虛擬現實技術在產品設計教學中的應用

任嬋 袁鴻牧 沈鴻晶

摘要：虛擬技術作為行業較為前沿的技術類型，主要是通過較高的技術手段對空間環境進行模擬，再運用適合的傳感設備將體驗者引入環境中，給學生進行操作授權，以此提升學生的體驗感。學生能夠借助該項技術與環境進行直接的交流，從而調動多種感官對學習內容產生認知，獲得較為理想的學習效果，因此該項技術在產品設計課程實施中的應用頻率也較高。

關鍵詞：產品設計教學;虛擬現實技術;應用

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2020）30-0159-02 DOI：10.12228/j.issn.1005-5312.2020.30.110

新時期，為了全面提高產品設計教學水平，教師要合理的運用虛擬現實技術，通過開展虛擬現實技術應用研究，提高了產品設計教學效率。因此，教師要結合學生學習情況，科學的運用虛擬現實技術，從而進一步提高學生專業水平。

一、虛擬現實技術及其特征概括

該項技術借助IT手段創建虛擬的環境，并同時運用多項技術，如仿真、微電子技術等形成綜合性的技術效果。學生可以自己的想象為基礎開展環境的模擬，并發揮自身的多層面的感知能力對環境進行直接體驗，從而檢測出產品的效果，并對設計進行優化改善，全面參與到研討當中。具體來說，該項技術能夠實現的體驗特征如下：

（一）交互性

學生可在虛擬技術的支持下與產品進行直接交流，在教學活動中實現突破性的進展。學生可借助該技術對產品進行直接觸摸和運用，并體驗產品的運用效果。上述過程均可獲得及時的反饋信息，學生能夠在虛擬環境中實現互動，并結合自身的想象來自主完善產品的位置和環境條件，實現無障礙的交流。

（二）沉浸感

該方面的特征主要指學生在虛擬環境中所產生的相對真實的體驗感，甚至能夠體驗到質量更高的聲音效果。運用虛擬技術能夠為體驗者營造一種錯覺，使其產生外界環境均會隨其主觀意愿而改變的意識，并積極結合自身的思想來創造外界環境。自行創造的環境可以直接觸碰和感受，如在房間中可設置一張椅子，體驗者可在椅子上坐著，這種體驗與真實環境中所能獲得的感受一致，甚至體驗者還可將其想象成更為舒適的家具設施，從而進一步提升其沉浸感。

（三）想象力

該項技術的運用需體驗者具備一定的想象能力，能夠對環境開展自主設計，這樣才能形成更接近真實的體驗感。因此在實施產品設計教學時，若難以對外部環境進行有效的構建，即使運用虛擬技術也難以達到預期效果。而倡導學生以小組合作的形式完成既定的工作內容，聯合多人的能力共同完成學習任務，則會大幅提升學習的質效，并對外部環境進行更為豐富的改善[1]。

二、虛擬技術在產品設計教學中的意義

虛擬技術的突出特征是交互性就構想性等，任何形式的虛擬技術均能夠使體驗者產生與環境的交互體驗。產品應用虛擬技術進行設計，便具有虛擬的數字化性質。該類型的產品在應用時與真實的產品相似，不會因外部因素的干擾而影響設計質量，同時可在虛擬空間中按照設計者的思路發展完成。虛擬技術與其他類型的數字化技術相比，更為明顯的特征便是沉浸性。運用該項技術能夠大幅縮短產品的設計時間，在原料成本投入等方面也能夠節約必要的開支，同時還可運用技術手段對產品設計進行進一步的分析及完善，與以往的設計手段相比，在時間和資金投入方面更能表現出一定的先進性。學生可在虛擬技術的運用中形成大量的知識積淀，同時其實際操作能力也會得到明顯的提升。

在虛擬的環境中，學生可產生最接近真實環境的體驗，從而直觀感受到產品設計的缺陷，并依據體驗進行優化。構想性則基于基礎的概念逐步聯系到各知識點，最后形成全面的知識體系。虛擬技術可大量簡化產品的開發環節，通過運用計算機技術實現產品的色彩和造型等方面的設計工作，同時確定適合的制作原料，在虛擬的環境中應用設計的產品，進行仿真應用檢測。該種教學方式能夠產生更為直觀的體驗，從而強化學生的思維能力，推進學習效率的提升，使其能夠在最短的時間內掌握更多的學科知識。

三、虛擬現實技術在產品設計中的運用

（一）相關課程建設

1.設計類的基礎課程設置

該部分課程內容可具體分為兩方面：其一為美學類課程。各院校的設計專業均可發揮自身的教育優勢資源開設相關課程，當前所設置的課程內容均可滿足虛擬技術課程的基本要求，但虛擬現實課程具有一定的綜合性，因此在實際應用時需有意識地鍛煉學生多方面的專業能力，廣泛涉獵其他專業的基礎知識和技能，從而優化虛擬技術的應用效果。其二是計算機設計的基礎課程。如可運用三維建模技術實施虛擬現實環境的構建，或者運用二維軟件修改圖像等。該類型的課程需在產品設計專業設置，學生可通過系統學習將其與虛擬技術進行適當的銜接[2]。

2.專業課程設置

主要指虛擬現實軟件課程及其他課程內容，該部分課程內容也是虛擬現實課程的重點及教學難點。

首先，該部分教學內容以英語居多，而藝術專業學生普遍的英語能力較低，因此在學習的過程中便會遇到各種阻礙，針對上述問題的有效解決也值得教育工作者深思。

其次，該類課程與多種計算機語言相關，C語言、Java等的應用頻率較高，若想系統掌握上述計算機語言，除了要具備較高的英語水平，還需學生具備更高的編程及推導能力，在時間方面的成本也較高。從普遍意義的調查結果顯示，多數藝術專業生對該部分課程內容的學習表現出一定的畏難情緒，難以高效掌握知識內容。

此外在已經開設的課程設置模式來看，主要可表現為兩種類型：其一是聯合與虛擬技術關聯度較高的數字技術等設置相關課程內容，整個教學體系較為清晰，所涉及的知識范圍也更為廣泛。但該種課程的設置也會存在一定的缺陷，如課程內容過多會對學生造成一定的心理負擔，學習課程會占用學生更多的時間和精力，對傳統課程形成了更大的沖擊，難以實現全面的素質培養目標等。其二是選修課形式。學生可結合自身的興趣傾向對課程內容進行選擇學習，在以興趣作為學習內驅力的情況下，學生能夠形成更為理想的學習效果，但該種方式會導致學生所獲取的知識內容不夠全面，在層次方面也難以達到更高的水平，功利目的較為明顯，因此也會對學生以后的發展構成一定的負面影響。

上述問題需得到教育工作人員的高度重視，緊密結合院校、專業和學生的具體特征進行科學的規劃和定位，合理設置教學量與教學目標，從而切實提升學生的專業素質。

（二）教學實踐分析

1.虛擬空間的展示

在開展史論方面的知識講解時，如產品設計或者藝術設計歷史，該部分教學內容相對枯燥，這便需要教師迎合學生的興趣傾向，選擇更具靈活性的方式開展教學，使學生形成更為深刻的認知。以往可將多媒體技術作為輔助手段，將教訓人以圖片形式進行展現，但這種方式仍顯出較為單一的效果。而運用桌面虛擬系統，可在軟件的支持下，對特定的歷史時期進行真實再現，使學生在虛擬的環境中對各類設計產品進行觀察和體驗，從而全面突破了時空界限，對產品進行全面的了解，并對其突出的特征進行深化記憶[3]。材料和加工技術是設計專業學生所必備的技能，以往教師大多通過圖片或者實地參觀的形式完成教學任務，對學生難以激發應有的興趣。

在此教學模式下，學生難以對工藝和產品生產的全過程形成全面的認知，所設計出的產品也難以迎合市場需求。如運用虛擬技術參與教學，可將產品的加工過程進行虛擬展現，學生能夠在環境中體驗到更為真實而細致的過程信息，因此全面提升認知水平，還可親自參與虛擬產品的設計和制作，同時大幅降低時間及經濟成本的投入。

2.建立交流平臺

在完成具體的設計任務時，教師需對每個學生的設計成果進行指導與評價，但教師的教學時間和精力有限，因此學生所獲得的指導難以滿足其學習需求。而應用虛擬系統便可建立更為便捷的交互平臺，師生可基于平臺開展實時交流互動，對設計作品進行意見交換。此外在形成創意的初期，學生還可基于平臺獲得更多的靈感啟發，或者圍繞某個設計主題，聯合多人共同完成，全面清除學生間的交流障礙，大幅提升教學效率。

（三）虛擬訓練

造型能力可作為設計專業學生的必備學科技能之一，通常院校均會設置計算機輔助設計相關課程內容，對學生的三維軟件應用技能開展系統訓練。學生按照三維模型制作出實際作品后，如果還想繼續完善，如再通過三維軟件進行修改便十分復雜，而虛擬建模技術可在實施設計時隨意修改模型，通過拖動鼠標形成的軌跡實現對產品模型的修改和完善，并可反復操作，直到設計出較為滿意的結果。

（四）虛擬實驗

學生接受1-2學年的造型和設計方面的技能訓練后，便可參與產品設計等具有綜合性質的課程訓練中。該部分課程目標為學生具有獨立的設計能力。多數院校難以完成產品設計中所需的實驗內容，但如果應用桌面虛擬系統參與教學，便可使學生基于系統開展操作練習，如實施汽車設計時，學生便可在完成三維建模后，應用軟件中的功能開展虛擬實驗，此外，學生還可借助虛擬環境來體驗設計的產品是否達到安全標準和實際應用需求。如在設計家用飲水機時，學生便可置身于虛擬現實中，通過對家庭環境進行模擬，來確定飲水機的位置，多次模擬使用方法，從而總結出人類的應用習慣和具體需求，以此為參考設計出符合應用習慣的飲水機[4]。

四、結語

總之，隨著新時期教學改革深入開展，在產品設計教學過程中，教師要結合學生學習實際，有針對性的制定更加完善的教學計劃，從而加強對于虛擬現實技術能力，以保證產品設計教學課堂教學效率。在實踐應用過程中，教師要掌握虛擬現實技術，并科學的開展虛擬現實技術教學實踐與創新研究，這樣能夠不斷加強學生實踐水平，以為學生日后發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]楊劍威.產品設計專業教學方法研究進程與改革趨勢分析[J].藝術品鑒，2019（29）：292-293.

[2]高晉.高校產品設計專業MES模塊化教學模式的構建與研究[J].陜西教育（高教），2019（10）：46-47.

[3]劉玲玲.互聯網+背景下的西部民族地區“旅游產品設計”課程教學實踐探索[J].課程教育研究，2019（40）：1-2.

[4]朱姝，趙玉.雙創戰略下VRP技術在實踐教學中的應用研究[J].山西廣播電視大學學報，2017（01）.

作者簡介：任嬋（1988-），女，漢族，云南文山人，碩士，助教，研究方向：產品設計。