童宜潔

（武漢東湖學(xué)院 湖北·武漢 430212）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工交互、智能技術(shù)等多門科學(xué)的最新技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)由于具有真實(shí)性、沉浸性、感知性、交互性及自主性的技術(shù)特征，在實(shí)踐課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能解決實(shí)操過程中學(xué)生可能會(huì)碰到的危險(xiǎn)或困難。通過虛擬交互技術(shù)構(gòu)建的沉浸式、交互性的課堂體驗(yàn)，不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更能在虛擬現(xiàn)實(shí)中創(chuàng)建特定的學(xué)習(xí)環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容更直觀、更形象的體驗(yàn)，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性、優(yōu)化課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境、輔助教師教學(xué)活動(dòng)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)過程等方面發(fā)揮重要的作用。

《數(shù)字雕刻》是一門利用雕刻機(jī)等工具在電腦環(huán)境中進(jìn)行數(shù)字虛擬雕刻的課程。學(xué)生使用軟件完成雕塑作品基礎(chǔ)模型的平面化創(chuàng)建，再以虛擬現(xiàn)實(shí)引擎工具為技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合3D建模、虛擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)畫模擬、人機(jī)交互等手段，將實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿課程始終。學(xué)生通過五個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)的多維可視化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的虛擬實(shí)訓(xùn)展示，將圖紙上的空間以虛擬形式表現(xiàn)出來，方便學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方案的反復(fù)推敲與修改，在可控的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)周期中，實(shí)現(xiàn)方案圖紙的實(shí)體化。

1 虛擬混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)踐課程教學(xué)模式雙重化

目前，實(shí)踐課程的教學(xué)課堂主要由傳統(tǒng)教學(xué)和開放式教學(xué)兩種形式構(gòu)成。傳統(tǒng)教學(xué)課堂只有實(shí)體教學(xué)課堂一種形式，教師主導(dǎo)教學(xué)的整個(gè)過程，學(xué)生處于一種被動(dòng)接受的狀態(tài)，對(duì)于知識(shí)的掌握也會(huì)受到教學(xué)資源和教學(xué)環(huán)境的影響；在線開放式課堂是將優(yōu)秀的教學(xué)資源在共享平臺(tái)上提供給學(xué)生自主學(xué)習(xí)。這種形式雖然突破了單一化的教學(xué)方法，但由于獨(dú)立的在線教學(xué)平臺(tái)和寬泛的教學(xué)資源，使得教師無法正面干預(yù)教學(xué)，引導(dǎo)、輔助學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生很容易處于“渙散、無人監(jiān)管”的狀態(tài)，對(duì)于實(shí)踐課堂的教學(xué)也是不利的。因此對(duì)于實(shí)踐課程來說，無論是傳統(tǒng)的實(shí)體課堂教學(xué)還是獨(dú)立的在線課堂教學(xué)都難以達(dá)到實(shí)踐課程最理想的教學(xué)狀態(tài)。而虛擬混合式教學(xué)則是將課堂教學(xué)、線上教學(xué)、情景再現(xiàn)等多種教學(xué)形式結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，由“被動(dòng)”轉(zhuǎn)為“主動(dòng)”。

虛擬混合式課堂的教學(xué)為學(xué)生營造“自主學(xué)習(xí)”環(huán)境。在《數(shù)字雕刻》課程中，教師講解完成數(shù)字雕刻基礎(chǔ)理論部分、雕刻機(jī)使用原理、相關(guān)的注意事項(xiàng)后，可使用虛擬平臺(tái)的搭建設(shè)置小的游戲關(guān)卡，學(xué)生在通關(guān)的過程中對(duì)理論知識(shí)中的重難點(diǎn)進(jìn)行鞏固與強(qiáng)化，針對(duì)各自薄弱環(huán)節(jié)反復(fù)練習(xí)。同時(shí)對(duì)于數(shù)字雕刻剖切、生產(chǎn)加工工藝等真實(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)操內(nèi)容，學(xué)生也可通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，自主完成交互虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，并熟知在實(shí)操中會(huì)出現(xiàn)的問題或錯(cuò)誤操作后產(chǎn)生的后果，再回到課堂在雕刻機(jī)上進(jìn)行真實(shí)的操作。這樣的教學(xué)模式既省時(shí)又省力，教學(xué)效果也更顯著。

1.2 實(shí)踐課程教學(xué)形式個(gè)性化

虛擬混合式教學(xué)可通過學(xué)生平時(shí)在虛擬平臺(tái)上做的練習(xí)，在線分析每位學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)狀態(tài)，有針對(duì)性、有側(cè)重點(diǎn)地引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)，提供給學(xué)生獨(dú)立思考并實(shí)踐操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，滿足學(xué)生個(gè)性化、智能化、信息化、定制化的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)“一人一方案”的個(gè)性化教學(xué)。這種形式的實(shí)踐教學(xué)將不同學(xué)科、不同專業(yè)之間的知識(shí)進(jìn)行交叉融合，打破課程間的壁壘，真正做到對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程的監(jiān)控、綜合能力的提升和探究新知識(shí)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

在《數(shù)字雕刻》課程中，學(xué)生在進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)之前，可按照教師的教學(xué)進(jìn)度要求首先進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師也可在虛擬平臺(tái)上針對(duì)學(xué)生提出的疑難問題進(jìn)行在線答疑，師生們也可針對(duì)某一共性問題展開在線討論或求助線上平臺(tái)資源庫、課后直播等答疑方式。虛擬混合式教學(xué)師生能共同參與其中病并各抒己見，打破傳統(tǒng)教學(xué)受時(shí)間空間的限制。在虛擬平臺(tái)上，教師的主導(dǎo)身份被弱化，學(xué)生也可成為某一問題的“專家”。對(duì)于學(xué)生提出的問題，虛擬平臺(tái)也會(huì)通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歸納提取這些問題，日后納入資源庫，為后續(xù)學(xué)生的學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)同一門課程時(shí)提供更優(yōu)良的幫助。

1.3 實(shí)踐課程教學(xué)資源虛擬化

實(shí)踐課程教學(xué)資源虛擬化主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是將課程中重要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行打磨，在虛擬平臺(tái)上全方位立體展示，在瀏覽作品時(shí)融入交互式的元素，營造多感官的沉浸式課堂體驗(yàn)。二是基于交互操作的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)研究。以《數(shù)字雕刻》課程中模型展示這一課堂講解為列，在虛擬現(xiàn)實(shí)課堂中，學(xué)生通過教師的講解了解模型創(chuàng)建的過程、環(huán)境、燈光、材質(zhì)等相關(guān)內(nèi)容的介紹，再通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備完成模型的建造以及模型在虛擬空間中的展示，并通過手勢(shì)交互觀察模型不同角度的細(xì)節(jié)，同時(shí)在虛擬環(huán)境下，還可更換模型的材質(zhì)和顏色，讓整個(gè)展示效果更加直觀。

虛擬仿真系統(tǒng)除了對(duì)模型效果進(jìn)行展示，還可開發(fā)研究仿真教學(xué)系統(tǒng)，讓學(xué)生更深刻的理解系統(tǒng)的運(yùn)行方法和流程，為學(xué)生提供進(jìn)一步感官上刺激。以材質(zhì)虛擬仿真系統(tǒng)為例，系統(tǒng)搭建一個(gè)虛擬的材質(zhì)加工廠，在這里學(xué)生通過虛擬平臺(tái)的展示體驗(yàn)在不同生產(chǎn)線上不同的材質(zhì)從原材料到成品的加工工藝和流程，為學(xué)生搭建材料加工的真實(shí)感知情境再現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生不僅了解不同材料的類型，還能掌握不同材料的加工工藝，在虛擬的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)教學(xué)中的工情，幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)并靈活運(yùn)用與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中。

2 虛擬混合式教學(xué)評(píng)價(jià)

在實(shí)踐課程中運(yùn)用虛擬混合式教學(xué)方法對(duì)教學(xué)的效果進(jìn)行評(píng)估，在教學(xué)模式中將問題探究引入虛擬平臺(tái)，將面對(duì)面的傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬在線教學(xué)兩種學(xué)習(xí)形式進(jìn)行結(jié)合，充分發(fā)揮兩者之間的優(yōu)勢(shì)，通過“虛擬混合式”的教學(xué)方法促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革。雖然在虛擬平臺(tái)上課程的評(píng)價(jià)的主客體、學(xué)習(xí)內(nèi)容都是非真實(shí)的，但獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果卻是很客觀的。根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)、課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況、動(dòng)手能力的提升都是優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的。

在藝術(shù)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)中，注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效補(bǔ)充藝術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)中的不足，能夠在體驗(yàn)和互動(dòng)中啟發(fā)構(gòu)思，通過虛擬交互技術(shù)構(gòu)建沉浸式、交互性的課堂體驗(yàn)、構(gòu)想性的虛擬課堂模擬。虛擬混合式教學(xué)將傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式，在虛擬空間中讓學(xué)生直接操作，自主創(chuàng)新，在激發(fā)學(xué)生個(gè)性化的創(chuàng)新意識(shí)的同時(shí)提高學(xué)生設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)介入課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)，推動(dòng)課堂教學(xué)革命，深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。