產品設計虛擬現實技術教學運用

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1虛擬產品設計開發在教學中應用的特征

將虛擬現實技術應用于產品的開發設計，稱之為虛擬設計。傳統的產品設計教學手段沒辦法達到現實設計的完整程度，虛擬現實技術的應用到產品設計教學中，這樣可填補傳統教學手段的不足。從其虛擬現實技術本身來說，虛擬設計是將將要設計的產品從設計概念到最終的投入市場使用的全過程在計算機上創造的虛擬環境中假象地實現。主要目標不僅是對未來產品的外在形態和生產程序進行模擬開發和可視化視頻，而且對產品的使用、技術、功能和指標以及在產品未來實現的各個階段中的實施方法進行評價、測量和完善。

1.1虛擬技術的特征符合產品設計教學的教學特點

交互性、沉浸性、構想性是虛擬技術的主要特征。交互性，是虛擬技術的共同特性。利用虛擬現實技術設計的概念產品是一個數字化的虛擬產品，它具有真實產品所具有的特征。通過對產品實時性功能的模仿真是存在的特性，設計師就可以像使用現實產品一樣使用虛擬設計的產品，不必受到現實情況和儀器設備的各種束縛，通過虛擬設備設計無拘束的在虛擬空間發展、完成自己的創造性能力和想象性能力。沉浸性，是虛擬現實技術區別于其他應用性技術領域和教育范圍的最重要也是最明顯的特征之一。應用虛擬現實技術節約了傳統產品設計中需要制造的模型產品所需的材料物資，時間也盡可能的縮短。而且在計算機技術軟件中對設計的產品修改、分析、測量等過程中比以往教學設計方法中反復修改繪圖及重新制造產品的外觀模型的方法要快捷省力很多。因此從虛擬現實中學習的的設計知識和實踐能力是以往的學習方法所不能比擬的。構想性，是從概念的認知到最終的知識完全掌握的一個循序漸進的過程。虛擬現實技術提供了減小產品設計開發過程，充分利用計算機軟件技術功能對產品色彩、造型、材料的完善，并模擬一個假設的使用情景和使用環境，將設計產品放置于其中進行分析、檢測、總結、歸納。這種情景式的教學設計方式能夠產生高水平的思維能力，使學生在學習時縮短時間，提高學習產品設計的效率。

1.2虛擬技術的特征符合產品設計教學需要

虛擬現實技術在教學上的應用開創了“虛擬教學”模式。虛擬現實技術教學的創造性和實踐性為學生提供了一個自主、交互和直觀的學習環境,為教學的創新提供了新的平臺和可能性,豐富了教學的實踐形式和多樣性。從而培養了學生的發散思維、形象思維、直覺思維。隨著網絡技術、多媒體技術的不斷發展和完善,虛擬現實技術必將具有更加廣闊的應用和發展前景。隨著VR、Java3D、3DStudioMAX等計算機設計軟件在產品設計開發教育領域的應用,虛擬現實技術作為一個全新的教學手段方式,將會在產品設計教學過程中廣泛應用并發揮非常重要的作用。其自身強大的教學優勢和潛力必將更好地服務于產品設計教學當中。

1.3虛擬技術的應用促進產品設計教學模式的改變

教學改革的目標是實現教學現代化，提高教學效益和質量，全面提高學生學習能力。在產品設計教學課程中虛擬技術的應用起到了實現教學方式現代化的手段之一。教學內容的現代化、教學手段的現代化、教學觀念的現代化、教學組織的現代化是教學現代化核心內容。虛擬現實教學有利于創造性創造這樣的環境。虛擬現實技術逼真的虛擬設計環境為學生提供了很好的人機交換的過程，產品設計教學本身就是一個全面、整合、多學科知識交叉的專業課程，虛擬現實技術針對這些問題提供了文本、圖像、圖形、音頻、視頻、和動畫等多媒體的教學模式，是產品設計教學改革實現的重要手段之一。在這種全新的環境中極大地促進了學生的學習觀念和學生的學習主動性，同時也對教師教學方法的多樣性提供了幫助。

2虛擬產品設計開發在教學應用中存在的問題

2.1計算機軟件對虛擬產品設計技術支持情況

虛擬產品設計教學主要是應用現代計算機技術，通過計算機技術對產品設計教學帶來全新的改變，彌補了教學中的不足。這就不得不面臨計算機軟件本身的技術、研發、應用等問題。圖形生成技術是虛擬現實的重要瓶頸。圖形生成的速度取決于設計軟件的運算能力，除此之外還要求計算機軟件設計人員在開發、研發、材料、運算方法等方面都要有較高的水平。等等這些都制約著虛擬技術在產品設計開發教學中的應用。

2.2學生使用計算機軟件自控能力和熟練程度

虛擬現實技術本身是一項走在時代科技前列的科學技術，吸收和應用的普及化難度較高，從而影響到虛擬現實技術的應用。同時鑒于教師本身的素質,使用這些教育軟件也存在困難。在學生的角度來看，由于自身在這種虛擬環境中的學習,沒有了傳統的教學方法，他們的學習方式需要改變。現在很多學生自制能力較差、學習依賴性較大，對教學中教師的主導作用依賴比較高，而且每個學習個體對計算機知識的了解情況不同，對軟件的操作能力水平也不相同等等，這些都造成了部分學生跟不上教師講解的問題。

2.3教學過程中不應該完全依賴虛擬技術

產品設計教學過程中虛擬技術的應用本身只是教學手段的一種擴展。產品設計教學方式應采用多種手段的教學方式。虛擬現實技術與傳統教學模式在教育觀念、教學方式、教師的素質、教學手段等都有著較大的差異。產品設計本身是多學科相互交叉、相互融合的一種設計方法。怎樣才能更好的在產品設計教學中應用多種教學方式、教學手段，擴大學生學習的知識點，引用不同的教學技術等，都是我們在教學中應該注意的問題。所以雖然虛擬技術是能夠對產品設計教學創新模式提供一定的幫助，但是不能把虛擬現實技術教學手段看成是萬能的教學方法。還應該從產品設計教學本身的特點、要求、實現方法等方面，找出可以適合不同教學重點、適合不同學生、適合不同的地域文化、適合不同的教學技術的教學方法。

3如何促進虛擬現實技術為產品設計教學更好的服務

3.1加大虛擬技術的技術更新

現在大多數虛擬現實技術軟件普遍存在語言專業性較強、通用性較差、易用性較差等問題。同時，軟件的開發費用支出十分巨大，這都是因為硬件設備的局限性，而軟件所能實現的效果受到空間和時間的影響較大。很多的設計軟件開發不成熟，同時也缺少高性能、高速度、高配置的計算機來處理相關的圖像、圖片、計算等。這些都制約著虛擬技術的在教學中的應用水平和教學效果。所以加大虛擬技術的技術更新換代，提高計算機運算能力，開發適合在產品設計教學中應用的軟件是非常重要的。

3.2加強對虛擬技術教學教師的培訓

虛擬現實技術在教學中的應用，是教師有了更多的有效的教學方法。但是教師要想利用好這種新的教學手段，尤其是產品設計開發課程中所涉及到的相關計算機技術、軟件多是一些在行業中比較領先的技術，這就對教師提出了挑戰。教師要想繼續的在教學中發揮主導作用就必須提高自己的綜合素質，學習、掌握、應用新的技術知識，要想做到這些就要求教師利用更多的時間去學習新的科學知識、相關技術知識和相應計算機軟件，積極地進行教學研究，以適應現代化產品設計課程的教學需要。教育機構在購置或者開發應用虛擬現實技術教育軟件后，還應該加大對使用者的技術能力培訓，這樣他們能正確、獨立、完整地操作這些設計軟件，并且要向開發者尋求幫助，得以對軟件使用過程中出現的新的需求和問題得到有效的解決。對設計軟件在使用時產生的效果還應建立長期有效的評價機制。現代我國的工業設計專業教師在教學手段和教學能力上還有待遇提高。由于虛擬技術本身產生的時間較短，在有些關鍵技術又是以信息技術為技術創新，對于有些教師來說掌握和學習起來比較吃力。如何使這些老師能更好、更快的適應新的教學技術、教學手段，這就需要社會和學校應該加大這方面的教育投入。從而使虛擬產品設計在產品教學中的應用更廣泛、更適合、更靈活的應用到教學中來。

3.3完善虛擬技術相關產業

虛擬現實技術是一項投資大、見效慢、高難度的科學領域。和一些發達國家相比，我國的虛擬技術研究起步較晚，技術上有一定的差距。但是這些引起了我國政府相關部門的高度重視，根據我國國情及時的制定出了開展虛擬技術的研究計劃。于我國的上世紀90年代在國家“九五”規劃、“十五”規劃、863計劃、國家自然科學基金會、國防科工委等部門的重視下，把虛擬現實技術列入了重點資助范圍。這些都對我國的虛擬現實技術未來發展起到關鍵作用。在國內其他民營企業及組織對虛擬現實技術的研究中，產生了一大批的技術網站，為國內眾多的虛擬現實愛好者創建了良好的學習環境。同時也提供有益的虛擬現實引導，他們在積極推動虛擬現實技術本土化、大眾化、普遍化的同時，也在建筑仿真、房地產交互、教育虛擬技術教學的應用系統開發方面取得了良好的效果。使虛擬現實在商業應用、教學應用、科學應用、工業應用等方面得到了廣泛的應用。這些技術不斷的成熟，同時也為虛擬技術在教學中的應用帶來發展的空間。所以說虛擬現實技術產業的提升對教學使用虛擬技術的成果起到至關重要的作用。

4結語

雖然虛擬現實技術它還不是很完善，產品設計教學課程在虛擬現實技術的引入過程中也會遇到些有待解決的難題，但是只要相信現代技術的進步，相信教師在教學過程中能夠更好地利用虛擬現實技術，一步一步改進產品設計教學方法，相信虛擬現實技術能夠好的為產品設計課程在教學方面提供先進教學手段。

作者：呂長征工作單位：浙江工貿職業技術學院輕工系