陳雪

河北美術(shù)學(xué)院

VR技術(shù)以先進(jìn)的信息技術(shù)、傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，通過信息資源整合，將客觀世界中存在的事物映射到虛擬空間內(nèi)，并實現(xiàn)與人的交流互動。向虛擬現(xiàn)實場景下達(dá)相應(yīng)指令，可對事物屬性進(jìn)行修改，構(gòu)建新的數(shù)據(jù)模型，以將抽象、模糊的指令需求直觀展示。VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的融合同樣能夠使抽象的知識具體化，通過虛擬現(xiàn)實，推演藝術(shù)設(shè)計過程，實物化學(xué)生頭腦內(nèi)的設(shè)計構(gòu)思，對于降低教學(xué)難度、拓展學(xué)生創(chuàng)新思維、提高設(shè)計實踐能力來說意義重大。

一、VR技術(shù)的基本特點

VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，將多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)等多種技術(shù)相整合，用于打造全真的三維立體空間。VR技術(shù)的實現(xiàn)需要大量外部設(shè)備輔助，創(chuàng)建可供多角度觀察、沉浸式體驗的虛擬環(huán)境。目前，VR技術(shù)在社會生產(chǎn)生活中的融合程度進(jìn)一步提升，并在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域得到優(yōu)先嘗試。VR技術(shù)的基本特點如下。

（一）交互性特點

交互性特點指的是VR技術(shù)所提供的人機(jī)交互功能，用戶借助頭盔、手套等傳感設(shè)備，將自身語言、動作信號傳輸至虛擬系統(tǒng)內(nèi)，改變相應(yīng)的環(huán)境屬性，并獲得信息反饋。例如，在藝術(shù)設(shè)計作品展示中，借助VR技術(shù)可實現(xiàn)設(shè)計模型的全方位呈現(xiàn)，通過多感官刺激，給受眾帶來全新的藝術(shù)體驗。

（二）沉浸式特點

VR技術(shù)基于人的感官特點進(jìn)行三維立體影像模擬，用戶通過頭盔、數(shù)據(jù)手套等工具，可在逼真的虛擬場景中獲得各項交互式體驗，沉浸在虛擬世界當(dāng)中，體驗真實的感官及心理刺激。

（三）構(gòu)想性特點

VR技術(shù)是對人認(rèn)識范圍的又一次拓展，利用VR技術(shù)，可構(gòu)建現(xiàn)實世界不存在的情境、事物，使人的思維不再受客觀世界的嚴(yán)格限制。也正是由于VR技術(shù)構(gòu)想性的特點，其能夠與藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中對學(xué)生創(chuàng)新思維意識培養(yǎng)的需求相適應(yīng)，使得二者有機(jī)結(jié)合，提高藝術(shù)設(shè)計教學(xué)成效。

二、VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）可行性分析

藝術(shù)設(shè)計教學(xué)可分為理論教學(xué)、基礎(chǔ)設(shè)計和設(shè)計實踐三大模塊。

理論教學(xué)模塊內(nèi)容主要為設(shè)計概論、藝術(shù)設(shè)計發(fā)展史等。以往理論教學(xué)以教材和電子課件為核心工具，重在理論知識的講解和傳授，導(dǎo)致課堂氛圍相對嚴(yán)肅。單向傳輸?shù)慕虒W(xué)方法并不能對學(xué)生感官形成足夠的刺激，嚴(yán)重影響到學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升。

基礎(chǔ)設(shè)計模塊以各類設(shè)計軟件的基礎(chǔ)操作為主要內(nèi)容，包括PS軟件、CAD軟件等。該模塊教學(xué)多采用演示法，即由教師進(jìn)行講解和演示，學(xué)生上機(jī)操作。因課堂教學(xué)時間和精力有限，想要實現(xiàn)差異化指導(dǎo)非常不現(xiàn)實，這就使得班級內(nèi)部分學(xué)生的深度學(xué)習(xí)需求難以被滿足，部分學(xué)生難以跟上課堂教學(xué)進(jìn)度。

設(shè)計實踐模塊可著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及獨立設(shè)計能力，隨著教學(xué)創(chuàng)新的深入，案例教學(xué)、小組探究、校企合作等多種教學(xué)模式被應(yīng)用到藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中，但受到教學(xué)環(huán)境及條件的限制，這部分創(chuàng)新教學(xué)模式的教育優(yōu)勢并未充分發(fā)揮。

綜上所述，藝術(shù)設(shè)計教學(xué)存在三大問題：第一，課堂教學(xué)對學(xué)生感官刺激程度不夠；第二，學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求得不到有效滿足；第三，設(shè)計實踐的有效性難以被保證?？梢园l(fā)現(xiàn)，藝術(shù)設(shè)計教學(xué)所缺少的沉浸式、互動性、體驗式、自主性等特征恰恰是VR技術(shù)所充分具備的，將VR技術(shù)引入藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中，以上教學(xué)問題均可迎刃而解。另外，在藝術(shù)設(shè)計的實際工作中，VR技術(shù)也被當(dāng)作一項新的工具被用于藝術(shù)設(shè)計方案構(gòu)思、方案完善及優(yōu)化、設(shè)計效果呈現(xiàn)等環(huán)節(jié)，VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的融入能夠讓學(xué)生提前適應(yīng)當(dāng)前藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展形勢，以促進(jìn)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的提升。因此，VR技術(shù)與藝術(shù)設(shè)計教學(xué)的融合有其必然性和必要性。

（二）優(yōu)勢分析

1.強(qiáng)化學(xué)習(xí)體驗

藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中，VR技術(shù)不僅作為教師的教學(xué)工具，還可被用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實踐，通過交互式學(xué)習(xí)，使學(xué)生主觀能動性最大限度被激發(fā)，提高其設(shè)計能力。例如，在產(chǎn)品外包裝的創(chuàng)新設(shè)計中，學(xué)生進(jìn)入虛擬環(huán)境，將自身設(shè)定為包裝使用者的角色，模擬體驗包裝的開啟過程，進(jìn)而對不同包裝類型給消費者所帶來的操作感受和心理滿足感有更深刻的了解，對自己的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。

2.優(yōu)化演示效果

以往藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中對教學(xué)內(nèi)容的演示在二維空間內(nèi)進(jìn)行，因演示過程缺少動態(tài)化、立體化特征，學(xué)生對內(nèi)容細(xì)節(jié)的把握不深，無法清晰觀測事物的形成、變化過程。利用VR技術(shù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容演示，使得原本抽象、復(fù)雜的知識具體化、形象化，設(shè)計要點更容易被學(xué)生所感知，并幫助解決藝術(shù)設(shè)計教學(xué)重難點。例如，利用VR技術(shù)對設(shè)計師提供的場景設(shè)計效果進(jìn)行虛擬展示，學(xué)生身臨其境觀察方案設(shè)計細(xì)節(jié)，以準(zhǔn)確把握方案設(shè)計亮點及創(chuàng)新點，進(jìn)而能夠?qū)⑾嚓P(guān)經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為個人設(shè)計技能，融入藝術(shù)設(shè)計作品當(dāng)中。

3.激發(fā)創(chuàng)新興趣

藝術(shù)設(shè)計專業(yè)對學(xué)生自身的創(chuàng)新能力、思維活躍程度、創(chuàng)新興趣有著極高的要求，設(shè)計本身也是設(shè)計者個人想法、觀念的具體化表達(dá)。當(dāng)學(xué)生處于逼真的虛擬世界學(xué)習(xí)藝術(shù)設(shè)計知識時，其思維意識不再受客觀世界的限制，沉浸式學(xué)習(xí)氛圍中，其感官得到多方位刺激，進(jìn)而產(chǎn)生更多有關(guān)藝術(shù)設(shè)計的思路和靈感，吸引學(xué)生深入探索藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域。

三、VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用需求

結(jié)合前文對藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中存在問題的總結(jié)，認(rèn)為VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用，需重點發(fā)揮以下三方面功能，分別用以解決目前課堂教學(xué)存在的課堂教學(xué)對學(xué)生感官刺激程度不夠、學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求得不到有效滿足和設(shè)計實踐的有效性難以被保證的問題。

（一）展示教學(xué)素材

藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中需要向?qū)W生展示大量設(shè)計素材、作品等，以往因展示工具存在限制性，教學(xué)素材多以二維圖像的形式出現(xiàn)，缺少空間立體感。學(xué)生在觀察大量素材后，非常容易出現(xiàn)視覺疲勞的現(xiàn)象，且對各作品的設(shè)計亮點、意圖把握不深。借助VR技術(shù)，可將教學(xué)素材立體化呈現(xiàn)，令學(xué)生感官能夠得到全方位的刺激，身臨其境進(jìn)行作品觀察，以更好挖掘作品優(yōu)點及問題，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

（二）訓(xùn)練自主能力

教學(xué)技術(shù)的更新與教學(xué)模式、方法的創(chuàng)新是同步進(jìn)行的，VR技術(shù)的融入打破了以往單向傳輸?shù)慕虒W(xué)模式，為學(xué)生提供親身體驗、感受的機(jī)會，使其能夠與教師和其他學(xué)生間開展良性互動。在基于VR技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計課堂中，學(xué)生的自由程度更高，不同學(xué)習(xí)需求的學(xué)生可分別開展學(xué)習(xí)和探究活動，使其能夠主動進(jìn)行設(shè)計知識積累，鍛煉藝術(shù)設(shè)計實踐能力。

（三）虛擬教學(xué)環(huán)境

虛擬教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建可有效彌補(bǔ)以往藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中教學(xué)環(huán)境及條件的不足，依照教學(xué)需求模擬相應(yīng)的教學(xué)情境，可降低各項創(chuàng)新教學(xué)方案實施對外部資源的依賴程度，更好實現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)。

四、VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用措施

（一）完善硬件條件

VR設(shè)備的選擇和硬件條件的完善是利用VR技術(shù)開展藝術(shù)設(shè)計教學(xué)活動的第一步。市面上現(xiàn)有的VR設(shè)備可分為桌面式、沉浸式、增強(qiáng)式和網(wǎng)絡(luò)分布式四類，不同類型的VR設(shè)備所能提供的沉浸和交互程度不同，且成本差異明顯。綜合考慮VR設(shè)備造價及具體藝術(shù)設(shè)計教學(xué)活動開展的便捷性，建議選用桌面式的VR設(shè)備。

桌面式VR設(shè)備以顯示屏作為人機(jī)交互的窗口，借助鼠標(biāo)、鍵盤、手繪板及其他傳感設(shè)備，可完成信號的傳輸與交互，形成一系列虛擬反應(yīng)。以上工具在常規(guī)藝術(shù)設(shè)計教學(xué)活動中的使用也非常頻繁，且系統(tǒng)操作更具便捷性，能夠在較廣的范圍內(nèi)得到普及。

（二）制作VR課件

在確定VR設(shè)備后，需要進(jìn)行VR課件的制作，注意VR課件制作應(yīng)滿足兩項基本要求：第一，能夠?qū)?dāng)堂課程的知識進(jìn)行全方位、多角度的立體化呈現(xiàn)，供學(xué)生交互式瀏覽，形成多方位感官刺激的沉浸式藝術(shù)設(shè)計課堂；第二，開發(fā)以VR技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實教學(xué)仿真系統(tǒng)。

以產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)為案例，對VR課件的制作方案進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.模型構(gòu)建

首先，開啟Rhino 5.0軟件，繪制目標(biāo)產(chǎn)品基本樣條線。Rhino 5.0軟件在當(dāng)前藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，且被大多數(shù)院校的教學(xué)工作所選擇，因該軟件具備以點帶線、以線成面的特點，因此，樣條線的繪制在很大程度上決定了相應(yīng)曲面的質(zhì)量。繪制過程中注意確保線條的簡潔、清晰。

其次，樣條線繪制質(zhì)量達(dá)到既定要求后，生成曲面，借助雙軌命令對曲面的完整性進(jìn)行控制。為使得結(jié)構(gòu)造型過渡平滑，可使用曲面圓角命令，進(jìn)行修整造型。

最后，進(jìn)行細(xì)節(jié)處理。使用擠出命令和圓角命令建立細(xì)節(jié)投影，查看曲面是否存在遺漏，將不同形態(tài)的曲面劃分到不同圖層當(dāng)中。

2.渲染處理

利用KeyShotVR 5.2軟件進(jìn)行模型渲染，將默認(rèn)HDI場景光效設(shè)為基準(zhǔn)，選擇最佳的投射角度，注意模型各結(jié)構(gòu)的色彩需與實物材質(zhì)相對應(yīng)。

3.互動設(shè)計

教學(xué)模型使用過程中，啟動KeyShotVR軟件，點擊球形功能即可全方位查看模型細(xì)節(jié)，并將其調(diào)節(jié)至與教學(xué)需求相適應(yīng)的比例大小。適當(dāng)提高光滑度可保證生成模型的流暢性，但需要經(jīng)歷更長的渲染時間，因此，可結(jié)合具體展示需求選擇最佳的水平幀和垂直幀參數(shù)。進(jìn)入渲染截面，勾選高級選項中的允許最大縮放百分比，調(diào)整縮放數(shù)值。

4.VR生成

點擊KeyShotVR軟件中渲染按鈕后，可自動輸出KeyShotVR文件，渲染需要經(jīng)歷較長時間，過程中，模型的每一幀靜態(tài)圖像均可被清晰觀察。KeyShotVR文件可兼容性較高，任何支持HTML5的Web網(wǎng)頁瀏覽器讀取該文件，為后期教學(xué)提供方便。另外，該類型文件的成像品質(zhì)較高，可提供觸摸交互功能，能夠滿足藝術(shù)設(shè)計教學(xué)對交互性的要求。

利用該KeyShotVR文件，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過鼠標(biāo)點擊，即可與教學(xué)素材之間開展交互活動，以任意角度觀察產(chǎn)品模型，并進(jìn)行縮放調(diào)整，以準(zhǔn)確把握產(chǎn)品的各項設(shè)計細(xì)節(jié)。除用于空間分析、結(jié)構(gòu)線繪制、曲面生成、細(xì)節(jié)完善的等教學(xué)內(nèi)容的開展，教師還可借助該文件向?qū)W生布置虛擬模型構(gòu)建作業(yè)，參考該文件，由學(xué)生自主嘗試VR課件的制作，在鍛煉學(xué)生設(shè)計技術(shù)操作能力的同時，減輕VR課件制作壓力。

（三）更新教學(xué)模式

基于VR技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計教學(xué)應(yīng)突出教學(xué)過程中學(xué)生主觀能動性的激發(fā)，將課堂教學(xué)重點放在學(xué)生設(shè)計實踐能力的提升上，幫助其積累更多的職業(yè)技能?；谠撃繕?biāo)，本文主要介紹翻轉(zhuǎn)課堂和案例探究兩種創(chuàng)新教學(xué)模式。

1.翻轉(zhuǎn)課堂

VR課件使得藝術(shù)設(shè)計知識能以直觀、詳細(xì)的方式呈現(xiàn)，大大降低了學(xué)生在知識理解、獲取時的難度，以此基于VR技術(shù)，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力要求更高的小組合作、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式均可被順利實現(xiàn)，徹底打破以往單向傳輸?shù)慕虒W(xué)模式，使學(xué)生能夠結(jié)合自身學(xué)習(xí)需求自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，達(dá)到更優(yōu)的學(xué)習(xí)效果。

例如，在開展綠化建筑景觀設(shè)計教學(xué)之前，教師通過班級微信或QQ群布置課前預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生結(jié)合VR課件、教材及微課視頻，對綠化建筑景觀設(shè)計的基礎(chǔ)知識進(jìn)行充分預(yù)習(xí)，觀察VR課件中給出的設(shè)計模型，了解綠化景觀與建筑高度、墻面結(jié)構(gòu)、建筑形態(tài)之間的關(guān)系，并使用簡短的語言進(jìn)行總結(jié)。給出3項嘗試性任務(wù)，分別為建筑墻面與綠植景觀的結(jié)合設(shè)計、建筑材料與綠植景觀的結(jié)合設(shè)計和建筑形態(tài)與綠植景觀的結(jié)合設(shè)計。學(xué)生依照個人偏好任選其一，嘗試完成初步的設(shè)計方案，以對預(yù)習(xí)過程獲取的基礎(chǔ)知識進(jìn)行檢驗，并通過設(shè)計任務(wù)的布置，促使學(xué)生自主獲取更多與具體設(shè)計活動有關(guān)的知識。課上，教師利用VR課件，對綠化建筑景觀設(shè)計知識進(jìn)行梳理和精講，并回答學(xué)生預(yù)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問，然后對自己的初步設(shè)計方案進(jìn)行完善和細(xì)化，形成完整的綠化建筑景觀設(shè)計作品。學(xué)生自主操作過程中，教師走到學(xué)生周圍觀察每名學(xué)生設(shè)計進(jìn)展，進(jìn)行必要的指導(dǎo)并對學(xué)生進(jìn)行評價打分。設(shè)計完成后，在班級內(nèi)共享每名學(xué)生的設(shè)計作品，對作品進(jìn)行虛擬呈現(xiàn)，使學(xué)生能夠進(jìn)入自己設(shè)計的作品情境當(dāng)中，直觀感受設(shè)計效果，挖掘設(shè)計不足加以改進(jìn)。

2.案例探究

案例探究以來自企業(yè)的真實設(shè)計案例為主題，將學(xué)生劃分為多個設(shè)計小組，依照企業(yè)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行崗位和職責(zé)劃分，在課下共同完成作品設(shè)計。案例探究的流程、要求完全仿照企業(yè)真實情況進(jìn)行，能夠?qū)W(xué)生設(shè)計能力、創(chuàng)新能力及職業(yè)素養(yǎng)做全方位的訓(xùn)練。因此，案例探究教學(xué)可被視為藝術(shù)設(shè)計教學(xué)的拓展活動，結(jié)合實際教學(xué)計劃，每學(xué)期開展2～3次。

在案例探究教學(xué)開展初期，可由教師帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷整個探究流程，使學(xué)生對其中要求、方法有足夠的認(rèn)識，然后再由學(xué)生小組獨立開展，本文以景觀設(shè)計為例。

首先，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行項目分析，了解項目所在地理位置、自然條件、人文特點等信息，明確設(shè)計重難點、優(yōu)勢及不足。利用VR技術(shù)，對項目實況進(jìn)行虛擬構(gòu)建，學(xué)生通過虛擬觀察，填寫項目結(jié)構(gòu)分析表。

其次，進(jìn)行項目設(shè)計方案規(guī)劃，在虛擬場景中，了解項目結(jié)構(gòu)、布局、裝飾等要素的特點及相互關(guān)系，然后完成景觀平面圖、剖面圖、效果圖的設(shè)計。

再次，施工圖紙設(shè)計。通過VR技術(shù)將二維設(shè)計圖紙演化為三維立體模型，使學(xué)生能夠清晰觀察圖紙設(shè)計與項目實際需求間的差異，結(jié)合圖紙呈現(xiàn)出的立體效果，對植物種植密度、構(gòu)筑物的具體位置等進(jìn)行優(yōu)化。

最后，學(xué)生小組對最終的景觀設(shè)計方案進(jìn)行整合、細(xì)化，并出具項目報告等理論文件。在班級內(nèi)模擬開展項目評估活動，虛擬化呈現(xiàn)設(shè)計方案效果，由教師及學(xué)生代表進(jìn)行評分，使學(xué)生更好地認(rèn)識到本組方案存在的不足，并對其他組的設(shè)計亮點做合理借鑒。

五、結(jié)語

VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的合理運用有效解決了傳統(tǒng)課堂教學(xué)在學(xué)習(xí)體驗、個性化學(xué)習(xí)需求滿足及教學(xué)條件方面的不足，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力及設(shè)計實踐能力的提升。相關(guān)人員應(yīng)重點做好設(shè)備選擇、課件制作及教學(xué)模式更新等工作，以VR技術(shù)為核心，打造沉浸式藝術(shù)設(shè)計課堂。