混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)在高職藝術(shù)設(shè)計專業(yè)中的探索與應(yīng)用

摘要：本文以混合現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)學(xué)中的應(yīng)用為出發(fā)點，分析了混合現(xiàn)實技術(shù)的主要特征，指出混合實現(xiàn)技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)領(lǐng)域中起到了積極的作用;在高職院校的藝術(shù)設(shè)計專業(yè)引入混合實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的教學(xué)中，會帶動專業(yè)調(diào)整與建設(shè)，教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習興趣，提高學(xué)生動手能力，讓專業(yè)知識與社會需求接軌，培養(yǎng)社會實用型人才發(fā)揮其重要作用。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實 MR技術(shù) 藝術(shù)設(shè)計 教學(xué)設(shè)計

1.混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)概述

混合現(xiàn)實（MR，Mixed Reality）技術(shù)通過在現(xiàn)實環(huán)境中引入虛擬場景信息，在現(xiàn)實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感，具有真實性、實時互動性以及構(gòu)想性等特點。混合現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)把真實的場景虛擬化，使用攝像頭來掃描物體進行三維重建，我們都知道攝像頭拍攝的畫面其實是二維的，也就是畫面是扁平的，丟失了深度信息，所以沒有立體感，因此需要通過算法把攝像頭拍攝的二維的視頻進行三維重建，生成虛擬的三維物體，我們稱之為真實物體的虛擬化。MR技術(shù)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、教育、影視、娛樂、建筑、醫(yī)療等行業(yè)。混合現(xiàn)實涵蓋虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）的范圍。隨著人類科技的迭代發(fā)展，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，各行各業(yè)都將大規(guī)模應(yīng)用MR技術(shù)。

MR技術(shù)的特征主要體現(xiàn)在虛實融合、實時交互和三維注冊等方面。虛實融合是指既可以通過顯示設(shè)備將虛擬對象添加到現(xiàn)實世界中，也可以將真實物體添加到計算機營造的虛擬世界，以實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的交叉融合。實時交互是指用戶通過感覺通道與混合現(xiàn)實環(huán)境發(fā)生聯(lián)系，形成視覺、觸覺或知覺的感知，并提供智能的交互和反饋。三維注冊則是指在混合環(huán)境中的虛擬空間與現(xiàn)實空間之間形成三維方位的映射關(guān)系，以便感知用戶方位和身體姿態(tài)的變化并實時呈現(xiàn)合適的觀察畫面，為用戶提供完美的沉浸體驗。

2.MR技術(shù)在教育中的應(yīng)用及發(fā)展

教育形態(tài)變革離不開技術(shù)創(chuàng)新的推動，新興技術(shù)對學(xué)習的內(nèi)涵、形式以及環(huán)境的理解與發(fā)展產(chǎn)生不可忽視的影響。混合現(xiàn)實技術(shù)（MR） 技術(shù)和藝術(shù)設(shè)計教育是近年來科技時代快速發(fā)展而產(chǎn)生的設(shè)計領(lǐng)域。隨著MR技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于兩者的交叉研究不僅是設(shè)計實踐和研究的需要，也是設(shè)計各領(lǐng)域交叉發(fā)展的一個縮影。綜觀國內(nèi)外現(xiàn)狀，其共同點是：在MR設(shè)計實踐層面的關(guān)注側(cè)重點不再停留于表現(xiàn)層次，而更多的是基于自身藝術(shù)形態(tài)的特點，從單純技術(shù)性的應(yīng)用轉(zhuǎn)變成為對社會、人文、環(huán)境的關(guān)懷;從技術(shù)理性轉(zhuǎn)向人文感性;從宏觀的場景感受過渡到微觀的細節(jié)體驗。

美國率先將VR技術(shù)運用到教師教育領(lǐng)域，其典型是中佛羅里達大學(xué)的混合現(xiàn)實教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)（TeachlivE）。該系統(tǒng)通過VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)一種虛擬和現(xiàn)實相結(jié)合的混合虛擬環(huán)境，讓師范生沉浸于一種完全“真實”的課堂環(huán)境中，訓(xùn)練其教學(xué)技能、管理技能和反思技能等教育教學(xué)核心素養(yǎng)，以強化現(xiàn)實環(huán)境中教師教育實踐和反思的薄弱環(huán)節(jié)，促進教師培養(yǎng)質(zhì)量的大幅度提高[3]。

MR技術(shù)在國內(nèi)的高校設(shè)計學(xué)科里還屬于新興的發(fā)展階段，現(xiàn)有以四川美術(shù)學(xué)院為首的幾所高校開設(shè)了相關(guān)課程，所以將MR技術(shù)引入設(shè)計學(xué)科教學(xué)需要一個循序漸進的過程。作為一個出現(xiàn)只有短短幾年時間的技術(shù)，在實際教學(xué)中應(yīng)該設(shè)立怎樣的課程體系，各高校都還處在邊探索邊實踐邊總結(jié)的過程中，在未來，MR技術(shù)和藝術(shù)設(shè)計教育需要關(guān)注開放創(chuàng)新情境下學(xué)科交叉、個性化培養(yǎng)與自主學(xué)習活動所帶來的機遇和挑戰(zhàn)。為適應(yīng)這種變化，一方面要跳出現(xiàn)有專業(yè)的限定，在教育機制上更靈活地適應(yīng)變革，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，另一方面，設(shè)計本身應(yīng)更側(cè)重于宏觀與微觀的整合，更注重社會創(chuàng)新和商業(yè)創(chuàng)新的結(jié)合。

十九大報告提出要完善職業(yè)教育和培訓(xùn)體系，深化產(chǎn)教融合、校企合作，指明了新時代職業(yè)教育改革發(fā)展前進方向。現(xiàn)在我們已經(jīng)可以看到立體化教材、微課、在線課程等在職業(yè)院校里的各種應(yīng)用。特別是在線課程的制作融合了虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和混合現(xiàn)實技術(shù)，在職業(yè)教育里很受歡迎。

3.混合實現(xiàn)技術(shù)在藝術(shù)類專業(yè)領(lǐng)域中的優(yōu)勢

混合現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)群中課程教學(xué)中的使用，能有效地節(jié)省實訓(xùn)資源，更緊密的將藝術(shù)理論與操作有效的轉(zhuǎn)換為藝術(shù)創(chuàng)新的能力。傳統(tǒng)教學(xué)多媒體表現(xiàn)的授課內(nèi)容，不能展示藝術(shù)教學(xué)內(nèi)容的多思維性，混合現(xiàn)實技術(shù)的運用能更好地體現(xiàn)信息化教學(xué)的本質(zhì)，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的交互。伴隨著我國5G的商用，混合現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用也為教育資源匱乏的地區(qū)提供了另外一種可能。從教學(xué)方式上來講，改變傳統(tǒng)的以課堂為中心的教學(xué)方式，運用虛擬現(xiàn)實演示的方式深入體驗教學(xué)內(nèi)容，有效地實現(xiàn)課程理論與實踐的結(jié)合，將抽象教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為直觀感受，是情境化教學(xué)、案例教學(xué)的有效途徑。 這種虛擬仿真教學(xué)環(huán)境具有一定的真實感，計算機、電子技術(shù)實現(xiàn)由 混合現(xiàn)實技術(shù)支撐的模擬現(xiàn)實環(huán)境，這一模擬環(huán)境看起來比較真實，是真環(huán)境的再現(xiàn)，有利于教師開展課堂互動，讓學(xué)生在混合現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境中切身體驗，并及時將問題及發(fā)現(xiàn)反饋給教師，真正帶動起課堂熱情。從課程教案來講，混合現(xiàn)實技術(shù)能豐富和美化多媒體課件，豐富教學(xué)的過程，拓展教學(xué)的表現(xiàn)形式。從感官層面提升學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性。

4.MR技術(shù)在高職藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用

藝術(shù)設(shè)計專業(yè)大部分課程都是實踐性較強的課程，如何提高實踐課程的有效性、趣味性，讓學(xué)生由被動學(xué)習為主動學(xué)習，提高學(xué)生的學(xué)習積極性，就要進行教學(xué)模式、內(nèi)容和方法等方面進行改革，隨著職業(yè)教育的發(fā)展需要及MR技術(shù)的廣泛應(yīng)用的趨勢，需要進一步改革藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)方法，拓展教學(xué)內(nèi)容，形成具有我校特有的藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)特色，從而更適應(yīng)未來高等職業(yè)教育環(huán)境。具體而言，混合現(xiàn)實技術(shù)（MR）在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中有以下作用。

4.1改變教學(xué)模式

教學(xué)模式的實現(xiàn)離不開技術(shù)的支持，混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)是虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)的進一步發(fā)展，基于混合現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)模式解決方案，將混合現(xiàn)實技術(shù)引入藝術(shù)設(shè)計專業(yè)教學(xué)中，建立基于虛擬現(xiàn)實的改變傳統(tǒng)的授課模式，利用混合現(xiàn)實技術(shù)把原來復(fù)雜抽象的概念變的更加直觀，從而提升教學(xué)效率。

該技術(shù)通過在現(xiàn)實場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，在現(xiàn)實世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)是一組技術(shù)組合，不僅可以提供新的觀看方法，還可以提供新的輸入方法，而且所有方法相互結(jié)合，從而推動技術(shù)創(chuàng)新。混合現(xiàn)實（MR）技術(shù)—即通過電腦技術(shù)，將現(xiàn)實世界與虛擬世界合并，從而建出一個新的可視化環(huán)境。在新環(huán)境中，現(xiàn)實世界中的物件與虛擬世界中的物件共存，并能即時互動。在這一過程中，體驗者可以感受到虛擬物體與現(xiàn)實世界間的依存關(guān)系，給人以真實感。通過混合現(xiàn)實技術(shù)融入到課堂中，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習興趣，提高學(xué)生動手能力，讓專業(yè)知識與社會需求接軌，培養(yǎng)社會實用型人才。

4.2改變教學(xué)方法

傳統(tǒng)教育模式仍然是通過黑板、學(xué)習資料和電腦的展示，帶給大家的是大量的文字，數(shù)據(jù)，缺乏可視化的元素，不能展示藝術(shù)教學(xué)內(nèi)容的多思維性，讓學(xué)生理解得比較吃力，不能夠?qū)ΜF(xiàn)實的情境有很好的參與和互動。混合現(xiàn)實技術(shù)的運用能更好地體現(xiàn)信息化教學(xué)的本質(zhì)，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的交互。從教學(xué)方式上來講，改變傳統(tǒng)的以課堂為中心的教學(xué)方式，運用虛擬現(xiàn)實演示的方式深入體驗教學(xué)內(nèi)容，有效地實現(xiàn)課程理論與實踐的結(jié)合，將抽象教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為直觀感受，是情境化教學(xué)、案例教學(xué)的有效途徑。 從課程教案來講，MR技術(shù)能豐富和美化多媒體課件，豐富教學(xué)的過程，拓展教學(xué)的表現(xiàn)形式。從感官層面提升學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性。

4.3 提高教和學(xué)的有效性

混合現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)⑺囆g(shù)設(shè)計方案與現(xiàn)實的場景緊密聯(lián)系在一起，在設(shè)計過程中也能幫助設(shè)計人員更加快速、直觀地看到呈現(xiàn)出來的影像效果。混合現(xiàn)實技術(shù)把二維視頻素材進行三維立體重建，可以使設(shè)計者通過混合現(xiàn)實技術(shù)中將設(shè)計三維模型在真實世界中注冊，并與真實的周邊環(huán)境融合，同時保證在設(shè)計結(jié)果中周邊環(huán)境的真實性，有利于設(shè)計者對設(shè)計方案做出更合理的評估。可視化的設(shè)計手法及三維空間中的轉(zhuǎn)換，增強空間理解能力，提高設(shè)計的效率。例如混合現(xiàn)實技術(shù)能對室內(nèi)設(shè)計教學(xué)發(fā)揮較大的輔助作用，在室內(nèi)設(shè)計教學(xué)中，將想要表現(xiàn)的設(shè)計思想和理念通過混合現(xiàn)實技術(shù)在系統(tǒng)中進行運算能夠得到不同信息的反饋，大大提高了設(shè)計信息和實際信息之間的關(guān)聯(lián)性。這樣既可以提高室內(nèi)設(shè)計教學(xué)的模擬想象力，又可以將設(shè)計方案和設(shè)計的實際形態(tài)相互結(jié)合地展現(xiàn)出來。讓學(xué)生切實地感受整個設(shè)計方案在真實場景中的效果，有助于學(xué)生針對設(shè)計方案中出現(xiàn)的問題及時反饋給教師，教師根據(jù)問題提出解決方法，學(xué)生再進行修改，這樣不僅能提高解決問題的能力，而且還縮短了設(shè)計的時間，收到提高效率的目的。

4.4增強藝術(shù)設(shè)計作品展示力

在傳統(tǒng)的藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中，學(xué)生在進行作品展示的時候，展示出來的都是二維平面，缺乏應(yīng)有的立體感，不夠生動形象。而混合現(xiàn)實技術(shù)的引入，可以彌補學(xué)生作品展示中的不足，可以將學(xué)生的作品進行三維立體的展示，并且可在不同的虛擬場景中進行展示，看到設(shè)計作品在不同場景的效果，更全面表現(xiàn)設(shè)計作品傳達的內(nèi)容及閃光點，增強學(xué)生的成就感。

5.結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將“混合現(xiàn)實技術(shù)”與“藝術(shù)設(shè)計專業(yè)”深度融合，應(yīng)用到專業(yè)建設(shè)各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)藝術(shù)+科技的結(jié)合，不斷促進教學(xué)改革，為高職藝術(shù)設(shè)計專業(yè)探索告之有效的教學(xué)模式。事實證明，我校在藝術(shù)設(shè)計專業(yè)應(yīng)用混合現(xiàn)實技術(shù)，打破了空間、時間對學(xué)生學(xué)習的制約，降低了學(xué)生的學(xué)習難度，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習和創(chuàng)新思維的能力，提高了學(xué)生學(xué)習專業(yè)課程的興趣和動手能力，有效提高了學(xué)生的學(xué)習效率。讓專業(yè)知識與社會需求接軌，培養(yǎng)社會實用型人才。推動科技與教育教學(xué)深度融合，探索未來職業(yè)教學(xué)新模式。

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作者簡介：謝麗（1977.7-），女、漢族、湖北石首人，武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計學(xué)院副教授、院長，主要研究方向：藝術(shù)設(shè)計教育、視覺傳達設(shè)計、品牌設(shè)計等。

基金項目：本文為2021年教育部行指委辦職業(yè)教育改革創(chuàng)新課題項目 項目名稱：MR技術(shù)在跨界融合的藝術(shù)設(shè)計專業(yè)群的應(yīng)用研究 課題編號：（HBKC217095）