“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系構建

王建華，李本建

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系構建

王建華，李本建

（桂林理工大學 藝術設計虛擬仿真實驗教學中心，廣西 桂林 541006）

以國家系列政策為出發點，闡述了“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系建設背景和意義，從環境設計、數字藝術設計和產品設計與工藝3個虛擬仿真實驗平臺，分析了實踐教學平臺的建設框架。實踐表明，“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學體系的建立，有利于設計類專業學生創新實踐能力的提升。

藝工融合；虛實一體；實踐教學；藝術設計

目前的200個國家級虛擬仿真實驗教學中心大多屬于工科、理科、醫學和管理學科，其中只有3個為藝術類虛擬仿真實驗教學中心，可見藝術類虛擬仿真實驗教學中心建設比較薄弱[1]。教育部在2017年7月發布了《2017—2020年示范性虛擬仿真實驗教學項目建設規劃》，要求開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設，拓展高等教育實驗教學內容的深度和廣度，強化信息技術在實踐教學中的應用，培養學生的創新精神與創新能力，提升實驗教學質量與水平[2]。

我院的藝術設計虛擬仿真實驗教學中心于2016年12月獲得了自治區立項建設。中心建設思路為“藝工融合、虛實一體”，旨在以服務學生為核心，構建新型實踐教學體系；以訓練創新思維為基礎，強化工程實踐環節；以學生創新素質和能力培養為導向，結合工科思維。要合理利用專業實體實驗室，借助虛擬 仿真技術，提倡參與式教學，引導學生將藝術與設計技術相融合，理論聯系實踐，提高實踐能力，打開 思想禁錮，促進個性塑造，激發創新意識和創業能 力[3-6]。

1 平臺體系建設背景

藝術學作為單獨的學科門類成立較晚，但藝術設計專業呈現出強勁的發展態勢，同時也存在著諸多問題[5]，如：教育方式和人才培養模式基本照搬傳統美術學，并不能真正體現藝術學的專業內涵與培養目標；各院校在人才培養上出現同質化現象，缺乏辦學特色；授課內容單一，多以美術相關課程為主，缺乏多學科融合課程，缺乏與設計實踐和與學生創新意識培養相關的課程；專業實驗室建設水平和使用率均較低等[4]。

藝術設計專業涉及多種學科，包括美學、力學、幾何學、傳播學、計算機技術等，不僅需要理論教學，還需要實踐教學，并使二者相輔相成。但在實際教學和專業建設中，大多缺少特色鮮明的藝術設計實踐教學體系，枯燥的理論教育和滯后的實驗條件影響了藝術設計專業學生創新思維的發展與培養[7]，而且現有的實驗室只能滿足基本教學需求，缺乏專業的功能實驗室和設備儀器，使學生的創新想法難以付諸實施[8-10]。

虛擬仿真技術是近些年新興的高科技技術，它可以使人進入仿真設計環境，沉浸其中，直觀體驗和驗證設計效果，不需重復制作設計實物，即可根據體驗結果對設計方案進行修改或調整，提高了實驗效率，且整個仿真過程不產生任何耗材費用，打破了實驗條件、空間和成本的限制[4]。

2 平臺體系建設意義

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系，是利用傳統實驗室和虛擬仿真技術，將理論知識教學、藝術設計制作實踐、科研創新研究、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。平臺以虛擬仿真技術為技術支持，以課程作業為實踐內容，融入教學實踐與網絡媒體推廣，使課堂教學與學生的創新創業實踐相結合，突出藝術設計專業特點，強調實踐課程教學內涵，重視創新實踐教育，提升教師的實踐教學思路和理念，對學生著力進行人格塑造及實踐能力、設計能力、創新能力等綜合能力的培養[11-12]。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。要建設好藝術設計虛擬仿真實驗教學平臺，就要打破傳統的理論教學模式[13]，對于實踐教學體系來說，就是既要保證藝術特色，又要凸顯工科創新的時代特色。

3 平臺體系建設內容

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺應注重實踐教學氛圍的構建以及學生的參與體驗。利用虛擬仿真技術經濟省錢、生動直觀、安全可靠、情境再現、精確無誤、客觀真實等優點，結合“互聯網+教育”理念，逐步建立線下線上實踐教學資源。學生可把自己的設計通過虛擬仿真予以情境再現，再通過研討與教學觀摩等形式，對設計進行驗證和修改，大大降低了設計成本，提高了設計效率[2]。

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺建設框架如圖1所示。平臺建設立足于學院的教學平臺和科研平臺，進行環境設計虛擬仿真實驗平臺、數字藝術設計虛擬仿真實驗平臺和產品設計與工藝虛擬仿真實驗平臺建設；從基礎理論教學、課程設計實踐、工程實踐訓練和創新設計實踐4個方面促進實踐課程體系建設、實驗教師隊伍建設、虛擬實驗項目開發、學科競賽開展以及創新教育體系建設和完善；充分利用教學資源，通過“虛”與“實”的協同作用，服務于我院6大本科專業以及公共管理與傳媒學院本科專業，年服務學生約2100人。

3.1 環境設計虛擬仿真實驗平臺

主要開設城市空間漫游體驗、建筑空間虛擬認知、室內空間功能仿真設計、建筑模型仿真制作、環境裝飾等實驗項目，實驗內容主要覆蓋景區導視系統設計、居住空間設計、共享空間設計、計算機輔助設計3DMAX、建筑空間基礎、模型制作、軟裝設計等13門課程，服務于環境設計、視覺傳達設計、工藝美術、動畫和風景園林等5個本科專業。學生借助虛擬仿真實驗設備在經典環境設計案例或自己設計的數字模型虛擬空間中進行人機互動和漫游體驗，直觀地觀察模型中的細節和空間設計。沉浸式可視化仿真技術彌補了傳統上采用圖紙和照片授課模式缺陷，能夠幫助學生理解專業內涵、規劃學習策略，提高教學質量[6]。

3.2 產品設計與工藝虛擬仿真實驗平臺

主要開設產品形態認知、產品仿真設計、模型仿真制作、虛擬印刷、產品虛擬展示等實驗項目，實驗內容主要覆蓋產品形態學、旅游工藝品設計、產品包裝設計、家居產品設計、品牌設計、印刷工藝、服裝印染，產品展示與陳列設計、首飾設計制作等23門課程，服務于產品設計、視覺傳達設計、廣告學、工藝美術、服裝與服飾設計和寶石及材料工藝學等6個本科專業。通過構建不同產品設計虛擬場景，實時模擬產品生產過程，實現了對不同產品設計的工藝流程的虛擬仿真操作與分析，解決了實驗室建設中遇到的全套生產設備配置困難、空間狹小、經費短缺及實驗安全問題。

圖1“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺建設框架

3.3 數字藝術設計虛擬仿真實驗平臺

主要開設數字圖形設計、人機交互設計、展示設計、二維定格動畫、三維特效與合成、影視后期制作等實驗項目，主要覆蓋計算機輔助設計、服裝CAD、界面設計、首飾設計、插畫設計、平面廣告設計、二維動畫創作、三維動畫技術、影視后期、廣告視聽語言、新媒體廣告等20門課程，服務于環境設計、視覺傳達設計、產品設計、工藝美術、動畫、服裝與服飾設計、寶石及材料工藝學、廣告學、風景園林等10個專業。通過理論學習和虛擬仿真實驗，使藝術和數字技術有效融合，縮短了學生數字創作時間，實現了產品的交互及動態描述。學生通過實驗還可以繼續升級編程，對實驗項目進行開源設計，豐富實驗內容，不僅提升學生的創新能力，還彌補實驗條件、實驗成本或實驗設備不足的缺陷。

3.4 “虛”“實”的融合

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系構建致力于學科建設，將“實”（實體實驗室）和“虛”（虛擬仿真技術）有效融合，促進“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學體系的內涵建設（見圖2）。建設過程中注重優化基礎實驗數量和項目，合理調配“虛”與“實”的實驗量，強化學生在實體實驗中對生產設備，尤其是危險系數高的設備的使用技能和安全操作。通過綜合設計型和研究探索型實驗及線上線下形式，幫助學生貫通設計思維，提升學生的專業知識運用能力。同時注重跨學科知識儲備的師資力量建設和教學團隊建設，注重保障實踐教學正常進行和資源共享。

4 平臺體系在教學中的作用

“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系構建，打破了實踐教學的空間和時間限制，可以提供多種實驗環境，豐富和深化實驗內容，開闊學生視野，降低實驗成本，提升實驗安全[14-15]。“虛”與“實”的融合改變了單一的實踐教學模式，注重培養學生的實踐創新能力，讓學生靈活地體驗項目和設計的不同方案，得到多樣化的實驗結果，并在過程中及時發現問題、及時分析修正，節省了大型實驗的操作時間，減少了實物材料消耗，提高了實驗效率。

利用虛擬技術的沉浸式和人機交互優勢激發學生的研究興趣，結合教師科研項目訓練學生的實操能力，鼓勵學生參與專業競賽和大學生創新創業訓練計劃，通過優化實驗和教學方案進行虛實結合的實踐訓練，逐步提高學生的創新設計能力和科學研究水平[16]。

圖2“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學體系

該“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺體系，對藝術學院的設計類本科生進行了3年的教學實踐，取得了良好的效果。2016年以來，借助該平臺體系，學生創新創業訓練項目參與率在85%以上，立項187項，其中國家級項目23項；以項目為基礎，學生公開發表論文74篇，申請發明專利、實用新型專利及外觀設計專利9項；學生參加專業競賽獲得省部以上獎項累積596項。該平臺體系也促進了教學和科研的發展，3年來，新增省部級以上科研項目17項，自治區本科教學改革項目9項。但面對國家級藝術類虛擬仿真實驗教學項目的申報和建設，還存在不少問題，需要進一步改革和完善，最大限度地發揮“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實踐教學平臺和體系的效能。

5 結語

構建了交叉學科相互融合的“藝工融合、虛實一體”虛擬仿真實驗平臺。該平臺以“服務學生、學科交叉融合、信息技術與實踐教學融合、教學方式多樣化、教學科研協同并進、優質資源共享”為建設理念，依托廣西少數民族文化遺產及我校特色學科，形成了區域化、智能化、立體化、泛在化的虛實結合的實踐教學體系，建成了優質設計類實踐教學資源庫，為區域發展培養創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高等教育本科教學改革工程項目（2017JGB262）；2019年國家社會科學基金項目（19XMZ068）

王建華（1987—），男，山西運城，碩士，實驗師，藝術設計虛擬仿真實驗教學中心副主任，研究方向為藝術設計實踐教學。E-mail: jianhua222@163.com

李本建（1976—）男，重慶，碩士，教授，藝術學院院長，藝術設計虛擬仿真實驗教學中心主任，研究方向為數字媒體。E-mail: 1394593472@qq.com