計算機虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃的實踐探索

周大森

【摘 要】 隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的一個重要話題。虛擬仿真技術(shù)是在人機交互、人工智能的基礎(chǔ)上，通過仿真手段實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中人與物體的交互影響，增強人對真實環(huán)境的感受，是一種重要的實踐手段，對于提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力具有重要意義。文章針對計算機虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃中的實踐進行分析。首先，通過對虛擬仿真技術(shù)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的相關(guān)理論進行分析，探討了虛擬仿真技術(shù)對搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的作用，指出了其在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中的具體應用。其次，詳細闡述了環(huán)境藝術(shù)設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新訓練的內(nèi)容和方法，包括面向課程體系的創(chuàng)新項目及項目實施方案等。最后，提出了虛擬仿真教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合的思路和建議。

【關(guān)鍵詞】 計算機虛擬仿真技術(shù)；環(huán)境藝術(shù)專業(yè)；大學生；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)代人關(guān)注的焦點。創(chuàng)新能促進國家民族的發(fā)展，也是推動整個人類社會向前發(fā)展的重要力量，在大學生群體中，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)備受關(guān)注。2021年國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《關(guān)于進一步支持大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導意見》，指出虛擬仿真技術(shù)在實踐教學中的應用具有巨大潛力。虛擬仿真技術(shù)可以為學生提供一個開放、交互的虛擬環(huán)境，他們可以在環(huán)境中獨立進行實驗和實踐操作，既能提高學生的實操能力，又能培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新思維。虛擬仿真技術(shù)在創(chuàng)業(yè)實踐教學中的應用與教育信息化發(fā)展一致，可以讓學生在開放、交互的虛擬環(huán)境中獨立開展實驗，對提高學生的實際操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力具有重要意義。為了培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型人才，許多高校都制定了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃。其中計算機虛擬仿真技術(shù)為學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐奠定基礎(chǔ)。虛擬仿真技術(shù)在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學中的應用，能為學生創(chuàng)造虛擬的創(chuàng)業(yè)環(huán)境，因此，應該加強對計算機虛擬仿真技術(shù)的學習和應用，為大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃提供更加有力的支持。

一、虛擬仿真技術(shù)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

（一）虛擬仿真技術(shù)

在通信網(wǎng)絡(luò)、多媒體等領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)是在人機交互、人工智能的基礎(chǔ)上，通過仿真手段實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中人與物體的交互影響，增強人對真實環(huán)境的感受。虛擬仿真技術(shù)有四個基本特點：一是沉浸性，用戶可以獲得視覺、聽覺、觸覺等體驗，獲得身臨其境的感受；二是交互性，即在虛擬場景中，使用者能夠在虛擬環(huán)境中操控物體，并獲得即時的回饋；三是虛幻性，既能夠真實地展現(xiàn)一個真實的社會，又可以展現(xiàn)一個目前沒有、但是未來卻有可能出現(xiàn)的社會；四是逼真度，讓使用者享受與現(xiàn)實中的真實世界極為相似的體驗?；谟嬎銠C輔助設(shè)計方法，在虛擬的環(huán)境中，學生能夠感受到真實的現(xiàn)實場景，實現(xiàn)人機實時互動，從虛擬世界中獲得知識和技能，加速知識體系的建立，提高學習效率。

（二）虛擬仿真技術(shù)為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育搭建平臺

實踐教學是高校大學生在實際工作中提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的關(guān)鍵，但是，當前高校的實踐教學仍是高校人才培養(yǎng)比較薄弱的方面，與高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育還有很大的距離。根據(jù)人才培養(yǎng)方式改革的要求，高校應培養(yǎng)一批具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力的創(chuàng)新型專業(yè)人才。但是，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中，存在實踐成本高、實驗過程不可逆和一些實驗項目難以開展等問題，迫切需要用虛擬實驗來加以解決。在此背景下，高校應構(gòu)建出一套創(chuàng)造性人才教學系統(tǒng)，實現(xiàn)資源開放共享。通過構(gòu)建虛實相結(jié)合的實驗教學平臺，在具有高度模擬性的虛擬實驗環(huán)境中，為學生自主學習、自主實驗和創(chuàng)造性實踐奠定良好的基礎(chǔ)。教師通過虛擬模擬實驗教學對學生進行指導，起到示范作用，力求將專業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有效結(jié)合，在向?qū)W生傳輸知識的同時，對學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力進行有效的培養(yǎng)。

（三）虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練中的作用

計算機虛擬仿真技術(shù)對提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力具有重要作用。首先，計算機虛擬仿真技術(shù)可以為學生提供更加真實的實驗環(huán)境，傳統(tǒng)的實驗教學往往受到場地、設(shè)備等方面的限制，而虛擬仿真技術(shù)可以通過在計算機上模擬出各種實驗環(huán)境，讓學生不受環(huán)境的限制，獨立進行實驗操作，更好地理解理論知識。其次，計算機虛擬仿真技術(shù)可以為學生提供更加安全的實驗環(huán)境。在一些危險性較高的實驗中，如化學實驗、生物實驗等，傳統(tǒng)模式下的實驗教學往往會存在一定的安全隱患。而虛擬仿真技術(shù)可以在計算機上模擬出各種危險性較高的實驗環(huán)境，讓學生在安全的環(huán)境下進行實驗操作。最后，計算機虛擬仿真技術(shù)可以為學生提供更加便捷的實驗環(huán)境。在傳統(tǒng)的實驗教學中，學生需要到實驗室進行實驗操作，這不僅花費時間，還會影響學生的課程安排。虛擬仿真技術(shù)可以讓學生在電腦上做實驗，隨時隨地進行實驗操作。這不僅可以提高學生的學習效率，還可以讓學生更好地掌握理論知識。虛擬仿真技術(shù)在實踐教學中的應用，可以為學生提供更加真實的實驗環(huán)境。因此，計算機虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃中的應用具有重要意義。

二、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新訓練的內(nèi)容

（一）面向課程的創(chuàng)新項目訓練

在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計教學中，首要目標是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，并貫穿整個實踐過程。在專業(yè)設(shè)計課程和設(shè)計實踐課程的教學過程中，要把項目研究作為核心內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)知識，發(fā)揮創(chuàng)新思維，運用教學案例進行教學分析，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，拓寬其創(chuàng)造性的視域，并掌握創(chuàng)造性的方法。在藝術(shù)設(shè)計教學中，要把學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與專業(yè)課程學習相結(jié)合。首先，專業(yè)課與創(chuàng)新性實踐相結(jié)合，并滲入日常教學，使之具有全面性的特征，這一特征是創(chuàng)造性教育得以廣泛開展的重要保障。其次，專業(yè)課由專業(yè)課教師講授，創(chuàng)造性培訓與專業(yè)課相結(jié)合，專業(yè)課教師指導學生參與創(chuàng)新項目培訓，確保創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓的有效性。最后，創(chuàng)新項目培訓將專業(yè)課的教學內(nèi)容從狹隘的學科范圍擴展到與社會實際緊密結(jié)合，使之富有生機和開放性。在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)學生的實習中開展創(chuàng)新項目培訓，既能加強教學與實習的有機結(jié)合，又能使創(chuàng)新培訓真正落到實處，突破了傳統(tǒng)封閉的設(shè)計實訓環(huán)境的限制，讓學生走出學校，在創(chuàng)新項目的每一個環(huán)節(jié)進行實地調(diào)查和實踐。

（二）創(chuàng)新訓練項目的實踐分析

以“以Unity3D為基礎(chǔ)的虛擬校園漫游系統(tǒng)”創(chuàng)新項目為例，項目由6人組成，包括四名學生和兩名指導教師，學生均為大二學生，已經(jīng)學習了VR作品技術(shù)開發(fā)這門課程，具有一定的VR產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)知識，掌握了3D模型制作技巧。這兩名導師都是建筑材料成形虛擬模擬訓練中心的工作人員，基本都接受過Unity3D平臺的訓練。

1. 項目實施方案擬定

在教師的指導下，“大創(chuàng)項目”實習小組的成員，對Unity3D平臺的核心技術(shù)進行了深入學習，以便更好地了解Unity3D平臺的使用情況，還將對該項目相關(guān)的任務(wù)進行了合理分配，并在此基礎(chǔ)上，制定了如下的項目執(zhí)行方案：

首先，以校址圖、地形圖等為基礎(chǔ)，通過攝影、測繪等方式，獲取校址的外部紋理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、大小等數(shù)據(jù)，利用3D模型對校園內(nèi)的建筑、植被等進行了模擬與繪制。然后在Unity3D平臺上，實現(xiàn)虛擬校園漫游，最終對虛擬校園系統(tǒng)進行開發(fā)與測試，并向?qū)μ摂M現(xiàn)實技術(shù)有興趣的在校學生提供虛擬軟件開發(fā)培訓課程。

2. 項目實施

（1）信息采集及建模

把校園規(guī)劃圖、地球衛(wèi)星圖與現(xiàn)場測量相結(jié)合，分析所收集的校園信息，使用3D造型軟件，對校園的主要建筑物進行造型，建立一個完整的校園模型，工作量非常大，因此，每個人都會有自己的職責。在建立模型的過程中，為減少計算量，在建立模型時，會對一些比較復雜的結(jié)構(gòu)和地貌情況進行簡化。建立好模型之后，可以進行模型的繪制，簡而言之，就是對在3D軟件中建立好的模型進行貼圖和上色，從而讓模型獲得與真實實體同樣的視覺效果，具體包含了以下內(nèi)容：燈光效果、材質(zhì)效果、物體表面顏色效果、物體光滑與反射效果、物體透明與折射效果等。而這一步也是虛擬模擬中不可或缺的一步，可以想象一下，一個單純的物體，如果沒有任何的外形、沒有任何的美感，那么它的“仿真”特征，也就蕩然無存了。

（2）Unity3D? 平臺三維場景構(gòu)建

利用Basic VerEngine開發(fā)引擎，把校園地形、植被等以模型的方式導入到Unity3D平臺。由3D建模軟件生成FBX后綴格式的文件，該格式的模型可以直接放到Basic VerEngine工程里，放置路徑是在工程的Assets目錄下，最好是在該目錄下新建一個文件夾，把模型放在文件夾將便于后續(xù)的管理和查看。如果模型已貼圖渲染，該3D模型既包含模型文件，又包括貼圖文件（貼圖文件包括材料球和圖片素材），在將主要建筑物導入Unity3D平臺之后，再對地面設(shè)施、天空等環(huán)境細節(jié)進行添加和補充，構(gòu)建出校園的三維場景。

3. 虛擬校園漫游實現(xiàn)

在Unity3D平臺上構(gòu)建出第一人稱視角的模擬器，使用編寫的腳本，對模擬器的行走速度、視角高度等進行設(shè)定，就可以讓模擬人物在虛擬校園中自由地行走、觀察和停留。

三、虛擬仿真教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合

虛擬仿真技術(shù)在實驗教學中的應用，構(gòu)建了全方位的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系，對實訓環(huán)節(jié)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育起到了很大的促進作用。在虛擬仿真實驗教學中，學生對創(chuàng)業(yè)政策以及創(chuàng)業(yè)相關(guān)的法律有了更深的認識，學會了如何進行創(chuàng)業(yè)融資、如何組建創(chuàng)業(yè)團隊、如何規(guī)避創(chuàng)業(yè)風險，從而提高自己的創(chuàng)業(yè)質(zhì)量，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，初步具備了創(chuàng)業(yè)者的品質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)。

（一）虛擬仿真教學與經(jīng)管類實驗課程深度融合

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練中，采用虛擬模擬技術(shù)，對企業(yè)運作環(huán)境、業(yè)務(wù)流程等進行模擬實驗，以確保教學環(huán)境、教學內(nèi)容的“真實性”，讓學生在“真實環(huán)境”中對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的內(nèi)容有更加具體、更加全面的理解，提高其理論與實踐相結(jié)合的能力。虛擬仿真技術(shù)在實驗教學中的應用，通過綜合案例教學、項目教學、任務(wù)驅(qū)動等多種教學方式，實現(xiàn)實驗課程與現(xiàn)實問題之間的密切聯(lián)系，把現(xiàn)實問題作為切入點，利用虛擬仿真教學技術(shù)，開展各種自主設(shè)計型實驗。與此同時，還可以組織學生開展形式多樣、靈活多變的交流、研討等活動，從而提高教學效果?，F(xiàn)代企業(yè)商務(wù)運營虛擬仿真實驗教學中心對特色課程資源進行強化，對課程教學方式進行改革，構(gòu)建了一批典型的虛擬仿真實驗課程，比如基礎(chǔ)會計實務(wù)模擬、跨境電商實務(wù)模擬、國際貿(mào)易實戰(zhàn)模擬、國際金融結(jié)算實務(wù)、證券投資實務(wù)、電子商務(wù)案例分析等。

（二）虛擬仿真教學與跨專業(yè)綜合實習深度融合

如果學生已經(jīng)學習了相關(guān)的必修科目，并且掌握了專業(yè)技術(shù)之后，就可以通過虛擬模擬平臺，使各個學科之間的知識更好地結(jié)合起來。學校要在整體上做好總體的計劃與設(shè)計，將各學科之間的資源有效融合，并以此為基礎(chǔ)，開展多學科交叉訓練，使模擬運作與實際工作相結(jié)合，使學生能夠多層次地感受到“真實”的公司運作與管理的整個過程，從而完成對各學科的深度整合，提高動手能力與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平。

四、結(jié)語

綜上所述，計算機虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)專業(yè)大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃中具有廣闊的應用前景。一方面，可以提高學生的實踐操作能力和創(chuàng)新能力，加強對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力的培養(yǎng)；另一方面，虛擬仿真技術(shù)也可以為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供更加豐富、生動的教學資源，為學生提供更加真實、安全、便捷的學習環(huán)境。本文從創(chuàng)業(yè)項目出發(fā)，分析學生綜合素質(zhì)，為“大創(chuàng)項目”的實施提供了一種新的途徑，使學校的數(shù)字資源更加豐富，有效提升了學生分析和解決問題的綜合能力，最終實現(xiàn)了“大創(chuàng)項目”的目標。在進行虛擬模擬實驗的過程中，體現(xiàn)出了“以經(jīng)管工為主，經(jīng)管工與法律相結(jié)合，商學與工學相結(jié)合”的特點，這與企業(yè)的實際需要密切聯(lián)系在一起，能夠很好地培養(yǎng)并提升學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。在未來的研究中，還需不斷完善虛擬仿真教學體系，提高學生的實踐操作能力和創(chuàng)新能力，探索虛擬仿真教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合的方法和路徑，為高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展做出更大貢獻。

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