虛擬仿真技術在工藝美術的可行性

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［摘要］傳統工藝振興是構建中華優秀傳統文化傳承體系的主要任務，也是工藝美術行業蓬勃發展的堅實基礎。伴隨著信息時代虛擬仿真技術的發展，科學技術促進“三高”教學痛點改革，也成了時下需要直面的課題。著重從虛擬仿真技術在工藝美術領域運用的現狀展開調研工作，通過實踐案例與實施效果的分析，實現項目的可行性實施。

［關鍵詞］虛擬仿真；工藝美術；教學研究；模式；傳統工藝

總書記高度重視中華傳統文化傳承發展，指出“要認真汲取中華優秀傳統文化的思想精華和道德精髓”，提出“構建中華優秀傳統文化傳承體系，加強文化遺產保護，振興傳統工藝”的任務，在國家的“十三五”規劃中也提出“加強非物質文化遺產保護與傳承，振興傳統工藝”“制定實施中國傳統工藝振興計劃”的目標。為貫徹落實國家戰略部署，2017年3月12日，文化部、工業和信息化部、財政部聯合制定并由國務院了《中國傳統工藝振興計劃》，此舉有助于傳承發展中華優秀傳統文化，發現手工勞動的創造性價值，弘揚工匠精神，促進就業，提高設計，培育品牌，助力經濟發展。2006年教育部的《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中提到，“把現代信息技術作為提高教學質量的重要手段”“要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗”。2017年7月，教育部《關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》中規劃在國內高校建設物理學類、生物科學類、航空航天類等1000個示范性虛擬仿真實踐教學項目。2020年教育部職成司《關于開展職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》中提出在全國范圍內啟動建設職業教育虛擬仿真實訓基地，持續推動人才培養模式創新。虛擬仿真技術是依靠網絡與通信技術的發展，建立在多媒體視聽技術、虛擬現實技術、交互技術三大科技迅速發展的基礎上，營造出更逼真、更智能的虛擬環境。現階段虛擬仿真技術主要是針對藝術作品、工藝過程、設備運營等方面進行全面、完整的還原，為使用者體驗、學習、互動營造真實的氛圍，從宏觀與微觀兩個方面認知事物，從聽覺、視覺、觸覺等方面對虛擬數據進行瀏覽、設計、訓練及模擬的交互式操作。藝術類高職院校開展工藝美術教學是以美術素養為基礎，根據材料的不同開設陶瓷、玻璃、漆器、染織、雕刻、金工等專業方向，教授中外美術史、民俗學、管理學、設計學等理論與實踐課程，為傳統工藝美術行業培養有創意、會設計、善制作、懂管理的專業人才。工藝美術人才的培養，重點在傳承與創新，這里的傳承并不是靜止不動，并不是同一個東西、同一種方式永遠不變地一代一代傳下去，而是傳統文化在一代代人的能動實踐中不斷被賦予新的創造，順應時代的發展、環境的變化，通過自己對事物的體驗和認識，憑借自己的個性和創造力，使文化發展和演變，豐富文化的多樣性。蘇州工藝美術職業技術學院建設有國家生產性實訓基地、江蘇省產教融合工藝美術傳承創新示范區，通過傳統工藝美術技藝與地方工藝美術產區共建共享的模式，政校行企聯動以現代學徒制模式培養工藝美術專業人才。根據教育部專業設置，擁有刺繡設計與工藝、首飾設計與工藝、陶瓷設計與工藝、工藝美術品設計、雕刻藝術設計5個專業，建成纖維、首飾、陶瓷、玻璃、漆藝、雕刻、紙質修復等10大門類21個8000平方米實踐實訓工作室。學院選聘工藝美術大師建立大師工作室，成立“教師+大師+行業專家”的優質教學團隊，開展實踐實訓教學工作，培養傳統工藝美術傳承人，打造工藝美術行業示范教育培訓基地，滿足高校人才培養和社會培訓的要求。近年來，國家鼓勵將新技術、新設備、新材料應用到高等職業院校的教學改革中，解決面臨的實際困難。隨著多樣化教學方式的出現，獲取知識的途徑已經變得寬泛，如何通過創新教學模式，用科學與技術調動學生的積極性，提高學習效率，是新時展的需要，更是我們教育工作者需要去研究的命題。

一、虛擬仿真技術的應用現狀及路徑

當現代信息技術促進各行業快速發展的時候，虛擬仿真技術未來如何在工藝美術教學中應用，成了我們需要去研究的問題，學院工藝美術教學團隊開展了一系列的基礎調查研究工作。

（一）開展問卷調查，剖析教改項目發展前景

調研階段，教學團隊根據工藝美術虛擬仿真教學改革調研的需求，按照比例開展問卷調研工作。經過統計，回收有效樣本243份，其中教師20人、學生136人、從業者24人、研究人員18人、管理人員9人、培訓學員30人、其他6人，調研覆蓋人群范圍較廣，數量達到了數據分析的基本要求（數據如圖1所示）。本次分析，以學院工藝美術類專業為基礎，覆蓋首飾藝術、陶瓷藝術、漆藝藝術、玻璃藝術、雕刻藝術、纖維藝術等方向，經過后期數據統計分析，涉及培訓學員、社會從業者、校內各專業師生，參與度較為平均，能夠較好反映出學校開展教學改革的基本需求（數據如圖2所示）。經過調研，現階段有29%的被調研人員對虛擬仿真技術非常了解及能進行沉浸式體驗、互動，有8%的被調研人員表示已經在工藝美術領域運用虛擬仿真技術進行工作，仍有43%的人員對虛擬仿真技術不太了解，但有17%的被調研人員認同虛擬仿真技術等同于3D建模（數據如圖3所示），不過被調研人員均認同本專業在工藝美術教學領域涉及“三高”痛點問題，其中以首飾藝術方向與玻璃藝術方向最為突出，分別占調研人數的32%與26%，而纖維藝術方向僅有4%的被調研人員覺得有類似問題（數據如圖4所示）。經綜合分析，團隊認為虛擬仿真技術在工藝美術教學改革中的可行性占據了重要地位，尤其是已經走上工作崗位的培訓人員與從業者，有著較為豐富的工作經驗，較好地反映出學校教學工作中的不足與短板，且在校生也都對這項教學改革措施保持著期待（數據如圖5所示）。

（二）深挖虛擬仿真技術優勢，解決實訓教學“三高”痛點

學院工藝美術類專業教學側重實訓，在大學二年級階段，學生全部進入各專業實訓工作室進行技能訓練。以首飾藝術與工藝專業珠寶加工方向為例，進入小專業方向之后，根據人才培養方案的設置，在第三學期學習工藝基礎系列課程，含鋸切、銼修、焊接、打磨技藝四個方面的基本功訓練，讓學生充分熟練掌握珠寶加工領域內的制作流程；在第四、五學期依據產教融合校企合作的模式，與企業聯動開展項目制主題教學，在這個階段除開展必要的設計課程之外，還需要根據項目類型開展鑲嵌、蠟雕、3D建模、鏨刻、花絲等方向性課程的學習，以滿足學生在作品制作過程中對珠寶加工工藝的需求；在第六學期進入畢業設計制作展示階段，學生根據畢業設計主題，設計并制作出完整的珠寶首飾作品進行畢業設計展陳。在整個小專業方向學習階段，學生需要對相關專業的工藝技能進行長期的訓練，以達到未來就業的行業要求，這必然也讓學生與學校面臨著藝術類高職教學的“三高”痛點問題。在工藝美術類專業的實訓教學過程中，“高風險、高消耗、高難度”成了很多專業面臨的難題，如珠寶加工工藝中的“鋸切工藝”面臨著鋸切角度難掌握、壓片加工易傷手、加工損耗成本高的問題；焊接工藝與玻璃工藝中的“吹制工藝”“燈工工藝”則需要使用丙烷進行高溫燒制，有易燃易爆的安全隱患；陶瓷工藝中的“燒窯工藝”則因為燒成成本高、成品率低、窯變情況復雜等諸多特殊因素，造成實訓存在一定的不足，與行業、企業的就業需求存在一定的差距，影響了學生未來的職業發展。這些問題伴隨著虛擬仿真技術的發展，讓我們看到開展實訓教學改革的緊迫性與機遇。

（三）研究虛擬仿真技術運用案例，探究多樣化的實訓教學路徑

經過調研，現階段虛擬仿真技術在綜合性大學教學環節中的運用已經進入發展階段，成熟的案例也日漸增多，虛擬仿真技術已經從心理安全、技能提升、方案實施等多個方向進入各行各業的實際運用中。在心理學類項目中，消防救援部門為了使隨時需要面對水火與生死考驗的消防員緩解心理壓力、克服工作壓力，避免在執行任務時產生緊張、恐懼、慌亂的問題，在開展技能實訓的基礎上，開發虛擬仿真訓練系統，用更為經濟的投入營造出更逼真的場景，用更多樣的選擇營造更優異的效果，用更智能的模式營造更安全的保障，使消防員擁有穩健的心理狀態，提高隊伍的實戰水平。在食品科學與工程類項目中，打破傳統食品工藝實訓內容單一、創新力度不夠、學生參與積極性不高的問題，有效解決了時間、空間對實訓教學的不利因素，加大了師生參與度，豐富了實訓內容，提高了綜合技能水平，提升了人才培養質量。在建筑施工類項目中的應用，更多的是打破了傳統建筑施工的局限，可以對設計方案進行流程模擬，通過計算機的精確計算，發現問題、提出建議、及時優化，避免實施過程階段的事故與隱患，有效縮短周期，提高工程質量水平。隨著科技的快速發展，教育信息化程度日益發達，從時間、空間及形式上促進了教學方式的多樣化發展，在藝術類高職工藝美術類專業教學中進行虛擬仿真教學改革，可以降低教學成本、避免實訓危險、提高技能水平，培養更多高素質技能人才、能工巧匠、大國工匠。

二、構建“虛實結合”教學應用模式，推動建設虛擬仿真實訓資源庫

2014—2017年，由蘇州工藝美術職業技術學院牽頭，19所高職院校建成百工錄資源庫，以中國工藝美術大師、國家級非遺傳承人為依托，梳理出41項傳統技藝類國家級非遺項目，采集制作多媒體素材13775條，建設6個層級資源目錄，16門在線開放課程，實現了“傳藝、存根、立傳、留名”的目標，豐富了“線上+線下”“虛+實”教學模式的實施。

（一）建設數字資源庫，推廣交互式全息設計體驗平臺

在建成的“百工錄”資源的基礎上，對交互式全息技術進行升級，針對工藝美術類專業品類，結合人才培養模式與課程設置，完善專業數字資源庫建設。通過將相關圖文信息進行數據化處理，經過電腦與虛擬仿真設備的輸出，實現360°可“觸摸”、能“調整”的數字化資源，彌補傳統教學中“看不到”“摸不著”的局限，實現“聽得見”“摸得著”的體驗感，提高復合型技能人才的創新力。

（二）建設工藝美術大師虛擬仿真技藝資源庫，創新沉浸式技藝傳承模式

工藝美術大師是各行業的翹楚，有著各自的絕技絕活，在傳統的教學環節中，實訓教學中的示范環節缺失“可復制性”，教學活動中學生無法在較短的時間內熟練掌握技巧，需要在后期不斷地嘗試與琢磨，但依然不能體會、掌握其中的精髓。通過虛擬仿真技藝資源庫的建設，學生可以根據自身接受能力來控制學習的節奏，多維度、長時間對大師的技能絕活進行研究與探索，有助于提高實訓成效，助力技藝傳承。另外，資源庫數據可以與學院非遺研培活動、非遺進社區系列課程進行共享，通過搭建網絡平臺，開展工藝美術大師活態展示，推進特色工藝美術技藝傳播，創新中華優秀傳統文化的傳播推廣路徑。

（三）建設虛擬仿真實訓資源庫，實施進階式智能實訓體系

學院教學建設基礎設施完備，擁有專兼職實訓教師及管理人員50余人，其中國家級傳承人5人、省大師9人，高級職稱以上教學人員37人，注重行企聯動，全面育人。進階式智能實訓體系的建設，通過對各專業方向“三高”痛點訓練模塊開展專項訓練資源包建設，并同步建立智能考評系統，對學生實訓成果以行業指標進行數字化評判，規范操作流程，規避安全隱患，保證實訓工作的有序開展。以首飾設計與工藝專業首飾工藝基礎實訓項目為例。首飾鋸切工藝中首飾加工件的鋸切成型，主要涉及壓片設備使用、線鋸的安裝使用、銀片鋸切三個工藝，這個工作環節屬于一般危險的實訓科目，在進入鋸切工藝實訓課程前，學生通過虛擬仿真資源庫對壓片設備使用過程中加工件的遞送、軸距的調整兩個方面進行模擬實訓，在沉浸式體驗中學會鋸絲的正確安裝方法，了解在鋸切過程中手指按壓技巧與安全距離的調控。首飾焊接工藝需要使用丙烷與氧氣的混合物，在國內高校實訓室的實訓項目中，屬于高危的實訓項目。本項目的實施，學生通過虛擬仿真項目對焊接工藝流程中的設備檢查、氣壓調整、焊姿訓練、點火、焊接等工藝進行沉浸式訓練。首飾焊接工藝是首飾工藝基礎上最具有安全隱患但卻是首飾作品涅槃重生的關鍵節點，本項目在實施過程中需要有完整的量化考核指標，待參訓人員達到一定的訓練積累，方可開展實操訓練。工藝美術專業虛擬仿真實訓資源庫的建設，將有力支撐理實一體化教學改革，激發學生的學習興趣，避免“三高”痛點問題出現，豐富技能訓練成果，保障藝術類高職院校實現技行天下、能創未來的育人目標。

三、推動工藝美術教學模式改革，提高人才培養質量

優秀的實踐應用成果，真實地反映了科技發展對教育行業的推動作用，也給傳統教學模式帶來了壓力與沖擊。因此，要通過不斷適應新形勢下的科技帶來的機遇與挑戰，沉著應對，冷靜思考，積極開展教改探索，提高人才培養質量。

（一）量化虛擬仿真技術職業技能考核，創新教學評價體系，提高專業技能水平

在開展虛擬仿真實訓體系構建時，根據專業方向的特殊性，針對性設置智能考評體系，充分利用數據來反饋實訓成果，開展教師與學生、學生與課程、教師與課程以及系統反饋等指標性評價，形成閉環考評，公平公正地對師生團隊開展質量評價；針對實訓環節中的“三高”技能型科目，參訓人員必須達到規定的學習時長、獲得評價系統評判和實訓教師授權許可之后，方可進階式開展下一階段科目訓練，以此確保虛擬仿真實訓系統對職業技能水平的漸進式提高。

（二）推動虛擬仿真技術與工藝美術行業融合，助推創新設計理念快速呈現

行業的發展離不開技術與理念的提升，加大虛擬仿真技術在工藝美術行業創意與設計中的融合應用，通過在方案與效果、方案與實施、方案與成本等方面的預判與推演，利用新時代大數據的反饋能力，對創新理念進行快速呈現，衡量設計的可行性，促進行業快速發展。

（三）探索虛擬仿真技術“1+X證書”體系建設，適應崗位技能要求，實現產業創新發展

2020年，“1+X證書”制度進入高職院校的教學改革視野，反映了行業產業的需求，明確了產教融合的方向，整合了高校學歷教育與行業技能培訓的成果。在開展工藝美術類專業虛擬仿真實訓教學時，應密切關注職業技能標準與教學標準的融會貫通，使不同工種技能標準需求與課程學習標準目標一致，通過在不改變教學方案、不增加教學內容、不調整學習時間的基礎上，把技能培訓需求融入日常教學體系，強化“1+X證書”技能訓練，打通技能證書與學歷學分的互認通道，促進國家學分銀行的完善，助力終身學習教育體系的建立。工藝美術虛擬仿真實訓體系的建成，通過“虛實結合”“能實不虛”的綜合實訓模式，在技能層次與技能素養上有效提高職業技能水平，提高就業競爭力，助力企業創新發展。

四、結語

工藝美術類專業虛擬仿真實訓平臺的建設，必須是建立在擁有規模性實踐實訓項目基礎上的具體實施，需要擁有完整的實踐實訓教學管理體系，是對“三高”實訓項目采取的經濟、技術保障手段，將有效改變傳統實踐實訓的教學管理模式，在確保安全指標的基礎上，夯實專業能力，提高職業技能水平和藝術類高職院校教學的人才培養質量。

參考文獻：

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作者：孫平 單位：蘇州工藝美術職業技術學院