[摘 要] 以VR(虛擬現(xiàn)實(shí))作為技術(shù)手段,以黨建工作為藍(lán)本,結(jié)合“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”等課程開(kāi)展虛擬黨建文化展館的教學(xué)探索與實(shí)踐。全方位立體化運(yùn)用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué),營(yíng)造沉浸式、全景虛擬漫游、互動(dòng)式的學(xué)習(xí)體驗(yàn),把思想政治教育融入課堂教學(xué),在課程中培養(yǎng)學(xué)生,推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)在課程思政教學(xué)中的應(yīng)用。同時(shí),對(duì)課程教學(xué)前期專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、課程教學(xué)實(shí)例、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì),以及如何解決課程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行探討和分析,結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),探討VR技術(shù)在新時(shí)期高校思想政治理論課結(jié)合實(shí)踐教學(xué)模式的改革和實(shí)踐意義。
[關(guān)鍵詞] 虛擬現(xiàn)實(shí);互動(dòng);課程思政
[基金項(xiàng)目] 2021年度浙江省高等教育學(xué)會(huì)高等教育研究課題“基于‘計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)’課程構(gòu)建虛擬‘黨建展館’的教學(xué)探索與實(shí)踐”(KT2021115)
[作者簡(jiǎn)介] 虞光云(1976—),男,浙江寧波人,碩士,浙江樹(shù)人學(xué)院藝術(shù)學(xué)院講師,主要從事藝術(shù)設(shè)計(jì)研究。
[中圖分類號(hào)] G640 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324(2022)25-0112-04 [收稿日期] 2022-03-16
一、“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程與思政結(jié)合思路
(一)設(shè)計(jì)課程思政體系
本項(xiàng)目的思想政治教育課程體系主要以“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”為課題研究樣本,通過(guò)課程內(nèi)容與思想政治教育的融合,讓學(xué)生學(xué)習(xí)并收集黨建數(shù)據(jù),使文化載體能夠承載黨的思想建設(shè)、組織建設(shè)、作風(fēng)建設(shè)、紀(jì)律建設(shè)、制度建設(shè),對(duì)學(xué)生的思想政治工作也具有示范、帶動(dòng)、輻射作用,文化元素在黨建工作中的創(chuàng)新意義凸顯,為文化載體納入高校黨建工作提供了理論支撐。逐步融合思政課程和課程思政,推動(dòng)思政課程與課程思政同向同行、相互促進(jìn),形成課程思政教學(xué)體系,在課程教學(xué)中實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人。
(二)思政元素在課程中的體現(xiàn)
通過(guò)VR(虛擬現(xiàn)實(shí))黨建文化展館的設(shè)計(jì)制作,將最合適的思政元素和所承載的思想政治教育,以最恰當(dāng)?shù)姆绞饺谌胝n程內(nèi)容[1]。凸顯高校黨建工作的導(dǎo)向、規(guī)范教化作用,同時(shí)把傳播交流、教育與教化功能凝練在一起。在課程思政背景下使黨建文化載體體系得到提升,思政元素在課程中更形象地與設(shè)計(jì)相結(jié)合,以課程思政為載體,通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)、情景式教學(xué)、沉浸式教學(xué)等多種教學(xué)方法,在多樣化的課堂教學(xué)中以潤(rùn)物無(wú)聲的方式實(shí)現(xiàn)課程思政的教學(xué)目標(biāo)。
(三)愛(ài)國(guó)情懷培養(yǎng)
愛(ài)國(guó)主義教育是永恒的主題,通過(guò)課程引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興為目標(biāo),自覺(jué)把愛(ài)國(guó)情懷融于課程學(xué)習(xí)中,培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神。讓學(xué)生在課程與思想政治教育的無(wú)縫鏈接中學(xué)深悟透,堅(jiān)定馬克思主義信仰、中國(guó)特色社會(huì)主義信念、中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng),成為能擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代接班人。
(四)專業(yè)技能的培養(yǎng)
“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”是專業(yè)性和實(shí)踐性較強(qiáng)的一門課程,在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)理論講解和實(shí)踐操作,讓學(xué)生了解和掌握軟件應(yīng)用的基本知識(shí),學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)制作模型,能夠把握空間布局、材質(zhì)、燈光之間的關(guān)系,掌握虛擬空間技術(shù)的搭建,使美術(shù)、藝術(shù)、科學(xué)、技術(shù)相結(jié)合,將所學(xué)理論知識(shí)合理運(yùn)用到實(shí)踐中[2]。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用
作為“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容的探索與研究,本課題研究的關(guān)鍵點(diǎn)在于,以黨建文化為基礎(chǔ)、結(jié)合VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,其關(guān)鍵是保證設(shè)計(jì)方法的科學(xué)性和可持續(xù)性。分析課程內(nèi)虛擬展館所需的內(nèi)容模塊,撰寫流程圖和策劃腳本,運(yùn)用三維技術(shù)進(jìn)行建模、UV設(shè)置制作手段搭建虛擬場(chǎng)景,使用VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)創(chuàng)建三維互動(dòng)場(chǎng)景,最后根據(jù)腳本加入所需要的各個(gè)模塊,建立黨建文化電子資源,綜合運(yùn)用藝術(shù)學(xué)、信息學(xué)設(shè)計(jì)和搭建虛擬黨建文化展館。展館不受時(shí)間和地域限制,融入黨建傳統(tǒng)文化、紅色文化和地方特色文化,使黨建和課程思政相結(jié)合,在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,完成黨建知識(shí)文化從認(rèn)知到實(shí)踐操作的轉(zhuǎn)化,從而推動(dòng)思想政治教學(xué)工作。
傳統(tǒng)的多媒體作品往往受到展示方式的限制,不能全方位、全視角進(jìn)行觀看,而VR(虛擬現(xiàn)實(shí))可以使展館的視野擴(kuò)大到每一個(gè)角落,且與流媒體展示不同。VR場(chǎng)館的展現(xiàn)不受時(shí)間的約束,任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)都可以進(jìn)行,還可以讓視覺(jué)受眾通過(guò)事件機(jī)制與虛擬對(duì)象產(chǎn)生互動(dòng),來(lái)完成一些必要的對(duì)象控制。目前,國(guó)際流行的VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)有很多,因此,需要根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特色確定搭建黨建文化展館制作的技術(shù)手段和最終項(xiàng)目展現(xiàn)的軟件和硬件的環(huán)境。
選擇搭建展館的軟件環(huán)境,是因?yàn)閂R引擎是直接產(chǎn)生虛擬場(chǎng)景的主要工具,不同的引擎在流程和制作都有所不同;因此,如何結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)優(yōu)勢(shì)來(lái)選擇制作引擎,顯得尤為重要。目前,主流的VR引擎有Unity3D和Unreal Engine。Unity3D是一個(gè)用于創(chuàng)建三維互動(dòng)程序的引擎系統(tǒng),可以發(fā)布到Windows、Mac、iPhone和Android等平臺(tái),能夠創(chuàng)建實(shí)時(shí)、可視化的2D和3D動(dòng)畫。但是,由于Unity3D引擎開(kāi)發(fā)VR場(chǎng)景需要有一定的代碼量和編程知識(shí),對(duì)藝術(shù)類專業(yè)的學(xué)生存在一定的難度[3],而Unreal Engine引擎則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。首先,Unreal Engine提供了一整套可視化開(kāi)發(fā)工具,集成了開(kāi)發(fā)虛擬場(chǎng)景所必需的功能:渲染引擎、物理引擎、碰撞檢測(cè)系統(tǒng)、音效、腳本編輯工具、動(dòng)畫及場(chǎng)景管理等。同時(shí)Epic公司基于Unreal Engine提供了Twinmotion軟件,該軟件是一款專為建筑需求而設(shè)計(jì)的獨(dú)立工具軟件,使用方便靈活,能夠完全集成到VR虛擬工作流程中。作為一款虛擬引擎的解決方案,可運(yùn)用于設(shè)計(jì)、可視化和虛擬建筑漫游等領(lǐng)域。這種可視化工具的優(yōu)點(diǎn)就是讓美術(shù)設(shè)計(jì)人員可以在不用編寫代碼的情況下來(lái)完成虛擬場(chǎng)景的制作[2]。
三、虛擬黨建文化展館在“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程中的搭建流程
(一)前期素材收集與整理
素材整理是項(xiàng)目前期準(zhǔn)備工作中很重要的一環(huán),在制作前期需要進(jìn)行主題內(nèi)容的設(shè)定,整理視頻、圖片和文字;需要結(jié)合實(shí)際場(chǎng)館進(jìn)行素材收集,記錄或者測(cè)量真實(shí)場(chǎng)館的數(shù)據(jù)信息,得到相關(guān)圖書、視頻及文字資料,并將書籍中的圖像和文字進(jìn)行掃描,將拍攝的圖片進(jìn)行篩選和分類。由于圖片需要通過(guò)三維軟件貼圖的方式進(jìn)行整理,所以圖片通常選擇較高的分辨率。當(dāng)處于虛擬場(chǎng)景的時(shí)候,由于參觀者可以自由在場(chǎng)館里行走,虛擬鏡頭可以被當(dāng)成“眼睛”無(wú)限接近圖片,如果此時(shí)圖片分辨率較低將會(huì)出現(xiàn)馬賽克,從而降低觀感。
VR虛擬場(chǎng)館需要從現(xiàn)實(shí)場(chǎng)館實(shí)地調(diào)研、展覽內(nèi)容設(shè)置、規(guī)劃路線燈光三方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求學(xué)生共同探討VR虛擬場(chǎng)館的展示內(nèi)容分類、虛擬展廳的平面布局、展館功能區(qū)塊的劃分及參觀路線等,其中包括展品和內(nèi)容的文字說(shuō)明以及相關(guān)圖片或者視頻的整理,然后利用“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程中的AutoCAD繪制出平面圖紙。
(二)三維場(chǎng)景基礎(chǔ)搭建
虛擬場(chǎng)館的搭建依賴于“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程中的三維軟件,在建筑、環(huán)境、室內(nèi)空間設(shè)計(jì)中通常會(huì)使用3D MAX或者Sketch Up等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。在上一步驟中已經(jīng)使用AutoCAD進(jìn)行了平面圖紙的繪制,那么,搭建三維模型就有了可靠的依據(jù),但需要嚴(yán)格把握好空間布局、展品的大小比例關(guān)系。與此同時(shí),還應(yīng)注意導(dǎo)入展品模型的面數(shù),如果面數(shù)過(guò)多,會(huì)給虛擬空間帶來(lái)較大的負(fù)擔(dān),此時(shí)需要盡可能在三維軟件中優(yōu)化和縮減面數(shù)(在不破壞原展品造型的基礎(chǔ)上進(jìn)行)。如果模型相同(如相同的椅子),只需要導(dǎo)入一次,其余的在虛擬環(huán)境中進(jìn)行復(fù)制即可,最后輸出通用格式,例如fbx或者obj[4]。
(三)三維場(chǎng)景導(dǎo)入VR引擎
3D MAX構(gòu)建三維模型后,并不能直接導(dǎo)入到VR引擎,需要對(duì)文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。除此之外,場(chǎng)景內(nèi)部模型搭建完成后,還需要對(duì)場(chǎng)景外部環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì),因?yàn)閺奶摂M展館內(nèi)部向外看到的室外場(chǎng)景,一定程度上可以增加整個(gè)環(huán)境的真實(shí)感。室外環(huán)境的制作必須符合室內(nèi)場(chǎng)景的氣氛,其中涉及實(shí)體模型和全景圖。通常外景基本以樹(shù)木植物和建筑為主,使用光照貼圖或者低多邊形模型較為合適,一般遵循由近到遠(yuǎn)的原則,距離視覺(jué)受眾近的部分使用較高精度模型,遠(yuǎn)處可以使用低多邊形模型或者面片貼圖進(jìn)行替代。模型的導(dǎo)入需要分批、分類進(jìn)行,不能一次性全部導(dǎo)入,否則后期修改會(huì)比較麻煩。例如,導(dǎo)入展柜模型和展品模型要分開(kāi)導(dǎo)入,后續(xù)展品模型如果需要更換或者修改比較容易,不會(huì)涉及展柜。
(四)VR虛擬場(chǎng)景的材質(zhì)制作
虛擬場(chǎng)景中的材質(zhì),也就是每一個(gè)物體的屬性,需要根據(jù)不同物體的基本屬性賦予不同的材質(zhì),如在展館設(shè)計(jì)中的地板、墻面、柜子,以及各種金屬或非金屬的附件等。在設(shè)置材質(zhì)的同時(shí)也要注意三維物體比如地磚、墻上掛畫或者各種紋路機(jī)理效果UV的正確性,這項(xiàng)工作較為繁復(fù),需要盡可能在三維軟件中把UV調(diào)試好再導(dǎo)入到虛擬引擎,減少反復(fù)修改。
(五)VR虛擬場(chǎng)景的燈光設(shè)置
VR虛擬場(chǎng)景的燈光首先要起到照明作用,讓視覺(jué)受眾可以看到場(chǎng)館內(nèi)的展品,但同時(shí)又要美化環(huán)境,營(yíng)造意境、氣氛,甚至結(jié)合背景音樂(lè)讓人感受不同的情感變化。在設(shè)置燈光的時(shí)候要考慮外部自然光和室內(nèi)光相結(jié)合,帶來(lái)明暗和冷暖層次的變化。除了主光源也就是負(fù)責(zé)照明的燈光以外,還需要有其他一些氛圍燈,比如燈帶、射燈、燈槽,此類燈光不負(fù)責(zé)照明,因此在設(shè)置上其亮度不應(yīng)該超過(guò)主光源,并且需要保證該類燈光是處于無(wú)陰影輸出的狀態(tài)。
(六)VR虛擬場(chǎng)景輸出
虛擬場(chǎng)景搭建完成后,最終需要脫離VR引擎的制作環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行,以Windows平臺(tái)為基礎(chǔ),在Twinmotion中設(shè)定好初始位置,并創(chuàng)建“演示文稿”,將“演示文稿”的場(chǎng)景輸出為“EXE”可執(zhí)行文件作為單機(jī)的PC版面。該部分制作的優(yōu)點(diǎn)是可以將展館的內(nèi)容作為沉浸式體驗(yàn)進(jìn)行,參觀者可以利用鼠標(biāo)和鍵盤游走于虛擬展館的每一個(gè)角落,可以最大程度上讓展館的設(shè)計(jì)內(nèi)容得到充分體現(xiàn)。通過(guò)VR技術(shù)把展館擴(kuò)展到特定的虛擬領(lǐng)域,有助于了解黨建的背景知識(shí),同時(shí)也避免了文物被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)和展館的對(duì)接,更加激發(fā)人們了解新事物的興趣,讓展館的黨建文化活起來(lái),無(wú)論從物品展示,還是用戶體驗(yàn)上都徹底改變了受眾在視覺(jué)上的交互體驗(yàn)。
除了“演示文稿”的輸出之外,還有一種360度全景圖的方式也可以作為虛擬展館的另一種展現(xiàn)方式(見(jiàn)圖1)。通過(guò)Twinmotion軟件渲染過(guò)的全景圖片,使用特定的軟件進(jìn)行圖片拼合,并用專門的播放器進(jìn)行播放,全景圖變?yōu)?60度,用于虛擬現(xiàn)實(shí)展示,把二維的平面圖模擬成真實(shí)的三維空間,呈現(xiàn)給參觀者。
四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)上的探索
(一)課程教學(xué)前期基礎(chǔ)知識(shí)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合性較強(qiáng)的技術(shù)與方法,涉及的專業(yè)內(nèi)容較多,是數(shù)字多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和藝術(shù)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。本課程基于虛擬黨建文化展館的案例教學(xué)是使學(xué)生掌握三維建模、場(chǎng)景地形編輯、空間設(shè)計(jì)燈技術(shù)方法;因此,在課程教學(xué)前期,學(xué)生需要有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備,如CAD輔助設(shè)計(jì)、室內(nèi)空間設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)等。
(二)課程教學(xué)實(shí)例的選擇
在課程教學(xué)中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際空間中是較好的選擇,設(shè)計(jì)步驟中可以增加實(shí)地測(cè)量環(huán)節(jié),讓學(xué)生在真實(shí)的場(chǎng)館中測(cè)量數(shù)據(jù),并利用虛擬技術(shù)還原到計(jì)算機(jī)中。在還原的過(guò)程中,學(xué)生可以對(duì)場(chǎng)館進(jìn)行再次設(shè)計(jì),并充分應(yīng)用了課程前期的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)。
(三)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容不僅是最后的設(shè)計(jì)結(jié)果,更是整個(gè)設(shè)計(jì)和制作的過(guò)程。在本課程案例中,學(xué)生還需要完成以下內(nèi)容:(1)PPT匯報(bào)。匯報(bào)的內(nèi)容包含了前期調(diào)研、設(shè)計(jì)構(gòu)思及資料匯總。在制作的過(guò)程中,需要相關(guān)內(nèi)容的貼圖,部分貼圖可以通過(guò)平面設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成,但另一些貼圖內(nèi)容需要尋找資源,并且盡可能地以較高精度的圖片作為貼圖。(2)CAD圖紙制作。當(dāng)實(shí)地測(cè)量或者擬定平面尺寸后,需要制作平面圖紙,其中包括總平面圖、吊頂平面圖、鋪裝平面圖、剖(立)面圖等。(3)撰寫和制作設(shè)計(jì)說(shuō)明、草圖、交通流線導(dǎo)向圖、方案構(gòu)思分析圖、功能空間分析圖等。(4)在虛擬展館設(shè)計(jì)完成后還需要制作展板,因?yàn)樘摂M展館僅在計(jì)算機(jī)中可以展現(xiàn),脫離了計(jì)算機(jī)環(huán)境,就要通過(guò)展板來(lái)體現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計(jì)制作過(guò)程和結(jié)果。
(四)如何解決課程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題
虛擬展館的設(shè)計(jì)制作是一個(gè)綜合性案例,教學(xué)中的任務(wù)導(dǎo)向就是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)例完成虛擬展館的制作,需要學(xué)生靈活運(yùn)用專業(yè)知識(shí)提高分析問(wèn)題的能力,起到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、拓展思路的作用。在規(guī)劃平面圖紙的時(shí)候,對(duì)學(xué)生的功能空間劃分進(jìn)行分組探討,主要解決可行性和功能性優(yōu)化。當(dāng)進(jìn)入三維制作的時(shí)候,需要考慮到各個(gè)物體模型之間的比例關(guān)系,同時(shí)也要考慮三維環(huán)境下的光影燈效,突出和強(qiáng)化各種燈光的運(yùn)用。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在信息化時(shí)代,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)中。隨著元宇宙(Metaverse)概念的提出,利用科技手段進(jìn)行鏈接與創(chuàng)造的現(xiàn)實(shí)世界映射與交互的虛擬世界,具備新型社會(huì)體系的數(shù)字生活空間,更把VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升到更高的層次。它不僅運(yùn)用于虛擬場(chǎng)館,也應(yīng)用到醫(yī)療、軍事、教育、建筑、電子商務(wù)等領(lǐng)域。
通過(guò)“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”課程制作虛擬展館來(lái)傳播黨建文化,既是專業(yè)課程,又結(jié)合開(kāi)展了思想政治教育。在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí),學(xué)習(xí)了黨建成果、黨的歷史及黨組織的建設(shè)和發(fā)展;同時(shí)拓展了研究的深度與層次。該課程涉及空間設(shè)計(jì)、光環(huán)境等專業(yè)領(lǐng)域,需要不斷創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和呈現(xiàn)方式,優(yōu)化教學(xué)方案,讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí),使學(xué)生通過(guò)課程的項(xiàng)目式內(nèi)容了解如何協(xié)同工作,在課程體系和結(jié)構(gòu)上綜合運(yùn)用藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科理論和方法開(kāi)展跨學(xué)科研究?jī)?nèi)容,為進(jìn)一步探索和研究奠定了基礎(chǔ)。
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Teaching Exploration and Practice of Constructing the Virtual Party Building Pavilion: Taking the Construction of the Computer-aided Design Course as an Example
YU Guang-yun
(College of Art, Zhejiang Shuren University, Hangzhou, Zhejiang 310015, China)
Abstract: With? VR (virtual reality) as a technical means, taking the Party building as the blueprint, and combined with the course of Computer-aided Design,? this paper explores the construction of the Virtual Party Building Pavilion. By the omni-directional three-dimensional use of visual and auditory means, we try to create the immersive, panoramic virtual roaming, and interactive learning experience. Through this way, the ideological and political education is integrated into classroom teaching. We try to train students in such courses, and promote the application of modern information technology in? “curriculum ideological and political education”. This paper also discusses and analyzes the early teaching examples of the professional basic knowledge, the course content design, and how to solve the problems in the process of teaching. Combined with the teaching design of virtual simulation experiment, it also discusses the reform and practical significance of VR technology in the teaching of ideological and political courses combined with practice teaching in colleges and universities in the new era.
Key words: virtual reality; interaction; “curriculum ideological and political education”