公共艺术专业数字化教学空间多模态构建*

文/缪 虹 毕家义 袁秀雯 [哈尔滨理工大学]

2022 年是我国教育数字化转型的元年，我国正式进入全面推进数字教育化转型的时代。21世纪是数字化时代、智能化时代，我们国家正处在工业时代教育学向数字文明时代教育学转型的时期，高校教育受到外部环境的变化以及政策的引导，传统学习方式和空间不断变革，也为高校公共艺术教学提供了丰富的资源和学习的路径。三年疫情在线学习的灵活性推动了数字化教育转型的日程，全球各大高校逐渐推行这种个性化的柔性教育，以探索更加适合学生学习的路径。

一、数字化教育转型的本质——变革意识

如果把整个教育发展史分为早期的教育学、工业时代的教育学、数字文明时代的教育学三个阶段，我们现在正处在数字文明时代的教育学阶段。所谓教育数字化转型，不仅指物理世界记录到数字世界的阶段，更指的是从教学空间迁移到数字世界的阶段逐步演化到通过数字世界的特性（大数据、人工智能、元宇宙等）变革和重构教与学的过程，进而形成教育新生态，并且是由人主动参与并利用数字技术的优势，以促进教育的系统结构、功能、文化发生创变的过程，使教育系统具有更强的运行活力与更高的服务价值。如果把全球教育的需求分为三个阶段：第一阶段，更多人接受高等教育；第二阶段，提高学术成就，让更多学生获得证书和学位；第三阶段，“需求驱动”教育，确保毕业生做好就业准备，并在一生中获得有意义的职业。那么我国高校教育目前正处在第三阶段，数字教育开展“需求驱动”改革以适应新兴时代社会经济的发展，包括整个教育结构和人的培养结构、课程与教学的概念被全新地阐释、课程教学理论和方法需要更新、教与学的方式和空间都会发生根本性和颠覆性的变革。

二、做好当代公共艺术专业数字教育方式的变革

在当前的数字大趋势下，AI 不断撼动着当代人对于绘画艺术设计基础能力的坚守，普通设计人才正面临着被代替的危机，学生学习处于传统艺术设计和数字艺术的转换链接中。大多数学生毕业后认识到真正决定创意水准的是本科的基础教育，扎实的基础训练和正确的认知方法是非常重要的，基础能力就是学生的核心竞争力，万变不离其宗。在保证学生造型和设计基础能力稳定的前提下，任何数字技术和教学模式都能加持学生创作能力的羽化和成长，在艺术与科技融合下的当代数字教育将如何与传统的艺术基础教学内容结合？新时代AI 智能教育和数字化拓展了高校教学的视野和格局，数字化教育模式为高校公共艺术专业基础课程提供更加广阔的平台和通道，数字化的呈现更拓宽了教师的教学途径。在这个信息大爆发的新时代，数字艺术广泛应用于艺术创作和理论教学中，数字艺术的出现是新型技术与艺术互相影响的典型范例。重要的是对当代高校壁画人才培养提出了新的要求。

（一）传统公共艺术壁画教学与数字化教学的链接

公共艺术专业的基础教育是学生未来发展的基石，从传统壁画的二维形式到当代壁画的多维形式之间的跨越是巨大的，既要求壁画创作者有扎实的绘画基本功，又要具备设计、统筹、沟通、工程技术及多媒体运用等较强的综合能力。在壁画教学中，面临的问题多且繁杂，如时间成本高、实践地点多而分散、场地测量、制作过程不能反复等问题，使得本硕教育在有限的时间内掌握所有的基础知识、专业技能、创作方法等非常困难。尽管采用了线上结合线下再完成考察、实习等训练，也难以覆盖当代壁画创作涉及的公共互动性和多媒介等技术问题。因此，当代公共艺术专业教学作为数字时代下获得机会最多的专业之一，应与时俱进不断完善教学课程体系建设，探索更适合的艺术和信息学科融合的教学机制与培养模式。培养造就兼具艺术性与技术性的复合型艺术人才是当前公共艺术专业壁画教学的迫切需求。

（二）当代壁画创作方式的多维性特征

当代壁画是集观念、行为、美术、技术、策划、制作等为一体的综合性艺术，具有多元化、多维性、公共性和互动性特征。当代壁画在传统设计基础上又增加了声、光、电技术等新媒体方式，呈现出人机交互、跨媒体协同的新特点，让公众产生视、听、触觉的全方位体验。这种艺术与科技高度融合的表现形式，使壁画与建筑环境空间更紧密地融为一体，也使公共艺术的表现载体、传播媒介及思想内涵发生变革。

三、公共艺术专业数字教学空间维度的构建——适需服务

《福布斯》发布了教育数字转型六大趋势，游戏化学习、个性化学习、IT 智能、学习空间再设计、数字教室装备、虚拟混合现实等。其中学习空间再设计、数字教室装备的理念与当代公共艺术专业教学空间维度的重新构建是不谋而合的。高校以学生为中心，未来数字教育系统打造“机制灵活”“开放创新”“适需服务”的办学理念。

（一）多人协同教育空间模式——VR教室

2018 年发布了蓝皮书《工学融合对人的技能发展至关重要》的报告，为人类技能发展起到推动作用。在沉浸式壁画教学中，VR设备引入课堂就如同给学生加上一对隐形的翅膀，可以跨越千山万水，高效率地领略各种壁画场景，让传统的平面知识形象立体化，学生主动参与建立更加直观的学习和感知过程。我们从功能的角度来分析一下两种主要类型的VR教室。5G和全息技术通过采集教师的系统——全息编码，全息影像信号出现在全息还原端的结构里面实现多人协同教学模式，教师可以实现立体影像不借助任何屏幕或介质直接悬浮在自由空间中，以全息的空中形象形式出现，同时调动多重感官，增强教学互动性。如“板书同屏演示”“双师教学”等。

（二）沉浸式VR 教学是一个多维信息空间的重构

沉浸式VR 教学是计算机生成的一种多源信息融合、交互式的三维动态的仿真模拟环境。沉浸式壁画教学模式的内涵是广泛的，以视觉形式产生一个多维信息空间，将多通道视频同步技术、音响技术等完美地融合在一起，从而形成一个被三维立体影像画面包围的供多人同时参观体验的完全沉浸式的虚拟环境。智能教室且拥有开阔的虚拟现实场景，技术层面仅需要运用全息投影和互动投影技术。

在沉浸式壁画教学与创作中，高度还原了真实场景的空间大小、结构布局、光影效果等，让学生在三维仿真场景中体验和实践壁画设计全过程，直观展现设计思路，形成仿真的设计体验，具有现场感、互动性、开放性的特征。

1.现场感

沉浸式壁画教学通过VR 与数字影像相结合的虚拟技术对真实场景进行生动再现和还原，具备了无论何时何地都能够高度“模拟”出所需要学习的有关壁画图像原貌和准确的现场环境特征，使学生在虚拟环境中获得身临其境的现场体验感。学生可以在虚拟现实世界中进行广泛的壁画知识游览、壁画艺术创作等单人或多人合作体验。沉浸式教学带来的现场感是超越时间和空间维度的，规避了户外教学活动的各种弊端和隐患，从而快速达到“跨时间和地域”学习目的。VR观看莫高窟、榆林窟、麦积山石窟等打破了因距离、时间、资金等客观条件的束缚而得到最大化的应用，即使教室和壁画教学内容相隔千里，通过虚拟现实技术手段对整体教学空间进行重建，实现课堂与实践同步化。教学中考察敦煌莫高窟的第285窟的藻井壁画（图1）清晰可见，虚拟教育环境就可以支撑课堂的模拟定位并在几十个交互视点之间相互转换，敦煌壁画的精微细节可以慢放，学生可以从顶部或特殊视角观察，把物体“放大”或“缩小”，或者移动到洞窟内彩塑的任何角度，探索彩塑造型与结构特征，让学生如同在现实情境中接受教育与互动创作，满足学生的现场感、体验感。

图1 莫高窟第285窟——藻井壁画

2.互动性

沉浸式壁画教学将传统的单向教育转化为认知交互，在教学过程中，互动指通过手势、语音等媒介对受体实施触发、标注等动作。师生可以用自然的方式与虚拟的环境进行交互操作，师生角色互换，换位思考，教师帮助学生以互动的方式准确地理解内容。教学型VR教室使用多人协同教育管理系统，适用于师生多人头戴VR 一体机，协同实时完成VR 空间教学的任务，通过教师移动播控终端控制学生VR学习终端中内容的播放。学生戴上VR 头盔体验教学内容，支持近百人同时在VR 中上课，甚至异地远程互动教学。在VR壁画教学中，教师能够把一些视频、文字、图片、三维模型、全景照片等传统资源一键输出到VR 头盔、CAVE 系统、全息设备等VR 呈现平台上进行展现。教师在虚拟的三维环境中向学生讲解课程知识点，结合VR 互动、3D 演示以及电脑操作来辅助传统的壁画教学，通过师生之间的交互演示和实验观察，完成在VR 设备或电脑上的操作实验，大大提高了教学效率与学生的认知效果。沉浸式教学系统中涉及的人工智能和云计算技术手段丰富，无论是教学型VR 教室还是创作型VR 教室，老师都可以对学生进行同视角观察，位置同步，课堂快速互动和沟通。

3.开放性

越来越多的公共艺术场景进行了数字采集、加工和存储，已经形成了相当规模的数字化资源库。这些资源库都将作为公共艺术专业数字化教学的外部资源引入课堂，构建了一个开放式、多元化的数字教学系统。

（三）VR自由创作空间——成果转化

由于VR与数字影像相结合拥有了高度“模拟”性的特质，壁画创作打破空间中一切物理条件的限制以VR 虚拟现实技术手段实现了在无限立体空间中设计一体化的现实。VR 技术将壁画创作任务的场景、作品尺寸、位置等信息内容进行全景生成，数字技术同步实现对虚拟环境中壁画创作或设计的操作，就像在现实环境里创作所考虑的因素一样，使学生得以在虚拟创作中获得需要的思考与实验。教师容易识别学生当前的创作进程和成果，支持课堂的全真模拟展示和交互，提高了学生自主学习和创作的主动性、实践性和真实感。

数字化设计是指数字技术与设计的紧密结合，它具有可视化、可交互的特性。在公共艺术数字教学中可以建立专家教授和车间技师的双循环实践型教学互动关系，同时兼具现代科技设立了电子成型车间（包括3D打印、CNC、激光切割）。建立学生虚拟创作实训教室，设计师可以通过人工智能、数字媒介、AR 交互等数字化技术，来完成音图制作、影视动画与3D 建模等操作。创作型虚拟教室支持众多学生在VR 空间中共享一台VR设备实现多人协同合作，可以分别负责AI设计、3D打印、多媒体编辑制作等，让学生通过简单易学的操作在VR中完成3D绘画和陶瓷壁画作品等，丰富师生在VR教室中的展示设计和创作成果转化实践的应用。

（四）探索VR 沉浸式隐私空间——放飞梦想

电梯拥挤时，人们会自动抬头看向天花板，属于人本能地寻求安全隐私空间。同理，学生进入一种特定相对“封闭”沉浸式模拟环境中，在心理上感觉被转移到另外的空间之中，有效地利用虚拟技术将环境、多媒体及多维度的感官刺激融入教学的，过程中给学生进行专业教学和创作方向性的引导，创作时学生需要进行自我消解和探索的人性化隐私空间。好的教育在不同维度都能给学生留下适当的隐私空间，让学生自在地做他们想做的事，才是教育的至高境界。沉浸式空间已经存在于我们的教学中，是区别于现实世界的教室空间，可以让学生获得超越感知的体验，让心灵获得深层次的满足。VR 创作通过使用虚拟现实、全息投影、互动装置等技术手段，将学生带入一个逼真的虚拟空间中，让学生释放潜力并感受身临其境的沉浸式体验。

结语

数字技术在教育领域的普及和应用，拓展了公共艺术专业数字化教学方式和教学空间的模式，为学生提供了一个开放的数字化公共艺术信息资料库和创作交互平台。科学技术为数字化教学转型提供了更多的可能，数字教学模式在高校及社会各层面的不断探讨和论证中逐渐验证它的应用范围与效果，是对传统教学的一次与时俱进的改革和推进，符合新时代公共艺术教学理念，体现认识建构主义教育的核心价值，对培养满足当今社会对公共艺术专业建设需求的高素质人才具有重要的实践意义。