【正文】  摘 要:针对高校艺术设计专业实践教学存在的缺陷和不足，提出了虚拟实践教学环节的构建理念。通过阐释该教学环节构建的必要性，并提出了相应的构建和解决方案，同时结合室内设计课程，设计和开发了一套高度仿真的三维室内装修虚拟实践教学系统。
  关键词:艺术设计专业；虚拟实践；教学系统
  Abstract: In view of the existed flaws of teaching practice in art design major,the study puts forward the idea of constructing the virtual practice teaching.The study raised corresponding solutions and designed a highly simulation teaching system of 3d interior decoration virtual practice by combining the courses of  interior design and complaining the necessity of the practice instruction .
  Keywords: Art Design Major，Virtual Practice，The Teaching System
  迄今为止，国内外相关研究和应用成果绝大多数存在于理工科的“虚拟实验室”领域[1] ，而“虚拟实践”则绝大部分以哲学意义上的理论性研究为主，实际运用还比较少[2][3]。艺术设计专业的实践课程通常是在室外或野外大自然的环境中展开实践活动的，其实践方式、实践目标有别于工程科技领域的“虚拟实验室”模式[4][5]。此外，国内外艺术院校，尤其是艺术设计专业，还没有从真正意义上开展过虚拟实践教学，虚拟实践教学的研究寥寥无几。有鉴于此，我们提出了艺术设计专业虚拟实践教学环节构建的思路。
  一、艺术设计专业虚拟实践教学环节构建的必要性
　　高校环境艺术设计专业的实践性非常强[6]，除了常规课堂教学环节，还把外出写生、专业考察、专题实践、毕业实习等视为艺术设计专业的实践环节。专业考察、专题实践虽是必不可少的实践活动，但它是非线性的，无法和教学环节进行实时互动和有机地联系起来，因而其时效性、针对性、自主性都比较差，无法满足艺术设计专业特定课程的特定实践需求。诚然，一些专业课程，根据教学需要安排学生到实训基地或施工现场进行实践或操作，但也往往要受到天气、场地、交通、资金、时间、管理等众多条件的限制，甚至还存在安全性问题的考量，常规的实践性教学环节在很多艺术设计专业落实的机会和落实程度还是很有限的。而虚拟现实技术作为一种模拟真实环境和物体的手段，可以让没有经历过某种环境的人，全身心地进入到特定环境中，从而获得身临其境的感受，改变了过去人类只能靠亲身经历了解环境的模式，为人类认识开辟了一条新途径[7]。在虚拟现实技术快速发展的当下，基于高校艺术设计专业实践性教学环节存在的不足，针对应用型人才培养的需要，我们提出了“构建艺术设计专业虚拟实践教学环节”，引入虚拟现实技术，构建虚拟实践教学环节，用虚拟现实技术之“长”弥补现有实践教学环节之“短”，以达到提高教学效率、培养高素质应用型人才的目的。
  二、艺术设计专业虚拟实践教学环节的构建方案
  1、“1+1”模式的虚拟实践教学环节
　　“1+1”的虚拟实践教学环节的构建方案，即常规教学环节+虚拟实践环节，采用虚拟实践与现实环节互补、理论方案与实践操作互促，把虚拟实践作为现实实践教学的一个有力补充和重要环节纳入艺术设计专业教学体系中。前期，把虚拟实践作为某些艺术设计专业课程的一个教学环节来构建，条件成熟时将进一步扩大范围并形成虚拟实践教学体系。虚拟实践教学环节主要安排在课程教学的最后阶段，也可以根据个别专业教学情况穿插在中间。在现实环节安排学生学习与课程相关的实践理论，充分准备设计资料、实验数据，然后进入虚拟环节，按实践课程规划，逐一完成各虚拟实践操作规程。离开虚拟环节以后，学生通过收集、整理计算机在虚拟实践过程中获取的各种操作结果，比对现实实践，验证虚拟实践，完善实施方案。
　　我们以居住空间设计为例，论述“1+1”模式的实践教学环节构建理念。居住空间设计教学模式上采用“1+1”的实践教学环节实施方案，即常规教学与虚拟实践教学环节（动手与验证为主）结合的方式，在教学方法上，常规教学采用案例教学、小组讨论、启发引导、讲练结合的方式进行教学，而虚拟实践教学环节则是采用虚拟现实教学平台，由教师引导学生进行自主虚拟实践的方式。在教学手段上，常规教学采用多媒体教学、案例分析、现场示范的方式，虚拟实践教学环节采用在虚拟实践基地自主规划、实践的方式。学习重点上，常规教学的学习重点在掌握住宅室内设计的功用性能、经济意识、个性化理念、审美倾向、表现方法上，虚拟实践教学环节的学习重点在在虚拟、仿真的三维环境进行居住空间设计的实践，验证设计方案的可行性和实时体验最终的设计效果。在能力目标上，常规教学注重培养学生的居住空间各功能分区的方案设计、效果图和施工图的绘制的能力。虚拟实践教学注重通过虚拟居住空间设计实践培养理性和感性设计的能力。在课程内容方面，常规教学旨在住宅的空间特征、人体工程学，以及起居室、餐厅、厨房、卧室、书房、卫生间、公共走道、居室绿化等设计的教学。虚拟实践教学环节旨在在虚拟环境模拟现实中的居住空间设计过程，对所有元素进行重新布局，考察其合理性和艺术性问题。
  2、建立差异化的虚拟实践模式
  虚拟实践的模式因课程内容的差异而有所不同，如景观设计的虚拟实践模式重在外部大环境的总体规划和改造；而室内设计的虚拟实践模式则重在内部空间的规划改造、家具的陈设布置、光照效果的营造等，因此需要根据这些差异制定相关的虚拟实践课题任务和考评目标，形成差异化、模块化的虚拟实践教学模式，最终达到在“虚”中验证“实”，在“实”中完善“虚”的实践教学目的。差异化、模块化的虚拟实践模式的建立在于精确定位，从教学大纲、教学计划、教学内容入手，根据专业方向差异，制定虚拟实践教学模式的开设方案，定制相关的虚拟实践课题任务和考评目标。
  3、定制与构建虚拟实践环境
  实践必须为学生提供良好的知识获取、加工、交流、感受的环境和条件，为学生创设丰富真实的尝试探索的情境和氛围，因此虚拟实践环境是开展虚拟实践教学的基础，是艺术设计虚拟实践教学环节构建的必备内容。根据差异化的虚拟实践模式，定制与构建所需的虚拟实践环境，包括构筑特定的虚拟环境模型组件和辅助物品，提供尽可能完备和仿真的环境模型组件，如山川大地、日月星辰、江河湖海、草木植被等自然环境，以及建筑、交通、家居等人工环境，包括春夏秋冬、晨昏昼夜、风雨晴晦等环境因素。在仅次于真实环境的虚拟世界，学生可以根据特定要求进行改造，如加入自己设计的模型，参照真实世界的尺度与比例进行实时环境规划、室内设计、商业空间设计、家具设计以及展示设计等艺术实践，得到仅次于现实的实践教学体验。在这个虚拟环境中，学生只需专注于“虚拟实践”环节，而不必花太多精力耗在“虚拟基地”软件平台工具的学习上。
  4、制定虚拟实践的管理与考评机制
  虚拟实践的管理和考评机制采用“初期文案规划”→“中期实践验证”→“后期评价总结”的思路。教师根据教学大纲或课程计划，设定实践教学环节中计划完成的各种任务和指标(文案规划)，然后在虚拟实践教学环节中进行相关的必要性、可行性验证或实时交互操作（实践验证），最后回到现实中再次总结、改进，从而不断验证、完善虚拟实践的管理和考评机制（评价总结）。虚拟实践的管理和考评类似于下单→接单→交单的过程，以网络登录界面作为管理入口，根据实践教学大纲或课程计划，预制多种类型的虚拟实践目标任务书供学生选择（下单），学生根据个人的课题目标和任务进行二次定制（接单），然后在虚拟环境中进行相关的必要性、可行性验证或交互审美体验，最后回到现实中再次总结、改进和完善，最终提交虚拟实践教学环节的成果（交单）。在虚拟实践环节，制定实践目标的量化考评细则是关键。
  三、室内装修虚拟实践教学系统的设计与开发实例
  基于上述理念，为满足室内设计课程教学和实践的需要，我们尝试开发了一套室内装修虚拟实践教学系统。虽然该系统还有待完善，但它是艺术设计专业虚拟实践教学环节的具体例证，能为艺术设计专业虚拟实践教学环节的构建提供有一定借鉴意义和参考价值的教育教学研究案例。
  1、室内装修虚拟实践教学系统的总体框架
  我们以室内设计课程为例，作为虚拟实践教学环境构建的切入点，通过分析该课程的教学计划、内容和目标，从而制定出相关的虚拟实践教学课题任务，旨在让学生进行在线的理论与实践教学、装修风格与施工方案筛选、室内装修虚拟实践。通过室内装修虚拟实践教学系统的运用，提高学生对室内装修施工规划、工序，以及对施工过程的直观形象的理解，起到类似实际施工操作的体验。
　　三维室内装修虚拟实践教学系统由三大部分和七大操作模块组成。三大部分分别是：1）学习、教学部分；2）虚拟实践部分；3）方案筛选部分。学习与教学部分包含理论教学和实践教学，理论教学注重备料知识与施工方法的教学，实践教学采用视频演示、阶段施工和虚拟操作的方式；方案筛选部分是装修风格与施工方案的筛选；虚拟实践部分即装修的虚拟实践操作。七大操作模块分别是：1）场景实时光照调整模块；2）场景模型的自由选取和变换操作模块（包括每个模型的位移、旋转等）；3）模型的材质、纹理更换模块；4）室内物品模型的添加、替换模块；5）色调变换模块； 6）场景实时交互与漫游模块；7）虚拟室内装修实践的自动考评打分模块。七大操作模块主要针对虚拟实践部分的交互操作需求。学习教学和方案筛选这两部分仅有实时交互漫游模块的需求。在三大部分中，虚拟实践部分和方案筛选部分形成了内部关联，亦即，虚拟实践的前提必须是有过装修方案（或风格）的筛选。
　　此外，模型库和三维环境场景的建立也是系统实现的关键。模型库的创建主要是为了让学生在室内装修的“虚拟实践”环节，进行自定义“模拟装修”而用的，分为板材模型、家具模型。板材又分为地面（石材、木材地板和脚线）、墙面（墙漆、墙纸、墙布）、天花板（各种吊顶材料）。家具模型包括窗帘、橱柜、桌椅、电器等等。此外，供水和照明之类的管、线模型也必须提供。室内装修设计实践系统的三维场景分为毛坯房场景、施工过程场景、装修完成的场景。毛坯房场景选择具有代表性的结构户型和建筑使用面积，如二室一厅、三室一厅、四室二厅之类。施工过程场景主要是体现室内装修的如阶段进度的场景。因此，它可以分为初期、中期、后期，以及更多施工阶段细分的系列场景。装修完成的场景类似于参考答案，根据不同为户型结构、装修风格（如现代简约、传统风格、地中海风格等等），绘出相关的完整装修场景。
  2、室内装修虚拟实践教学系统的最终实现
  室内装修虚拟实践教学系统通过学校的网络教学系统客户端口登录和进入，学生根据室内设计课程目标和任务在室内装修虚拟实践教学系统中进行相关的必要性、可行性验证，在虚拟环境中进行实时交互操作和审美体验，最后回到现实中总结、改进和完善，最终提交虚拟实践的成果。通过模拟室内装修施工工序，以实时人机交互的方式，依次完成从毛坯房到完成装修的各个虚拟实践环节，可以身临其境般地得到室内装修的“施工经验。室内装修虚拟实践教学系统解决了室内装修实践受到时间安排限制、实践基地不足、施工现场危险等问题，更好地发挥了学生的创造潜力和实践积极性，丰富了室内设计虚拟实践教学的内容。
  四、结语
　　虚拟实践教学平台通过模拟各种逼真的艺术设计教学训练情景，提供接近实际的技能仿真训练模式和体验，充分发挥学生的创造潜力和实践积极性，提高实践操作能力，从而更好地实现与未来就业岗位的平滑接轨，实现在数字虚拟三维环境中达到“艺术实践”的培养目标。随着科技的发展，实践内容、实践手段、实践模式都将发生深刻的变革，传统的实践教学将向着传统实践教学与虚拟实践教学相结合的教育模式发展，艺术设计专业虚拟实践教学环节的构建极具发展前景，必将谱写应用性、创造性人才培养的新格局，开创艺术设计专业教育的新未来。
  参考文献:
  [1] 卢雨正,王峰,王山林.虚拟实验室交互设计研究[J]. 包装工程,2012,33(06):53-56.
  [2] 孙伟平.论虚拟实践的哲学意蕴[J]. 教学与研究, 2010(09):31-36.
  [3] 闵清, 计毅波. 哲学视域下虚拟实践的研究述评[J]. 科技创新导报. 2014(29):232-233.
  [4] 孙丽,孙娜蒙. 景观设计专业实践能力培养研究.湖北科技学院学报, 2015,(03): 135-137.
  [5] 胡颖. 艺术设计专业实践教学模式改革探索[J]. 新美术. 2011(05) :96-100.
  [6] 樊孟维. 整体统筹 创新艺术设计专业人才培养方案[J]. 中国高等教育, 2014(18)：32-34.
  [7] 汪成为. 灵境技术与人机和谐仿真环境[J]. 计算机研究与发展, 1997,34(01): 1-12
  作者简介: 李勋祥，温州大学美术与设计学院教授，博士（温州）
  Author: Li Xunxiang，Professor and Ph.D. of School of fine arts and design, Wenzhou University（Wenzhou).