虚拟现实技术在工业设计人才培养的应用

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摘要：文章通过分析虚拟现实技术的特性和工业设计专业的教学特点，从人才培养的教学模式和教学手段的创新方面入手，提出虚拟现实技术应用于工业设计专业教学和人才培养的可行性和模式，旨在将具有真实性、交互性、娱乐性的虚拟现实场景融入工业设计教学，开展情境式教学，提升工业设计类课程的教学质量。

关键词：虚拟现实技术;工业设计;互动性

虚拟现实技术是随着计算机技术的发展而产生的一门综合性技术。虚拟现实技术涉及计算机图形学、数字图像处理、传感技术、多媒体技术、网络技术、模式识别、并行处理和人工智能等多个领域，在三维显示和人机交互方面具备强大的呈现能力和互动优势。在虚拟现实技术帮助下，用户可以完全融入其中,并与系统发生交互，产生身临其境的效果。在工业设计人才培养过程中，如何融合虚拟现实和三维动画的优势辅助教学、丰富教学手段，从而加强学生自主学习的能力；如何通过运用这种新技术和实施新教学模式，丰富工业设计人才培养内容，提升高校工业设计人才培养层次，是文章主要研究的内容。

一、虚拟现实技术的特性与交互式学习情境搭建可行性分析

1.虚拟现实技术的特征

本质上来讲，人与人之间存在各种接口，而虚拟现实就是其中的一种，它以先进的技术手段为用户提供视觉、听觉和触觉等各种真实而又自然的体验，极大地提高了系统的可用性和易用性，从而减轻用户的认知压力，提高系统的整体工作效率。虚拟现实技术的特性可总结为以下几点：其一，包括视觉、听觉、触觉、力觉、味觉、运动等的多感知性；其二，用户在环境中完全作为主角的真实感和沉浸感；其三，用户对操作对象的顺畅把握和操作反馈的流畅自然性；其四，物体在虚拟环境中完全遵循物理定律。

2.虚拟现实的认知特性

根据建构主义的观点，教学的过程其实是借助一定的环境和工具，让学生自主地建立起对知识体系的认知和理解的过程。而虚拟现实在架构虚拟环境方面具备无与伦比的优势，在此基础上再植入丰富的学习资源，学生便能非常容易地融入其中，从而汲取到系统的知识点。虚拟现实的强交互性更是可以让学生在知识的基础上形成相应的见解和观点。

3.虚拟现实技术的学习情境设计

在三维动画和虚拟现实技术的帮助下，教师可以营造出虚拟的学习环境，学生通过虚拟环境进行体验、训练和探究，并通过与系统的交互，从而对知识点进行认知和理解。根据建构主义的观点，情境、协作、会话和意义建构是学习环境中的四大基本要素，也正是虚拟现实技术的最大优势。

二、工业设计类课程教学特点与需求

工业设计是工业化生产和市场经济的产物，工业产品设计开发是科学技术转化为生产力的核心环节，其从消费者与市场终端拉动生产力的发展。在课程设置方面，教师应注重使学生在达到各自专业方向基本要求的前提下能够一专多能，使之能够具备适应设计领域多种设计工作的综合能力。

三、虚拟现实技术在工业设计专业人才培养中的应用模式

借助虚拟现实的高度可控性与真实的用户体验效果，教师可以开展崭新的概念学习、技能训练和协作学习模式。教师应以学生为本，采用针对性强、个性突出的教学策略和教学活动，因材施教。在虚拟技术的帮助下，学生可以开展新知识和专业技能的学习，还可以根据自己的需要、爱好和能力进行兴趣性学习、补偿式学习、验证性学习，从而实现真正的自主学习。虚拟现实技术在工业设计专业人才培养中的作用，有以下几个方面：其一，虚拟实验和演示。在教学过程中，借助虚拟现实技术，学生可以开展各种实验。如，针对产品结构的合理性测试，受力情况下或在极端条件下的稳定性测试。其二，数字场景漫游。虚拟现实具有沉浸性和交互性，可用于空间展示设计、产品展示的环境搭建等方面。其三，技能训练。学生可以在虚拟的环境中实现角色扮演，从而全身心地融入虚拟学习环境，通过各种技能训练，提高实践能力。此外，由于虚拟的环境没有任何危险，学生可以安全、反复地训练，直到完全掌握。

通过三维建模、材质制作、演示动画设计、虚拟交互开发等一整套的制作，人们可实现基于电脑的虚拟产品开发与展示系统。教师可建立一种声像立体全息的表现形式，给予学生视、听、触觉多方位的感官刺激，使得产品开发与教学流程更有表现力和吸引力，将廉价、可行、实用的虚拟现实技术学融入工业设计教学，开启情境式教学，提升工业设计类课程教学质量。对于工业设计专业来说，这种沉浸式的用户体验感有助于设计过程中的模型构造、材质设定和交互式动画演示，这种实时交互的操作方式也有利于工业设计专业的学生实现虚拟的技能训练和协作学习。

作者:章新成 单位:九江学院艺术学院