沉浸式虚拟现实技术在高校艺术设计专业应用的改革方向及策略

刘彣军 顾永朝 王深奥

摘要：在教学过程中引入新媒体，实现了很多传统教学方式无法实现的效果。随着互联网技术、数字技术等在教育教学领域中的应用，虚拟现实技术也通过自身优势，发挥了重要的教学效果和作用。基于此，以下对沉浸式虚拟现实技术在高校艺术设计专业应用的改革方向及策略进行了探讨，以供参考。

关键词：沉浸式虚拟现实技术;高校艺术设计专业应用;改革方向及策略

引言

当前，尖端科技产品发展应用步伐不断加快，其主要应用代表为数字虚拟化和现实信息技术，科学与文化艺术的相互融合渗透和互相交织，使得各类数字和多媒体文化艺术产品受到积极的影响，在此背景下发展产生的数字艺术文化产品，更具备了创新艺术性质和具有审美价值特性。

一、虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术（VR）是一种利用计算机技术和交互设备（如头戴式显示器、手柄、手套等）人工创建一个接近真实世界的环境，允许一个或多个用户与虚拟环境及其三维实体进行交互的技术，具有沉浸感、交互性和想象力三大特点。VR技术包括两种类型：（1）沉浸式虚拟现实，通过结合计算机、头戴式显示器（HMDs）模拟真实的世界，这个世界会随着参与者的运动而自然变化。然后通过使用专门的跟踪技术来感知用户的位置和运动，并将信息呈现给用户，增加多感官刺激，使用户产生沉浸在虚拟空间中的错觉。（2）非沉浸式虚拟现实，使用具有三维图形环境的游戏系统，用户可以使用键盘、鼠标或其他游戏界面设备与屏幕上的虚拟环境进行交互和导航，执行在现实世界中难以完成的任务。

二、虚拟现实技术的特性

虚拟现实技术能够通过计算机设定三维世界，通过头盔、头显等外接设备实现五感的连接。虚拟现實技术的核心是人与计算机构建虚拟世界的交互性和沉浸性。虚拟现实技术构建虚拟世界分为两种类型：（1）重现现实世界;（2）制作完全的虚拟世界。虚拟现实技术主要分为三个特征：第一，有真实的沉浸体验感，人们利用计算机软件创建一个拟想的虚拟环境，让体验者有非常真实的体验感，就像是身处在现实世界一样。这样能让用户感受到在虚拟环境中人也是可以有操作性的，能够在与计算机交互过程中扮演一个虚拟环境内的角色来实现人的体现作用，让用户如同在现实世界中一样。第二，有丰富的交互性，用户需要有交互体验才能感受到真实，如果无法在虚拟环境中进行交互，很快就会意识到问题，会尽快脱离场景建设。第三，有新颖的构想性，有些环境已经经过时间的磨灭消失或者慢慢损耗，无法让接收者得到直观的感受，只能通过照片或视频来间接接收内容，这需要制作1比1还原的场景，让学生有真实体验感。并且可以通过教师自己的设想来创建一个新的内容，发布给学生，学生通过讨论后可在其任何位置进行修改，可以提高学生自身认识，从而创造出新的构思想法。因此，虚拟现实技术应用在校园教学是非常有用的。使用虚拟现实技术构建校园，可以让学生在宿舍就有身处课堂的感觉，通过交互性来使学生与老师互动，可节省课堂资源。如：地理学科的教师无法将关于地理环境的材料实地展示给学生，如果创建虚拟校园的虚拟课堂，即可让学生身临其境的学习地理知识;物联网概论的教师无法将智能家居这样庞大的电器体系都展示给学生，就可以通过虚拟建设，让学生先了解智能家居在家庭的应用，然后再了解每一个电器是由多个超大规模集成电路组成的，超大规模集成电路下属还有多个小型单片机，将抽象的东西具体化，更能带给学生直观感受。

三、虚拟现实技术的应用在课程中的改革措施

（一）增加课程内容直观性

人的知识获取75%靠的是视觉。需要注意的是，大脑右半球的创造性思维取决于右半球的直观展示，而不是左半球的语言逻辑思维。因此，教师要充分考虑直观原理，在虚拟现实技术的课程中增加直观性的教学内容。（1）理论是很重要的，它与实际是相互联系的。教师可以在虚拟现实课程中强调理论与实际联系，并在课堂上使用一些简单、有趣、基于脚本的小例子，让学生感受到虚拟现实技术的发展已经深深地融入了人类的现代生活，这并不是深奥的理论叙述。（2）由于立体图像的概念过于复杂，增加了理论学习的难度。这就要求教师不仅要重视文字，还必须了解图表和多媒体动画的使用，尤其是在虚拟现实技术课程中。这样才能更好地帮助学生理解和认识。

（二）基于虚拟现实技术的沉浸式教学设计

基于虚拟现实技术的沉浸式教学，将当前先进技术和传统课堂教学相结合，就是要将课堂还给学生，以学生为主体、以教师为辅。在虚拟现实技术的支撑下，突破传统课堂的限制，将虚拟现实技术变成创设沉浸式教学环境的有力武器，创设逼真的虚拟场景，让学生真实地体验情境导入。相比于被动性灌输，利用虚拟现实技术来进行自主学习更容易让学生接受，这种方式更容易激发学生的学习兴趣，从而提升学生的学习积极性。通过对课堂教学知识、能力、素质三维目标及学生学情等情况分析，设计基于虚拟现实技术的沉浸式教学模式和过程，将教学内容组织成标准的结构化的活动，让学生享受自主探索知识的乐趣，提高学生解决问题的能力及创新思维水平。

（三）课程按照专业整体设计

（1）避免前后课程的重复和未利用。为了充分利用整体课程和不重复使用，武汉大学的智能科学技术课程设置了计算机图形、数字图像处理、机器视觉、虚拟现实技术，加强教师之间的沟通，将图形和图像整合到简化的教学中。（2）提高教学计划的设计一致性。武汉大学根据专业义务科目在第7阶段安排虚拟现实技术课程。通过3年的学习学生掌握了主要的技术和学习方法，对智能技术知识有了一定的了解。为了使学生在毕业设计过程中快速高效地完成毕业设计任务，教师应该高度注意课堂理论与实践的关系，通过许多有趣的简单脚本的小程序案例，让学生可以很快掌握虚拟现实技术课程的本质，并进行目标设计特别是选择毕业设计的虚拟现实技术主题。

（四）远程教育

随着科学技术的不断发展和进步，网络技术、计算机技术愈加成熟，远程教育不管是在教学手段上还是在教学模式上都发生了巨大变化。但是，在开展远程教学时，教师和学生无法面对面学习的情况始终未得到解决，而在虚拟现实技术的帮助下，这一问题得到了很好的改善。比如，目前很多远程教育学院应用虚拟现实技术，构建虚拟教室，组织教学活动，学生可以通过网络进入虚拟教室学习，通过这样的方式实现了师生面对面交流。

结束语

目前对虚拟现实技术的研究仅限于计算机接口功能的扩展以及人类感知系统、肌肉和计算机的连接。人脑中数据的存储和处理已成为人类认识客观世界的重要过程，只有认真对待这些问题并想办法解决它们，才能彻底缩小人与信息处理系统之间的差距。可以期待虚拟现实系统成为强大的多维信息处理系统，能够更好地帮助用户进行思考和设计，进一步成为深化现有概念和获取新概念的有力工具。

参考文献

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