VR技术在艺术设计教学中的应用研究综述

王梓希　薛冰

关键词：虚拟现实技术；艺术设计；教育教学

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）21-0106-03

0 引言

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR） 是一种运用计算机技术和传感技术、显示技术等对现实世界进行模拟仿真的全新实用技术，具有高度的真实感并能与周围环境进行自然的交互[1]。在艺术设计领域，虚拟现实技术提供了全新的工具和平台，使艺术创作更加多样化、自由化，同时也拓宽了观众的审美体验。

通过虚拟现实，学生可以更直观、沉浸地理解和体验艺术作品，从而提高他们的艺术鉴赏能力和创作技能。同时，教师也可以利用虚拟现实技术进行更生动、更丰富的教学活动，提高学生的学习兴趣和参与度。然而，尽管虚拟现实技术在艺术设计领域的应用前景广阔，但其实际应用仍面临一些挑战，如技术成本高昂、设备使用复杂等问题。因此，本研究通过整理近十年有关虚拟现实技术应用在艺术设计教学中的相关资料文献，从教学过程视角切入，将教学过程分为课程设置、课堂讲授、作品展示、课后实践四个环节，分别分析与总结虚拟现实技术在艺术设计专业教学中的作用，并针对其局限性给出建议，以期用虚拟现实技术为教育工作者提供见解和策略，从而提升艺术设计教学质量。

1 虚拟现实技术及其特征

虚拟现实技术（VR） 是一种通过软件操作还原现实场景的技术。它巧妙地将互联网技术和多媒体相结合，是技术与艺术相结合的交叉学科。这种集视觉、听觉、触觉为一体的三维空间，能够给学生带来身临其境的学习体验。目前，虚拟现实技术已经广泛应用于卫生、军事、教育、设计、制造等多个领域。最近几年，它开始进入教学领域，并取得了良好的效果。

其技术特征主要有以下几点：

1） 沉浸感。沉浸感主要是通过模拟仿真的环境，使学生能够身临其境地感受艺术作品和设计场景，深入了解艺术元素和设计原则的应用。此外，虚拟现实技术还能帮助学生全面融入艺术环境，通过自由移动和操作来优化设计方案和空间布局，培养学生的审美意识和情感表达能力，为未来的艺术实践奠定坚实基础。

2） 交互性。利用虚拟现实设备学生可以与艺术作品进行互动，感知场景的变化。这种方式能够激发学生的学习兴趣和参与度，从而推动艺术教育的创新发展。通过与虚拟世界的互动，学生还能够实时调整和修改设计方案，探索不同的创意可能性，从而在艺术设计的实践中不断突破传统的限制，创造出更具创新性和独特性的作品。

3） 构想性。VR技术作为一种创新的教育工具，通过创造出沉浸式的虚拟环境，学生可以在现实世界的限制之外尽情发挥想象力。这种技术不仅能够提供即时的视觉反馈，还能够加速设计过程，提高时效性，并且拓宽了艺术表现形式的边界。同时，虚拟现实还为学生提供了一个自由的创作空间，培养了他们的想象力和创造力[2]。

2 虚拟现实技术在艺术设计教学中的应用

通过对现代教育技术教学过程的研究，将教学过程分为课程设置、课堂实施、作品展示、课后实践四个环节。将VR技术应用在艺术设计教学过程中，能够扩充课程设置的范围，增强课堂教学的沉浸感，实现作品展示的直观性和真实性，提高实训实践的操作性和评价性。

2.1 虚拟现实技术在课程设置上的应用

虚拟现实技术应用在课程设置中，能够扩充课程设置的范围。

一是融入进已有课程中。越来越多的教育和机构开始将虚拟现实技术应用于艺术设计课程中，为学生提供更丰富的学习机会和体验。例如，可以应用于艺术设计史、艺术设计理论、艺术设计实践等多个方面，以满足不同层次和需求的学生。二是与已有课程的结合，开发出新的课程。教育机构还可以根据不同的培养方向和学生需求开发出新的VR艺术设计课程。例如，开设VR游戏设计、VR動画制作等课程。

在艺术设计史课程中，通过虚拟现实技术学生可以更加直观地了解不同时期和地区的艺术设计风格和发展历程，从而更好地理解艺术设计的演变和发展趋势。在艺术设计理论课程中，南京艺术学院在艺术专业核心课程群中加入虚拟现实知识的学习和应用，该校的数字媒体艺术系还下设有虚拟现实艺术、互动媒体艺术等专业方向，结合新技术使教学更具前沿性和应用性[3]。在艺术设计实践课程中，通过虚拟现实技术学生可以更加生动地体验和参与到艺术设计实践中，从而更好地掌握艺术设计的技能和方法。例如，清华大学美术学院动画专业引入了创新的“虚拟现实动画设计课程”，充分展现了虚拟现实技术的独特优势，包括沉浸性、交互性和激发想象力等，通过运用渲染技术、交互技术和传感技术等手段，动画艺术得以突破传统的画框思维模式，进一步探索了在跨学科技术背景下，以“突破画框”为核心的全新动画艺术教学模式[4]。

2.2 虚拟现实技术在课堂实施上的应用

将虚拟现实技术应用在课堂实施中，能够加强课堂教学的沉浸感。

艺术设计需要学生感知身边事物，教师要为学生创建一个利于创作的艺术氛围。虚拟现实技术能将无法直接接触的环境和事物呈现出来，让学习者全身心地沉浸到情境中。其趣味性还能促使学生进行自主探索，激发他们的学习热情。

朱永宁、葛婷等人综合运用多种研究方法，提出一种基于VR技术的全景式流体绘画创作系统，该系统为全景流体动力学绘画系统提供了一个新的全景图绘制方法，对其可用性作出评估后，结果显示那些具有流体绘画经验的学习者对这种系统有很高的评价[5]。

还有学者运用虚拟现实的沉浸式环境，开发学生的空间推理能力。柳瑞雪、王琛等人设计并开发沉浸式“陶瓷艺术与制作”课程并进行实验验证，研究结果表明与传统课堂教学相比，学习者在该环境进行陶瓷课学习后，空间推理技能得到了显著性提高[6]。在此之前已有很多学者提出类似观点，例如，在VR技术支持的学习环境中，学习者构建一个虚拟的“三维物体”并对其进行移动、旋转、变形组合等操作[7]，对虚拟“三维立方体”进行选择、移动等操作[8]，对虚拟的“多面体形状”进行移动、旋转和缩放等操作[9]。而通过虚拟现实技术的沉浸感增强学生的空间推理能力是这一领域新的思路。

以上的研究都表明，VR技术支持的课堂环境改进了传统的艺术设计教学方式，即采用电子白板、PPT 以及视频等技术工具进行二维学习的方式，帮助学习者在虚拟环境中体验艺术设计过程，发展学生的空间思维，激发学生艺术创作的潜力和兴趣。

2.3 虚拟现实技术在作品展示上的应用

将虚拟现实技术应用在作品展示中，能够实现作品展示的直观性和真实性。

在艺术设计专业学习中，教师常常会选择优秀的作品，在授课中作为教材和范本给其他学生学习，并在课堂上对它们进行评价分析。学生也需要经常到美术馆、展览馆从当代、过去的优秀艺术设计作品中汲取灵感。然而，传统的书面图像或电子图像的效果往往不够理想，而且多媒体视频或图像的分辨率也相对较低。为了提高作品展示的真实性，将作品放入虚拟现实设备中可以将作品更清晰、更全面地呈现给学习者。

日本Teamlab实验室推出“水晶宇宙中漫步”“无穷——和锦鲤一起在水面上舞蹈”等多重感官体验的装置，给参与者留下极为深刻的印象[10]。在文化遗产领域，以虚拟现实等计算机技术为支撑的数字文化遗产技术，为数字化记录、保存、展示和利用文化遗产提供了丰富的手段（潘志庚等，2020） 。例如，Young等人用虚拟修复技术结合三维扫描，完成了对石佛残缺部分的修复工作[11]；北京故宫博物院网站的研究人员营造出了《紫禁城·天子的宫殿》虚拟现实馆场，为浏览者提供全身心、高体验感的在线参观形式，领略故宫文化遗产的优美与精髓[12]。

这些虚拟展览、虚拟博物馆的出现加强了学习者对艺术的感官体验，使学习者能够更直观、深刻地理解作品，更好地体验设计者的创意，了解作品本身的精神内涵。

2.4 虚拟现实技术在课后实践中的应用

将虚拟现实技术应用在作品展示中，能够提高实训实践的操作性和评价性。

在艺术设计专业教学中，地点和空间制约了学生思维的广度和创造力。然而，通过VR技术实现虚拟实训，可以超越传统的教室环境，有效地解决这一问题，拓展学生的设计思维。此外，虚拟现实还能够为学生提供符合就业需求的真实工作场景。通过模拟真实的设计项目和工作流程，学生们可以在虚拟环境中进行操作和实践，有助于学生们更快地适应就业环境，提高他们的竞争力。

目前，VR技术已被广泛应用于各类艺术设计专业的实训课中。秦燕妮、谢浩等人提出采用沉浸式虚拟现实模拟包装盒的制作过程，让学生在虚拟环境下创建三维立体的包装盒，解决了艺术设计专业教学中抽象性设计问题，学生在制作產品的过程中发现误差，可以随时恢复上一步并修改，这一功能在节约资源的同时又使实践操作变得简便[13]。通过这种训练方式，可以让学生提前熟悉设计领域的实际工作，快速地掌握设计与制造技能。此外，虚拟现实技术还为一些学生学习榫卯结构的相关知识打下了坚实的基础，学生通过模拟训练，比如从模型库里选择合适的榫卯，然后将它们拆散或者组合，将理论知识转化为实际操作技能，激发了他们对专业的热情。

虚拟现实技术让人们沉浸在一个仿佛真实的环境中，提高实践教学的效果，让学生更加深入地理解概念。同时，它的应用还大大提升了教学的效率。不仅节省实验设备，还可以让多名学习者同时实训练习。还有一些VR实践教学平台将学生的实验操作过程完整地记录下来，并根据实际情况自动进行调整，以便更好地进行评估和反馈，从而减轻教师在教学中的考核工作量。虚拟现实技术的多种教学模式，实现了艺术设计专业的理论知识和实践技能的完美结合，从而更好地培养出具备创新思维和实践能力的人才。

3 虚拟现实技术在艺术设计教学中的局限和建议

3.1 虚拟现实技术在艺术设计教学中的局限

尽管虚拟现实技术在艺术设计教学体验中显示出很多优势，但它仍然是一种新兴技术，存在一些不足之处。

首先，制造过程可能需要耗费大量精力和资源。利用VR技术创造出多样的艺术设计实践，涉及大量的技能（灯光、纹理、背景、后期交互等），在呈现上逼真和真实间会存在一定差异[14]。同时还要考虑学生兴趣，设计有艺术感、有人文情感的虚拟环境[15]。其次，教师的培训和准备是一个挑战。使用VR技术进行教学需要教师具备相应的操作知识，以及设计和指导学生的能力。然而，许多教师可能缺乏相关的培训和经验。此外，教师还需要针对VR技术的应用进行课程设计和教学方法的调整，以适应艺术设计教学的特点和要求。最后，目前的虚拟设备无法支持所有功能的实现。虚拟现实的实践已经取得了长足的进展，但是由于它的技术门槛比较低，因此实践上仍然存在一定局限性。持续使用一些设备后还可能导致身心疲劳，例如快速扫描可能导致头痛，导致学生对课程降低热情。

因此在艺术设计教学实践方面，虚拟现实技术推广仍然存在一定的空白。

3.2 虚拟现实技术在艺术设计教学中的建议

第一，优化VR技术设备和软件。加强虚拟现实技术的各类软件、硬件设施建设，提升虚拟现实设备的使用体验，从而更好地满足艺术设计实训教学课程的需求。培养出一批专业的软件开发人员，以提高软件的性能和可靠性。此外，加强校企合作，采取多种模式，共同推动硬件设备的更新换代，并依据有关政策，给予更多的补贴和减免，以支持虚拟现实技术的发展。第二，加强教师的培训和支持。教育机构和学校应该提供定期的培训课程，帮助教师了解VR技术的基本原理、操作技巧和教学方法。此外，还可以鼓励教师参与技术应用的研究和实践项目，以不断提升他们的能力和经验。第三，鼓励学生参与创作和合作。因此，教育机构和教师应鼓励学生利用VR技术进行个人和团队的艺术设计创作。如，组织学生参与虚拟展览、竞赛和合作项目等，展示他们的作品和交流经验。这样的实践和合作将促进学生的主动学习和团队合作能力的培养。

总之，虚拟现实技术应用在艺术设计教学中显现出很大的潜力，但也存在一些问题。只有通过不断地探索和实践，才能充分发挥虚拟现实技术的优势，提高学生的实践能力和创新能力。

4 结束语

虚拟现实技术已经成为当今社会的一种重要的新兴技术，它的出现为艺术设计教学带来了前所未有的改变，为艺术设计专业的发展提供了强大的推动力。本研究对VR技术在艺术设计教学中的应用进行了综述和分析。通过对相关研究和案例的梳理，可以得出以下几个结论和展望。

首先，VR技术在艺术设计教学中的应用具有广阔的发展前景。通过虚拟现实技术，学生可以身临其境地体验艺术作品和设计场景，拓展了传统教学的局限性。通过提供更直观、互动和个性化的学习体验，可以激发学生的创造力和想象力，培养其对艺术设计的热情和批判性思维能力。

其次，VR技术在艺术设计教学中的应用还存在一些问题和挑战。首先是技术设备和成本的限制，高质量的虚拟现实设备和软件的投入需要一定的经费支持。其次是教师的培训和能力提升，他们需要适应和掌握新的教学工具和方法。此外，还需要进一步研究和探索如何将技术与课程内容和学习目标有效结合，以提升学生的学习效果和能力。

未来，可以从以下几个方面深入研究。首先，进一步优化虚拟现实的硬件设备和软件系统，提高其图像质量、交互性和用户体验。其次，探索多模态交互的设计，结合音频、触觉和动作捕捉等技术，使学生能够以更多样化的方式与虚拟环境进行互动。此外，还可以关注VR技术应用于具体的艺术设计领域，例如建筑设计、室内设计、时尚设计等，以满足不同学科和专业的需求。