王建華，李本建

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系構(gòu)建

王建華，李本建

（桂林理工大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，廣西 桂林 541006）

以國(guó)家系列政策為出發(fā)點(diǎn)，闡述了“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系建設(shè)背景和意義，從環(huán)境設(shè)計(jì)、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝3個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分析了實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)框架。實(shí)踐表明，“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的建立，有利于設(shè)計(jì)類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升。

藝工融合；虛實(shí)一體；實(shí)踐教學(xué)；藝術(shù)設(shè)計(jì)

目前的200個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心大多屬于工科、理科、醫(yī)學(xué)和管理學(xué)科，其中只有3個(gè)為藝術(shù)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，可見(jiàn)藝術(shù)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)比較薄弱[1]。教育部在2017年7月發(fā)布了《2017—2020年示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃》，要求開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，拓展高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，強(qiáng)化信息技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與水平[2]。

我院的藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2016年12月獲得了自治區(qū)立項(xiàng)建設(shè)。中心建設(shè)思路為“藝工融合、虛實(shí)一體”，旨在以服務(wù)學(xué)生為核心，構(gòu)建新型實(shí)踐教學(xué)體系；以訓(xùn)練創(chuàng)新思維為基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程實(shí)踐環(huán)節(jié)；以學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)和能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合工科思維。要合理利用專業(yè)實(shí)體實(shí)驗(yàn)室，借助虛擬 仿真技術(shù)，提倡參與式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將藝術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)相融合，理論聯(lián)系實(shí)踐，提高實(shí)踐能力，打開(kāi) 思想禁錮，促進(jìn)個(gè)性塑造，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能 力[3-6]。

1 平臺(tái)體系建設(shè)背景

藝術(shù)學(xué)作為單獨(dú)的學(xué)科門類成立較晚，但藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢(shì)，同時(shí)也存在著諸多問(wèn)題[5]，如：教育方式和人才培養(yǎng)模式基本照搬傳統(tǒng)美術(shù)學(xué)，并不能真正體現(xiàn)藝術(shù)學(xué)的專業(yè)內(nèi)涵與培養(yǎng)目標(biāo)；各院校在人才培養(yǎng)上出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，缺乏辦學(xué)特色；授課內(nèi)容單一，多以美術(shù)相關(guān)課程為主，缺乏多學(xué)科融合課程，缺乏與設(shè)計(jì)實(shí)踐和與學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)相關(guān)的課程；專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平和使用率均較低等[4]。

藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)涉及多種學(xué)科，包括美學(xué)、力學(xué)、幾何學(xué)、傳播學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，不僅需要理論教學(xué)，還需要實(shí)踐教學(xué)，并使二者相輔相成。但在實(shí)際教學(xué)和專業(yè)建設(shè)中，大多缺少特色鮮明的藝術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系，枯燥的理論教育和滯后的實(shí)驗(yàn)條件影響了藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展與培養(yǎng)[7]，而且現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室只能滿足基本教學(xué)需求，缺乏專業(yè)的功能實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備儀器，使學(xué)生的創(chuàng)新想法難以付諸實(shí)施[8-10]。

虛擬仿真技術(shù)是近些年新興的高科技技術(shù)，它可以使人進(jìn)入仿真設(shè)計(jì)環(huán)境，沉浸其中，直觀體驗(yàn)和驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，不需重復(fù)制作設(shè)計(jì)實(shí)物，即可根據(jù)體驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改或調(diào)整，提高了實(shí)驗(yàn)效率，且整個(gè)仿真過(guò)程不產(chǎn)生任何耗材費(fèi)用，打破了實(shí)驗(yàn)條件、空間和成本的限制[4]。

2 平臺(tái)體系建設(shè)意義

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系，是利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和虛擬仿真技術(shù)，將理論知識(shí)教學(xué)、藝術(shù)設(shè)計(jì)制作實(shí)踐、科研創(chuàng)新研究、專業(yè)競(jìng)賽與互聯(lián)網(wǎng)推廣技術(shù)等融合在一起的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。平臺(tái)以虛擬仿真技術(shù)為技術(shù)支持，以課程作業(yè)為實(shí)踐內(nèi)容，融入教學(xué)實(shí)踐與網(wǎng)絡(luò)媒體推廣，使課堂教學(xué)與學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，突出藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)涵，重視創(chuàng)新實(shí)踐教育，提升教師的實(shí)踐教學(xué)思路和理念，對(duì)學(xué)生著力進(jìn)行人格塑造及實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力等綜合能力的培養(yǎng)[11-12]。推行以學(xué)生為中心的啟發(fā)式、合作式、參與式和研討式教學(xué)方式，強(qiáng)化實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，開(kāi)展跨學(xué)校、跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新。要建設(shè)好藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，就要打破傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式[13]，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)體系來(lái)說(shuō)，就是既要保證藝術(shù)特色，又要凸顯工科創(chuàng)新的時(shí)代特色。

3 平臺(tái)體系建設(shè)內(nèi)容

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)應(yīng)注重實(shí)踐教學(xué)氛圍的構(gòu)建以及學(xué)生的參與體驗(yàn)。利用虛擬仿真技術(shù)經(jīng)濟(jì)省錢、生動(dòng)直觀、安全可靠、情境再現(xiàn)、精確無(wú)誤、客觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念，逐步建立線下線上實(shí)踐教學(xué)資源。學(xué)生可把自己的設(shè)計(jì)通過(guò)虛擬仿真予以情境再現(xiàn)，再通過(guò)研討與教學(xué)觀摩等形式，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和修改，大大降低了設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)效率[2]。

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)框架如圖1所示。平臺(tái)建設(shè)立足于學(xué)院的教學(xué)平臺(tái)和科研平臺(tái)，進(jìn)行環(huán)境設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)；從基礎(chǔ)理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)實(shí)踐、工程實(shí)踐訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐4個(gè)方面促進(jìn)實(shí)踐課程體系建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)、虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、學(xué)科競(jìng)賽開(kāi)展以及創(chuàng)新教育體系建設(shè)和完善；充分利用教學(xué)資源，通過(guò)“虛”與“實(shí)”的協(xié)同作用，服務(wù)于我院6大本科專業(yè)以及公共管理與傳媒學(xué)院本科專業(yè)，年服務(wù)學(xué)生約2100人。

3.1 環(huán)境設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

主要開(kāi)設(shè)城市空間漫游體驗(yàn)、建筑空間虛擬認(rèn)知、室內(nèi)空間功能仿真設(shè)計(jì)、建筑模型仿真制作、環(huán)境裝飾等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要覆蓋景區(qū)導(dǎo)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)、居住空間設(shè)計(jì)、共享空間設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)3DMAX、建筑空間基礎(chǔ)、模型制作、軟裝設(shè)計(jì)等13門課程，服務(wù)于環(huán)境設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、工藝美術(shù)、動(dòng)畫(huà)和風(fēng)景園林等5個(gè)本科專業(yè)。學(xué)生借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備在經(jīng)典環(huán)境設(shè)計(jì)案例或自己設(shè)計(jì)的數(shù)字模型虛擬空間中進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)和漫游體驗(yàn)，直觀地觀察模型中的細(xì)節(jié)和空間設(shè)計(jì)。沉浸式可視化仿真技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)上采用圖紙和照片授課模式缺陷，能夠幫助學(xué)生理解專業(yè)內(nèi)涵、規(guī)劃學(xué)習(xí)策略，提高教學(xué)質(zhì)量[6]。

3.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

主要開(kāi)設(shè)產(chǎn)品形態(tài)認(rèn)知、產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)、模型仿真制作、虛擬印刷、產(chǎn)品虛擬展示等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要覆蓋產(chǎn)品形態(tài)學(xué)、旅游工藝品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)、家居產(chǎn)品設(shè)計(jì)、品牌設(shè)計(jì)、印刷工藝、服裝印染，產(chǎn)品展示與陳列設(shè)計(jì)、首飾設(shè)計(jì)制作等23門課程，服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、廣告學(xué)、工藝美術(shù)、服裝與服飾設(shè)計(jì)和寶石及材料工藝學(xué)等6個(gè)本科專業(yè)。通過(guò)構(gòu)建不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)虛擬場(chǎng)景，實(shí)時(shí)模擬產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝流程的虛擬仿真操作與分析，解決了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中遇到的全套生產(chǎn)設(shè)備配置困難、空間狹小、經(jīng)費(fèi)短缺及實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題。

圖1“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)框架

3.3 數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

主要開(kāi)設(shè)數(shù)字圖形設(shè)計(jì)、人機(jī)交互設(shè)計(jì)、展示設(shè)計(jì)、二維定格動(dòng)畫(huà)、三維特效與合成、影視后期制作等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要覆蓋計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、服裝CAD、界面設(shè)計(jì)、首飾設(shè)計(jì)、插畫(huà)設(shè)計(jì)、平面廣告設(shè)計(jì)、二維動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作、三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)、影視后期、廣告視聽(tīng)語(yǔ)言、新媒體廣告等20門課程，服務(wù)于環(huán)境設(shè)計(jì)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝美術(shù)、動(dòng)畫(huà)、服裝與服飾設(shè)計(jì)、寶石及材料工藝學(xué)、廣告學(xué)、風(fēng)景園林等10個(gè)專業(yè)。通過(guò)理論學(xué)習(xí)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，使藝術(shù)和數(shù)字技術(shù)有效融合，縮短了學(xué)生數(shù)字創(chuàng)作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的交互及動(dòng)態(tài)描述。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)還可以繼續(xù)升級(jí)編程，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行開(kāi)源設(shè)計(jì)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不僅提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，還彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)成本或?qū)嶒?yàn)設(shè)備不足的缺陷。

3.4 “虛”“實(shí)”的融合

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系構(gòu)建致力于學(xué)科建設(shè)，將“實(shí)”（實(shí)體實(shí)驗(yàn)室）和“虛”（虛擬仿真技術(shù)）有效融合，促進(jìn)“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的內(nèi)涵建設(shè)（見(jiàn)圖2）。建設(shè)過(guò)程中注重優(yōu)化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)量和項(xiàng)目，合理調(diào)配“虛”與“實(shí)”的實(shí)驗(yàn)量，強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備，尤其是危險(xiǎn)系數(shù)高的設(shè)備的使用技能和安全操作。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)型和研究探索型實(shí)驗(yàn)及線上線下形式，幫助學(xué)生貫通設(shè)計(jì)思維，提升學(xué)生的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用能力。同時(shí)注重跨學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備的師資力量建設(shè)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，注重保障實(shí)踐教學(xué)正常進(jìn)行和資源共享。

4 平臺(tái)體系在教學(xué)中的作用

“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系構(gòu)建，打破了實(shí)踐教學(xué)的空間和時(shí)間限制，可以提供多種實(shí)驗(yàn)環(huán)境，豐富和深化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)闊學(xué)生視野，降低實(shí)驗(yàn)成本，提升實(shí)驗(yàn)安全[14-15]?！疤摗迸c“實(shí)”的融合改變了單一的實(shí)踐教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，讓學(xué)生靈活地體驗(yàn)項(xiàng)目和設(shè)計(jì)的不同方案，得到多樣化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并在過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、及時(shí)分析修正，節(jié)省了大型實(shí)驗(yàn)的操作時(shí)間，減少了實(shí)物材料消耗，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

利用虛擬技術(shù)的沉浸式和人機(jī)交互優(yōu)勢(shì)激發(fā)學(xué)生的研究興趣，結(jié)合教師科研項(xiàng)目訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)操能力，鼓勵(lì)學(xué)生參與專業(yè)競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和教學(xué)方案進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和科學(xué)研究水平[16]。

圖2“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系

該“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)體系，對(duì)藝術(shù)學(xué)院的設(shè)計(jì)類本科生進(jìn)行了3年的教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的效果。2016年以來(lái)，借助該平臺(tái)體系，學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目參與率在85%以上，立項(xiàng)187項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)項(xiàng)目23項(xiàng)；以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，學(xué)生公開(kāi)發(fā)表論文74篇，申請(qǐng)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利及外觀設(shè)計(jì)專利9項(xiàng)；學(xué)生參加專業(yè)競(jìng)賽獲得省部以上獎(jiǎng)項(xiàng)累積596項(xiàng)。該平臺(tái)體系也促進(jìn)了教學(xué)和科研的發(fā)展，3年來(lái)，新增省部級(jí)以上科研項(xiàng)目17項(xiàng)，自治區(qū)本科教學(xué)改革項(xiàng)目9項(xiàng)。但面對(duì)國(guó)家級(jí)藝術(shù)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的申報(bào)和建設(shè)，還存在不少問(wèn)題，需要進(jìn)一步改革和完善，最大限度地發(fā)揮“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和體系的效能。

5 結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建了交叉學(xué)科相互融合的“藝工融合、虛實(shí)一體”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)以“服務(wù)學(xué)生、學(xué)科交叉融合、信息技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)融合、教學(xué)方式多樣化、教學(xué)科研協(xié)同并進(jìn)、優(yōu)質(zhì)資源共享”為建設(shè)理念，依托廣西少數(shù)民族文化遺產(chǎn)及我校特色學(xué)科，形成了區(qū)域化、智能化、立體化、泛在化的虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，建成了優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)資源庫(kù)，為區(qū)域發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新型人才作出了努力。

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Construction of virtual simulation practice teaching platform system of “Art-technology combination and virtual and real integration”

WANG Jianhua, LI Benjian

(Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Art Design, Guilin University of Technology, Guilin 541006, China)

Starting from a series of national policies, this paper expounds upon the background and significance of the construction of the virtual simulation practice teaching platform system of “Art-technology combination, virtual and real integration”, and analyses the construction framework from three virtual simulation experimental platforms such as the environmental design, digital art design and product design and process. Practice shows that the establishment of the virtual simulation practice teaching system of “Art-technology combination, virtual and real integration” is conducive to the improvement of innovative practical ability of students majoring in design.

art-technology combination; virtual and real integration; practical teaching; art and design

G642.44

A

1002-4956(2019)11-0201-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.11.049

2019-03-04

2017年度廣西壯族自治區(qū)高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2017JGB262）；2019年國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（19XMZ068）

王建華（1987—），男，山西運(yùn)城，碩士，實(shí)驗(yàn)師，藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心副主任，研究方向?yàn)樗囆g(shù)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。E-mail: jianhua222@163.com

李本建（1976—）男，重慶，碩士，教授，藝術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)，藝術(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體。E-mail: 1394593472@qq.com