藝術類虛擬仿真實驗教學實踐探索

羅岑弘 浙江財經大學藝術學院實驗中心

一、虛擬仿真實驗教學對于藝術類專業的意義

作為藝術類實驗中心，在實驗教學中進行虛擬仿真的改造，能真正提升學生的自主學習力，大大提高各種實驗效率。本院藝術類專業有美術專業、攝影專業、視覺傳達專業、展示專業、書法專業，涉及的設備品種多，數量大，對于環境的要求各不相同。實驗資源常常出現個時間段使用率不同，有時不夠用，有時又空置。設備內容復雜，維護成本過高。使用虛擬仿真，能大大改變這些問題。

二、構建虛擬平臺，提高教學效果

建立一個服務于教學的軟件平臺，將此平臺與學校的教務系統相連接。在此平臺上提供這樣的功能。

1.課程建設

教師可以在平臺上建立課程，以及對課程進行管理。課程內容包括文字、視頻以及虛擬實驗環節。而學生不僅可以進行課程的選擇和學習。還可以進行課程的打分。實驗教學平臺全程記錄學生實驗項目的實驗時間、實驗地點、實驗內容等信息，有效跟蹤實驗教學進展的情況，指導教師全程監控實驗項目質量，在實驗教學中出現問題及時給予指導，促進了開放式實驗教學的高效進行，提高了實驗教學質量和學生的學習效果。

2.遠程教學

針對藝術類學科教學的時間和地點的變化性。通過網絡，教學可以脫離空間的束縛。教師可以在任何時間地點進行教學，學生也可以自由安排學習地點及學習狀態。特別是攝影專業，課程在戶外較多，而且對于個性化的教學要求較高。學生在不同環境中更能提高教學的效果，以及個性化的發展。

3.VR 體驗

現在VR技術發展迅速，對于大量環境都可以做到近乎真實的展現。攝影專業可以對各種外部環境進行模擬，學生在這樣的環境中進行實驗，提高了實驗效果。并且減少了外地采風所需要的成本。將各類書法繪畫作品進行虛擬，置入這樣的環境中，學生可以更加深入體會各個偉大藝術的氣息。燈光實驗室中，可以模擬各種燈源；材料展示實驗室，可以模擬大量材料的表面視覺效果。面向視覺傳達專業，針對傳統印刷工藝和原理，進行仿真項目的建設。重點針對印刷行業的設備進行了解，通過對印刷設備結構展示和VR視頻情景再現，使學生了解印刷的同時，理解包裝設計的制作工藝。

4.師生互動

建立互動環境，提供視頻會議的功能，讓教師與上課學生隨時進行交流。同時建立實驗與互動環境。在進行實驗的時候，學生與老師也可以進行對話交流。進一步提高教學效率。教師的角色從“傳道、授業”轉變為“解惑”。教師是教學資源的開發者、教學的幫助者，是知識的組織者、引導者和促進者。教師需要隨時捕捉學生的動態并及時加以指導使學生便捷地獲取信息或者教師在交流中將有針對性的問題提取出來，在課堂中詳細講解。

5.移動端使用

制作移動端APP，與虛擬實驗平臺相連接，實現隨時隨地實驗教學。移動端虛擬仿真實驗室實現了真正的突破時空限制，學生可充分地利用各種碎片化時間，享受到隨時隨地學習相關實驗課程的便利，提高了學生對于實驗教學的學習效率。

6.“翻轉課堂”教學

借助于虛擬仿真技術實現對傳統課堂教學教師知識傳授和學生知識內化在時間和空間上的顛倒，從知識傳授與互動的課堂空間擴大至網絡空間的傳授與互動，延伸了課堂教學對話，擴大了傳統意義上“教”與“學”空間。教師可以讓學生成為實驗的主導者，從而提高學生對于實驗本身的思考。

三、線下線上結合，共享設備使用

線上虛擬和線下教學設備相互融合。

1.預約實驗

學生在系統中進行實驗預約，最大化利用實驗設備。同時增加個性化預約的內容。學生可以預約特定房間、特定設備。學生教師都可以自由定制實驗器材使用，達到教學與科研的互通。

2.提前試做

在虛擬化的系統中，對設備進行仿真。學生可以提前在系統里對實驗進行操作，特別是在版畫制作、模型制作這樣的課程中預習，可以大幅度提高成品的良品率。為學生積累了許多的經驗。考慮到了學生常見的錯誤實驗操作，也加入了一些額外的實驗現象或結果供學生自由發揮。實踐發現，學生更想知道實驗失敗后的現象，虛擬實驗室滿足了學生對錯誤實驗方法造成的實驗結果的好奇心，將驗證型實驗與探究型實驗有機結合，增加了學習樂趣。

3.將設備推上虛擬平臺，可以提供給非藝術類專業的學生進行實驗。為通識類課程給予了有力的教學支持。各個專業的學生只要選擇了這樣的課程就可以進行相關實驗。

4.遠程協作

不同地方專業的學生教師可以通過平臺，進行實驗。既可以進行虛擬仿真，也可以進行協同操作。實驗可以分為多個部分，各自進行，統籌安排。這個適用于展示專業的相關課程。在學生創意的展示中，需要多個不同的空間，這能為他們提供不同作品的統一展示。增加作品對比，深入了解設計空間的特點。

四、提高設備利用率，保證管理效果

1.跨專業、跨學校、跨地區的平臺，提供給每個學生教師實驗的內容。同時不僅提供給本專業的學生使用，為學校聯合教學提供了有力的支撐。多校之間進行相關的設備共享，大大提高了設備的使用率。

2.藝術類實驗偏重于戶外設計，特別是攝影專業。該專業大量課程需要進行戶外采風。這樣的教學需要消耗大量的時間，并且會增加教學的成本。在虛擬仿真環境中，可以進行多個實驗，而這些能大大節省購置各種書畫作品、燈光設備、材料模型以及環境改造的成本。

3.可重復性高，由于各種實驗耗材使用量大，實驗準備時間長，實驗學生人數過多，導致實驗次數不能完全滿足教學所需。而實現虛擬仿真之后，可以對大量實驗進行虛擬改造。在運行中，教師學生可以重復進行相關實驗。燈光實驗模擬，材料實驗模擬，提高了學生實驗的掌握度。提高了教學質量。

4.自行研制實驗教學儀器也是科研成果轉化為實驗教學內容的一個重要組成部分，對培養學生創新意識和能力可起到重要作用。在虛擬仿真平臺上，加入設計實驗設備的模塊，同時配合實際的實驗器材，先虛擬設計，再動手操作。在自行研制實驗教學儀器的過程中，可讓高年級低年級學生通力合作進行實踐檢驗，這樣，這些儀器用于普通的實驗教學后，對后續學生的學習興趣、創新意識和熱情的激發和培養就會發揮很大的作用。

5.與時俱進，了解技術前沿。實驗設備的更新比較緩慢。特別是藝術類實驗室，更是5、6年也不會有大的設備變化，這時候學生對于新設備的了解就比較匱乏。虛擬仿真設備可以隨時加入新設備，進行各種新式實驗，提高學生對于新設備新技術的了解。這些可以應用在新設備上的新技術。而舊設備仍可以完成大部分原有功能的實驗。充分利用實驗設備，提高教學效果。

五、結語

信息技術的快速發展為虛擬實驗室、虛擬仿真實驗系統、協同實驗平臺、沉浸式實驗軟件以及開放教育資源的建設與應用提供了有力的支撐，促使實驗教學理念、模式、方法及手段發生了深刻的變革。考察和分析國外高校虛擬仿真實驗教學的建設理念、發展道路和實踐經驗，可以為我們推進實驗教學信息化建設提供有益的他山之石。