王銳　陳彧　馬欣彤

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)建一個高度逼真的學(xué)習(xí)情境，這種新興技術(shù)為虛擬教學(xué)中的學(xué)習(xí)者提供了極大的興趣，使傳統(tǒng)的教學(xué)過程同時具備資源共享和遠(yuǎn)程協(xié)作的特點?；赩R技術(shù)的“面對面”課堂，利用虛擬實驗系統(tǒng)在支持多用戶在線共同學(xué)習(xí)的同時，在一定程度上改善了傳統(tǒng)教學(xué)資源不足的缺點。通過使用虛擬儀器、模擬儀器實現(xiàn)遠(yuǎn)程實踐教學(xué)過程，形成知識、學(xué)習(xí)和實踐相結(jié)合的新型教育體系。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;VR;虛擬教學(xué)

近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的教師現(xiàn)場授課，學(xué)生到教室去聽課的教學(xué)模式已不能滿足當(dāng)前知識量龐大的大數(shù)據(jù)時代，與此同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成熟發(fā)展可以為輔助教學(xué)提供有力手段，教師可以通過360度全景攝像機等新興設(shè)備將自己的授課過程錄制成一個完整的VR視頻，再將錄制的視頻按照內(nèi)容知識點進行劃分發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺，這樣學(xué)生就可以根據(jù)自身狀態(tài)，按需選擇所學(xué)內(nèi)容，足不出戶就可以學(xué)習(xí)了。這不但解決了傳統(tǒng)模式下教師授課時間、空間的限制，同時也節(jié)約了大量的授課成本，學(xué)生也能在不受地理空間和時間限制的情況下進行與傳統(tǒng)課堂效果一樣的課程學(xué)習(xí)，使師生的教學(xué)和交互更加直觀、方便。由此看來，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入課堂教學(xué)，已成為未來教學(xué)發(fā)展變革的必要趨勢。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR）是一種通過集合3D攝影技術(shù)、虛擬成像技術(shù)和計算機領(lǐng)域相關(guān)的知識內(nèi)容，對現(xiàn)實環(huán)境進行數(shù)據(jù)分析和處理，通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備再次將數(shù)據(jù)特征點和數(shù)據(jù)集還原的一種新興技術(shù)。這種技術(shù)的特征是，它具備沉浸性、交互性和思想性。虛擬世界中的對象很多，層次結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通過捕捉各種類型的真實數(shù)據(jù)建模、三維可視化和虛擬現(xiàn)實場景。三維建模需要使用從現(xiàn)實生活中采集到的數(shù)據(jù)對整個視頻內(nèi)容所涉及的場景進行重新建模[1]。數(shù)據(jù)采集是在CAD繪圖對象的基礎(chǔ)上，根據(jù)對象建模的標(biāo)準(zhǔn)圖進行繪制，然后導(dǎo)入3DMAX，這樣可以減少建模對象在發(fā)生錯誤時的復(fù)雜度，不但能夠提高建模效率，還能達到精準(zhǔn)有效的目的。虛擬場景的建模過程是比較復(fù)雜的，在模型建立完成之后，需要進行物理建模，物理建模包括構(gòu)建模型的材質(zhì)、形狀、紋理和運動等[2]。場景渲染和模型構(gòu)建與虛擬場景的比例決定了重現(xiàn)虛擬場景空間的大小，虛擬場景渲染時的幀速率也會直接影響到用戶的友好體驗，這里要做到盡量有高水平的虛擬場景和模型渲染做用戶在不開機偵測的情況下，場景中幀數(shù)刷新率應(yīng)該超過每秒20幀。

2 基于VR技術(shù)的“面對面”課堂

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軍事訓(xùn)練、航空仿真、教育、娛樂等各個領(lǐng)域。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立VR教室，提供與現(xiàn)實無差別的綜合教學(xué)管理功能，實現(xiàn)虛擬儀器和動畫過程演示，使學(xué)生在網(wǎng)上完成相關(guān)課程，改進傳統(tǒng)的枯燥乏味的課堂教學(xué)。虛擬授課以其良好的靈活性和復(fù)雜的硬件資源優(yōu)勢等優(yōu)勢，針對于虛擬現(xiàn)實教學(xué)的優(yōu)勢，授課教師可以根據(jù)實際授課內(nèi)容進行更新，隨時更新所授專業(yè)動態(tài)資源庫，進而實現(xiàn)遠(yuǎn)程資源共享;與此同時，通過虛擬教學(xué)，也可以實現(xiàn)教學(xué)活動的在線交流、評估和評價。慕課教學(xué)的教育理念是通過在線方式展示優(yōu)質(zhì)教育資源的低成本。慕課教育具有規(guī)模性、開放性、線性、參與自主性等特點[3]。本文通過VR“面對面”授課平臺，將教學(xué)課程、互動、考核等方面從教室中釋放出來，這樣做不僅可以極大程度上降低教學(xué)成本，也可以直接面向授課群體提高教學(xué)質(zhì)量。VR課堂的建立促進了慕課平臺建設(shè)的完善，避免了在線教學(xué)教學(xué)平臺的斷點現(xiàn)象，從一定程度上實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。

VR課堂為學(xué)生們提供了安全、舒適、不受限制的開放式教學(xué)環(huán)境，授課過程還原了現(xiàn)實的的教室和授課內(nèi)容，具有硬件資源少、交互性好等優(yōu)點，深受網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的青睞。結(jié)合慕課的授課理念與經(jīng)驗，充分利用授課教師與教學(xué)資源，構(gòu)建開放、交互、共享的虛擬教學(xué)平臺。在完成授課目標(biāo)的整個過程中，授課群體的學(xué)習(xí)變得更為沉浸，課程內(nèi)容變得更加直觀，幫助他們深入淺出了解學(xué)習(xí)內(nèi)容，用戶體驗有了質(zhì)的提高。

改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建設(shè)開放式教室授課，利用慕課優(yōu)質(zhì)資源共享這一理念，實現(xiàn)教學(xué)資源共享，學(xué)生全面發(fā)展的目的。在教學(xué)過程中利用課堂互動的優(yōu)勢，為學(xué)生創(chuàng)造“自主學(xué)習(xí)”和多樣化、實用化、個性化的實踐環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主體地位，學(xué)生可以選擇網(wǎng)上授課課程和章節(jié)進行學(xué)習(xí)，實現(xiàn)全開放的自主教學(xué)。利用虛擬授課教學(xué)，將相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)整合，優(yōu)化慕課理念，制定課程目標(biāo)，完善評價體系，以待解決問題（任務(wù)）→如何解決問題（教學(xué)）→歸納分析（總結(jié)改進）→拓展創(chuàng)新梯度遞進式組織教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實際應(yīng)用和行業(yè)動態(tài)設(shè)計開發(fā)學(xué)生教學(xué)內(nèi)容，分階段培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力，把課程教學(xué)變成一項有趣、富有挑戰(zhàn)性和實踐性的工作。使學(xué)生熟練掌握虛擬現(xiàn)實設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)信息技術(shù)來自主學(xué)習(xí)和培訓(xùn)熟練學(xué)生解決問題的意識和能力，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。通過虛擬教學(xué)系統(tǒng)，將教師科研的新成果應(yīng)用到實驗教學(xué)中，在課程內(nèi)容中加入新技術(shù)，加強設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性教學(xué)。通過開放課程資源，鼓勵和吸引更多的學(xué)生參與大學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗項目。這種教學(xué)模式符合實踐教學(xué)過程中學(xué)生操作和教師指導(dǎo)的特點，為實踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化改革提供了科學(xué)合理的教學(xué)體系。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的飛速擴張是VR課堂實現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)。慕課環(huán)境下虛擬現(xiàn)實技術(shù)與傳統(tǒng)模式教學(xué)相結(jié)合，改善了傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化了實際教學(xué)過程，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度[4]。在授課教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以有選擇的自主學(xué)習(xí)、自由學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、不限時間與空間的多元化發(fā)展。這種新興授課方式，一方面，推進了教學(xué)改革，也側(cè)面的引導(dǎo)了學(xué)生接觸新技術(shù)、新知識，了解社會動態(tài)，更好地適應(yīng)現(xiàn)實社會，實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo);另一方面，讓更多的學(xué)生間接參與課堂內(nèi)容，提高實際教學(xué)質(zhì)量。跨學(xué)科研究的意識和創(chuàng)新能力，最大限度地共享傳統(tǒng)學(xué)校的教學(xué)資源。

參考文獻：

[1]姜洋.VR技術(shù)在藝術(shù)設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用與研究[J].大眾文藝，2019（19）：215-216.

[2]李加貝.基于VR的沉浸式在戲曲教學(xué)中的運用[J/OL].黃河之聲，2019（18）：70-71.

[3]陳雨霞.VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機產(chǎn)品與流通，2019（09）：220.

[4]展俊娟.VR技術(shù)在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用[J].課程教育研究，2019（37）：163.

課題：本課題由吉林省吉林市北華大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（編號：201811923086）資助