虛擬黨建文化展館的教學探索與實踐

[摘 要] 以VR（虛擬現實）作為技術手段，以黨建工作為藍本，結合“計算機輔助設計”等課程開展虛擬黨建文化展館的教學探索與實踐。全方位立體化運用視覺、聽覺，營造沉浸式、全景虛擬漫游、互動式的學習體驗，把思想政治教育融入課堂教學，在課程中培養學生，推進現代信息技術在課程思政教學中的應用。同時，對課程教學前期專業基礎知識、課程教學實例、課程教學內容設計，以及如何解決課程教學過程中的問題進行探討和分析，結合虛擬仿真實驗教學設計，探討VR技術在新時期高校思想政治理論課結合實踐教學模式的改革和實踐意義。

[關鍵詞] 虛擬現實;互動;課程思政

[基金項目] 2021年度浙江省高等教育學會高等教育研究課題“基于‘計算機輔助設計’課程構建虛擬‘黨建展館’的教學探索與實踐”（KT2021115）

[作者簡介] 虞光云（1976—），男，浙江寧波人，碩士，浙江樹人學院藝術學院講師，主要從事藝術設計研究。

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）25-0112-04 [收稿日期] 2022-03-16

一、“計算機輔助設計”課程與思政結合思路

（一）設計課程思政體系

本項目的思想政治教育課程體系主要以“計算機輔助設計”為課題研究樣本，通過課程內容與思想政治教育的融合，讓學生學習并收集黨建數據，使文化載體能夠承載黨的思想建設、組織建設、作風建設、紀律建設、制度建設，對學生的思想政治工作也具有示范、帶動、輻射作用，文化元素在黨建工作中的創新意義凸顯，為文化載體納入高校黨建工作提供了理論支撐。逐步融合思政課程和課程思政，推動思政課程與課程思政同向同行、相互促進，形成課程思政教學體系，在課程教學中實現立德樹人。

（二）思政元素在課程中的體現

通過VR（虛擬現實）黨建文化展館的設計制作，將最合適的思政元素和所承載的思想政治教育，以最恰當的方式融入課程內容[1]。凸顯高校黨建工作的導向、規范教化作用，同時把傳播交流、教育與教化功能凝練在一起。在課程思政背景下使黨建文化載體體系得到提升，思政元素在課程中更形象地與設計相結合，以課程思政為載體，通過項目化教學、情景式教學、沉浸式教學等多種教學方法，在多樣化的課堂教學中以潤物無聲的方式實現課程思政的教學目標。

（三）愛國情懷培養

愛國主義教育是永恒的主題，通過課程引導學生以實現中華民族偉大復興為目標，自覺把愛國情懷融于課程學習中，培養學生的愛國主義精神。讓學生在課程與思想政治教育的無縫鏈接中學深悟透，堅定馬克思主義信仰、中國特色社會主義信念、中華民族偉大復興的中國夢，成為能擔當民族復興大任的時代接班人。

（四）專業技能的培養

“計算機輔助設計”是專業性和實踐性較強的一門課程，在教學過程中，通過理論講解和實踐操作，讓學生了解和掌握軟件應用的基本知識，學會獨立設計制作模型，能夠把握空間布局、材質、燈光之間的關系，掌握虛擬空間技術的搭建，使美術、藝術、科學、技術相結合，將所學理論知識合理運用到實踐中[2]。

二、虛擬現實技術在教學上的應用

作為“計算機輔助設計”課程內容的探索與研究，本課題研究的關鍵點在于，以黨建文化為基礎、結合VR（虛擬現實）技術進行設計研究，其關鍵是保證設計方法的科學性和可持續性。分析課程內虛擬展館所需的內容模塊，撰寫流程圖和策劃腳本，運用三維技術進行建模、UV設置制作手段搭建虛擬場景，使用VR（虛擬現實）技術創建三維互動場景，最后根據腳本加入所需要的各個模塊，建立黨建文化電子資源，綜合運用藝術學、信息學設計和搭建虛擬黨建文化展館。展館不受時間和地域限制，融入黨建傳統文化、紅色文化和地方特色文化，使黨建和課程思政相結合，在課程學習過程中，完成黨建知識文化從認知到實踐操作的轉化，從而推動思想政治教學工作。

傳統的多媒體作品往往受到展示方式的限制，不能全方位、全視角進行觀看，而VR（虛擬現實）可以使展館的視野擴大到每一個角落，且與流媒體展示不同。VR場館的展現不受時間的約束，任意時間節點都可以進行，還可以讓視覺受眾通過事件機制與虛擬對象產生互動，來完成一些必要的對象控制。目前，國際流行的VR（虛擬現實）技術有很多，因此，需要根據學生的專業特色確定搭建黨建文化展館制作的技術手段和最終項目展現的軟件和硬件的環境。

選擇搭建展館的軟件環境，是因為VR引擎是直接產生虛擬場景的主要工具，不同的引擎在流程和制作都有所不同;因此，如何結合學生的專業特點和專業優勢來選擇制作引擎，顯得尤為重要。目前，主流的VR引擎有Unity3D和Unreal Engine。Unity3D是一個用于創建三維互動程序的引擎系統，可以發布到Windows、Mac、iPhone和Android等平臺，能夠創建實時、可視化的2D和3D動畫。但是，由于Unity3D引擎開發VR場景需要有一定的代碼量和編程知識，對藝術類專業的學生存在一定的難度[3]，而Unreal Engine引擎則很好地解決了這個問題。首先，Unreal Engine提供了一整套可視化開發工具，集成了開發虛擬場景所必需的功能：渲染引擎、物理引擎、碰撞檢測系統、音效、腳本編輯工具、動畫及場景管理等。同時Epic公司基于Unreal Engine提供了Twinmotion軟件，該軟件是一款專為建筑需求而設計的獨立工具軟件，使用方便靈活，能夠完全集成到VR虛擬工作流程中。作為一款虛擬引擎的解決方案，可運用于設計、可視化和虛擬建筑漫游等領域。這種可視化工具的優點就是讓美術設計人員可以在不用編寫代碼的情況下來完成虛擬場景的制作[2]。

三、虛擬黨建文化展館在“計算機輔助設計”課程中的搭建流程

（一）前期素材收集與整理

素材整理是項目前期準備工作中很重要的一環，在制作前期需要進行主題內容的設定，整理視頻、圖片和文字;需要結合實際場館進行素材收集，記錄或者測量真實場館的數據信息，得到相關圖書、視頻及文字資料，并將書籍中的圖像和文字進行掃描，將拍攝的圖片進行篩選和分類。由于圖片需要通過三維軟件貼圖的方式進行整理，所以圖片通常選擇較高的分辨率。當處于虛擬場景的時候，由于參觀者可以自由在場館里行走，虛擬鏡頭可以被當成“眼睛”無限接近圖片，如果此時圖片分辨率較低將會出現馬賽克，從而降低觀感。

VR虛擬場館需要從現實場館實地調研、展覽內容設置、規劃路線燈光三方面進行設計。要求學生共同探討VR虛擬場館的展示內容分類、虛擬展廳的平面布局、展館功能區塊的劃分及參觀路線等，其中包括展品和內容的文字說明以及相關圖片或者視頻的整理，然后利用“計算機輔助設計”課程中的AutoCAD繪制出平面圖紙。

（二）三維場景基礎搭建

虛擬場館的搭建依賴于“計算機輔助設計”課程中的三維軟件，在建筑、環境、室內空間設計中通常會使用3D MAX或者Sketch Up等軟件進行設計和制作。在上一步驟中已經使用AutoCAD進行了平面圖紙的繪制，那么，搭建三維模型就有了可靠的依據，但需要嚴格把握好空間布局、展品的大小比例關系。與此同時，還應注意導入展品模型的面數，如果面數過多，會給虛擬空間帶來較大的負擔，此時需要盡可能在三維軟件中優化和縮減面數（在不破壞原展品造型的基礎上進行）。如果模型相同（如相同的椅子），只需要導入一次，其余的在虛擬環境中進行復制即可，最后輸出通用格式，例如fbx或者obj[4]。

（三）三維場景導入VR引擎

3D MAX構建三維模型后，并不能直接導入到VR引擎，需要對文件進行格式轉換。除此之外，場景內部模型搭建完成后，還需要對場景外部環境進行設計，因為從虛擬展館內部向外看到的室外場景，一定程度上可以增加整個環境的真實感。室外環境的制作必須符合室內場景的氣氛，其中涉及實體模型和全景圖。通常外景基本以樹木植物和建筑為主，使用光照貼圖或者低多邊形模型較為合適，一般遵循由近到遠的原則，距離視覺受眾近的部分使用較高精度模型，遠處可以使用低多邊形模型或者面片貼圖進行替代。模型的導入需要分批、分類進行，不能一次性全部導入，否則后期修改會比較麻煩。例如，導入展柜模型和展品模型要分開導入，后續展品模型如果需要更換或者修改比較容易，不會涉及展柜。

（四）VR虛擬場景的材質制作

虛擬場景中的材質，也就是每一個物體的屬性，需要根據不同物體的基本屬性賦予不同的材質，如在展館設計中的地板、墻面、柜子，以及各種金屬或非金屬的附件等。在設置材質的同時也要注意三維物體比如地磚、墻上掛畫或者各種紋路機理效果UV的正確性，這項工作較為繁復，需要盡可能在三維軟件中把UV調試好再導入到虛擬引擎，減少反復修改。

（五）VR虛擬場景的燈光設置

VR虛擬場景的燈光首先要起到照明作用，讓視覺受眾可以看到場館內的展品，但同時又要美化環境，營造意境、氣氛，甚至結合背景音樂讓人感受不同的情感變化。在設置燈光的時候要考慮外部自然光和室內光相結合，帶來明暗和冷暖層次的變化。除了主光源也就是負責照明的燈光以外，還需要有其他一些氛圍燈，比如燈帶、射燈、燈槽，此類燈光不負責照明，因此在設置上其亮度不應該超過主光源，并且需要保證該類燈光是處于無陰影輸出的狀態。

（六）VR虛擬場景輸出

虛擬場景搭建完成后，最終需要脫離VR引擎的制作環境而獨立運行，以Windows平臺為基礎，在Twinmotion中設定好初始位置，并創建“演示文稿”，將“演示文稿”的場景輸出為“EXE”可執行文件作為單機的PC版面。該部分制作的優點是可以將展館的內容作為沉浸式體驗進行，參觀者可以利用鼠標和鍵盤游走于虛擬展館的每一個角落，可以最大程度上讓展館的設計內容得到充分體現。通過VR技術把展館擴展到特定的虛擬領域，有助于了解黨建的背景知識，同時也避免了文物被損壞的風險。增強現實技術和展館的對接，更加激發人們了解新事物的興趣，讓展館的黨建文化活起來，無論從物品展示，還是用戶體驗上都徹底改變了受眾在視覺上的交互體驗。

除了“演示文稿”的輸出之外，還有一種360度全景圖的方式也可以作為虛擬展館的另一種展現方式（見圖1）。通過Twinmotion軟件渲染過的全景圖片，使用特定的軟件進行圖片拼合，并用專門的播放器進行播放，全景圖變為360度，用于虛擬現實展示，把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，呈現給參觀者。

四、虛擬現實技術在教學上的探索

（一）課程教學前期基礎知識

虛擬現實技術是一種綜合性較強的技術與方法，涉及的專業內容較多，是數字多媒體技術、虛擬現實技術和藝術設計的具體應用。本課程基于虛擬黨建文化展館的案例教學是使學生掌握三維建模、場景地形編輯、空間設計燈技術方法;因此，在課程教學前期，學生需要有一定的專業基礎知識儲備，如CAD輔助設計、室內空間設計、環境藝術設計等。

（二）課程教學實例的選擇

在課程教學中，虛擬現實技術應用在實際空間中是較好的選擇，設計步驟中可以增加實地測量環節，讓學生在真實的場館中測量數據，并利用虛擬技術還原到計算機中。在還原的過程中，學生可以對場館進行再次設計，并充分應用了課程前期的基礎專業知識。

（三）課程教學內容設計

教學內容不僅是最后的設計結果，更是整個設計和制作的過程。在本課程案例中，學生還需要完成以下內容：（1）PPT匯報。匯報的內容包含了前期調研、設計構思及資料匯總。在制作的過程中，需要相關內容的貼圖，部分貼圖可以通過平面設計軟件來完成，但另一些貼圖內容需要尋找資源，并且盡可能地以較高精度的圖片作為貼圖。（2）CAD圖紙制作。當實地測量或者擬定平面尺寸后，需要制作平面圖紙，其中包括總平面圖、吊頂平面圖、鋪裝平面圖、剖（立）面圖等。（3）撰寫和制作設計說明、草圖、交通流線導向圖、方案構思分析圖、功能空間分析圖等。（4）在虛擬展館設計完成后還需要制作展板，因為虛擬展館僅在計算機中可以展現，脫離了計算機環境，就要通過展板來體現學生的設計制作過程和結果。

（四）如何解決課程教學過程中的問題

虛擬展館的設計制作是一個綜合性案例，教學中的任務導向就是讓學生通過實例完成虛擬展館的制作，需要學生靈活運用專業知識提高分析問題的能力，起到發現問題、拓展思路的作用。在規劃平面圖紙的時候，對學生的功能空間劃分進行分組探討，主要解決可行性和功能性優化。當進入三維制作的時候，需要考慮到各個物體模型之間的比例關系，同時也要考慮三維環境下的光影燈效，突出和強化各種燈光的運用。

結語

綜上所述，在信息化時代，虛擬現實技術已經越來越多地應用于現實社會中。隨著元宇宙（Metaverse）概念的提出，利用科技手段進行鏈接與創造的現實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數字生活空間，更把VR虛擬現實技術提升到更高的層次。它不僅運用于虛擬場館，也應用到醫療、軍事、教育、建筑、電子商務等領域。

通過“計算機輔助設計”課程制作虛擬展館來傳播黨建文化，既是專業課程，又結合開展了思想政治教育。在學習專業知識的同時，學習了黨建成果、黨的歷史及黨組織的建設和發展;同時拓展了研究的深度與層次。該課程涉及空間設計、光環境等專業領域，需要不斷創新教學內容和呈現方式，優化教學方案，讓學生從被動學習轉為主動學習，使學生通過課程的項目式內容了解如何協同工作，在課程體系和結構上綜合運用藝術設計學、信息學等多學科理論和方法開展跨學科研究內容，為進一步探索和研究奠定了基礎。

參考文獻

[1]高義棟，閆秀敏，李欣.沉浸式虛擬現實場館的設計與實現：以高校思想政治理論課實踐教學中紅色VR展館開發為例[J].電化教育研究，2017，38（12）：73-78+85.

[2]馮偉泉.發揮新媒體優勢構建“互聯網+黨建”新平臺[J].奮斗，2015（12）：52-53.

[3]韓紅雷，柳有全.游戲引擎原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2012：1-596.

[4]劉向群，郭雪峰，鐘威，等.VR/AR/MR開發實戰基于Unity與UE4引擎[M].北京：機械工業出版社，2018：1-756.

Teaching Exploration and Practice of Constructing the Virtual Party Building Pavilion： Taking the Construction of the Computer-aided Design Course as an Example

YU Guang-yun

（College of Art， Zhejiang Shuren University， Hangzhou， Zhejiang 310015， China）

Abstract： With? VR （virtual reality） as a technical means， taking the Party building as the blueprint， and combined with the course of Computer-aided Design，? this paper explores the construction of the Virtual Party Building Pavilion. By the omni-directional three-dimensional use of visual and auditory means， we try to create the immersive， panoramic virtual roaming， and interactive learning experience. Through this way， the ideological and political education is integrated into classroom teaching. We try to train students in such courses， and promote the application of modern information technology in? “curriculum ideological and political education”. This paper also discusses and analyzes the early teaching examples of the professional basic knowledge， the course content design， and how to solve the problems in the process of teaching. Combined with the teaching design of virtual simulation experiment， it also discusses the reform and practical significance of VR technology in the teaching of ideological and political courses combined with practice teaching in colleges and universities in the new era.

Key words： virtual reality; interaction; “curriculum ideological and political education”