全沉浸式VR技術在高校藝術設計專業實驗教學的改革與實踐

周屹

摘? 要：在當下數字技術、信息技術、媒體技術與視覺文化大發展的歷史境遇中，已對藝術設計學科的發展建設形成了深刻的影響，將信息化、媒體等技術引入到藝術教育與創作已成為當前藝術設計領域重要的藝術實踐之一。但有些教學內容因為教學條件等因素無法在真實的環境中開展，在一定程度上影響了學生創新能力的培養。因此，迫切需要建設能夠實現虛實相結合的全沉浸式VR藝術設計教學平臺，形成全沉浸式VR技術與藝術設計教育相互補充的全新教學方式，達到進一步促進學生創新精神與實踐能力的培養目標。

關鍵詞：VR技術;藝術設計;實驗教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）24-0139-04

Abstract： In the current historical situation of the great development of digital technology， information technology， media technology and visual culture， it has had a profound impact on the development and construction of art design discipline. The introduction of information technology and media technology into art education and creation has become one of the important art practices in the field of art design. But some teaching contents can not be carried out in real environment because of teaching conditions and other factors， which to some extent affects the cultivation of students'innovative ability. Therefore， there is an urgent need to build a fully immersiveteaching platform of VR art design that can combine reality with reality， and to form a completely new teaching mode that can complement each other between fully immersive VR technology and art design education， so as to further promote the cultivation of students'innovative spirit and practical ability.

Keywords： VR technology; art design; teaching reform

引言

全沉浸式VR技術其明顯的特點是：在虛擬的世界還原客觀事物的真實性。本文提出利用全沉浸式VR技術與藝術設計專業教學相結合的創新教育方式，滿足現代教育發展的需要，更新藝術設計專業的傳統教學理念和創新教育體系。建構以學生能力培養為基礎，構建創新教育體系，打破傳統的理論教育造成的弊端，以創新思維為基礎，以提升學生創業素質和能力為導向，借助虛擬仿真技術平臺，提倡參與式教學，引導學生將藝術與設計技術融合，理論聯系實踐，提高學生的實踐能力，打開思想禁錮的枷鎖，促進學生的個性塑造，激發學生的創新意識和創業能力，為同類高校的藝術設計專業教育提供參考[1]。

在傳統課堂教學中老師和學生是限定在固定教室，這極大地制約了學生吸收知識的有效性，而加拿大魁北克省的沉浸式雙語教育（Immersion Model of Bilingual Education）及多項教學實證實施證明，知識的習得過程如果增加沉浸感，將學習者代入到知識點的包圍式可見系統或技能使用的真實發生環境之中，則可以有效增加學習者對教學內容的把握。而VR真正從教學理念變革上實現為“全沉浸式”，將學生帶到新的時空之中[2]。例如，在高中物理課程中，將學生置于宇宙星空中，觀察地球磁場的方向和飛機切割磁感線的勢能轉換過程;在地理課程中，將學生引入到天體環境中，觀看潮汐和大氣環流。

2013-2015年清華大學、北京大學、浙江大學等200所高校先后建設了國家級虛擬仿真實驗教學平臺。經統計發現：這些高校的仿真實驗室多是工程類專業，如物理、化學、機械制造、材料科學、車輛制造、醫學類等，只有3個屬于藝術類虛擬仿真實驗教學中心，如中國美術學院的跨媒體虛擬仿真實驗教學中心，浙江理工大學的服裝設計虛擬仿真實驗教學中心[3]，由此可見藝術類虛擬仿真實踐教學建設比較薄弱。

通過對國內外文獻整理，我們發現國內全沉浸式VR教學略落后于發達國家，針對藝術類專業的全沉浸式VR教學幾乎處于空白，結合當前社會對人才的需求標準，從藝術設計專業的專業特點出發，分析藝術設計專業教學的缺陷和不足，在修正改進中將藝術設計與創意思維相融合[4];憑借藝術設計虛擬仿真技術教學平臺，加快“學科融合、教研協同、資源共享”的教學理念的推廣，采用虛實結合，促進有效資源的整合、把教學和創新能力的培養放在教育的首位。

一、主要意義及內容

全沉浸式VR技術融入藝術教育體系研究是將理論教學、設計制作實踐、科研創新、教學觀摩、專業競賽與互聯網推廣技術等融合在一起的創新型人才培養模式，把全沉浸式VR技術作為學生教學內容為支持，使課堂教學成果與大學生的創新能力相結合，突出藝術設計專業的特點，強調藝術設計課程教學的內涵，重視學生的創新教育過程，注重提高教師在教學當中的教學思路與理念，以及學生人格塑造、實踐技能、設計思維、創新能力等綜合能力的培養[5]。推行以學生為中心的啟發式、合作式、參與式和研討式教學方式，強化實踐、實訓、實習環節，開展跨學校、跨學科、跨領域的協同創新，建設一流的藝術設計虛擬教學方式，為社會培養出基礎牢、能力強的高素質專業人才，打破了傳統的理論教學慣性模式，對于藝術設計專業學生素質能力來講，在學校的教學體系中，既保證了藝術特色，還能夠充分利用工科學科優勢產生有創新時代意義的教學特點[6]。

（一）項目意義

1. 創意文化與創意產業的興起，藝術設計學科作為其重要組成部分，需及時做出回應。創意文化與創意產業已成為全球經濟下一輪發展的主要動力，各級政府亦對文化產業、創意經濟給予了越來越多的重視和支持，公眾對藝術的表達及創新有了更高的要求[7]。在此環境下，面對當下網絡、多媒體、虛擬仿真、人機交互等技術飛速發展，藝術設計學科如何培養出具有新形式下市場需求的人才，是高校必須做出相應的回應。高校必須利用上述技術去改進和創研教學方法，培養掌握媒體技術，且具有獨立思考能力的創新設計型藝術人才，努力為國家創意產業發展提供動力，為其可持續發展提供有力支撐。

2. 打破教學空間條件約束，實現教學的延展性和完整性。傳統藝術教學采用的是偏平化教學方式，該方式缺乏直觀性、整體性、驗證性等，學生在學習過程中多處于形式，缺乏整體性的合理驗證[8]?！叭两絍R技術+教學”的方式可以讓學生直接以角色的形式進入仿真設計環境，沉浸在仿真環境中利用漫游的方式對藝術設計作品進行認知、體驗，并且對藝術設計進行驗證，在藝術設計方案需要修改時可以進行方便快捷的調整，提高設計效率。同時利用全沉浸式VR技術可以實現藝術作品的多方面展示。

3. 通過全沉浸式VR技術教學，實現“信息技術和創意設計互促進”的人才培養教學新模式。提倡參與式教學，引導學生將藝術與設計技術融合，理論聯系實踐，提高學生的實踐能力，項目以培養學生創新精神和實踐能力為核心教學體系，在虛擬環境下，從傳統的二維設計形式向三維的仿真創造模式轉變為創意設計提供了無限可能性，使學生的創意思維得到全面訓練。

4. 項目建設將教學資源整合，重構教學功能，開發創新教學項目，融合創新與創意教學。以藝術設計方法及表現手段，立足數字技術、信息技術、互聯網傳播媒介平臺，統一藝術設計類教學項目，引導學生將理論知識和動手實踐無縫結合，提高學生的想象設計能力，刺激學生的求知欲，通過全沉浸式VR技術發現問題并解決問題，為藝術設計教學成果轉化為設計生產力提供可能性。同時，學生可以根據個人意愿，自由選擇教學課程，提供自主學習機會，實現“厚基礎、寬口徑”的人才培養模式，見圖1。

5. 降低教學成本，實現教學的延續性。針對藝術設計專業類課程要求，現有學生大多數設計都是停留在設計方案上面，致使缺乏對所設計方案的合理性驗證。若需進一步深入，須制作相應的實物模型，但制作實物模型需到外地進行制作，在制作過程中不僅產生的費用較大，給學生帶來較大的經濟負擔，而且一旦存在設計不合理性，將造成無法彌補的損失。利用全沉浸式VR技術進行設計作品虛擬再現，使學生在虛擬的世界，對設計作品外形、結構等進行驗證并修改，因此在整個設計過程中不會產生任何費用，降低教學成本[9]。

（二）主要內容

1. 打造全沉浸式體驗VR教學。傳統課堂將老師和學生限定在固定教室中，極大地制約了知識吸收的有效性，尤其是思維靈活的藝術設計課程，知識的習得過程如果增加沉浸感，將學習者代入到知識點的包圍式可見系統或技能使用的真實發生環境之中，則可以有效增加學習者對教學內容的把握。而VR真正從教學理念變革上實現為“全沉浸式”[10]，將學生帶到新的時空之中，見圖2。

2. 構建互動參與性課堂。由于教育資源的稀缺性，目前的授課形式局限于老師對著書本或其他教學資料對學生進行傳授，學生只能被動學習，依靠機械記憶知識點，不僅教學體驗不夠優化，且教學效果也不甚理想。而全沉浸式VR技術在教學過程中讓學生直接進行各類互動，不但讓學生自主參與性極大提高，更讓學生在實際操作的過程之中更好地理解和學習。

3. 全沉浸式 VR技術提高多感官高模擬仿真性。全沉浸式VR技術優勢在于在制作教學場景中實現高仿真性，除了視覺模擬之外，還加入觸覺、嗅覺等其他模擬，不讓大腦產生違和感，欣然接受虛擬的沉浸環境。例如在服裝設計課程中配合多維臺加入模特模擬和運動效果，讓學生仿佛身臨其境，極大地豐富了教學體驗，增強了記憶水平，再次提升了教育效果[11]。

4. 促進教學內容的豐富性。全沉浸式VR 技術在高等藝術教育領域應用十分廣闊，通過對抽象知識的認知過程還原和對實驗的逼真模擬，提升學生的思考能力，對平時晦澀抽象難以理解的科學知識進行具象化，對干扁枯燥的人文知識進行生動化，對道德教育進行場景模擬化，對藝術教育進行藝術作品還原化，對技能培訓進行實操化，全面實行對豐富教學內容的更新換代。

二、創新之處

（一）擴展學生研究興趣，培養學生的創新能力

鼓勵學生參與實際的科學研究，提高學生發散性思維和歸納總結的能力，通過虛擬仿真教學手段，進行虛實結合的教學訓練，擴展學生的研究興趣，逐步提高學生的創新能力[12]。

（二）構建學科深度交叉融合教學平臺

以“學科交叉融合、教學科研協同、優質資源共享”為建設理念，形成多層次、立體化、開放式、虛實結合的教學體系，探索一條借助虛擬仿真技術的創新型藝術設計人才培養道路。

（三）整合系統搭建

搭建系統集成，解決既能用于教學工作者，又能用于研究工作者，同時還能根據各種教學標準，用于多重教學環境，最大化地重復利用VR資源，避免系統重建的浪費等這些問題的系統擴展技術[13]。

三、結束語

（一）根據藝術設計教學特點，構建全沉浸式VR 課堂系統教育平臺系統

系統構架建設主要包括三個部分，第一是重塑教學環節，第二是打造師生的 VR 教學互動，第三是建立云端數據庫，進行人工智能和大數據分析，提升教學管理水平，提升學生教學效果。

（二）開發藝術設計全沉浸式VR課堂教學系統

全沉浸VR藝術設計課堂系統平臺的教學系統分為教學媒介、了解、執行和學生，在課程系統體系中以學生教學為中心，搭建專業課程和實踐課程的教學知識體系[14]。

（三）全沉浸式VR技術的藝術設計創新教育體系建設

全沉浸式VR技術在藝術設計創新教育教學體系建設中，堅持以學生為核心，堅持知識、素質、能力等多方面協調發展，理論與實踐相結合，提升創新能力;將課堂理論教學和實驗實踐教學統籌協調，實驗教學環節突出基礎、突出綜合、突出開放、突出創新，形成了一種以“先基礎、再綜合、再到研究與創新”為主線的創新教學體系[15]。該體系所提出的教學內容滿足了學生從基礎技能階段、綜合技能階段再到研究與創新階段的訓練要求，體現了實驗中心創新人才培養的新模式。同時將“虛實結合、相互補充、能實不虛”的教學建設原則貫穿在學生理論學習、工程實踐、科學研究、創新活動、工學交替等完整的實驗能力培養過程之中，推動了信息化技術與高等教育的深度融合[16]。

參考文獻：

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[3]教育部辦公廳.關于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知[EB/OL].[2015-6-25].http：// www.moe.edu.cn/.

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