产品设计虚拟现实技术教学运用

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1虚拟产品设计开发在教学中应用的特征

将虚拟现实技术应用于产品的开发设计，称之为虚拟设计。传统的产品设计教学手段没办法达到现实设计的完整程度，虚拟现实技术的应用到产品设计教学中，这样可填补传统教学手段的不足。从其虚拟现实技术本身来说，虚拟设计是将将要设计的产品从设计概念到最终的投入市场使用的全过程在计算机上创造的虚拟环境中假象地实现。主要目标不仅是对未来产品的外在形态和生产程序进行模拟开发和可视化视频，而且对产品的使用、技术、功能和指标以及在产品未来实现的各个阶段中的实施方法进行评价、测量和完善。

1.1虚拟技术的特征符合产品设计教学的教学特点

交互性、沉浸性、构想性是虚拟技术的主要特征。交互性，是虚拟技术的共同特性。利用虚拟现实技术设计的概念产品是一个数字化的虚拟产品，它具有真实产品所具有的特征。通过对产品实时性功能的模仿真是存在的特性，设计师就可以像使用现实产品一样使用虚拟设计的产品，不必受到现实情况和仪器设备的各种束缚，通过虚拟设备设计无拘束的在虚拟空间发展、完成自己的创造性能力和想象性能力。沉浸性，是虚拟现实技术区别于其他应用性技术领域和教育范围的最重要也是最明显的特征之一。应用虚拟现实技术节约了传统产品设计中需要制造的模型产品所需的材料物资，时间也尽可能的缩短。而且在计算机技术软件中对设计的产品修改、分析、测量等过程中比以往教学设计方法中反复修改绘图及重新制造产品的外观模型的方法要快捷省力很多。因此从虚拟现实中学习的的设计知识和实践能力是以往的学习方法所不能比拟的。构想性，是从概念的认知到最终的知识完全掌握的一个循序渐进的过程。虚拟现实技术提供了减小产品设计开发过程，充分利用计算机软件技术功能对产品色彩、造型、材料的完善，并模拟一个假设的使用情景和使用环境，将设计产品放置于其中进行分析、检测、总结、归纳。这种情景式的教学设计方式能够产生高水平的思维能力，使学生在学习时缩短时间，提高学习产品设计的效率。

1.2虚拟技术的特征符合产品设计教学需要

虚拟现实技术在教学上的应用开创了“虚拟教学”模式。虚拟现实技术教学的创造性和实践性为学生提供了一个自主、交互和直观的学习环境,为教学的创新提供了新的平台和可能性,丰富了教学的实践形式和多样性。从而培养了学生的发散思维、形象思维、直觉思维。随着网络技术、多媒体技术的不断发展和完善,虚拟现实技术必将具有更加广阔的应用和发展前景。随着VR、Java3D、3DStudioMAX等计算机设计软件在产品设计开发教育领域的应用,虚拟现实技术作为一个全新的教学手段方式,将会在产品设计教学过程中广泛应用并发挥非常重要的作用。其自身强大的教学优势和潜力必将更好地服务于产品设计教学当中。

1.3虚拟技术的应用促进产品设计教学模式的改变

教学改革的目标是实现教学现代化，提高教学效益和质量，全面提高学生学习能力。在产品设计教学课程中虚拟技术的应用起到了实现教学方式现代化的手段之一。教学内容的现代化、教学手段的现代化、教学观念的现代化、教学组织的现代化是教学现代化核心内容。虚拟现实教学有利于创造性创造这样的环境。虚拟现实技术逼真的虚拟设计环境为学生提供了很好的人机交换的过程，产品设计教学本身就是一个全面、整合、多学科知识交叉的专业课程，虚拟现实技术针对这些问题提供了文本、图像、图形、音频、视频、和动画等多媒体的教学模式，是产品设计教学改革实现的重要手段之一。在这种全新的环境中极大地促进了学生的学习观念和学生的学习主动性，同时也对教师教学方法的多样性提供了帮助。

2虚拟产品设计开发在教学应用中存在的问题

2.1计算机软件对虚拟产品设计技术支持情况

虚拟产品设计教学主要是应用现代计算机技术，通过计算机技术对产品设计教学带来全新的改变，弥补了教学中的不足。这就不得不面临计算机软件本身的技术、研发、应用等问题。图形生成技术是虚拟现实的重要瓶颈。图形生成的速度取决于设计软件的运算能力，除此之外还要求计算机软件设计人员在开发、研发、材料、运算方法等方面都要有较高的水平。等等这些都制约着虚拟技术在产品设计开发教学中的应用。

2.2学生使用计算机软件自控能力和熟练程度

虚拟现实技术本身是一项走在时代科技前列的科学技术，吸收和应用的普及化难度较高，从而影响到虚拟现实技术的应用。同时鉴于教师本身的素质,使用这些教育软件也存在困难。在学生的角度来看，由于自身在这种虚拟环境中的学习,没有了传统的教学方法，他们的学习方式需要改变。现在很多学生自制能力较差、学习依赖性较大，对教学中教师的主导作用依赖比较高，而且每个学习个体对计算机知识的了解情况不同，对软件的操作能力水平也不相同等等，这些都造成了部分学生跟不上教师讲解的问题。

2.3教学过程中不应该完全依赖虚拟技术

产品设计教学过程中虚拟技术的应用本身只是教学手段的一种扩展。产品设计教学方式应采用多种手段的教学方式。虚拟现实技术与传统教学模式在教育观念、教学方式、教师的素质、教学手段等都有着较大的差异。产品设计本身是多学科相互交叉、相互融合的一种设计方法。怎样才能更好的在产品设计教学中应用多种教学方式、教学手段，扩大学生学习的知识点，引用不同的教学技术等，都是我们在教学中应该注意的问题。所以虽然虚拟技术是能够对产品设计教学创新模式提供一定的帮助，但是不能把虚拟现实技术教学手段看成是万能的教学方法。还应该从产品设计教学本身的特点、要求、实现方法等方面，找出可以适合不同教学重点、适合不同学生、适合不同的地域文化、适合不同的教学技术的教学方法。

3如何促进虚拟现实技术为产品设计教学更好的服务

3.1加大虚拟技术的技术更新

现在大多数虚拟现实技术软件普遍存在语言专业性较强、通用性较差、易用性较差等问题。同时，软件的开发费用支出十分巨大，这都是因为硬件设备的局限性，而软件所能实现的效果受到空间和时间的影响较大。很多的设计软件开发不成熟，同时也缺少高性能、高速度、高配置的计算机来处理相关的图像、图片、计算等。这些都制约着虚拟技术的在教学中的应用水平和教学效果。所以加大虚拟技术的技术更新换代，提高计算机运算能力，开发适合在产品设计教学中应用的软件是非常重要的。

3.2加强对虚拟技术教学教师的培训

虚拟现实技术在教学中的应用，是教师有了更多的有效的教学方法。但是教师要想利用好这种新的教学手段，尤其是产品设计开发课程中所涉及到的相关计算机技术、软件多是一些在行业中比较领先的技术，这就对教师提出了挑战。教师要想继续的在教学中发挥主导作用就必须提高自己的综合素质，学习、掌握、应用新的技术知识，要想做到这些就要求教师利用更多的时间去学习新的科学知识、相关技术知识和相应计算机软件，积极地进行教学研究，以适应现代化产品设计课程的教学需要。教育机构在购置或者开发应用虚拟现实技术教育软件后，还应该加大对使用者的技术能力培训，这样他们能正确、独立、完整地操作这些设计软件，并且要向开发者寻求帮助，得以对软件使用过程中出现的新的需求和问题得到有效的解决。对设计软件在使用时产生的效果还应建立长期有效的评价机制。现代我国的工业设计专业教师在教学手段和教学能力上还有待遇提高。由于虚拟技术本身产生的时间较短，在有些关键技术又是以信息技术为技术创新，对于有些教师来说掌握和学习起来比较吃力。如何使这些老师能更好、更快的适应新的教学技术、教学手段，这就需要社会和学校应该加大这方面的教育投入。从而使虚拟产品设计在产品教学中的应用更广泛、更适合、更灵活的应用到教学中来。

3.3完善虚拟技术相关产业

虚拟现实技术是一项投资大、见效慢、高难度的科学领域。和一些发达国家相比，我国的虚拟技术研究起步较晚，技术上有一定的差距。但是这些引起了我国政府相关部门的高度重视，根据我国国情及时的制定出了开展虚拟技术的研究计划。于我国的上世纪90年代在国家“九五”规划、“十五”规划、863计划、国家自然科学基金会、国防科工委等部门的重视下，把虚拟现实技术列入了重点资助范围。这些都对我国的虚拟现实技术未来发展起到关键作用。在国内其他民营企业及组织对虚拟现实技术的研究中，产生了一大批的技术网站，为国内众多的虚拟现实爱好者创建了良好的学习环境。同时也提供有益的虚拟现实引导，他们在积极推动虚拟现实技术本土化、大众化、普遍化的同时，也在建筑仿真、房地产交互、教育虚拟技术教学的应用系统开发方面取得了良好的效果。使虚拟现实在商业应用、教学应用、科学应用、工业应用等方面得到了广泛的应用。这些技术不断的成熟，同时也为虚拟技术在教学中的应用带来发展的空间。所以说虚拟现实技术产业的提升对教学使用虚拟技术的成果起到至关重要的作用。

4结语

虽然虚拟现实技术它还不是很完善，产品设计教学课程在虚拟现实技术的引入过程中也会遇到些有待解决的难题，但是只要相信现代技术的进步，相信教师在教学过程中能够更好地利用虚拟现实技术，一步一步改进产品设计教学方法，相信虚拟现实技术能够好的为产品设计课程在教学方面提供先进教学手段。

作者：吕长征工作单位：浙江工贸职业技术学院轻工系