關于虛擬現實技術在工業(yè)設計人才培養(yǎng)的應用論文
摘要：文章通過分析虛擬現實技術的特性和工業(yè)設計專業(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，提出虛擬現實技術應用于工業(yè)設計專業(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、娛樂性的虛擬現實場景融入工業(yè)設計教學，開展情境式教學，提升工業(yè)設計類課程的教學質量。
關鍵詞：虛擬現實技術;工業(yè)設計;互動性
虛擬現實技術是隨著計算機技術的發(fā)展而產生的一門綜合性技術。虛擬現實技術涉及計算機圖形學、數字圖像處理、傳感技術、多媒體技術、網絡技術、模式識別、并行處理和人工智能等多個領域，在三維顯示和人機交互方面具備強大的呈現能力和互動優(yōu)勢。在虛擬現實技術幫助下，用戶可以完全融入其中,并與系統(tǒng)發(fā)生交互，產生身臨其境的效果。在工業(yè)設計人才培養(yǎng)過程中，如何融合虛擬現實和三維動畫的優(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和實施新教學模式，豐富工業(yè)設計人才培養(yǎng)內容，提升高校工業(yè)設計人才培養(yǎng)層次，是文章主要研究的內容。
一、虛擬現實技術的特性與交互式學習情境搭建可行性分析
1.虛擬現實技術的特征
本質上來講，人與人之間存在各種接口，而虛擬現實就是其中的一種，它以先進的技術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。虛擬現實技術的特性可總結為以下幾點：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.虛擬現實的認知特性
根據建構主義的觀點，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。而虛擬現實在架構虛擬環(huán)境方面具備無與倫比的優(yōu)勢，在此基礎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。虛擬現實的強交互性更是可以讓學生在知識的基礎上形成相應的見解和觀點。
3.虛擬現實技術的學習情境設計
在三維動畫和虛擬現實技術的幫助下，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。根據建構主義的觀點，情境、協(xié)作、會話和意義建構是學習環(huán)境中的四大基本要素，也正是虛擬現實技術的最大優(yōu)勢。
二、工業(yè)設計類課程教學特點與需求
工業(yè)設計是工業(yè)化生產和市場經濟的產物，工業(yè)產品設計開發(fā)是科學技術轉化為生產力的核心環(huán)節(jié)，其從消費者與市場終端拉動生產力的發(fā)展。在課程設置方面，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計領域多種設計工作的綜合能力。
三、虛擬現實技術在工業(yè)設計專業(yè)人才培養(yǎng)中的應用模式
借助虛擬現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，從而實現真正的自主學習。虛擬現實技術在工業(yè)設計專業(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，借助虛擬現實技術，學生可以開展各種實驗。如，針對產品結構的合理性測試，受力情況下或在極端條件下的穩(wěn)定性測試。其二，數字場景漫游。虛擬現實具有沉浸性和交互性，可用于空間展示設計、產品展示的環(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、材質制作、演示動畫設計、虛擬交互開發(fā)等一整套的制作，人們可實現基于電腦的虛擬產品開發(fā)與展示系統(tǒng)。教師可建立一種聲像立體全息的表現形式，給予學生視、聽、觸覺多方位的感官刺激，使得產品開發(fā)與教學流程更有表現力和吸引力，將廉價、可行、實用的虛擬現實技術學融入工業(yè)設計教學，開啟情境式教學，提升工業(yè)設計類課程教學質量。對于工業(yè)設計專業(yè)來說，這種沉浸式的用戶體驗感有助于設計過程中的模型構造、材質設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)設計專業(yè)的學生實現虛擬的技能訓練和協(xié)作學習。
作者:章新成 單位:九江學院藝術學院
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