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[摘 要] 立足于虚拟现实技术的内涵，针对高校应用技术人才的目标，对虚拟现实技术与教育领域的融合展开研究，从虚拟现实技术的应用特点、途径，梳理出教学改革的方向，以更好地发挥虚拟现实技术力量，满足教育领域新时代的需求。
[关 键 词] 工业设计;虚拟现实;教学改革;职业本科
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）22-0082-02
一、引言
工业设计是以人们生活中各种产品，如汽车、电梯以及家用电器等为设计载体，实施以人为本、绿色发展的设计观念研究，服务于生产，强化工业产品的性能，从而创造良好的经济效益和社会效益，使人们的生活和工作更加便利。随着新时代人工智能的发展，虚拟现实技术与各领域融合发展是现在的趋势，与之前工业设计领域中所应用的传统技术相比，虚拟现实技术可以实现事物的三维化，模拟真实的工业生产场景，对工业设计流程进行了延展，将产品的展示策划纳入考量，对设计手段进行了更新，设计更加贴近实际，实现了与现代工业设计活动的高度融合。因此，我们不仅要了解虚拟现实技术对工业设计专业的影响，还要多方位了解虚拟现实技术，优化工业设计教学方式，更好地培养一大批高素质技术技能人才，满足产业升级的需要，推进新时期的职业发展，为区域经济社会提供有力支撑[1]。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实技术被称为VR技术，就是用计算机系统建立一个三维虚拟世界，用户在其中和虚拟的信息进行交互，产生视觉、听觉甚至触觉、动觉上的虚拟反馈。VR是一项综合性技术，涉及环境建模、视觉光学、图像与声音处理、信息交互、系统集成等多项技术，现实中无法实现的场景都可以在虚拟空间中实现，使用户拥有如临其境的震撼的感官体验。虚拟现实的核心三要素是沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和多感知性（Imagination）。沉浸性是指用户对周围虚拟环境的真实感受程度，虚拟世界会给用户带来极为逼真的体验，用户沉浸其中且难以将意识放到别处。交互性是指虚拟环境内参与者得到的反馈程度以及对物体的控制程度，手势、动作、表情、语音、眼球或脑电波识别都可以用作信息反馈，创造一个贴近真实的感知环境。多感知性是指VR系统中装有的多感官传感器及反应装置，给予用户在人机交互过程中的多种感知，从而使人如临其境[2-4]。
虚拟现实系统的主要工作流程是将现实世界中的事物转换至虚拟场景中，进而呈现给用户，捕捉用户实物虚化技术有几何造型建模、物理行为建模等，它们将从外观和物理特性等方面来对现实世界的物体进行建模，呈现于虚拟场景中。虚物实化则是将建模好的虚拟场景呈现给用户的过程。这一过程需要某些特定技术和工具的支持。要使用户看到三维的立体影像，需要依靠视觉绘制技术;要使用户看到的虚拟物体逼真，需要真实感绘制技术的帮助;要使用户听到三维虚拟的声音，需要三维声音渲染技术;要使用户感受真实的触感，需要力触觉渲染技术，主要包括虚物实化、实物虚化两个环节（如图1所示）[5-6]。
三、基于企业设计流程的服务区域的课程建设
如今工业设计不再拘泥于有形的实物，更加拓展了无形的服务，如服务设计、用户体验设计、交互设计等领域，工业设计的跨领域合作与研究是日后常见的工作状态，对学生的职业成长提出了更高要求[7]。职业本科教育强调给予技术技能人才的职业成长以可持续性，拓展成长道路和教育选择，因而，传统高职的工业设计教学模式需要改善，从注重绘图、建模、出图加工等的技能的培养方式，调整为强化创新设计能力、创业发展能力、自主探究能力的培养，优化学生知识结构的完整性。对接广西地区的消费类电子产品、家电、文化创意、家居、工程机械装备和轻工类小产品等产业，筛选出生活品、文化创意、家具产品设计和工程机械产品设计四个培养方向，以适应区域产业经济人才需求。
以职业为导向，工业设计师要进行公司外观结构设计、产品方案设计、用户体验设计，负责企业宣传文件和平面设计，负责产品打样、试制和后期包装设计。工业设计公司的实际工作过程大致总结为：客户提出项目要求—市场调研—提出多个设计方案—方案展示—客户评议—方案优化—方案确定—模型打样—批量生产—包装设计—销售策划。学生根据自己的能力参与到设计流程中，进行专项分工，大部分担任设计助理，参与一些文件的整理或者方案的提供;少数具有创新能力的学生参与整个项目的设计，成为工业设计师;有些学生侧重二维或者三维设计能力，升迁为平面设计师、建模师以及制图员、结构设计师;有些学生侧重于交际能力，从事销售业务。
根据流程，以职业能力为导向，梳理出基于企业设计流程的服务区域的课程体系（如图2所示）。
通过对生活品、文化创意、家具产品设计和工程机械等不同产品领域的设计流程研究，将完整的设计流程分为设计思考、方案表达、建模深化、制图打样、项目管理五个阶段;分析典型工作任务与岗位职能，提炼出設计思考能力、2D 表达能力、3D造型能力、加工制作能力、创新设计能力五项核心能力。按照设计流程，规划不同群类课程，由浅入深地对学生的单项技能进行提升，注意课程的衔接性与目标性，以1～3个企业小任务推进相关理论与软件学习，强化课程与企业设计真实环境的联系，缩短学生实习就业适应期。
四、虚拟现实技术优化教育 虚拟现实技术在教育上的应用，给新时代的教育增添了活力。传统的教学模式以教师为主导、学生的主体地位没有得到体现，学生缺乏自主学习的能动性，创新设计的理论综合运用能力偏弱，而虚拟现实技术沉浸性、交互性的特点，可以针对知识中的宏观、微观及高成本、高风险等问题设计场景，给予学生直观的学习体验，提升学习热情与培养自主探究能力。学生可以选择接受或者拒绝虚拟现实环境中的多感官反馈，进而获得参与感，总结出最佳经验，最大限度地强化学习效果，及时和老师反馈虚擬体验中的情感感受和问题，增强沟通交流能力。
虚拟现实技术适用于体验式、实践式的教学模式，教学过程中从五个方面进行内容设计。
（一）虚拟展示
虚拟现实通过情境化的模式，能表达传统展示形式难以表达的知识，降低展示的成本，展示危险场景、微观场景以及其他难以观看和体验的场景。学生通过虚拟现实的展示，可以立体浏览历史博物馆、几何造型、零件模型，便于学生多方位浏览产品，塑造空间立体感，感受产品的体量，学会透视分析，提升对工业风格的把握，提高学习效率。在产品销售阶段运用虚拟现实展示，可以加强消费者对产品的直观感受，深入对设计的了解，刺激消费欲望。
（二）外观优化
通过虚拟仿真，让用户参与到模型的调整中，在体验式的环境中对产品的风格、颜色与功能进行感知与调整，将符合大众的需求模型反馈给工作者，与专家意见相互补充，从而完善产品的外观和创新点。
（三）参数优化
人机交互的体验在虚拟现实场景中更为凸显，人与环境、人与机器的数据都可以通过1∶1的产品虚拟模型得到测量与反馈，如果在操作过程中遇到问题，也能马上提供给工作者进行优化，减少模型样品的制作费，使研发更为精确。
（四）工艺仿真
在虚拟环境中对装配工艺进行模拟演示，通过数学编程、计算机代码，虚拟现实环境可以真实地反映制造的全过程，让工作者从多角度观察，便于工作者对设计到生产的成本、风险管控，借助人工智能的准确性，规避人为失误，消除生产中的潜在隐患。
（五）产品评价
针对一些体量偏大、制造精密、工艺复杂的样机需要相应的评价，虚拟现实技术能够还原1：1的模型，相较于传统的比例模型和二维效果图，工作者可以360角度浏览、放大观察细节，直观感受产品的体量与实际效果，加强设计阶段运行参数的管理，提高设计参数的精度，既能提高设计质量，还能保证生产顺利进行，并且能够将生产时间缩短，获得更多的经济效益。
五、结语
随着新时代的发展，虚拟现实技术将是未来的趋势，结合职业本科的目标，以企业流程分析，岗位职能对应的课程体系为抓手，落实虚拟现实技术在体验式、探究性学习的运用，为日后服务区域经济的创新创业能力的高素质应用型人才培养指引方向。
参考文献：
[1]申文缙.教师专业发展视域下德国职教师资培训体系研究[D].天津：天津大学，2017.
[2]张学敏，丁立磊.虚拟现实技术在高校思政课教学中的应用研究[J].教育教学论坛，2020（5）：275-276.
[3]王康.虚拟现实技术在教学中的应用模式探索[J].教育现代化，2019，6（94）：150-151，158.
[4]杨加.虚拟现实技术在教学改革中的应用研究[J].无线互联科技，2019，16（3）：138-139.
[5]王蕾，张方园.虚拟现实技术（TPS+VR）在教学中的应用研究：以《宽带接入技术》课程为例[J].现代职业教育，2018（15）：34-35.
[6]王同聚.虚拟和增强现实（VR/AR）技术在教学中的应用与前景展望[J].数字教育，2017，3（1）：1-10.
[7]杜鹤民，李立全.应用技术型高校工业设计专业人才培养体系建设研究[J].设计，2020，33（15）：113-115.
编辑 郑晓燕
[关 键 词] 工业设计;虚拟现实;教学改革;职业本科
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）22-0082-02
一、引言
工业设计是以人们生活中各种产品，如汽车、电梯以及家用电器等为设计载体，实施以人为本、绿色发展的设计观念研究，服务于生产，强化工业产品的性能，从而创造良好的经济效益和社会效益，使人们的生活和工作更加便利。随着新时代人工智能的发展，虚拟现实技术与各领域融合发展是现在的趋势，与之前工业设计领域中所应用的传统技术相比，虚拟现实技术可以实现事物的三维化，模拟真实的工业生产场景，对工业设计流程进行了延展，将产品的展示策划纳入考量，对设计手段进行了更新，设计更加贴近实际，实现了与现代工业设计活动的高度融合。因此，我们不仅要了解虚拟现实技术对工业设计专业的影响，还要多方位了解虚拟现实技术，优化工业设计教学方式，更好地培养一大批高素质技术技能人才，满足产业升级的需要，推进新时期的职业发展，为区域经济社会提供有力支撑[1]。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实技术被称为VR技术，就是用计算机系统建立一个三维虚拟世界，用户在其中和虚拟的信息进行交互，产生视觉、听觉甚至触觉、动觉上的虚拟反馈。VR是一项综合性技术，涉及环境建模、视觉光学、图像与声音处理、信息交互、系统集成等多项技术，现实中无法实现的场景都可以在虚拟空间中实现，使用户拥有如临其境的震撼的感官体验。虚拟现实的核心三要素是沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和多感知性（Imagination）。沉浸性是指用户对周围虚拟环境的真实感受程度，虚拟世界会给用户带来极为逼真的体验，用户沉浸其中且难以将意识放到别处。交互性是指虚拟环境内参与者得到的反馈程度以及对物体的控制程度，手势、动作、表情、语音、眼球或脑电波识别都可以用作信息反馈，创造一个贴近真实的感知环境。多感知性是指VR系统中装有的多感官传感器及反应装置，给予用户在人机交互过程中的多种感知，从而使人如临其境[2-4]。
虚拟现实系统的主要工作流程是将现实世界中的事物转换至虚拟场景中，进而呈现给用户，捕捉用户实物虚化技术有几何造型建模、物理行为建模等，它们将从外观和物理特性等方面来对现实世界的物体进行建模，呈现于虚拟场景中。虚物实化则是将建模好的虚拟场景呈现给用户的过程。这一过程需要某些特定技术和工具的支持。要使用户看到三维的立体影像，需要依靠视觉绘制技术;要使用户看到的虚拟物体逼真，需要真实感绘制技术的帮助;要使用户听到三维虚拟的声音，需要三维声音渲染技术;要使用户感受真实的触感，需要力触觉渲染技术，主要包括虚物实化、实物虚化两个环节（如图1所示）[5-6]。
三、基于企业设计流程的服务区域的课程建设
如今工业设计不再拘泥于有形的实物，更加拓展了无形的服务，如服务设计、用户体验设计、交互设计等领域，工业设计的跨领域合作与研究是日后常见的工作状态，对学生的职业成长提出了更高要求[7]。职业本科教育强调给予技术技能人才的职业成长以可持续性，拓展成长道路和教育选择，因而，传统高职的工业设计教学模式需要改善，从注重绘图、建模、出图加工等的技能的培养方式，调整为强化创新设计能力、创业发展能力、自主探究能力的培养，优化学生知识结构的完整性。对接广西地区的消费类电子产品、家电、文化创意、家居、工程机械装备和轻工类小产品等产业，筛选出生活品、文化创意、家具产品设计和工程机械产品设计四个培养方向，以适应区域产业经济人才需求。
以职业为导向，工业设计师要进行公司外观结构设计、产品方案设计、用户体验设计，负责企业宣传文件和平面设计，负责产品打样、试制和后期包装设计。工业设计公司的实际工作过程大致总结为：客户提出项目要求—市场调研—提出多个设计方案—方案展示—客户评议—方案优化—方案确定—模型打样—批量生产—包装设计—销售策划。学生根据自己的能力参与到设计流程中，进行专项分工，大部分担任设计助理，参与一些文件的整理或者方案的提供;少数具有创新能力的学生参与整个项目的设计，成为工业设计师;有些学生侧重二维或者三维设计能力，升迁为平面设计师、建模师以及制图员、结构设计师;有些学生侧重于交际能力，从事销售业务。
根据流程，以职业能力为导向，梳理出基于企业设计流程的服务区域的课程体系（如图2所示）。
通过对生活品、文化创意、家具产品设计和工程机械等不同产品领域的设计流程研究，将完整的设计流程分为设计思考、方案表达、建模深化、制图打样、项目管理五个阶段;分析典型工作任务与岗位职能，提炼出設计思考能力、2D 表达能力、3D造型能力、加工制作能力、创新设计能力五项核心能力。按照设计流程，规划不同群类课程，由浅入深地对学生的单项技能进行提升，注意课程的衔接性与目标性，以1～3个企业小任务推进相关理论与软件学习，强化课程与企业设计真实环境的联系，缩短学生实习就业适应期。
四、虚拟现实技术优化教育 虚拟现实技术在教育上的应用，给新时代的教育增添了活力。传统的教学模式以教师为主导、学生的主体地位没有得到体现，学生缺乏自主学习的能动性，创新设计的理论综合运用能力偏弱，而虚拟现实技术沉浸性、交互性的特点，可以针对知识中的宏观、微观及高成本、高风险等问题设计场景，给予学生直观的学习体验，提升学习热情与培养自主探究能力。学生可以选择接受或者拒绝虚拟现实环境中的多感官反馈，进而获得参与感，总结出最佳经验，最大限度地强化学习效果，及时和老师反馈虚擬体验中的情感感受和问题，增强沟通交流能力。
虚拟现实技术适用于体验式、实践式的教学模式，教学过程中从五个方面进行内容设计。
（一）虚拟展示
虚拟现实通过情境化的模式，能表达传统展示形式难以表达的知识，降低展示的成本，展示危险场景、微观场景以及其他难以观看和体验的场景。学生通过虚拟现实的展示，可以立体浏览历史博物馆、几何造型、零件模型，便于学生多方位浏览产品，塑造空间立体感，感受产品的体量，学会透视分析，提升对工业风格的把握，提高学习效率。在产品销售阶段运用虚拟现实展示，可以加强消费者对产品的直观感受，深入对设计的了解，刺激消费欲望。
（二）外观优化
通过虚拟仿真，让用户参与到模型的调整中，在体验式的环境中对产品的风格、颜色与功能进行感知与调整，将符合大众的需求模型反馈给工作者，与专家意见相互补充，从而完善产品的外观和创新点。
（三）参数优化
人机交互的体验在虚拟现实场景中更为凸显，人与环境、人与机器的数据都可以通过1∶1的产品虚拟模型得到测量与反馈，如果在操作过程中遇到问题，也能马上提供给工作者进行优化，减少模型样品的制作费，使研发更为精确。
（四）工艺仿真
在虚拟环境中对装配工艺进行模拟演示，通过数学编程、计算机代码，虚拟现实环境可以真实地反映制造的全过程，让工作者从多角度观察，便于工作者对设计到生产的成本、风险管控，借助人工智能的准确性，规避人为失误，消除生产中的潜在隐患。
（五）产品评价
针对一些体量偏大、制造精密、工艺复杂的样机需要相应的评价，虚拟现实技术能够还原1：1的模型，相较于传统的比例模型和二维效果图，工作者可以360角度浏览、放大观察细节，直观感受产品的体量与实际效果，加强设计阶段运行参数的管理，提高设计参数的精度，既能提高设计质量，还能保证生产顺利进行，并且能够将生产时间缩短，获得更多的经济效益。
五、结语
随着新时代的发展，虚拟现实技术将是未来的趋势，结合职业本科的目标，以企业流程分析，岗位职能对应的课程体系为抓手，落实虚拟现实技术在体验式、探究性学习的运用，为日后服务区域经济的创新创业能力的高素质应用型人才培养指引方向。
参考文献：
[1]申文缙.教师专业发展视域下德国职教师资培训体系研究[D].天津：天津大学，2017.
[2]张学敏，丁立磊.虚拟现实技术在高校思政课教学中的应用研究[J].教育教学论坛，2020（5）：275-276.
[3]王康.虚拟现实技术在教学中的应用模式探索[J].教育现代化，2019，6（94）：150-151，158.
[4]杨加.虚拟现实技术在教学改革中的应用研究[J].无线互联科技，2019，16（3）：138-139.
[5]王蕾，张方园.虚拟现实技术（TPS+VR）在教学中的应用研究：以《宽带接入技术》课程为例[J].现代职业教育，2018（15）：34-35.
[6]王同聚.虚拟和增强现实（VR/AR）技术在教学中的应用与前景展望[J].数字教育，2017，3（1）：1-10.
[7]杜鹤民，李立全.应用技术型高校工业设计专业人才培养体系建设研究[J].设计，2020，33（15）：113-115.
编辑 郑晓燕