虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)的應(yīng)用研究

張家祺　任鵬　劉曉龍

摘 要：如今在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)當(dāng)中，傳統(tǒng)教學(xué)手段很難滿足現(xiàn)代教學(xué)任務(wù)的需求，本文從虛擬現(xiàn)實的特點和應(yīng)用出發(fā)，分析了虛擬現(xiàn)實的狀況以及當(dāng)今高校產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)的特點和不足，提出了虛擬現(xiàn)實在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)當(dāng)中的技術(shù)實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)；交互設(shè)計；教學(xué)優(yōu)勢

0 引言

現(xiàn)如今，產(chǎn)品設(shè)計教育既要求學(xué)生們擁有十分豐富的知識面，又要求學(xué)生們的實踐動手能力要強，這樣全方面地發(fā)展必定為院校帶來一定的負擔(dān)，比如教學(xué)設(shè)備緊缺或者型號上來不及更新或者在進行市場調(diào)研階段的時候所得到的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確。那么，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引進產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)當(dāng)中來，輔助教師為學(xué)生們講解，必定成為一種新的趨勢，它作為一門新的技術(shù)，將在產(chǎn)品設(shè)計教育領(lǐng)域的發(fā)展當(dāng)中為之注入新的活力。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)特點

虛擬現(xiàn)實 （Virtual Reality），簡稱VR，又譯作靈境、幻真，[1]是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用計算機對現(xiàn)實世界進行全面仿真，通過視覺、聽覺、觸覺以及味覺等多種感知體驗，使瀏覽者感知虛擬世界，產(chǎn)生身臨其境的動態(tài)感知交互視景效果。[2]

而虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）最為突出的三個特點即：沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction） 和想象性 （Imagination）。[3]

虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)越來越成為我們生活當(dāng)中的一部分，在平時的生活當(dāng)中，一般的用戶會選擇在消遣娛樂上使用虛擬現(xiàn)實裝置，如在經(jīng)歷了一天的勞累工作，回到家中打開虛擬現(xiàn)實裝置，感受來自大自然的清新，以此來放松身體。其實虛擬現(xiàn)實技術(shù)也被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，就連醫(yī)療當(dāng)中病人的康復(fù)有時候也會用到該項技術(shù)，這已經(jīng)成為一種主流形式，是未來設(shè)計領(lǐng)域的一種趨勢。

2 當(dāng)今高校產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀

經(jīng)過近30年的發(fā)展，中國的工業(yè)設(shè)計教育雖然取得了長足的進步，但是同西方相比，仍然很落后。目前國內(nèi)只有個別幾個院校的設(shè)計專業(yè)辦出了自己的特色，而大多數(shù)院校的工業(yè)設(shè)計教育水平依舊停留在十幾年前的水準(zhǔn)上，絲毫沒有質(zhì)的飛躍。

通過總結(jié)，可以了解到目前國內(nèi)工業(yè)設(shè)計教育中幾個比較突出的問題：

2.1 認識不夠，定位不清

通過對工業(yè)社會以及工業(yè)設(shè)計的發(fā)展歷史我們可以了解西方工業(yè)設(shè)計的昨天和今天。國內(nèi)工業(yè)設(shè)計教育首先應(yīng)該認清西方工業(yè)設(shè)計發(fā)展的客觀環(huán)境，不能盲目借鑒，而且要拋棄教學(xué)管理者的主觀認識，從客觀的角度分析自身的辦學(xué)條件以及學(xué)校所處地域的經(jīng)濟環(huán)境，然后再進行專業(yè)定位，循序漸進，逐步提高教育水平。

2.2 追求完整，忽略綜合

工業(yè)設(shè)計教育追求知識結(jié)構(gòu)的完整性，忽略了設(shè)計學(xué)科綜合性的特色，工業(yè)設(shè)計專業(yè)主要在工科院校開設(shè)，而工科院校的工業(yè)設(shè)計教育沿襲了工科專業(yè)教學(xué)的所謂學(xué)科體系教育，為了追求知識結(jié)構(gòu)的完整性，忽略了設(shè)計學(xué)科綜合性的特色。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的實現(xiàn)意義

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)開創(chuàng)了全新的學(xué)習(xí)場景

利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，可以徹底讓學(xué)生突破傳統(tǒng)空間上的限制，學(xué)生可以身臨其近的進行觀察，在教授產(chǎn)品材料學(xué)的時候，學(xué)生們甚至可以進入到產(chǎn)品材料的內(nèi)部進行觀察，看看到底聚氯乙烯是什么樣，看看各種材料的分子結(jié)構(gòu)。也可以進入到產(chǎn)品內(nèi)部觀察產(chǎn)品的運作規(guī)律以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如學(xué)生們在一開始雖然知道汽車的外形，但有些同學(xué)卻并不知道汽車的工作流程，如何啟動。虛擬現(xiàn)實技術(shù)甚至可以突破時間上的限制，一些十幾年亦或者是幾十年才能完成的一些變化過程，可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生們。最重要的是，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以應(yīng)用計算機、交互外設(shè)及軟件來構(gòu)建出一個虛擬的生產(chǎn)環(huán)境，使學(xué)生能如同身臨制造廠一般，以此來進行自由交流。這些，構(gòu)造出一個開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓同學(xué)們能夠更好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，更加清晰和明了。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)變革了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式

運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，突破傳統(tǒng)教科書的限制，使每一位學(xué)習(xí)者都可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點，在自己方便的時間從互聯(lián)網(wǎng)上自由地選擇適合的學(xué)習(xí)資源，按照適合于自己的方式和速度進行學(xué)習(xí)，這種探索性的學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)習(xí)者在具體情境中通過主動的探索獲得知識，從而提高學(xué)習(xí)者的動力。

3.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)節(jié)約了有限的教育成本

虛擬各種實驗設(shè)備、金工實習(xí)環(huán)境和操作過程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實驗室中進行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實訓(xùn)車間中進行訓(xùn)練，從而不必購置昂貴的實驗實訓(xùn)設(shè)備?？梢栽诠?jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費用的前提下，解決在教學(xué)中，因為實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等方面的原因而無法進行的教學(xué)實驗，虛擬訓(xùn)練又可避免實驗實訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問題，從而有效節(jié)約教育成本。[4]

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)設(shè)計的實現(xiàn)方案

眾所周知，典型的產(chǎn)品設(shè)計過程包含四個階段：概念開發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃階段、詳細設(shè)計階段、小規(guī)模生產(chǎn)階段、增量生產(chǎn)階段。而在產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)當(dāng)中，最為困難的也便是這樣幾個階段。實現(xiàn)方案如下：

4.1 虛擬場景的漫游

為了幫助用戶較快熟悉產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、各種產(chǎn)品的特征和產(chǎn)品的加工環(huán)境，可以設(shè)計虛擬場景漫游系統(tǒng)，包括自動路徑漫游和自由路徑漫游兩種漫游方式。自動路徑漫游方式適合還不熟悉系統(tǒng)具體環(huán)境的用戶，通過這種漫游方式，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置好的路徑對虛擬場景進行游覽。自由路徑漫游方式適合對系統(tǒng)有了一定了解的用戶，用戶可以自由選擇游覽路徑。

4.2 交互模塊的設(shè)計

虛擬教學(xué)系統(tǒng)具有操作簡單、方便的特點，用戶只需要使用鼠標(biāo)和鍵盤即可完成全部交互操作。

4.3 友好的系統(tǒng)界面

對系統(tǒng)界面進行明顯的分層劃分，包括主界面和次界面兩部分，并對界面之間的跳轉(zhuǎn)鏈接，進行了優(yōu)化處理。

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用對于產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)教學(xué)具有重要的意義和作用，不僅能夠有效提升產(chǎn)品設(shè)計教學(xué)的成效，還能夠降低在金工實習(xí)環(huán)節(jié)的成本投入。高校應(yīng)當(dāng)給予虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用充分的重視，進而實現(xiàn)教學(xué)成效的提升。相信這種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)去輔助教學(xué)的教學(xué)模式能為學(xué)生們帶來交互式與體驗式的課堂，并且其具有廣泛的應(yīng)用前景，對學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐操作應(yīng)用能力的培養(yǎng)起到了重要的作用，未來需要進一步加強其深度和廣度，以取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1] 郭鳳英.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，18（3）：77-79.

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[3] 張金釗，張金銳，張金鏑.虛擬現(xiàn)實與游戲設(shè)計[M]. 2007：2-5.

[4] 周德福，李金祥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實踐實訓(xùn)中的應(yīng)用[J].繼續(xù)教育研究，2012：65-67.

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