虚拟现实技术在构建高职动漫专业工学结合平台中的应用和探讨

摘　要：近年来，我们在探索高职教育规律、构建符合产业结构和地方经济现状的工学结合学训一体化平台的教学研究中取得了一系列的成果，但也出现了一些问题。本文尝试将虚拟现实技术同现代教育技术相结合，以《动漫衍生产品设计》课程开发为载体，设计开发“动漫衍生产品设计虚拟化学训一体化平台”，作为高职动漫专业工学结合平台的一个有益补充，经过教学实践，取得了良好的实训效果。

关键词：高职教育；虚拟现实；工学结合；学训一体化平台

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-06-0-03

动漫产业被誉为21世纪最有发展潜力、最有前途的朝阳产业。在目前国内正如旭日东升，具有不可估量的发展前景。我国动漫产业有着广阔的市场，拥有约5亿动漫影视产品的消费群体。但我国的动漫产业目前尚处于起步阶段，动漫人才极度稀缺，远远不能满足社会和地方对急剧扩展的动漫产业的需求。如何为社会为地方培养更多符合企业需求的动漫产业设计人才，是摆在大部分高职院校动漫专业面前的一个难题。

台州职业技术学院动漫设计和制作专业自成立以来一直积极探索高职动漫教学规律，坚持以市场为导向，通过市场反馈调整整合教学内容，使其符合市场需求；同时积极与企业合作办学，派遣骨干教师到企业一线通过实践锻炼、技术合作等方式共同建立实习实训基地，初步搭建了校企合作、融“教-学-训”于一体的工学结合实践教学平台，在教学实践过程中，取得了良好的效果。当然，对于在完善工学结合平台建立过程中必不可免遇到的一些问题，我也尝试使用各种方法进行解决，本文以《动漫衍生产品设计》课程开发为实例，分析和探讨了虚拟现实技术在工学结合课程建设中的应用。

一、研究背景

动漫衍生产品是由以动漫产业主体衍生出的副产品形成的庞大产业链，如动漫书籍、音像、服装、饰品、玩具、文具、食品、饮料、休闲、娱乐、会展、旅游等。目前我国初步形成了动漫产品加工、研发、制作、播映、运营和衍生产品开发的产业链。在开设相关课程之前，我对台州本地的相关产业进行了大量专业细致的调查，包括大量电视台、影视制作公司、广告策划公司、工艺品厂等，获得了宝贵的市场调研报告，对行业发展有了整体性的了解，和大量企业合作建立了相关实习实训基地，对课程建设起到了至关重要的指导作用。

针对传统的动漫衍生产品设计课程存在的一些问题，我采用了一些方法搭建工学结合平台，改进课程教学效果，具体措施如下：

（一）派骨干教师深入企业一线，和企业深度合作，了解地方上相关产业的发展现状和工作流程，编写符合地方产业现状、具有可操作性真实成功案例的学生工作页等学材代替传统教材。

（二）和企业合作建立实习实训基地，聘请企业专职实践专家作为兼职教师讲授工作经验，手把手教学生掌握实践技能，使学生掌握的技能和未来工作面对的具体岗位实现无缝对接。

（三）带领学生到企业参观学习，面对面的了解具体的实践要求，直接在企业实训基地里以真实项目为实训内容，真正做到“学中做，做中学”，借以掌握该岗位所要求的实践技能。

（四）把学生完成的优秀动漫衍生产品进行评比、组织整理并分类收集，为下几届的学生提供直观的样例模板，同时可以激发学生的兴趣和成就感。

通过以上几方面的措施，我初步建立了《动漫衍生产品设计》课程的工学结合平台，通过优秀自编学材、经典真实案例、企业实践专家指导、实地实训真实项目学习等多种实践手段改进提高了课程的质量，通过学生的问卷调查、相关竞赛、用人单位对毕业生岗位能力的反馈等可以得出，工学结合平台确实提高了学生对课程的满意度，培养了学生服务地方的岗位能力。

二、存在的问题和应用虚拟现实工具的可行性分析

（一）当前工学结合平台存在的问题

1、台州地区的动漫产业还处于蓬勃发展阶段，企业比较多，但是规模大多比较小，业务规模大部分也不算大，尽管合作建立了实训基地，但一次能容纳的学生数量很有限，过量的学生在相关基地学习容易影响企业的正常运行，同时对学生进行适当的分组和轮岗组数较多又不便于学生的管理同时给安全留下隐患。

2、部分企业核心技术人员流动性较大甚至有些企业也不是很稳定，部分企业核心技术人员为确保正常业务开展，无法提供稳定的兼职实训指导时间，部分单位作为实训基地提供给学生的实训机会也根据公司业务的多少波动较大。

3、部分企业内部的管理制度和保密措施一定程度限制了学生的实训效果，同时由于学生能力的参差不齐，部分学生在工学结合实践中给企业的帮助不大，甚至有些帮倒忙的情况，这些也在一定范围内制约了企业和学校共建工学结合平台的积极性，造成一定的负面影响。

（二）开发虚拟化学训一体化平台的可行性和必要性分析

经过认真的分析和总结，我认为，和企业共建校企合作平台是高职院校生存和发展的必由之路，必须坚定的向着这个方向努力，和企业进行更深层次的合作，对于在搭建工学结合平台过程中出现的问题，既不能视而不见，又不能因噎废食；要直面问题，找准解决问题的关键，对症下药。

“工欲善其事，必先利其器”，多年高职教学实践的经验告诉我，如果不能确保学生有充足的实践实训时间，不能给他们多动手锻炼的机会，是无助于学生岗位能力的提高，更不能确保达到课程教学目标的效果。因此，开发一套完全提供真实工作环境的虚拟现实学训一体化平台可以为企业真实的工学结合平台提供互补，以企业真实的实训基地为主，以模拟真实工作环境的虚拟现实学训一体化平台为辅，可以有效解决学生实训时间机会不足的问题同时兼顾企业的利益。样不仅可以对学生提供优质教学实训服务，还可以为和企业建立长期亲密深层的合作关系打下坚实的基础。

1、长期在相关企业实践锻炼累积的经验使我对一些动漫衍生产品的开发流程比较了解，根据学校严格的制度化管理规定，我在企业实践锻炼时所记录详实的日志可以为有些已经过去很久的项目提供了充足的理论文字材料。

2、在本专业CDCSA项目化课程教学链的指导思想下，我不仅将企业实践锻炼的真实项目案例用在“动漫衍生产品设计“课程中，还在“三维动画设计”等课程中设计相关案例供学生练习，多年的积累，使我建立了比较完善全面的企业实践项目模型库。

3、动漫专业教学建设为课程开发加上了助推器，在工学结合课程改革的政策支持下，我得以有更多机会接触先进的高职教育理论，也了解了不少虚拟现实平台的建立和使用，自主开发了一些学习实训辅助软件，为开发“动漫衍生产品设计虚拟化学训一体化平台”提供了理论和实践基础。

4、计算机软件硬件技术的高速发展，尤其是虚拟现实开发平台的迅猛发展，如Virtools、VR Platform（中视典）虚拟开发平台、Quest3D等软件不断推陈出新，功能日益强大，对3DS MAX、Maya等三维开发软件设计的支持越来越强，交互功能越来越全面，也使得开发完全模拟真实工作流程的虚拟化仿真平台成为可能。

基于以上的分析，我们开始着手开发“动漫衍生产品设计虚拟化学训一体化平台”。

三、虚拟现实工学结合平台的设计思路和主要方案

（一）设计目标

1、平台不受时间和空间甚至教师的限制，只要学生需要，甚至可以在寝室内完成自己的实训项目，锻炼自己的动手能力。

2、平台可以节省建立实训基地的场地费用、节省学生去实习实训基地的时间消除管理和安全隐患、对实训基地的维护以及对昂贵设备的维修和更换费用也大大减少。

3、平台确保和真实实训基地一样甚至更清晰的项目流程：真实建模带来的沉浸感使学生可以在视觉上产生身处真实实训基地的感觉；人性化的人机交互界面使学生易于操作；不知不觉就在真实的项目开发中提高了技能；灵活多变的互动操作可以进一步释放学生的想象力和创造力，从根本上提高学生的动漫开发岗位素质能力。

（二）体系结构

在整体设计上，参考了大量国内外相关的机电、电气、制药、医疗、数字信息等虚拟现实教学实训平台，发现很大部分存在一些问题，首先是思路陈旧，开发工具不合适，很多虚拟现实平台采用VB、VC++、Java等开发工具，以二维图形的方式输入相关面板，又以二维图形的方式输出，这样的效果和真实场景相差甚远，“虚拟”是做到了，“现实”就无论如何谈不上了，这样的实训平台在教学中完全激不起学生的兴趣，更不会在课外主动应用该平台自主学习了，因此效果甚微；其次交互性差，功能不完善，很多实训平台认为只要实现虚拟面板输入和结果动画的输出就算实现了完善的功能，没有更多的交互性，很多现实中的问题都没有考虑进来，交互性能差。

为了解决上述虚拟现实平台出现的问题，在设计开发“动漫衍生产品设计虚拟化学训一体化平台”时，我采用3DS MAX和Virtools作为主要开发工具，首先使用3DS MAX开发相关实训基地、动漫衍生产品、以及实训器材等对象的三维模型；然后使用Virtools虚拟现实开发工具设计动漫衍生产品的开发流程以及教学实训功能模块的交互设计；最后对相关功能进行从测试、整合和。整个开发都在可视化环境下进行，可以随时调整改正开发中不适用的功能，可控性好，开发的平台不仅可以模拟真实动漫衍生产品的开发过程，非常实用；而且最大化得体现了虚拟现实平台的沉浸性、想象性和交互性。

1、实训管理模块主要是为学生提供友好的操作界面，管理学生的实训记录，保存学生的实训结果，分析反馈评价学生的实训技能。

2、实训指导模块主要可以引导学生交互式了解项目开发的整体流程，指导实训中应注意的问题，帮助学生熟悉操作规范、实验工具使用方法。

3、实训模块主要是介绍每个项目化实训的实训要求、目标和任务，展示项目化实训案例以及开发细节和注意事项，提供模型库并允许学生自定义模型库来设计引入自己开发的动漫衍生产品并加以修改。

（三）主要开发方案和技术

1、三维建模。Virtools能够提供的模型设计功能比较有限，而3DS MAX经过十几年的发展已经可以设计开发出精细的和真实物体完全一样的外观材质的模型对象。我们主要使用3DS MAX开发实训基地的建筑物,可以在后期导入Virtools里加入BB模块实现实训基地漫游效果；同时开发相关的动漫衍生产品和器材，供后期交互式实训使用。在3DS MAX中建立好模型后，可以为3DS MAX加装virtools for max插件，通过插件可以直接在3DS MAX的菜单命令“文件>导出”将max模型文件导出成virtools所支持的nmo Virtools对象文件，然后就可以在Virtools开发平台中直接使用菜单命令“Resource->Import file”将转换好的nmo文件导入到Virtools中，设定合适的灯光和材质后就可以加入交互功能了。我们在前期做了大量工作建立了大量实训基地的模型和项目对象模型，都是使用该技术进行3DS MAX和Virtools之间的无缝转换的。

2、Virtools基础行为交互模块的设计。Virtools可以利用拖放的方式，将Building Blocks行为交互模块赋予在适当的对象或虚拟角色上，以流程图的方式.决定行为交互模块的前后处理顺序，从而实现了可视化的交互脚本设计，逐渐编辑成一个完整的交互式虚拟世界。Virtools拥有数百个基础行为交互模块供用户直接应用，经编辑后的互动模块组合使用，可以组成一个具有解决专门功能或应用nms格式的单一功能的模块，方便用户重复编辑、使用。

使用Virtools的基础行为交互模块，可以实现虚拟现实实训平台的大部分功能，包括实训基地的虚拟漫游、动漫衍生产品的全方位交互式306度展示、动漫衍生产品特殊材质、摄像机多角度设定、灯光和场景特效以及产品自定义效果展示等功能的设计。

如图1所示是动漫衍生产品全方位键盘控制的脚本流程设计示例。

3、自定义交互模块的设计。使用Virtools的基础交互模块可以实现大部分的实训平台交互功能，当然也有部分功能使用基础交互模块是无法实现的，比如项目中常用的鼠标点击选择拖动产品、产品的分解和装配等基本实训功能使用Virtools自带的基础交互模块无法直接实现，可以通过编写VSL (Virtools脚本语言)实现，VSL是一种强大的脚本语言，通过提供对Virtools SDK的脚本级访问能力，用于作为Virtools图形化脚本流程编辑器的补充。VSL编辑器支持智能文本高亮系统、自动完成与函数参数自动显示。VSL包含了断点支持、跟踪变量值的编辑、逐步调试 (包含步骤的进入/退出支持)的完整调试方式。对编程人员，VSL是一种从Virtools Dev内部访问SDK的接口。无需创建C++项目，可以简易、快捷测试新的想法及在不生成自定义DLL的情况下执行自定义代码。VSL是一种非常高效的方式，只需少数几行代码就可以实现复杂的交互模块功能。

如图2所示是实现动漫衍生产品鼠标拖动时使用脚本编辑器编写VSL。

四、结束语

本文以《动漫衍生产品设计》课程中开发“动漫衍生产品设计虚拟化学训一体化平台”为实例，探讨了虚拟现实（下转第113页）（上接第111页）技术在构建高职动漫专业工学结合平台中的应用背景、优势、可行性以及具体实施方案。该技术用在教学实训课程改革中，初步取得了较好的教学成果，随着现在教育技术日新月异的发展，虚拟现实技术必将在教学中大放异彩，本文只是初步尝试使用该技术对课程进行简单的改进，希望能起到投石问路的作用，也希望更多的有识之士共同参与到相关实践和探讨中，将虚拟现实技术更多地运用到现代教育技术中，更好的服务于高职教育。

参考文献：

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[2]刘明昆.三维游戏设计师宝典3-Virtools游戏开发实战[M].汕头大学出版社,2006,(1).

[3]徐英欣,东,胥林.三维游戏设计师宝典-Virtools虚拟装配制作实例[M].汕电脑报电子音像出版社,2009,(8).