包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台的构建

何 磊，于 彦

(1.合肥师范学院 艺术传媒学院，安徽 合肥 230601；2.安徽文达信息工程学院 艺术设计学院，安徽 合肥 230032)

随着高校实验教学项目的深化推广和虚拟仿真技术的成熟，全国大中专院校逐渐建立“智能化教学”模式。为贯彻落实实践育人工作精神，2013年，教育部印发《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，提出全面提高学生创新精神和实践能力，建设信息化实验教学资源，推动高校实验教学改革与创新[1]；2017年，教育部办公厅又印发《关于2017-2020年示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，文件要求进一步推进高等教育信息技术与实验教学的深度整合，不断加强高质量资源在高校教育实验教学中的应用，努力提高教育实验教学质量和实践教育水平。根据国家当前教育发展政策精神，全国各高校都在积极开展虚拟仿真实验教学平台建设，并取得了显著成效[2]。就目前来看，虚拟仿真教学基本以理工科专业为主，视觉传达设计作为实践性和应用性很强的设计学科，其虚拟仿真实验教学的课程资源与教学平台较少。设计学专业的实践技能需要在实践应用中获得，但慕课、微课等多媒体教学以提供信息为主，不能深入呈现抽象知识和专业实验能力培养的本质规律。最主要的是多媒体教学缺乏有效的实践性与互动性，无法满足设计学专业的实践教学要求，造成课程教学与实际工作岗位能力脱节。因此，虚拟仿真实验教学是一种可以弥补学校教育与职业教育间断层的重要教学方式。

构建包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台，首先，要深刻认识和熟练掌握虚拟仿真实验的特点和优势。虚拟仿真技术实践与实验性项目教学是在快速信息化发展环境下衍生出的一种新型教学情景，利用计算机、大数据、信息通讯和信息可视化系统来营造“真实”的设计、生产、加工和制作流程，让学生通过多种传感方式在虚拟空间中操作与实践，从中获得仿真实践经验，形成学习内容的感知和理解[3]。为模拟更为逼真的实践情境，虚拟仿真实验教学与真实学习空间融构成一种新型综合性复合式的学习环境空间，突出专业实践操作。实验教学平台的建立，能够减少实践操作不熟练、实验效果不理想不成功等问题，通过重现真实的案例设计，有助于学生更好地理解相关专业的核心知识和关键技术，提升学生的思维能力和创意能力，并借助虚拟仿真技术实践教学平台优势搭建仿真实验教学环境，可以优化升级实验教学内容，改善实验教学方法，并且，有效克服制约学生实践操作的客观环境问题，能够更好地满足学生的实践学习需求。

一、包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台的构建

(一)教学平台的建设目标

基于虚拟仿真实验的包装定制工艺设计与制作是专业课程中的重要教学内容，主要是结合相关包装结构和定制工艺流程实现快速设计生产，这是包装设计课程教学中产品结构与印刷定制工艺生产的重要形式。包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台建设的主要目标包括以下几方面：

1.通过使用和操作该实验平台，能够实现视觉传达设计专业实践的人才培养目标，并通过“政、产、学、研、用”等多种“嵌入式”“合作式”“项目化”研发的快速开展，扎实构建虚拟仿真技术的实践教学与实训平台。

2.通过虚拟仿真实验平台建设，兼顾科学研究、项目开发、商品展示、区域服务等作用功能。实现产品材料、工艺、包装、设计等全流程仿真生产效果；进而有效促进校企多种形式的合作与教学改革。

3.通过虚拟仿真实践训练平台的建设，补充包装定制工艺创新设计的实验内容。结合专业定位与市场导向，不断完善和更新实验项目内容，积极开发符合地方经济社会发展的项目研究，从而促进教学方式的多元化发展，形成系统性虚拟仿真实践知识体系和实践步骤。

(二)教学平台的建设思路

依托合肥师范学院理工科教学资源与学科背景，再充分融合虚拟仿真实验教学特色优势，根据“相互补充、能实不虚、虚实结合”的原则，依托现有实训空间、设备和师资条件，依据包装定制的工艺流程特点和原理以及虚拟仿真技术的应用规范等，科学地规划实验教学系统平台[4]。通过该平台中包装印刷设备的展示操作、教学设计、视频演示、仿真实验实训等，使学生理解包装设计的工艺流程、产品生产、设计与制作等重要环节。促进学校视觉传达设计专业实践教学内容的不断完善，以提升其专业人才培养的高质量，进而实现学校设计类专业虚拟仿真实验教学零突破。

(三)教学平台的建设路径

包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台主要使用交互软件Unity 3D，按照包装印刷行业中设计流程和制作步骤进行架构。首先，使用三维建模软件、后期软件等设计相关的三维产品模型、印刷工艺特效等资源，并将生成的相关资源导入到Unity 3D软件中作为实验素材，这些素材是虚拟仿真技术实验教学系统重要资源库；其次，在Unity 3D软件中使用C#编程设置虚拟仿真实验教学系统的操作界面和栏目功能分区，栏目功能分区主要包括实验方法、实验步骤、实验项目、实验报告和系统评价等[5]。其中，实验项目作为整个教学系统的交互操作核心，可以帮助操作者实现虚拟场景中包装造型设计、结构设计、排版美化、工艺选择等效果；最后，根据使用终端的不同，设置输出不同的虚拟仿真实验教学平台程序，并投放到相关终端设备中[6]。

(四)教学平台的建设内容

1.模块一：基础实验

此模块以针对虚拟仿真实验过程的基础训练为主，通过基础实验模块的内容设置，帮助学生认识和了解包装定制工艺相关理论。基础模块主要对定制工艺与材料等相关课程进行模块建设分类，以课程理论和行业标准为基准，通过实践训练让学生充分了解和掌握各类包装工艺材料的制作流程和仿真效果，在创新设计的同时避免不适用的定制工艺出现。基础实验模块采取引导式教学方法，选择包装定制的技术、材料、工艺与创新设计进行基础应用，通过网络提交详细设计方案和实践计划书形成完整实验数据，并以此为实验教学蓝本，逐步延伸出实验训练题库。实验教学过程中，教师可以在线上解答学生在实验训练过程中的各种疑惑与问题，根据基础的实验效果和实验出现的突出问题进行逐步改进和优化。

2.模块二：综合实验

此实验模块主要针对各类包装定制工艺材料的设计、生产与加工、虚拟仿真实验的预期效果进行全面测验。本模块的重点内容是训练学生的综合性实验技能，对于工艺、材料、技术、结构等比较复杂的设计项目，通过综合实验来获取研究数据和产品模型，把握准确的包装定制工艺数据，尽量为后续的批量生产降低错误返工次数和计划预算。综合实验模块依据商品定制工艺的材料进行分类搭建，需要从真实的定制需求设计工艺入手，根据平台系统里的资源库选择不同材料工艺进行模拟化实验训练，再利用平台系统渲染成品，通过人机交互，观测其定制工艺设计仿真实验的可行性结果。通过综合实验训练，可以有效地提升学生的综合设计能力和应用能力，为学生今后的实习实训、就业工作奠定扎实的实践基础。

3.模块三：创新设计

此模块主要是在前两个实验的基础上进行包装定制工艺的创新研发训练。重点围绕国家级、省级专业学科竞赛、大学生创新创业训练计划项目，校企合作，产学研以及教师各类科研课题等为创新设计实验实训教学内容，在实验的过程中加强学生的专业理论基础学习，突出学生思维逻辑的拓展锻炼，积极有效提高学生实训的学习效率，重点培养学生的创意构思与设计应用实践。通过大量的实验案例和创新性研究项目的练习，及时更新和逐步充实教学系统平台的实验数据，不断丰富实验教学平台的资源库建设。在创新实验过程中，侧重解决学生对特殊材料工艺的创新设计与实际运用等关键性突出问题，特别是创新设计推广与应用的空间以及未来的市场应用前景等，并有效解决传统课堂教学与实际工作岗位实践脱节等诸多客观问题，结合大学生专业学科竞赛、创新创业项目、科研课题等实践项目，帮助学习者实现创新能力的快速提升[7]。构建框架如图1。

图1 包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台构建框架

二、包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台的特色与创新

(一)教学平台的创建特色

包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台依托学校实验实训中心和数字艺术与文化创意设计中心的优质资源，通过虚拟仿真实验技术的教学平台系统进行实践操作练习，构建理论与实践融合的包装工艺情景教学方法，解决传统理论教学方式中实践能力培养缺失的问题，拓展专业教学的深度和广度，进一步完善应用型学科专业的实践教学形式，努力培养具有卓越创新的包装设计人才[8]。包装定制工艺虚拟仿真实验教学，通过多样化的教学方法，让学生感受从包装工艺的设计构思、草图设计、材料工艺、制作流程到最终成品效果等多环节的全程体验。包装定制工艺虚拟仿真实验平台建设的主要特色是突出对创新意识和专业实践能力的有效培养，并在此基础上积极探索以创新思想为主体的实践应用体系，同时结合设计应用学科的专业特点，从二维平面向三维空间虚拟仿真实验教学方式转变，为包装定制工艺的创新创意设计激发无限可能。同时，将虚拟仿真实验的创新设计与实际操作能力的训练结合起来，使学生能够得到系统性的实践练习。

(二)教学平台的创建创新

包装定制工艺虚拟仿真实验教学依托合肥师范学院校级重点科研基地，主要分为基础实验、综合实验和创新设计三部分建设内容。其创新平台是通过整合实验教学资源，实现传统式实验工作室与地方应用型高校设计专业间的有效衔接，逐步建立包装定制工艺实验教学的集群化，努力实现教学数据资源的共享化，积极拓展更多仿真教学的实验内容，通过信息设计的表现手法，着力于以数字媒体、信息传达、传播媒介等新型教学手段构建实践教学创新平台，并借助包装定制工艺创新应用的虚拟实验项目，创建更加开放、自主和实践性较强的教学内容，形成一个具有启发性和探索性精神的实践过程，最终实现“厚基础、宽口径”适用于地方应用型高水平大学设计专业的人才培养模式。

三、包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台的教学实施

(一)平台创建的教学模式

虚拟仿真教学平台依据包装定制工艺的生产设计流程和步骤，将虚拟仿真资源分为课程实验所需的基础实验、综合实验、创新设计三个环节，逐渐递进，由浅入深地强化学生对包装工艺设计制作的理论体系和实践能力。第一部分主要针对包装工艺的基础理论进行学习，并进行相关基本实验，包括包装的产品类型、设计构思、印刷技术，包装工艺的选择与特点等资源素材库建设和积累；第二部分依托前期的基础实验进行综合实验，让学生参与包装定制工艺的设计开发与综合应用，重点围绕包装定制工艺仿真实验的整体流程、步骤、方法和成型效果的实践操作训练；第三部分重点突出包装定制工艺的创新实验，加强学生的创新创意思维训练的能力培养，让学生参与实践教学和各类科研课题项目实施环节，最终形成涵盖包装工艺理论知识和实践教学、创新发展的实践教学模式。教学模式如图2。

图2 包装定制工艺虚拟仿真实验教学模式

(二)平台创建的教学效果

首先，激发学习兴趣。基于包装定制工艺虚拟仿真实验教学平台的网络化、开放性、嵌入式、项目研发等特点，优化包装定制工艺设计与制作的复杂流程，通过互动性学习操作，大幅度增强趣味性和学生的参与感。通过虚拟仿真场景，让学生真实地感受包装工艺制作各环节的完整过程，为学生提供了一个可重复、低成本的虚拟设计平台，缩短学生岗位工作的实习过渡周期，规避学生参加工作后容易出现的一系列问题。其次，拓展学习资源。仿真实验教学在移动网络环境中，通过移动终端设备随时开展实验，使学生对包装设计的基础理论、定制工艺和成品效果的实践操作有更加全面深刻的了解。最后，通过虚拟仿真项目实践训练在设计应用型专业教学的实施，学生的专业应用与实践能力提高到一个新高度。近年来，合肥师范学院艺术传媒学院视觉传达设计专业教师获得各类科研项目20余项，指导学生参加国家级、省级等各类学科专业竞赛获奖100余项，获得国家专利30余项，学生申报国家级、省级大学生创新创业训练计划项目10余项。由此可见，在应用型实践教学模式下包装定制工艺虚拟仿真实验教学取得了显著的预期效果。

四、结语

虚拟仿真技术在社会各个领域内已得到大范围的运用，尤其是与教育教学的融合已经进入快车道，利用虚拟仿真实验技术的优势课程资源进行实践教学是未来地方高校应用型学科专业教学的发展趋势。虚拟仿真技术与包装定制工艺设计有机结合，构建包装定制工艺，虚拟仿真教学创新平台，可以有效地推动设计专业教学方法和教学内容的升级，提升专业人才实践技能与创新实验能力，加强广大学生的参与度和积极性，让学生在建中学、研中学、用中学，在“建、研、用”结合教学模式下提升专业学科素养。随着信息技术的发展、智慧教学的推进和课程改革的不断深入，包装定制工艺虚拟仿真实验教学架构的设计与项目内容的开发仍需不断完善与优化。