计算机虚拟仿真技术在环境艺术专业大学生创新创业训练计划的实践探索

周大森

【摘 要】 随着社会经济的不断发展，创新创业已经成为现代社会的一个重要话题。虚拟仿真技术是在人机交互、人工智能的基础上，通过仿真手段实现在虚拟环境中人与物体的交互影响，增强人对真实环境的感受，是一种重要的实践手段，对于提升学生的创新创业能力具有重要意义。文章针对计算机虚拟仿真技术在环境艺术专业大学生创新创业训练计划中的实践进行分析。首先，通过对虚拟仿真技术和创新创业教育的相关理论进行分析，探讨了虚拟仿真技术对搭建创新创业教育平台的作用，指出了其在创新创业教育中的具体应用。其次，详细阐述了环境艺术设计专业创新训练的内容和方法，包括面向课程体系的创新项目及项目实施方案等。最后，提出了虚拟仿真教学与创新创业教育深度融合的思路和建议。

【关键词】 计算机虚拟仿真技术；环境艺术专业；大学生；创新创业训练

随着社会经济的不断发展，创新创业已经成为现代人关注的焦点。创新能促进国家民族的发展，也是推动整个人类社会向前发展的重要力量，在大学生群体中，创新创业备受关注。2021年国务院办公厅发布了《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》，指出虚拟仿真技术在实践教学中的应用具有巨大潜力。虚拟仿真技术可以为学生提供一个开放、交互的虚拟环境，他们可以在环境中独立进行实验和实践操作，既能提高学生的实操能力，又能培养学生的团队协作精神和创新思维。虚拟仿真技术在创业实践教学中的应用与教育信息化发展一致，可以让学生在开放、交互的虚拟环境中独立开展实验，对提高学生的实际操作能力和创新创业能力具有重要意义。为了培养更多的创新型人才，许多高校都制定了创新创业训练计划。其中计算机虚拟仿真技术为学生的创新创业实践奠定基础。虚拟仿真技术在创新创业实践教学中的应用，能为学生创造虚拟的创业环境，因此，应该加强对计算机虚拟仿真技术的学习和应用，为大学生的创新创业训练计划提供更加有力的支持。

一、虚拟仿真技术和创新创业教育

（一）虚拟仿真技术

在通信网络、多媒体等领域，虚拟仿真技术是在人机交互、人工智能的基础上，通过仿真手段实现在虚拟环境中人与物体的交互影响，增强人对真实环境的感受。虚拟仿真技术有四个基本特点：一是沉浸性，用户可以获得视觉、听觉、触觉等体验，获得身临其境的感受；二是交互性，即在虚拟场景中，使用者能够在虚拟环境中操控物体，并获得即时的回馈；三是虚幻性，既能够真实地展现一个真实的社会，又可以展现一个目前没有、但是未来却有可能出现的社会；四是逼真度，让使用者享受与现实中的真实世界极为相似的体验。基于计算机辅助设计方法，在虚拟的环境中，学生能够感受到真实的现实场景，实现人机实时互动，从虚拟世界中获得知识和技能，加速知识体系的建立，提高学习效率。

（二）虚拟仿真技术为创新创业教育搭建平台

实践教学是高校大学生在实际工作中提高创新创业能力的关键，但是，当前高校的实践教学仍是高校人才培养比较薄弱的方面，与高校的创新创业教育还有很大的距离。根据人才培养方式改革的要求，高校应培养一批具备创新创业意识和能力的创新型专业人才。但是，在创新创业教育中，存在实践成本高、实验过程不可逆和一些实验项目难以开展等问题，迫切需要用虚拟实验来加以解决。在此背景下，高校应构建出一套创造性人才教学系统，实现资源开放共享。通过构建虚实相结合的实验教学平台，在具有高度模拟性的虚拟实验环境中，为学生自主学习、自主实验和创造性实践奠定良好的基础。教师通过虚拟模拟实验教学对学生进行指导，起到示范作用，力求将专业教育和创新创业教育有效结合，在向学生传输知识的同时，对学生的创新精神、创业意识以及创新创业的能力进行有效的培养。

（三）虚拟仿真技术在环境艺术专业大学生创新创业训练中的作用

计算机虚拟仿真技术对提升学生的创新创业能力具有重要作用。首先，计算机虚拟仿真技术可以为学生提供更加真实的实验环境，传统的实验教学往往受到场地、设备等方面的限制，而虚拟仿真技术可以通过在计算机上模拟出各种实验环境，让学生不受环境的限制，独立进行实验操作，更好地理解理论知识。其次，计算机虚拟仿真技术可以为学生提供更加安全的实验环境。在一些危险性较高的实验中，如化学实验、生物实验等，传统模式下的实验教学往往会存在一定的安全隐患。而虚拟仿真技术可以在计算机上模拟出各种危险性较高的实验环境，让学生在安全的环境下进行实验操作。最后，计算机虚拟仿真技术可以为学生提供更加便捷的实验环境。在传统的实验教学中，学生需要到实验室进行实验操作，这不仅花费时间，还会影响学生的课程安排。虚拟仿真技术可以让学生在电脑上做实验，随时随地进行实验操作。这不仅可以提高学生的学习效率，还可以让学生更好地掌握理论知识。虚拟仿真技术在实践教学中的应用，可以为学生提供更加真实的实验环境。因此，计算机虚拟仿真技术在环境艺术专业大学生创新创业训练计划中的应用具有重要意义。

二、环境艺术设计专业创新训练的内容

（一）面向课程的创新项目训练

在环境艺术设计教学中，首要目标是培养学生的创新思维，并貫穿整个实践过程。在专业设计课程和设计实践课程的教学过程中，要把项目研究作为核心内容，结合专业知识，发挥创新思维，运用教学案例进行教学分析，培养学生的创新思维，拓宽其创造性的视域，并掌握创造性的方法。在艺术设计教学中，要把学生的创新能力培养与专业课程学习相结合。首先，专业课与创新性实践相结合，并渗入日常教学，使之具有全面性的特征，这一特征是创造性教育得以广泛开展的重要保障。其次，专业课由专业课教师讲授，创造性培训与专业课相结合，专业课教师指导学生参与创新项目培训，确保创新创业培训的有效性。最后，创新项目培训将专业课的教学内容从狭隘的学科范围扩展到与社会实际紧密结合，使之富有生机和开放性。在环境艺术专业学生的实习中开展创新项目培训，既能加强教学与实习的有机结合，又能使创新培训真正落到实处，突破了传统封闭的设计实训环境的限制，让学生走出学校，在创新项目的每一个环节进行实地调查和实践。

（二）创新训练项目的实践分析

以“以Unity3D为基础的虚拟校园漫游系统”创新项目为例，项目由6人组成，包括四名学生和两名指导教师，学生均为大二学生，已经学习了VR作品技术开发这门课程，具有一定的VR产品开发的基础知识，掌握了3D模型制作技巧。这两名导师都是建筑材料成形虚拟模拟训练中心的工作人员，基本都接受过Unity3D平台的训练。

1. 项目实施方案拟定

在教师的指导下，“大创项目”实习小组的成员，对Unity3D平台的核心技术进行了深入学习，以便更好地了解Unity3D平台的使用情况，还将对该项目相关的任务进行了合理分配，并在此基础上，制定了如下的项目执行方案：

首先，以校址图、地形图等为基础，通过摄影、测绘等方式，获取校址的外部纹理、内部结构、大小等数据，利用3D模型对校园内的建筑、植被等进行了模拟与绘制。然后在Unity3D平台上，实现虚拟校园漫游，最终对虚拟校园系统进行开发与测试，并向对虚拟现实技术有兴趣的在校学生提供虚拟软件开发培训课程。

2. 项目实施

（1）信息采集及建模

把校园规划图、地球卫星图与现场测量相结合，分析所收集的校园信息，使用3D造型软件，对校园的主要建筑物进行造型，建立一个完整的校园模型，工作量非常大，因此，每个人都会有自己的职责。在建立模型的过程中，为减少计算量，在建立模型时，会对一些比较复杂的结构和地貌情况进行简化。建立好模型之后，可以进行模型的绘制，简而言之，就是对在3D软件中建立好的模型进行贴图和上色，从而让模型获得与真实实体同样的视觉效果，具体包含了以下内容：灯光效果、材质效果、物体表面颜色效果、物体光滑与反射效果、物体透明与折射效果等。而这一步也是虚拟模拟中不可或缺的一步，可以想象一下，一个单纯的物体，如果没有任何的外形、没有任何的美感，那么它的“仿真”特征，也就荡然无存了。

（2）Unity3D  平台三维场景构建

利用Basic VerEngine开发引擎，把校园地形、植被等以模型的方式导入到Unity3D平台。由3D建模软件生成FBX后缀格式的文件，该格式的模型可以直接放到Basic VerEngine工程里，放置路径是在工程的Assets目录下，最好是在该目录下新建一个文件夹，把模型放在文件夹将便于后续的管理和查看。如果模型已贴图渲染，该3D模型既包含模型文件，又包括贴图文件（贴图文件包括材料球和图片素材），在将主要建筑物导入Unity3D平台之后，再对地面设施、天空等环境细节进行添加和补充，构建出校园的三维场景。

3. 虚拟校园漫游实现

在Unity3D平台上构建出第一人称视角的模拟器，使用编写的脚本，对模拟器的行走速度、视角高度等进行设定，就可以让模拟人物在虚拟校园中自由地行走、观察和停留。

三、虚拟仿真教学与创新创业教育深度融合

虚拟仿真技术在实验教学中的应用，构建了全方位的创新创业课程体系，对实训环节的创新创业教育起到了很大的促进作用。在虚拟仿真实验教学中，学生对创业政策以及创业相关的法律有了更深的认识，学会了如何进行创业融资、如何组建创业团队、如何规避创业风险，从而提高自己的创业质量，提升创新创业能力，初步具备了创业者的品质和职业素养。

（一）虚拟仿真教学与经管类实验课程深度融合

在创新创业训练中，采用虚拟模拟技术，对企业运作环境、业务流程等进行模拟实验，以确保教学环境、教学内容的“真实性”，让学生在“真实环境”中对创新创业的内容有更加具体、更加全面的理解，提高其理论与实践相结合的能力。虚拟仿真技术在实验教学中的应用，通过综合案例教学、项目教学、任务驱动等多种教学方式，实现实验课程与现实问题之间的密切联系，把现实问题作为切入点，利用虚拟仿真教学技术，开展各种自主设计型实验。与此同时，还可以组织学生开展形式多样、灵活多变的交流、研讨等活动，从而提高教学效果。现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心对特色课程资源进行强化，对课程教学方式进行改革，构建了一批典型的虚拟仿真实验课程，比如基础会计实务模拟、跨境电商实务模拟、国际贸易实战模拟、国际金融结算实务、证券投资实务、电子商务案例分析等。

（二）虚拟仿真教学与跨专业综合实习深度融合

如果学生已经学习了相关的必修科目，并且掌握了专业技术之后，就可以通过虚拟模拟平台，使各个学科之间的知识更好地结合起来。学校要在整体上做好总体的计划与设计，将各学科之间的资源有效融合，并以此为基础，开展多学科交叉训练，使模拟运作与实际工作相结合，使学生能够多层次地感受到“真实”的公司运作与管理的整个过程，从而完成对各学科的深度整合，提高动手能力与创新创业水平。

四、结语

综上所述，计算机虚拟仿真技术在环境艺术专业大学生的创新创业训练计划中具有广阔的应用前景。一方面，可以提高学生的实践操作能力和创新能力，加强对学生创新创业意识和能力的培养；另一方面，虚拟仿真技术也可以为创新创业教育提供更加丰富、生动的教学资源，为学生提供更加真实、安全、便捷的学习环境。本文从创业项目出发，分析学生综合素质，为“大创项目”的实施提供了一种新的途径，使学校的数字资源更加丰富，有效提升了学生分析和解决问题的综合能力，最终实现了“大创项目”的目標。在进行虚拟模拟实验的过程中，体现出了“以经管工为主，经管工与法律相结合，商学与工学相结合”的特点，这与企业的实际需要密切联系在一起，能够很好地培养并提升学生的创新创业能力。在未来的研究中，还需不断完善虚拟仿真教学体系，提高学生的实践操作能力和创新能力，探索虚拟仿真教学与创新创业教育深度融合的方法和路径，为高校创新创业教育的发展做出更大贡献。

参考文献：

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［2］ 何望，林庚. 大学生创新创业训练项目指导及实践效果案例分析［J］. 创新创业理论研究与实践，2019，2（20）：187-188+195. ［3］ 杜月林，黄刚，王峰，等. 建设虚拟仿真实验平台 探索创新人才培养模式［J］. 实验技术与管理，2021（04）：34-35.