XR虚拟实训中心的设计人才培养模式改革思路

全行 张文涛

摘要：随着虚拟现实等数字智能技术的发展，以实训中心为依托的实训教学面临着新的机遇和话语体系。为了明晰XR虚拟现实技术如何助力设计人才培养，文章通过虚拟实训中心建设与研究现状、内驱责任、人才培养思路和积极价值四个方面的探讨，提出实训教学数智化思维转变，建构有效助力应用型高校的实训课程，并总结依托虚拟实训中心的设计人才培养的方法论措施，旨在分析依托虚拟实训中心的设计类人才培养的规律，定位其教学角色，推动智能时代虚拟实训中心教学模式改革。

关键词：设计教育；虚拟实训中心；XR技术；人才培养；教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2024）05-0088-03

Abstract：With the development of digital intelligence technologies such as virtual reality，practical teaching based on training centers is facing new opportunities and discourse systems. In order to study how extended reality technology can assist in the cultivation of design talents. The article explores the construction and research status，responsibility，talent cultivation ideas，and positive values of virtual training centers，proposes a transformation of digital thinking in practical teaching，constructs effective practical training courses to assist applied universities，and summarizes the methodological measures for cultivating design talents based on virtual training centers. The aim is to analyze the laws of cultivating design talents based on virtual training centers，position their teaching roles，and promote the reform of the teaching mode of virtual training centers in the intelligent era.

Keywords：Design education；Virtual training center；Extended reality；Personnel training；Teaching reform

引言

2022年9月召開的联合国教育变革峰会发布《确保和提高全民公共数字化学习质量行动倡议》，呼吁世界各国充分利用数字技术优势赋能教与学。[1]目前，虚拟现实技术日趋完善，这既为设计师提供了全新的设计工具、手段、机遇和挑战，也为设计人才的培养营造了全新的语境。由于设计类人才培养固有的实践性，以及对前沿技术的高敏感要求，智能时代的设计人才培养需要跟上数字技术发展步伐，虚拟实训中心的建设和使用就为设计人才培养和设计人才需求之间搭建了一个桥梁。所谓的XR虚拟实训中心，是综合了AR、VR和MR技术的实训中心，以三维影像、立体空间和交互式触发为呈现特点，可以满足学生虚拟仿真的教学实训需求。通过建设资源平台，各用户仅配备各类VR/AR显示终端，便可共享各类VR资源，在任意场所完成实训、科创活动，实现统一集中管理，提高资源利用率。

一、XR虚拟实训中心建设与研究现状

近年来，XR技术在5G技术和元宇宙的浪潮下获得了突飞猛进的发展。根据范丽亚（2022）等人对2021年XR热点的回眸，XR产业在硬件侧、软件侧、内容及应用侧均取得了重大突破。因此，随着5G分布式精准云和确定性精准网的发展，信集（2020）、王运召（2021）、苏峰（2022）等认为XR技术为教育领域的信息技术应用，尤其是为智慧教育、体验教育提供了新机遇。

目前，已有学者关注到XR技术对于应用型高校实训课程的助力作用。2020年8月，深圳职业技术学院与深圳移动联合实现了5G+VR/ AR/MR沉浸式教学、云XR平台和边缘计算等。从当前的研究看，学者们对XR虚拟实训中心的发展前景大多持积极态度。比如高伟、颜蕾等（2020）梳理了虚拟现实技术在中职教育中应用现状，认为虚拟现实技术可以实现跨时间、跨空间的信息和情景传播，尤其在高难度、高危险性的实训环境中，可以提供前期的替代性训练，从而提高实际操作中的安全性和成功率，表现形式的新颖也可以激发学生的积极性和创造性。杨丹、眭碧霞（2021）集中讨论了“5G+XR”支持的实训教学变革，总结了基于具身体验的、基于数字孪生模型的、人与智能机器跨地域协同的，以及实践与创新创造相融合的4种实训模式。从应用学科来看，王运召（2021）总结了XR技术在法学教学中的价值，认为在法学教学中引入扩展现实技术，能实现感观模拟的功能创新，赋予法学教学类人化感知；苏峰、林通（2022）讨论了基于XR技术的警务实训教学模式，并认为XR技术的应用在一定程度上将缓解了局、企协作关系以及健全相关实训教学制度机制不健全、相关技术不够成熟、师生知识理念及能力培养等一系列问题。目前对于XR虚拟实训中心的研究大多集中在对事件的描述、特征的总结、问题的提出。而褚乐阳、陈卫东等（2019）在《扩展现实（XR）技术及其教育应用展望》一文中的讨论比较深入，对XR这种沉浸式技术进行了学术史梳理和哲学思考，并指出XR技术可为学习者提供智能教育产品设计，更有利于游戏化学习的实施，可创设智慧的学习环境，可优化创客教育、设计教育、特殊教育等的实施。

国外相关研究在COVID-19之后大量涌现，并认为现在正是运用XR技术发展远程教育（Ahmed Alnagrat，2022）、继续教育（JoséFerreira，2020）的好时机。也有观点将XR技术在教育中的应用对象扩展到教师本身，将XR作为鼓励教师紧跟时代和企业需求变化，激发教师终身学习的动力（Karl W. Kosko，2021）。这些与国内研究中看重XR对教育与科技融合、校企间合作的积极作用是一致的。不过，也有研究者（Anna Vasilchenko，2020）认为，应当冷静对待XR技术对教育的介入和发展前景，因为目前受制于技术的成熟度、课程资源建设的成本，XR尚无法成为主流的教学和实训方式。Vasilchenko尤其提出了在VR教学场景体验中，过分地强调了观看和体验的“个体性”，这与课堂教育的集体性和场域性是相悖的。

基于上述梳理可以看出，即使现有一些学校通过招标的形式建设了XR虚拟实训中心，学者们也都将XR技术的发展作为教学，尤其是虚拟实训课程发展的新契机，但XR对虚拟实训中心的技术介入仍然属于一个新话题，仍有诸多争议和不确定性，而这些也正是进一步研究需要面对和探讨的方面。

二、元宇宙时代设计人才培养的内驱责任

在元宇宙已經成为科技领域不可回避的发展趋势的当下，设计是元宇宙建构中重要的一环，更成为链接科技与用户的重要服务环节。所以，在设计人才培养中，一方面应跟紧当前科技的发展，直面需求，另一方面也不能够将设计视为一个孤立的教育内容，设计本身的实用性价值和跨学科属性已经决定了设计类人才的培养需要被置于大的社会和时代背景之中。在这个意义上，通过教育使得人才适应元宇宙时代的设计要求和信息传达系统，甚至挖掘设计人才在元宇宙时代的创新引领潜能，是目前设计教育对人才培养的内驱责任。

（一）设计教育者对学习者的责任

目前在设计人才培养中，相对于学习者或者说受教育者而言，教育者仍然对培养目标、培养方式、教育内容和教育方式占据着主动权。因此，首先应该敏感捕捉到设计发展趋势，并承担起人才培养迭代责任的是设计教育者。对于XR虚拟实训中心的建设而言，可在保持以设计人才培养的核心不变的同时，在学校层面，集中学校力量统一建设的虚拟仿真实训中心，虚拟现实平台支撑各学院专业集群虚拟现实资源运行，实现既节约不同专业集群项目虚拟现实平台硬件重复建设资金，又能规范全校范围虚拟现实资源建设和集中统筹管理，使创客空间、创业空间、教学空间、虚拟实训空间等融为一体。一般的虚拟仿真实训中心总体布局主要分为沉浸交互体验区、研究开发区、学习交流区等3个部分，具体空间布局如图1所示。

“设计师可以通过扩展现实将设计方案以更加真实，全面的效果快速应用于实际场景中进行展示，使受众在方案阶段就能对设计有直观的了解和感受。”[2]该教学方式打破原有对静止或静态事物的观察，实现教学过程中不容易操作实验案例的虚拟演练，通过动态全景环境虚拟提升学生学习兴趣、好奇心和求知欲，激发学生自主学习和创新灵感，提高学生实践技能；同时，多人协同可以进一步规范学生实操习惯，培养团队意识和职业操守，提高学习效率。因此，建设XR虚拟实训中心，可以说是设计教育者对元宇宙时代设计教育新责任的重要回应和积极反馈。

（二）设计学习者对用户的责任

XR技术下的虚拟情景成为了用户新的观看对象，其“拓展现实”“虚拟现实”注定了它与传统的观看方式有所不同。虽然技术的发展之下，虚拟现实的体验也将触觉等感官纳入考量，但仍然更多依赖视觉。“眼球追踪的技术、动作捕捉的技术等，都会变得更加先进。这些技术的完善，能够给人们带来更好的体验，让虚拟现实变得更加逼真，无限接近真实的世界。”[3]这里就引申出了迫切需要回应的视觉问题，即所谓的“虚拟”是一种不依赖于实体的存在，但对于视觉感官而言却是“身临其境”的真实。所以，对于这种新的观看对象，从用户的角度来说，XR虚拟实训中心的图像观看方式、场景体验方式、认知形成方式、交互触发反馈效果、视觉接受方式都不同于当前主流的设计工具。

对于接受培养的设计学生而言，虚拟现实实训中心提供的一种完全沉浸式立体视觉体验，它跟踪头部及手部位置，进行虚拟现实的立体交互，隔离现实环境。对于设计人才来说，这种创作方式更为直观、有效。因此，在设计教学中，我们要将学习者作为真正地为用户提供服务的设计服务者，充分考虑元宇宙时代设计不同于以往的特性。更重要的是，设计学习者要从对用户负责的态度基础上，既善于运用新科技辅助设计能力提升，也及时更新知识技能，从而满足用户的诉求。

（三）社会对设计人才培养语境的责任

设计人才的培养天然地存在着多元的、复杂的周边关系。这里所谓的“周边关系”，既包括校企关系，也包括学校与社区的关系、学校与学生家长的关系，乃至人才与国家发展的关系。“在系统思维作用下，设计关注交互、服务和体验设计，关注社区人际互动与环境相生，关注组织架构与社会问题，其中很多问题涉及复杂的社会、政治、经济等基础因素，且新兴技术、行为科学、心理诉求、观念意识等多维因素介入所形成的交叉融合局面使得问题更为复杂，这无形中对设计提出更高的要求。”[4]目前，XR技术已经渗透到了不少领域，包括商业、医疗健康、军事、制造业、交通业、旅游业等。这也就意味着以XR技术为桥梁，高校的实训课程与行业发展的现实需求取得了连接。

应用型高校课程设置中的实践操作课程占比高，但是受限于实训条件，有些实训教学难以开展，利用沉浸式XR应用不但可破解这些难题，而且还可以创设一些以前实施不了，或存在危险，或无法重现的情境，从而进一步构建协同合作和供需平衡的校企关系（如图2）。设计，作为一个建构在生产端和需求端之间的关联性环节，“仿真”技术的提高带来的是针对性、精准度更高的产品匹配要求。为此，XR虚拟实训中心的周边关系“超越以往任何时期的一种新型协同合作关系，甚至可以称为一种‘合作共生体，全面推进高素质和高技术技能人才的定向、精准培养”[5]。

三、基于虚拟现实技术的设计人才培养思路

目前，XR实训中心的发展仍处于初级阶段，学校设置的虚拟现实技术支持下的课程比较有限。经过近年的发展，各高校的设计人才培养已经形成了较为成熟的教学体系，但元宇宙时代的设计需求和用户诉求已经对设计人才培养提出了新的要求，为此，我们需要在教育思维、系统性建构、课程主题和内容上做出响应。

（一）意识先行，深化设计教育改革创新

设计，是一门实用性非常强的学科，这就要求教师和学生始终保持对新技术、新趋势的开放态度。“大数据、人工智能等计算技术的进步对数字媒体艺术设计中的‘远见（insight）提出了更高的要求。这里的远见包含两个方面：一方面主要指更加丰富的创新想象能力，另一方面主要指贯穿整个设计过程的成长型思维。”[6]

首先，要激发教师和学生打开和接受新技术的创新意识。诚然，当前的XR技术还发展不完全，但教师和学生在这一时期便可以及时地关注人工智能、5G、XR等新一代信息技术的发展，并把它们作为带动设计学习和人才培养的重要技术节点。教育是具有长期性的，这既包含了教育本身的完成周期，也指对学生的影响。因此，为了应对信息技术的日新月异，教师和学生都应该采纳一种更开放和进取的姿态，用高远的立意延长教育的有效性。

其次，将虚拟现实设计作为实体设计的延伸。虚拟现实技术之所以与设计学科、设计教育有着深刻的关联，是由于设计为虚拟的现实、为元宇宙提供的建构性支持。进而，我们可以在此基础上发挥设计的作用，如营造视觉空间、提供视觉体验，等等，这些都可以被视为虚拟现实技术对设计的拓展。基于此，我们可以认为元宇宙时代设计人才的培养是对当前设计教育的更进一步，这是明确深化设计教育改革创新未来方向的关键。

再次，要彰显设计教育在元宇宙时代的综合性、贯通性特征。新文科背景下，设计人才的培养，“要与计算机、广告学、材料工程等相关专业增强互动与合作，实现优势互补，拓宽知识领域”[7]。自从元宇宙元年，这个去中心化的平行世界将多领域、多学科整合到了一个场域，更是成为了政治、经济、文化进行对话的新平台。与传统意义的时空不同的是，设计在其中具有了更多主动参与的机会，也对元宇宙的体验建构更具影响力。换而言之，在虚拟现实时代，设计人才的培养应逐渐凸显出专业知识与跨领域融合的主导模式。

（二）全面支持，完善设计教育系统性建构

第一，积极依靠政策支持，争取经费保障。习近平总书记在中共中央政治局第十一次集体学习时强调，“要按照发展新质生产力要求，畅通教育、科技、人才的良性循环，完善人才培养、引进、使用、合理流动的工作机制”。这为我们做好人才工作、促进新质生产力发展提供了基本遵循。教育部、各省、多校对虚拟仿真实训基地的培育项目都加大了经费投入，切实推进虚拟现实技术与教育教学的深度融合，赋能教育高质量发展。在这样的大背景下，设计教育也要看准政策方向，争取建设经费支持。

第二，完善教师培训支持，营造创新氛围。尽管设计教育者已经具备了设计知识和能力，但在元宇宙时代，教育者需要及时更新自己的知识体系，学校和信息技术掌握者也应该为设计教师提供一定的培训机会。这种培训的支持和氛围的营造实际上呼应了设计人才培养的初衷，最终将积极作用于元宇宙设计新的表征策略。

第三，要将对虚拟现实等新一代信息技术的关注纳入人才培养评价标准。突破信息技术进入设计人才培养瓶颈的契机在于，设计人才培养评价标准自身的结构性调整，真正将虚拟现实等信息技术作为设计人才培养的一项内容或一个媒介，正式建立起新的话语体系，这既有利于教育改革的落实，也有利于形成相对稳定的教育标准，以促进其长期、可持续发展。

（三）课程改革，落实设计教育新要求

首先，要推动新一代信息技术深度融入设计教育教学全过程。传统教育受制于“教师-学生”的预设定位，设计教育的主要环节表现为课堂、讲座、实习等单向输出，当虚拟现实等技术进入设计人才培养时，其教育场景就更加多样、立体、可感知，这有助于學生形成良好的创作体验和先进的设计思维，并将其反映在自己的实践中。因此，有必要全方位、扎实落实信息技术对设计教育教学的融入，而不仅仅将虚拟现实作为一个“华丽的噱头”。

其次，引导发展以赛代课，以赛代训的教学形式。目前，已经有赛项关注到虚拟现实设计技能等比赛内容，比如全国工业和信息化技术技能大赛虚拟现实产品设计师赛项、中国虚拟现实大赛、全国职业院校技能大赛虚拟现实（VR）设计与制作赛项等。在备赛过程中，学生需要锤炼制作技术、反复打磨作品呈现效果，参加竞赛可以提升设计学习者的创新实践能力。更重要的是，尤其对于虚拟现实设计这类较为新兴的学习内容，参加比赛可以为师生提供交流互鉴的机会，了解前沿技术和设计发展动态。

最后，要尽可能地丰富教育信息化2.0转型下的课程资源。有的学校虽然建立了虚拟实训中心，但受制于课程和教师教学内容的更新速度，实训中心的利用效率不高。因此，我们要解决的就是建立丰富的虚拟实训课程资源，让设计人才的培养能够借力于XR技术的发展。当技术与教学通力合作，就可以为应用型高校，开放教育、继续教育类高校提供在更广泛范围内实现XR教学的可能性，丰富学校的实训或其他课程的设置。

四、虚拟实训中心对设计人才培养的积极价值

第一，XR虚拟实训中心可以有效助力应用型高校的实训课程，提升实训效果。虽然目前的XR虚拟实训中心建设和应用中仍存在传统实操教学模式限制、关联智能技术尚不成熟、教师信息技术应用能力不高等限制因素，但XR技术对情境再现的真实性、可感知性、交互性、及时修正完善的可能性，都与实训中心建设要求高度契合，因此在5G、XR等智慧技术快速发展的当下，需要更新教学观念，意识到XR虚拟实训中心可挖掘、可探究、可有效运行的发展前景。

第二，XR技术的逐渐成熟为XR与特定学科的交叉带来可能，将有可能引领未来应用型高等教育发展的另一种形态和模式。XR虚拟实训中心为当前高等教育中实践教学欠缺的困境提供一种解决方案，XR与设计教育的结合不仅可以增强真实性、场景化学习体验，提升教学效果，而且为高质量设计人才的培养、培训提供学习平台，提升学生的职业和社会意识，以便更顺利、有效地融入到企业和社会生产中去。

第三，推动科学技术进步下人才培养模式的转型发展。我国的教育信息化正处在以新一代信息技术实现信息化教学2.0“个性化、个别化、人性化（智能化）、差异化、精确化、公平而有质量”目标的关键转折点。XR是教学资源的最新表现形式，基于XR技术与教育的融合，应用学科将逐步从讲授走向体验和实践，同时有助于培养学习者的“以用户和需求為中心”的行业意识。正如全球顶尖的创新设计专家埃佐·曼奇尼（Ezio Manzini）教授所言，“在面向网络化可持续社会的转型过程中，所有的设计都是（或者应该是）一种设计研究活动，都应该推动社会技术实验”。[8]

结语

如果说图片、影像等二维数字化呈现还有着一些对文化故事的单向度叙事倾向，那么当前虚拟现实等技术支持下的三维数字化呈现则更加强调“人”在设计对象感悟和传承过程中的主动性。对于设计类人才培养而言，接受并充分利用XR技术是科技发展与意识进步公共推动的必然结果。对于前者而言，当前的设计教学的虚拟实训得益于数字技术的进步，学生也得以通过更为可见的方式提升设计质量；而对于后者而言，这是设计类人才培养和教学模式的变革，是对学生和教师的内在观念的更新。因此，当二者共同地作用于设计类人才的培养，一方面，让学生自己动手设计和探究虚拟仿真项目，培养学生自主学习能力、空间想象能力和技术创新能力，同时培养团队意识；另一方面，教师可利用虚拟仿真技术的沉浸感、互动性等技术特点，随时进入学生虚拟场景进行技术指导，从而达到提高人才培养质量的目标。

基金项目：本文为 2022 年江苏省教育科学规划课题“基于 XR 技术的虚拟实训中心建构与应用研究”（B/2022/01/162）；2023 年江苏开放大学（江苏城市职业学院）教学改革研究课题“智能时代虚拟实训中心教学模式改革的理论与实践研究”（重点课题）（23-ZD-05）；2023年度高校哲学社会科学研究一般项目“基于XR技术的博物馆沉浸式设计研究”（2023SJYB0782）；2023 年江苏省产学研合作项目“虚拟仿真多人交互平台及实训软件研发”（BY20230119）阶段性成果之一

参考文献

[1]刘宝存，岑宇. 以数字素养框架推动数字化人才培养[N]. 中国教育报，2023年2月27日.http：//www.jyb.cn/rmtzgjyb/202302/t20230227_2111004461.html

[2]杨杰，蔡子杰. 信息时代扩展现实技术（XR）对设计发展的影响[J]. 设计，2021，34（13）：49-51.

[3]宋磊等. 元宇宙时代的虚拟现实[M]. 北京：中华工商联合出版社，2021：15.

[4]吴聪.设计无界——由设计观念演化谈起[J]. 设计，2023，36（19）：88-90.

[5]杨丹，眭碧霞. “5G+XR”支持的实训教学变革：模式、挑战与建议[J]. 职业技术教育，2021，42（17）：43-47.

[6]耿卫东. 计算机基础教育对数字媒体艺术人才培养的重要性——“成长型”思维的培养[J]. 艺术教育，2018（04）：8.

[7]叶绿格. 新文科背景下艺术设计专业复合型人才培养模式探究[J]. 设计，2023，36（16）：76-79.

[8]（意）埃佐·曼奇尼. 钟芳，马谨译，设计，在人人设计的时代 社会创新设计导论[M]. 北京：电子工业出版社，2016：61.