景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真情境教学设计研究

王丹谊 陈 敏

北京联合大学艺术学院

一、传统工艺教学引入虚拟仿真技术的背景

教育信息化即把信息技术手段有效应用于教学管理与科研，注重教育信息资源的开发和利用。其核心内容就是要使教学手段科技化、教育传播信息化、教学方式现代化。2018年，教育部首度开展虚拟仿真实验教学项目建设工作，随即北京市教委出台《北京教育信息化三年行动计划（2018——2020）》，适应信息化背景下知识获取方式、教学方式的革命性变化要求，以此深化促进信息技术与教育教学的深度融合，以教育信息化支撑和引领教育现代化。

2020年，教育部认定的首批5118门国家级一流本科课程中，促进信息技术与教育教学融合的课程约1559门，其中，虚拟仿真实验教学一流课程728门，艺术类虚仿课程占比仅为3%，而明确传统工艺指向的课程只有4门，分别是福建师范大学的“传统漆器脱胎工艺虚拟仿真实验项目”、郑州轻工业大学的“钧瓷烧成虚拟仿真实验项目”、武汉商学院的“汉服服饰设计虚拟仿真实验”、四川师范大学的“传统建筑榫卯结构虚拟仿真实验”，传统工艺教学数字化虚拟仿真平台初期开发与建设拉开序幕。工艺类课程的实质重在实操，虚拟仿真技术手段的介入是建立在已有线下工艺实体课基础上的延伸与补充，针对解决现有传统工艺课程教学周期长、成本高、工艺复杂、传播面窄、资源匮乏等共性问题展开设计；线上实验内容中30%侧重对工艺文化背景知识系统化的学习，70%的落脚点即为工艺流程与方法的认知、练习与设计。在以虚补实、虚实结合的原则指导下，最终力求能够与线下制作无缝对接，完整实现全工艺流程与创意设计。

2021年，第二批虚拟仿真实验教学课程申报启动，在艺术类近100项虚拟仿真项目中，传统工艺虚仿项目占比提升至16%，经过一期的试水，此批课程建设项目在内容选择、技术处理、实验情境、美学感官、考核模式等方面均有了不同层面的突破，特别是工艺数据的科学性、工艺品解剖式的深度分析、工艺流程实验的试错、艺术化情境体验、程序记录与创作发挥、综合评价等方面的精准开发研究与特色凝练进入了一个新的阶段。可以说，虚拟仿真技术已全面植入教育信息化建设并有了极大的拓展空间。

二、景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真情境教学设计

分析宏观数据，目前20门左右的全国一流传统工艺类虚拟仿真课程建设中，陶瓷、家具木作、古建营造所占比重最大，玉石雕、牙骨雕、漆器脱胎等工艺偶有涉及，从工艺类型、工艺材质、工艺流程等复杂程度上无一例外地凸显出实体教学的难度。景泰蓝作为传统金属工艺的代表品种，其大小工序有108道，主要工艺流程虽只有制胎、掐丝、点蓝、烧蓝、打磨、抛光、镀金7道，但恐难在线下实践教学中面面俱到。因此，虚拟仿真教学手段无疑是为高难度及高复杂度的传统制作工艺的实验提供了新途径。

从课程建设的必要性上看，北京地区以“燕京八绝”为代表的传统工艺教学相对缺乏，在全国的普及度低，两批全国一流传统工艺类虚拟仿真课程的申报队列中，仅有北京联合大学的“景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真课程”，北京优秀传统工艺教学交流与数字化教学设计的全国推动示范作用仍需强化。

（一）数字化情境教学设计理念

教学设计理念的确立是建立在科学且客观角度上的教学顶层规划。对于长期延续的传统工艺线下实体教学模式的固有状态，我们要做的就是如何突围，做到教学模式改革有意义、有效果、可持续、可复制。

就角度站位来说，需要从教师单向传授知识的角度转化为如何突出学习者的角度，学习是由学习者在情境中的经验引发的，任何学习是不能脱离情境展开的。教师在教学中需要引入或者创造一种带有情绪色彩且生动形象的场景，从而引起学习者互动参与。这样做的目的是更好地帮助学习者深刻理解知识，在参与中激发情感，引起共鸣。情境化的教学并非构建一种全新的教学模式，而是在已有教学模式的基础上，发挥某种独特的优势，促进学生在学习过程中建立认知体系。

“某种独特的优势”指什么？根据教学要达到的目标可有多样化选择。数字资源就是我们可以利用的绝对优势。在利用这项优势之前，我们需要回答的问题是为什么要利用数字资源营造情境化教学，即找到现有景泰蓝传统制作工艺教学中的痛点问题。首先，基于景泰蓝工艺的材料与特性，再加上教学成本较高，校内外实践条件下暴露出不同层面的局限性，学生无法在短期内达到对工艺的深度理解。其次，景泰蓝工艺的复杂性和烧制的危险性导致制作体验环节的缺失，需要找到恰当的方式弥补。最后，由于受到前两点不同程度的限制，学生在设计创作的广度与深度上受到阻碍，设计方案与工艺的贴合性以及提升设计能力恐难有效达到。抓住传统教学中的痛点，利用数字化资源把景泰蓝工坊移至线上，为学习者营造不受时间与空间限制的实践体验空间，充分发挥个人创造力，开展景泰蓝作品的创作，做到即时观察创作效果、修整创作方案、开展工艺实践。

数字资源的引入并非是盲目和偶然的，利用数字资源生动、逼真、多通道及感染性与代入感强的优势，营造适合的数字化教学情境，在总结与分析基于数字资源与传统课堂融合的教学改革实践经验中，不断探索数字资源融入传统课堂教学的规律与方法，改善传统课程教学模式，形成示范效应，解决现实问题，提升学习者的学习效能，其理念的确立希望对传统工艺类线上线下融合教学有更理想的教学实践指导价值。

（二）虚拟仿真技术手段的应用

在坚持“能实不虚、虚实结合”原则的前提下，从现有的景泰蓝传统工艺课程的教学内容出发开展实验设计，分析现有实验存在的问题，得出传统线下实验与虚拟仿真实验结合的教学内容和结合方式。虚拟仿真技术手段介入实验建设的主要内容即解决传统景泰蓝工艺线下实践中知识靠听、流程靠背、创作靠编的问题。利用虚拟仿真技术的目标是将景泰蓝文化知识图形化，将景泰蓝工艺操作交互化，将景泰蓝纹样创作可视化。

从总体设计思路上看，景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真实验将景泰蓝工艺文化知识学习、景泰蓝纹样设计创作与景泰蓝传统工艺实践融为一体，体现“设计性实验”和“操作性实验”相结合的特征。其中景泰蓝文化知识模块注重提高学生对景泰蓝工艺文化的兴趣，通过图文、视频和测试的方式提升知识传授的效率。纹样设计创作部分着重培养学生的设计能力，学生可以将个人创新的设计图案进行虚拟仿真验证，从而培养学生的创新设计能力。工艺实践部分通过交互虚拟仿真测试学生对工艺的掌握程度，为实体作品的制作做好充分准备，提升了学生的职业素养。

从技术路径上看，参照北京珐琅厂提供的完整工艺流程的制作标准，借助数字建模、三维动画、界面交互技术、数据库和网络通信等技术，构建了高度仿真的景泰蓝传统制作工艺虚拟实验环境和实验对象。整个虚拟仿真实验将以完成一件景泰蓝器皿设计与制作作为学生实践的主要内容，体现了“设计性实验”的特征。鼓励学生在创作中融入个人创新的设计元素，在验证工艺操作流程的同时，产生多种实验结果，讨论成品制作的得失，为后续实际动手操作打下坚实的基础。虚仿的教学重点聚焦在使学生熟练掌握景泰蓝制作核心技艺——掐丝与点蓝，并通过及时回放、操作细节提问、过程结果实时评估等，建立起一套完整的操作训练和评价反馈培训体系。

（三）差异化优势体现创新特色

差异化优势体现在与单一线下传统工艺教学模式以及与其他品类传统工艺虚拟仿真实验教学的双向比较层面。景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真情境教学设计的创新特色体现在以下三个方面。

第一，实验设计创新。景泰蓝工艺在中国传统金属工艺中最具代表性，以教学新样态的呈现方式达到传承、保护与传播中华传统文化的目的，有利于扩大推广范围；虚仿实验中既包含了景泰蓝工艺文化知识体系的全部内容，也包含颇具价值的纹样图案资料库的建立，还有真实工艺操作视频作为教学辅助，同时对核心部分内容进行了大量3D建模预处理和动画制作，并设计了多种方式交互环节，拓展了实验的深度和广度；立足“设计性”实验水平的提升，特别将“纹样设计”纳入虚仿实验环节：大师纹样库解决了学生学习与分析纹样在器形中分布方法的问题；分类纹样提取依据景泰蓝创作的纹样分布模块进行细分设计，如底纹与主纹部分分别列出多种经典纹样组合；纹样自由创作部分则允许学生在掌握经典传统纹样设计的基础上，进行创新纹样的设计，并通过虚仿三维成像技术快速反馈创作方案与成品制作的关系，学生可自行设计实验方案，自己控制实验过程，提升了实验的自由度和高阶性，有利于激发学生的创新意识（如图1）。

图1 虚拟仿真实验教学设计中的纹样设计及色彩创作

第二，实验过程创新。景泰蓝传统制作工艺的实验过程尊崇科学性、严谨性、综合性，采用“理论知识学习+虚拟仿真项目学习+现场操作实践教学”的线上线下相结合的教学方式，融合案例教学、情境教学、线上线下互动学习等多种教学方法和手段。通过运用线下理论复习、线上训练与反馈、线下巩固练习的进阶设计，借助三维建模手段模拟景泰蓝传统制作工艺场景和工艺流程实施模拟教学，构建了“线下——线上——线下”的混合教学模式，契合了“虚实结合、虚实互补”的教学设计理念。例如，釉料提取部分的实验过程，在虚仿系统中，科学采集景泰蓝釉料的基础色及名称，建立釉料库，同时在系统中可自由调节明度、彩度等色彩方案，生成若干种配色计划后，在线下对应选取釉料，实效性大大增强。

第三，评价体系创新。景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真实验评价体系体现了客观评价与主观评价相结合，教师评价与学生评价相结合，校内评价与校外评价相结合的特色。创造性地提出学生作品的分数由“教师评分+工艺师评分+系统自动评分+学生互评”四个分数构成，每项分数具有合适的比例。平台能够自动对参加实验的学生的全过程进行记录，具备完善的客观评价实验步骤以及实验成绩的标准，提高评价的公正性。同时，指导教师和校外工艺师可以通过学生作品和学生实验报告进行主观评价，提出各方面的建议与反馈信息。参加实验的学生可以浏览其他同学的虚拟仿真设计作品，并进行打分。通过完善的评价标准，客观、综合评价学生的能力，真正提升实验的高阶性。

三、科技赋能工艺美术人才培养

我国各族人民在长期社会生活实践中共同创造的传统工艺，蕴含着中华民族的文化价值观念、思想智慧和实践经验，是非物质文化遗产的重要组成部分。在探索传统工艺振兴与当代工艺美术人才培养的过程中，数字化传承、保护、教育、设计成为传统工艺未来创新发展的主要途径。艺术、科学、技术相辅相成，互相促进，相得益彰。

在高速发展的科技时代，传统工艺的认知方式与研习过程需要我们主动变革，数字化、智能化并非让我们从手艺的温度与细腻的工艺过程中抽离出来，而是以另一种方式解读，进而为激发创造力、增强互动性、强化主动性提供更多的可能性。新技术革命与人文艺术融合是驱动创新的强心剂，科技赋能引领艺术学科建立新的人才培养模式，为具体教学体系的构架研究提供了全新的思维与路径。正如在传统工艺教学的具体实施中，融入虚拟仿真教学模式，打开多通道，发挥情境化教学的特点和优势，完成传统工艺的全流程展演和模拟实操、方案设计；在创作实施上，汇集多种材料，将 3D 打印作为技术手段应用于创新产品设计的研发制作；在成果推广中，展览平台与数字技术结合，开拓新的空间形态，打破艺术教育的原有模式，艺术与科学相融合，体现出以手工为主导的新变革与新特色。