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内容摘要：数字技术的迅猛发展，为雕塑艺术教学提供了有利的契机，同时也提出了新的要求。在这样的发展态势下，雕塑教学必须拓展理念，更新技术和教学模式，以提升学生综合素质和教学效率。大量教学实践表明，虚拟仿真技术应用于雕塑艺术教学中有显著效果。
关键字：虚拟仿真、雕塑艺术、教学方法、应用与探索
一、概述
近年来，计算机和网络技术在我国教育中广泛应用，促使虚拟仿真技术与实践教学活动联系紧密。通过应用虚拟仿真技术，可以营造良好的教学环境，增进教学效率和学习效果。传统雕塑教学之中出现的高风险、高消耗、不可逆等方面的问题，在虚拟仿真实践教学中得到了有效解决，同时也为新的教学思路和理念提供了新的可能性。为学生在艺术创作的过程中，启迪新思想、领悟新知识和全面提升综合素质能力等方面创造出前所未有的有利条件。本文主要从雕塑艺术实践教学角度探讨虚拟仿真技术的应用。
二、虚拟仿真技术在雕塑教学中的有效应用方法
1、构筑以数字化网络技术为基础的虚拟仿真技术教学平台
现代数字化网络技术正推动着教育信息化的稳步向前。如今的学习资源、模式和教学策略，都随之发生改变。大学开放课程，教学资源普及和移动学习终端等在发达地区广泛运用，这对雕塑教育的信息化发展提出了新的挑战和要求。
恨据国家《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》提出了到2015年和2020年应该实现的具体的教育化目标。因此，面对目前雕塑教学信息化程度低、电子资源少和受时间空间制约程度高等诸多问题，把先进的数字化教育信息引入雕塑教学是个重要的举措，同时也是符合国家教育信息化的发展目标。
例如桂林理工大学虚拟仿真艺术实验中心是本科实验教学基地，作为艺术类省级实验教学示范中心直承担着大量的实验教学任务。依托于学校教务处，资产管理处和艺术学院的组织架构模式，并分支出环境设计虚拟仿真平台，产品设计与工艺虚拟仿真平台和数字艺术设计虚拟仿真平台。搭建虚拟实验平台（图1），一方面可以作为实体教学的补充和深化，另一方面，为学生实训、考察、创作概念、形态设计和环境融合提供可操作性平台。同时引入曼恒GMagic虚拟现实交互系统、HP work station及搭建网络教学库，为雕塑教学提供了一个很好的解决方案。更好的减少了实物实验耗材的浪费和仪器设备的管理维护费用。雕塑艺术在数字艺术设计虚拟仿真平台的基础之上得到了前所未有的发展。
2、运用虚拟仿真技术进行雕塑创作
在创作教学阶段，教师指导学生运用多样化的手段完成初期的概念创作，通过两种教学方式落实创作思路： 种是用泥或其它可塑性材质制作50cm以下雕塑，在基础造型前提下，训练同学们对观念的表达、形态的表现和对作品整体的把握。在反复推敲创作稿之后，通过3D扫描仪对其进行形态数字化采集。另种方法是直接使用ZBrush、Maya、3dsMax或Rhino等三维软件进行建模，形成创作初稿，在计算机虚拟的环境下对未完善的初稿做进一步的完善和调节。在这个调整的过程中可以对我们日常容易忽略的部分，进行全方位的观察和塑造，如图2所示。由这两类方式创作的作品初稿直接导入DVS3D⑩虚拟现实软件中，实现直观化的人机交互操作。在这个创作过程中，从泥稿、石膏稿、数字调整稿和交互稿等每一个阶段的形态在教师的悉心指导下对雕塑创作的思路、形态、材质、环境效果及参数化数据等进行反复推敲和调整，以符合创作的初衷和要求。
3、虚拟仿真实验教学提高教学质量
教学过程中普遍存在着实验材料利用率不高，成型效果不理想，甚至存在着一定的危险性。有效开展雕塑虚拟仿真实验教学可以弥补客观实践造成的问题，还大大降低设备购置，管理和维护等各个环节的费用。雕塑虚拟仿真实验教学有效的将数字化模式贯穿实践教学各个环节，并有利于构建多样化虚拟仿真实验平台，如虚拟成型实验室模具设计与制作实验室、数字交互实验室等。虚拟仿真实验平台主要以三维形态成型为中轴，贯穿了三维形态概念设计、模型制作和模具制作等多个流程。
通过虚拟仿真实验，能极大的消除传统雕塑教学过程中的死角和盲点，提高创作实践的成功率，使学生的创作思路得到有效成型。例如，根据学生提出的假设模型进行构建，计算机后台为其实时渲染，学生直观看到虚拟模型效果，并结合可穿戴设备在虚拟现实的场景中进行实时交互创作。在这个学习过程中，极大地促进各知识点理解、交融，学生可丰富实践经验，增强创作性意识。同时，在交互实践的过程中，老师也不断进行有效指引，一方面，促使学生逐渐形成自我评价标准，以培养其自主学习能力，激发创新意识;另一方面，有效使雕塑理论知识与实践相融合，有利于学生认识雕塑的本质，培养其雕塑观。
例如，在具体实践的过程中，通常采取两类实验方式来进行雕塑模具的制作，如图3所示，在一些体量小，结构简单的雕塑形态中，通过模具合范制作的方式，把模具分为两个部分，并以模具为主体，雕塑形态为参考，对雕塑进行差集布尔运算，便可生成高精度的模具，再通过3D打印的方式制作出模具實体，最后将模具合范进行翻制。这样做有利于学生后期通过模具尝试不同材质的置换实验，并保证实验过程中较高的成功率和较少的耗材损耗。同时也利于学生根据教学内容的要求进行自主实践探索和激发创新性思维。
另一种分层成型实验方式，如图4所示，这种方式主要应对大型且形态复杂的雕塑作品。通过虚拟仿真、数字分层和数字成型技术统一融合的实训，可以有效让学生在较短时间内理解大型雕塑的制作原理、熟悉操作流程，并有效获得实际操作经验。具体实训步骤首先根据创作要求制作雕塑模型，然后生成略大于雕塑体量的方体模型，接着对方体进行等比例横向分段和切割，以便于生成方体切面，然后让所有方体切片为一个主整体，生成带有雕塑轮廓的方体横截面。最后，将方体横截面的数据导入YASKAWA@五轴机械臂主机中（图5），使机器对雕塑的横截面进行雕刻，然后再把所有横截面进行有序排列放置、固定，再向横截面填充所需要的材质。在这样的实验过程中，横截面的材料和填充的材料都是可以根据需要而进行选择。学生可以最大的发挥其主观能动性，对不同形态、材料及各种材料间的组合进行尝试，在反复尝试和动手训练的过程中获取有效地经验。这样有利于提高教学效率，提升学习质量和学生创作的成功率，同时启迪和发散学生的创造性思维，为学生毕业后不同类型艺术创作积累实践性经验。尽管这两类文训方式是针对不同类型创作设计的，但都需要在虚拟仿真的基础上不断地反复调试，以达到理想的创作效果。通过这种虚拟现实的设计创作再加上实体化制作的教学实验方式，有利于拓宽了雕塑教学的思路和手段，并为雕塑有效学习提供了新的手段和方法。
4、扩展虚拟仿真技术的互动教学平台
数字网络化的教学环境，为学生们提供课堂时效性之外的教学方式。例如桂林理工大学积极探索反转课堂的教学模式，教师在学校的虚拟仿真教学平台上传课后录制的教学视频。课后学生们可以直接在网上学习要点内容，次日再到课堂上直接进行虚拟实践和交流。这种做法直接改变了学生们学习的场域观念，把课后生活的场所反转为知识自主获得的场所。而原来的课堂则变成了交互传递教学内容和精准交流的实践场所。为课后个体的学习困难及问题进行采集和讲解。反转课堂的教学方式不仅统一传统雕塑教学所存在的教学割裂性问题，更拓宽了学生的学习半径，提高大家的学习效率，提升教学效果，强化学生学习自主性。随着时间延伸，虚拟仿真的网上教学平台积累的教学资料越来越多，最终形成数字化教学资源库，有利于丰富现有的虚拟仿真教学实验平台。
5、加强“虚实结合”的实习与考察
通过每年组织学生到各个企业或历史古迹进行实习和考察，与虚拟仿真技术结合的培养模式，使学生在“虚实结合”的学习过程中，切身体会雕塑创作与设计关键要点。同时虚拟仿真平台可提供模拟的雕塑创作各个环节条件，营造出栩栩如生的环境，便于学生可以身临其境的进行学习。有助于课堂知识与实践有效融合，提升学生问题分析和处理的能力，确保学生作品创作扎根于文化的深厚土壤。
三、结语
虚拟仿真技术在雕塑艺术教学实践中的应用是教育信息化发展的趋势，也是现代教育技术的具体落实。对当前传统雕塑教学的方式方法进行了有效的补充和深化，更成为该领域教学资源共享的现实途径，并从根本上提升学生们的知识技能，促进综合素质全面发展。探索以数字网络技术为中轴的发展导向，对不断改善教学理念，创新教育模式，提高教学品质等诸方面有着十分积极的意义。
关键字：虚拟仿真、雕塑艺术、教学方法、应用与探索
一、概述
近年来，计算机和网络技术在我国教育中广泛应用，促使虚拟仿真技术与实践教学活动联系紧密。通过应用虚拟仿真技术，可以营造良好的教学环境，增进教学效率和学习效果。传统雕塑教学之中出现的高风险、高消耗、不可逆等方面的问题，在虚拟仿真实践教学中得到了有效解决，同时也为新的教学思路和理念提供了新的可能性。为学生在艺术创作的过程中，启迪新思想、领悟新知识和全面提升综合素质能力等方面创造出前所未有的有利条件。本文主要从雕塑艺术实践教学角度探讨虚拟仿真技术的应用。
二、虚拟仿真技术在雕塑教学中的有效应用方法
1、构筑以数字化网络技术为基础的虚拟仿真技术教学平台
现代数字化网络技术正推动着教育信息化的稳步向前。如今的学习资源、模式和教学策略，都随之发生改变。大学开放课程，教学资源普及和移动学习终端等在发达地区广泛运用，这对雕塑教育的信息化发展提出了新的挑战和要求。
恨据国家《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》提出了到2015年和2020年应该实现的具体的教育化目标。因此，面对目前雕塑教学信息化程度低、电子资源少和受时间空间制约程度高等诸多问题，把先进的数字化教育信息引入雕塑教学是个重要的举措，同时也是符合国家教育信息化的发展目标。
例如桂林理工大学虚拟仿真艺术实验中心是本科实验教学基地，作为艺术类省级实验教学示范中心直承担着大量的实验教学任务。依托于学校教务处，资产管理处和艺术学院的组织架构模式，并分支出环境设计虚拟仿真平台，产品设计与工艺虚拟仿真平台和数字艺术设计虚拟仿真平台。搭建虚拟实验平台（图1），一方面可以作为实体教学的补充和深化，另一方面，为学生实训、考察、创作概念、形态设计和环境融合提供可操作性平台。同时引入曼恒GMagic虚拟现实交互系统、HP work station及搭建网络教学库，为雕塑教学提供了一个很好的解决方案。更好的减少了实物实验耗材的浪费和仪器设备的管理维护费用。雕塑艺术在数字艺术设计虚拟仿真平台的基础之上得到了前所未有的发展。
2、运用虚拟仿真技术进行雕塑创作
在创作教学阶段，教师指导学生运用多样化的手段完成初期的概念创作，通过两种教学方式落实创作思路： 种是用泥或其它可塑性材质制作50cm以下雕塑，在基础造型前提下，训练同学们对观念的表达、形态的表现和对作品整体的把握。在反复推敲创作稿之后，通过3D扫描仪对其进行形态数字化采集。另种方法是直接使用ZBrush、Maya、3dsMax或Rhino等三维软件进行建模，形成创作初稿，在计算机虚拟的环境下对未完善的初稿做进一步的完善和调节。在这个调整的过程中可以对我们日常容易忽略的部分，进行全方位的观察和塑造，如图2所示。由这两类方式创作的作品初稿直接导入DVS3D⑩虚拟现实软件中，实现直观化的人机交互操作。在这个创作过程中，从泥稿、石膏稿、数字调整稿和交互稿等每一个阶段的形态在教师的悉心指导下对雕塑创作的思路、形态、材质、环境效果及参数化数据等进行反复推敲和调整，以符合创作的初衷和要求。
3、虚拟仿真实验教学提高教学质量
教学过程中普遍存在着实验材料利用率不高，成型效果不理想，甚至存在着一定的危险性。有效开展雕塑虚拟仿真实验教学可以弥补客观实践造成的问题，还大大降低设备购置，管理和维护等各个环节的费用。雕塑虚拟仿真实验教学有效的将数字化模式贯穿实践教学各个环节，并有利于构建多样化虚拟仿真实验平台，如虚拟成型实验室模具设计与制作实验室、数字交互实验室等。虚拟仿真实验平台主要以三维形态成型为中轴，贯穿了三维形态概念设计、模型制作和模具制作等多个流程。
通过虚拟仿真实验，能极大的消除传统雕塑教学过程中的死角和盲点，提高创作实践的成功率，使学生的创作思路得到有效成型。例如，根据学生提出的假设模型进行构建，计算机后台为其实时渲染，学生直观看到虚拟模型效果，并结合可穿戴设备在虚拟现实的场景中进行实时交互创作。在这个学习过程中，极大地促进各知识点理解、交融，学生可丰富实践经验，增强创作性意识。同时，在交互实践的过程中，老师也不断进行有效指引，一方面，促使学生逐渐形成自我评价标准，以培养其自主学习能力，激发创新意识;另一方面，有效使雕塑理论知识与实践相融合，有利于学生认识雕塑的本质，培养其雕塑观。
例如，在具体实践的过程中，通常采取两类实验方式来进行雕塑模具的制作，如图3所示，在一些体量小，结构简单的雕塑形态中，通过模具合范制作的方式，把模具分为两个部分，并以模具为主体，雕塑形态为参考，对雕塑进行差集布尔运算，便可生成高精度的模具，再通过3D打印的方式制作出模具實体，最后将模具合范进行翻制。这样做有利于学生后期通过模具尝试不同材质的置换实验，并保证实验过程中较高的成功率和较少的耗材损耗。同时也利于学生根据教学内容的要求进行自主实践探索和激发创新性思维。
另一种分层成型实验方式，如图4所示，这种方式主要应对大型且形态复杂的雕塑作品。通过虚拟仿真、数字分层和数字成型技术统一融合的实训，可以有效让学生在较短时间内理解大型雕塑的制作原理、熟悉操作流程，并有效获得实际操作经验。具体实训步骤首先根据创作要求制作雕塑模型，然后生成略大于雕塑体量的方体模型，接着对方体进行等比例横向分段和切割，以便于生成方体切面，然后让所有方体切片为一个主整体，生成带有雕塑轮廓的方体横截面。最后，将方体横截面的数据导入YASKAWA@五轴机械臂主机中（图5），使机器对雕塑的横截面进行雕刻，然后再把所有横截面进行有序排列放置、固定，再向横截面填充所需要的材质。在这样的实验过程中，横截面的材料和填充的材料都是可以根据需要而进行选择。学生可以最大的发挥其主观能动性，对不同形态、材料及各种材料间的组合进行尝试，在反复尝试和动手训练的过程中获取有效地经验。这样有利于提高教学效率，提升学习质量和学生创作的成功率，同时启迪和发散学生的创造性思维，为学生毕业后不同类型艺术创作积累实践性经验。尽管这两类文训方式是针对不同类型创作设计的，但都需要在虚拟仿真的基础上不断地反复调试，以达到理想的创作效果。通过这种虚拟现实的设计创作再加上实体化制作的教学实验方式，有利于拓宽了雕塑教学的思路和手段，并为雕塑有效学习提供了新的手段和方法。
4、扩展虚拟仿真技术的互动教学平台
数字网络化的教学环境，为学生们提供课堂时效性之外的教学方式。例如桂林理工大学积极探索反转课堂的教学模式，教师在学校的虚拟仿真教学平台上传课后录制的教学视频。课后学生们可以直接在网上学习要点内容，次日再到课堂上直接进行虚拟实践和交流。这种做法直接改变了学生们学习的场域观念，把课后生活的场所反转为知识自主获得的场所。而原来的课堂则变成了交互传递教学内容和精准交流的实践场所。为课后个体的学习困难及问题进行采集和讲解。反转课堂的教学方式不仅统一传统雕塑教学所存在的教学割裂性问题，更拓宽了学生的学习半径，提高大家的学习效率，提升教学效果，强化学生学习自主性。随着时间延伸，虚拟仿真的网上教学平台积累的教学资料越来越多，最终形成数字化教学资源库，有利于丰富现有的虚拟仿真教学实验平台。
5、加强“虚实结合”的实习与考察
通过每年组织学生到各个企业或历史古迹进行实习和考察，与虚拟仿真技术结合的培养模式，使学生在“虚实结合”的学习过程中，切身体会雕塑创作与设计关键要点。同时虚拟仿真平台可提供模拟的雕塑创作各个环节条件，营造出栩栩如生的环境，便于学生可以身临其境的进行学习。有助于课堂知识与实践有效融合，提升学生问题分析和处理的能力，确保学生作品创作扎根于文化的深厚土壤。
三、结语
虚拟仿真技术在雕塑艺术教学实践中的应用是教育信息化发展的趋势，也是现代教育技术的具体落实。对当前传统雕塑教学的方式方法进行了有效的补充和深化，更成为该领域教学资源共享的现实途径，并从根本上提升学生们的知识技能，促进综合素质全面发展。探索以数字网络技术为中轴的发展导向，对不断改善教学理念，创新教育模式，提高教学品质等诸方面有着十分积极的意义。