基于虛擬仿真實驗的藝術專業課堂實訓拓展研究

肖仁余，王 健通訊作者，龔澤慧，沈家棟

（長沙理工大學設計藝術學院，長沙 410000）

1 什么是虛擬仿真實驗？

1.1 虛擬仿真實驗的概念

虛擬仿真實驗起源于二十世紀末，是利用現實技術（計算機圖、多媒體、傳感技術、仿真技術以及虛擬現實）生成的新興實驗系統，涵蓋以數字計算機與網絡平臺為控制主體所形成的的整套實驗解決方案。虛擬仿真實驗相比于普通課堂實驗的區別在于可有效集中學生進行實驗課程，并減少實驗教具的布置采購，替代部分教學人員的引導工作，有效避免實驗過程中的損耗與危險。虛擬仿真實驗可讓使用者直接參與實驗項目，并從實驗交互中獲得教學所預期的實訓、實驗結果。

1.2 虛擬仿真實驗的功能分類

虛擬仿真實驗就目前功能可分為以下幾類：（1）混合現實型——能夠結合場景與硬件，協同學生與教師的操作以達到現實與虛擬混合，例如AR 技術；（2）沉浸體驗型——需要借助頭戴設備、操作桿等套裝設備以提供沉浸式體驗；（3）終端桌面型——僅使用計算機或者一些終端設備即可達成，例如國家虛擬仿真實驗項目所發布的項目。本文則主要針對第三類，終端桌面型虛擬仿真實驗進行案例分析。

1.3 藝術類虛擬仿真實驗的案例

藝術類虛擬仿真實驗主要解決的問題是由于場景與所需實驗設備的不同，導致現場難以平衡學生使用的頻次，導致實驗效率低下。由于實驗環節的主觀性，大部分實驗無法從實驗數據角度給予學生參考依據。另外，藝術類實驗教學不可避免的將面對設備的更新換代，學校與教育機構無法以市場為導向更新教學設備，從而導致教學響應滯后。面對以上問題，筆者從國家虛擬仿真實驗平臺篩選較具代表性的實驗項目以說明。

（1）典型電視節目視效預演虛擬仿真實驗（長沙理工大學；王健）

本項目由于電視節目所需專業表演人員與室內所需設備較多，且面臨耗時長、耗費高、人員征集難等問題而開發。旨在解決實驗環境資金匱乏、實驗設備資源不足、實驗效果反饋滯后、實驗內容認知單調等問題。

（2）傳統漆器脫胎工藝虛擬仿真實驗教學項目（福建師范大學；羅禮平）

本項目由于傳統漆器脫胎工序繁復，面臨制作工藝周期漫長，所耗時間與材料成本巨大而開發。旨在解決師資短缺與受眾面狹小，不直接觸碰有毒實驗物品，節約實驗材料等問題。

（3）虛擬策展實驗項目（中央美術學院；余丁）

本項目由于藝術策展中成本高、藝術品與文物運輸風險大、優質實習資源稀缺等問題而開發。旨在解決學生對抽象的藝術與策展理論有具象的認識，對繁瑣且專業度極高的策展過程有直觀的練習。

2 高等院校藝術課堂實訓現狀

2.1 以培養全面綜合素質的人才為目標

藝術類課堂實訓是藝術類專業教學中的主要模式之一，實訓旨在讓課堂學習中的學生群體能夠學習除理論外更多實踐知識。而在實訓課程的基礎上，通過理論課的學習，能夠讓學生掌握理論的同時，更好的鞏固所學習到的實訓技能，做到理論與實踐一一對應。各高校在藝術類專業教育的教育環節中均加入了實訓課程環節，能夠拓展學生在特定環境下的實驗操作能力、專業協作能力、問題解決方案能力等。

2.2 課堂實訓局限性

藝術類課堂實訓由于其針對性不同、實訓操作評價體系不同等原因，對高校師資力量及硬件設施具有很高的標準。因此，不同專業為導向的藝術類課堂實訓所產生的局限性在一定程度上制約著高校藝術類專業的發展。以數字媒體藝術為例，所涉及的課程有數字攝影攝像實訓課程、舞臺設計預演實訓課程等。

數字攝影攝像實訓課程所要求的設備因市場與時代而革新，例如某高校于2012年采購5D3數字相機用于教學；設備使用年限為10 年，預計于2022 年報廢。2016年同品牌發布5D4數字相機，5D3在2016-2018年間逐漸被市場淘汰。高校教學依然使用5D3用于教學，畢業生入職應聘時因對設備了解不佳，導致高校就業率降低。如果使用虛擬仿真實驗教學則可以很好地應對以上局限，采用新型設備進行軟件二次開發，節約了教學成本的同時，課堂實訓也做到了與時俱進。

舞臺設計預演實訓課程則要求具備舞臺、演藝人員、燈光、攝像等。如果以市場要求為準，則單個教學場景所花費教學資源數額龐大，普通高校無法完成。而虛擬仿真實驗教學軟件可在軟件中架構虛擬舞臺、按教學需求添加燈光、演藝人員、攝像機位等，大大減少了時間成本、資源成本。同時面對日新月異的舞臺美術設計，也可以做到時時變化，因地制宜、因課制宜。

2.3 虛擬仿真實驗軟件用于教學中的情況

以典型電視節目視效預演虛擬仿真實驗（長沙理工大學；王健）為例，在投入課堂教學使用的半年內，共計服務人次近4500人。其中，本校本專業學生約500人，實驗課程通過率為96%，實驗課程優秀率為82%。

使用學生均達到相應實驗課程學時，并能夠通過軟件完成課堂教學內容實訓部分，學生反饋有關問題集中于：多平臺實驗軟件的兼容性，功能模塊的自主性，實驗軟件的卡頓情況等。根據課堂實訓學生所提交的實訓報告以及教師主觀評價可知，虛擬仿真實驗軟件在典型電視節目視效預演課程中已取得良好成果。

3 結束語

藝術類課堂實訓應該是培養全面綜合素質人才的藝術課堂。這要求我們藝術類高校應該在理論教學的基礎上，深化改革并加強實訓課程。在面對時代的更替，市場的變化，高校應將實訓課程中所面對的局限性，復雜性，危險性作為虛擬仿真實驗教學的起點與注意事項。通過虛擬仿真為手段，課堂教學為目的，支持與改進虛擬仿真實驗軟件的開發。在國家的號召下做到“虛實結合、以虛補實、能實不虛”的中心思想，解決現階段我國高等藝術類院校課堂實訓中的教學瓶頸。通過虛擬仿真實驗的藝術專業課堂實訓拓展的研究，希望能從中找到靈感，吸取各高校現階段上線的實驗項目中所具備的經驗、營養、教訓，為我國藝術類專業課程實訓改革提供理論依據以及模型參考。