關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)的應用論文
摘要：文章通過分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性和工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教學特點，從人才培養(yǎng)的教學模式和教學手段的創(chuàng)新方面入手，提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于工業(yè)設(shè)計專業(yè)教學和人才培養(yǎng)的可行性和模式，旨在將具有真實性、交互性、娛樂性的虛擬現(xiàn)實場景融入工業(yè)設(shè)計教學，開展情境式教學，提升工業(yè)設(shè)計類課程的教學質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);工業(yè)設(shè)計;互動性
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門綜合性技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及計算機圖形學、數(shù)字圖像處理、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模式識別、并行處理和人工智能等多個領(lǐng)域，在三維顯示和人機交互方面具備強大的呈現(xiàn)能力和互動優(yōu)勢。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助下，用戶可以完全融入其中,并與系統(tǒng)發(fā)生交互，產(chǎn)生身臨其境的效果。在工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)過程中，如何融合虛擬現(xiàn)實和三維動畫的優(yōu)勢輔助教學、豐富教學手段，從而加強學生自主學習的能力；如何通過運用這種新技術(shù)和實施新教學模式，豐富工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)內(nèi)容，提升高校工業(yè)設(shè)計人才培養(yǎng)層次，是文章主要研究的內(nèi)容。
一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性與交互式學習情境搭建可行性分析
1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征
本質(zhì)上來講，人與人之間存在各種接口，而虛擬現(xiàn)實就是其中的一種，它以先進的技術(shù)手段為用戶提供視覺、聽覺和觸覺等各種真實而又自然的體驗，極大地提高了系統(tǒng)的.可用性和易用性，從而減輕用戶的認知壓力，提高系統(tǒng)的整體工作效率。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性可總結(jié)為以下幾點：其一，包括視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺、運動等的多感知性；其二，用戶在環(huán)境中完全作為主角的真實感和沉浸感；其三，用戶對操作對象的順暢把握和操作反饋的流暢自然性；其四，物體在虛擬環(huán)境中完全遵循物理定律。
2.虛擬現(xiàn)實的認知特性
根據(jù)建構(gòu)主義的觀點，教學的過程其實是借助一定的環(huán)境和工具，讓學生自主地建立起對知識體系的認知和理解的過程。而虛擬現(xiàn)實在架構(gòu)虛擬環(huán)境方面具備無與倫比的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上再植入豐富的學習資源，學生便能非常容易地融入其中，從而汲取到系統(tǒng)的知識點。虛擬現(xiàn)實的強交互性更是可以讓學生在知識的基礎(chǔ)上形成相應的見解和觀點。
3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學習情境設(shè)計
在三維動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下，教師可以營造出虛擬的學習環(huán)境，學生通過虛擬環(huán)境進行體驗、訓練和探究，并通過與系統(tǒng)的交互，從而對知識點進行認知和理解。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點，情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)是學習環(huán)境中的四大基本要素，也正是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最大優(yōu)勢。
二、工業(yè)設(shè)計類課程教學特點與需求
工業(yè)設(shè)計是工業(yè)化生產(chǎn)和市場經(jīng)濟的產(chǎn)物，工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)是科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的核心環(huán)節(jié)，其從消費者與市場終端拉動生產(chǎn)力的發(fā)展。在課程設(shè)置方面，教師應注重使學生在達到各自專業(yè)方向基本要求的前提下能夠一專多能，使之能夠具備適應設(shè)計領(lǐng)域多種設(shè)計工作的綜合能力。
三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)中的應用模式
借助虛擬現(xiàn)實的高度可控性與真實的用戶體驗效果，教師可以開展嶄新的概念學習、技能訓練和協(xié)作學習模式。教師應以學生為本，采用針對性強、個性突出的教學策略和教學活動，因材施教。在虛擬技術(shù)的幫助下，學生可以開展新知識和專業(yè)技能的學習，還可以根據(jù)自己的需要、愛好和能力進行興趣性學習、補償式學習、驗證性學習，從而實現(xiàn)真正的自主學習。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用，有以下幾個方面：其一，虛擬實驗和演示。在教學過程中，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學生可以開展各種實驗。如，針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性測試，受力情況下或在極端條件下的穩(wěn)定性測試。其二，數(shù)字場景漫游。虛擬現(xiàn)實具有沉浸性和交互性，可用于空間展示設(shè)計、產(chǎn)品展示的環(huán)境搭建等方面。其三，技能訓練。學生可以在虛擬的環(huán)境中實現(xiàn)角色扮演，從而全身心地融入虛擬學習環(huán)境，通過各種技能訓練，提高實踐能力。此外，由于虛擬的環(huán)境沒有任何危險，學生可以安全、反復地訓練，直到完全掌握。
通過三維建模、材質(zhì)制作、演示動畫設(shè)計、虛擬交互開發(fā)等一整套的制作，人們可實現(xiàn)基于電腦的虛擬產(chǎn)品開發(fā)與展示系統(tǒng)。教師可建立一種聲像立體全息的表現(xiàn)形式，給予學生視、聽、觸覺多方位的感官刺激，使得產(chǎn)品開發(fā)與教學流程更有表現(xiàn)力和吸引力，將廉價、可行、實用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)學融入工業(yè)設(shè)計教學，開啟情境式教學，提升工業(yè)設(shè)計類課程教學質(zhì)量。對于工業(yè)設(shè)計專業(yè)來說，這種沉浸式的用戶體驗感有助于設(shè)計過程中的模型構(gòu)造、材質(zhì)設(shè)定和交互式動畫演示，這種實時交互的操作方式也有利于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學生實現(xiàn)虛擬的技能訓練和協(xié)作學習。
作者:章新成 單位:九江學院藝術(shù)學院
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