR 纸板眼镜对展览进行场外预热体验及宣传推广，让参展的观众提前感受展览内容及看点，激发观展期待和热情；在展览运营期间，通过VR VIVE头盔对展览进行虚拟仿真体验，通过虚拟现实的方式体验艺术创作背后的故事，站在艺术家的角度解读艺术作品；在展览结束后，通过无眼镜设备进行线上全景视频回顾，可在线体验360°全景式交互视频，无需借助眼镜等设备，通过PV 和手机即可完成。

2.4.3.2 AR 技术运用

增强现实推广：借助增强现实素材，观众可通过APP 或二维码进行交互体验。可以根据艺术作品进行艺术家页面模拟及画廊页面模拟；设计虚拟衍生品等。

展览作品辅助增强：了解展览、艺术家、艺术作品、相关背景故事及艺术衍生品等信息。

以上3 类课程的实践教学内容设计，由于融入了虚拟和增强现实技术，带来了丰富的感官体验和交互效果，更能吸引学生的兴趣和专注度，提升实践教学效果，也充分发挥了学生的创新能力。

尽管VR、AR 及MR 技术的应用，从技术上减少了普通观众与展示的艺术品之间的沟通壁垒，提升了学生的兴趣和创造力，但其应用范围及效果还存在一定的局限性，如数字导览交互推广作用有限，展品引导信息关联性不强；增强现实APP 推广内容有限，缺乏虚实交互功能；另外，由于增强现实图片识别位置的限制，在客流量较大的时间段容易造成展馆内参观者的拥堵现象，影响了导览系统的使用感受；此外，VR 技术主要应用于展中沉浸体验，对展前及后续推广效果有限，对艺术展尤其是当代艺术这种不太容易被普通观众理解的展览推广效果非常有限；同时，使用者因设备问题，长时间使用会引发眩晕、疲劳、恶心等现象，体验感不佳；实践教学设计也因与虚拟环境结合，尚未有统一的规范等问题都给虚拟和增强现实技术的推广带来了众多挑战。

3 虚拟和增强现实技术在高校实践教学中的应用建议

3.1 打造多学科交叉多技术融合的实训功能基地

创新多技术融合实训平台，完善了“课内外结合、校内外一体”的实训平台功能，打造多学科交叉实训功能基地，激发了学生的学习兴趣和研究潜能，提升了学生的知识综合运用能力和团队合作能力。同时拓展社会服务能力，推进校企合作创意项目开发，引导学生利用虚拟现实进行创意项目制作及运营，提升其专业综合技能水平。

3.2 完善虚拟和增强现实软件及相关教学考核标准

随着“虚拟和增强现实+教育”理念的不断深化，基于虚拟和增强现实技术的教育资源开发将是未来教育新的发力点。虚拟和增强现实技术的应用，虽然看似充满诱惑，但实践的教学效果与设备器材、数据精准度、实践教学内容的设计及考核指标等息息相关。因此，如何辨别学生是否真正在学、效果如何，需要对软件进行系统性的设计及完善，结合大数据与云计算技术，设计合理的课程实践方案和激励考核指标，发挥团队协作及创新精神，完成虚拟教学评测。只有这样，才能提升学生的数字技术应用能力及实践效果，这也是未来虚拟和增强现实技术教学应用的有效方式。

3.3 增强虚拟实训环境和实训项目的匹配度

在虚拟及增强现实实训项目设计中，需考虑专业的虚拟现实实训环境的建设水平和专业课程实践要达到的认知能力及启发深度学习的项目之间的平衡。尽可能完善实训设备及素材库的更新，尽量减少学习者在适应新技术上的困难。在涉及技能操作的具体细节上，需要详尽呈现实训步骤的指导手册或教案，结合人工智能与物联网技术，提供虚拟教学的智能引导。