王建偉

摘 要

全球教育信息化的大背景下，教育模式的創(chuàng)新越來越多元化，7D電影技術是將游戲娛樂與動感影院技術巧妙結合的創(chuàng)新項目，其來源于影視技術，達到高度真實還原的境界，并且可以多人同時開展在一個維度和空間里。這一技術的優(yōu)勢延伸到教育領域可以實現(xiàn)沉浸式的教學環(huán)境的創(chuàng)造，將傳統(tǒng)二維、三維改變成多維，將技術注入課程教學中，精確還原每一處細節(jié)，實現(xiàn)沉浸式的學習體驗。7D電影技術是一個立體化的概念，雖然只是個概念層面，但其在教育領域的應用已經(jīng)在逐步地試點中。為此本文基于7D電影技術+人機互動模式的教學分析，從應用層面去探討其在教育中實現(xiàn)的可行性，提升學習體驗和教學效率。

關鍵詞

7D電影技術;人機互動;三維;教學

中圖分類號： G424;TP391.9 ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 02

0 前言

7D是一種成熟的高度沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，把影音的藝術，通過傳感，光感，震動搖晃進行模擬表現(xiàn)，并通過沉浸式投影將高分辨率的立體投影技術、三維圖形等混合形成完全的沉浸式環(huán)境，將傳統(tǒng)的三維變成多維度場景的包攬，以360度全方位的視覺沖擊，營造出全新的沉浸式感受。7D互動影像技術應用于課堂中，可以為學生塑造出情境化課堂，教材上枯燥無味的文字信息可以用真實的、動態(tài)的虛擬影像來呈現(xiàn)，感受最真實的知識世界。同時7D互動影像技術為學生進行個性化的學習空間提供了可能，以個性化的方式去體驗、去學習、去建構屬于自己的知識體系。

1 7D互動影像技術在教育領域的應用作用與可行性

1.1 7D互動電影技術的優(yōu)勢

最早將沉浸式技術引入課堂的是美國的一堂法醫(yī)課，Labster 與三星 Gear VR 和 Oculus 公司為學生模擬出了一個法醫(yī)課堂，學生佩戴虛擬現(xiàn)實眼鏡沉浸在犯罪現(xiàn)場進行偵查，在虛擬現(xiàn)實實驗室進行 DNA 分析，從而使學生掌握 DNA 的相關知識，如此沉浸式的學習效果下，學生的學習體驗更為深刻。教育平臺Unimersiv公司也很早就推行了基于VR技術的沉浸式教育課堂，學生頭戴顯示設備可以漫步在羅馬競技場中、搭乘太空梭探索銀河系的奧秘等，身臨其境的學習宇宙航天、地理歷史和生物學等知識。7D電影技術是在VR基礎上的優(yōu)化，它不是VR，但是其實際的沉浸式體驗效果勝似VR，達到高度真實還原的境界，并且可以多人同時開展在一個維度和空間里。

7D電影互動技術在教育中的應用可以解決傳統(tǒng)課堂教學中無法實現(xiàn)的教學場景，能把抽象的知識內(nèi)容立體化、形象化，通過與環(huán)境中的事物進行交互，得到如現(xiàn)實般的感受和體驗。像這樣如游戲般、穿越式、體驗型的課堂，讓學生寓學于樂，同時能夠促進其認知的發(fā)展。

1.2 7D互動電影技術的可行性

7D互動電影技術是在VR的基礎上去掉了煩瑣的穿戴設備，在沉浸式課堂中加入了互動，讓學生能夠自然地融入構造出來的三維場景并參與到場景互動中，以達到強烈的感官體驗。目前這還只是一個設想，但是從技術層面上已經(jīng)具備了可行性。

首先，從技術端來看，人工智能、傳感等先進技術的加持下，這些綜合應用能夠形成一個全新的沉浸式虛擬現(xiàn)實課堂。7D互動電影技術使用的技術有3ds Max、Unity 3DQuest3D、VRP等，這些技術完成7D互動場景中的建模、材質(zhì)、燈光和攝像機、交互功能、建構工具、虛擬現(xiàn)實。

其次，從需求端來看，7D互動影視化課堂所形成的場景的虛構可以滿足課堂教學的情境創(chuàng)設需求。如在眾多學科中的危險的實驗、昂貴的實驗的損耗等問題都能夠得到解決。在教學效率上，師生通過與虛擬場景中的物體進行交互活動，引導學生知識的積累和習得。同時7D電影所塑造出的個性化的學習環(huán)境能滿足其個性化的學習需求，通過自主探索、發(fā)現(xiàn)和解決問題，以達到課堂教學目的。從教育公平角度，基于7D電影技術未來如果能夠普及，也能夠促進教學資源的共享，減少數(shù)字鴻溝，促進教育機會公平。

最后，從經(jīng)濟賬來看，隨著軟件技術的不斷更新和發(fā)展，未來用于建模和可視化交互編輯的軟件將層出不窮，當7D電影技術能夠普及時，資源將實現(xiàn)更高效率的共享，將能實現(xiàn)低投入和高產(chǎn)出的經(jīng)濟效益，讓更多的學生受益。

2 7D互動影像技術在教育領域的應用模式

2.1 整體架構

7D互動影像技術所創(chuàng)建的課堂模式是由虛擬教學環(huán)境、教師、學生、教學內(nèi)容等元素構成，由老師、學生一起參與其中，學生完全不受真實環(huán)境下的任何事物干擾，完全沉浸于課堂里。其組成構架包括：場景創(chuàng)建、互動設計、內(nèi)容設計和角色分析。

2.2 場景創(chuàng)建

7D互動電影技術教學課堂場景的創(chuàng)設首先需要分析場景的物體對象，面向的教學對象需求，進行對象建構和模擬，如旅游專業(yè)，情景體驗對于旅游專業(yè)學習尤為重要，所以授課中運用信息技術創(chuàng)設沉浸式學習環(huán)境，如整合3D虛擬場景、720°全景視頻、景點全景圖以及景點主題視頻等交互資源，為學生帶來身臨其境的學習場景。建構主義學習理論認為學習總是與一定的“情境”相聯(lián)系，還原歷史場景、仿真現(xiàn)實環(huán)境、虛構未來空間。只有逼真的教學場景才能讓學生有更強的“代入感”，但場景的建構中千萬不能有冗余的、與課堂教學無關的信息。因為7D互動電影技術教學課堂中，學生沉浸于虛擬現(xiàn)實課堂后，教師無法控制其觀察視角，因此，及時的 “互動”顯得特別重要。

2.3 互動設計

從學習者角度，積極的互動是課堂里必不可少的教學環(huán)節(jié)，7D互動電影技術教學交互性特點，虛擬現(xiàn)實課堂的互動性是其吸引學生的最大優(yōu)勢。在沉浸式虛擬環(huán)境里，學生可以與虛擬世界中的物體進行實時交互，教學場景不是簡單地還原書上呆滯的圖文信息，而是通過一個個虛幻而又真實的三維立體模型再現(xiàn)，同時提供多樣化的功能，讓學習者通過頭控對焦或者數(shù)據(jù)手柄來與場景中的物體進行交互活動。舉一個最簡單的例子，動物世界的教學中，當恐龍呈現(xiàn)在視角面前時，可以出現(xiàn)圖文信息，7D互動電影技術教學課堂還能提供真實的聽覺、觸覺信息，高度還原最真實的體驗。另外，場景中還可以實現(xiàn)多樣化的游戲環(huán)節(jié)，智力闖關型、小組合作型、競賽升級型，將教學內(nèi)容融入游戲和探索中，使教學內(nèi)容立體化、直觀化，激發(fā)學生的學習興趣。

2.4 教學內(nèi)容

課堂目標是課堂的主題、方向、靈魂和歸宿，根據(jù)課堂目標選取合適的課堂內(nèi)容，針對性的創(chuàng)建情境，實現(xiàn)交互性。江蘇職業(yè)教育公共服務平臺就曾嘗試融合旅游學科和藝術學科課程內(nèi)容，將旅游導游課程內(nèi)容與虛擬現(xiàn)實技術結合起來實現(xiàn)教學，這可以作為7D電影技術的一次先行的嘗試。其在教學內(nèi)容上，將沉浸式學習場館與課堂高度融合，對應三個學習任務：“昆曲溯源”學歷史、“昆曲戲院”學欣賞、“昆曲景點”學講解，為學生創(chuàng)設虛實結合、情景交融的沉浸式學習環(huán)境和人機交互式的模擬旅游體驗。？其依托沉浸式學習場館等信息資源，以“激發(fā)—感知—內(nèi)化—輸出”的學習模式，培養(yǎng)提高學生導游文化素養(yǎng)。這一模式和7D電影技術有一定的差距，但是從內(nèi)容的設計上為7D電影技術的課堂內(nèi)容設計提供了思路，未來隨著7D電影技術的互動課堂實現(xiàn)，其內(nèi)容設計也應按照此思路展開。

2.5 師生角色定位

新的課堂環(huán)境下，師生之間的角色內(nèi)容也需要作出變化，學生沉浸在7D的虛擬世界中，對周圍的世界毫不知情，因此教師的組織、指導和幫助對找準學習目標十分重要。學生依然是真正的課堂主人，通過自主發(fā)現(xiàn)、探索或者小組合作的形式解決問題。教師需要為學生的合作和引導設計問題，例如效仿Labster與三星Gear VR和Oculus公司的法醫(yī)課堂模式，為學生設計任務驅動，讓學生在7D影視世界中去完成任務，完成任務的過程需要學生自己去組建合作，頭腦風暴。另外，任何教學最終還要落實到評價反饋層面上，以獲得改進的動力。7D電影技術的互動課堂應突出“以學生為本”的發(fā)展性評價，對學生在虛擬世界中的探索表現(xiàn)進行評價。最后，虛擬世界中，由于注意力的集中時長、眼睛的疲憊程度、頭部的承壓能力存在極限，因此教師還需要把握住時間的安排，核心的教學內(nèi)容應集中在5到8分鐘的重點知識內(nèi)容學習上，學習之后留下10分鐘左右的提問、討論、交流互動，讓學生學會勞逸結合，在合適的時間里，進行高效學習。

3 結語

一個沉浸式的虛擬現(xiàn)實課堂需要一個逼真的情境、多元的互動、貼合的主題教學、積極的角色定位，通過學生主動探索，老師及時介入，多元互動環(huán)節(jié)，才能將7D電影技術的互動課堂的作用發(fā)揮到機制。但也要注意到，7D電影技術的互動課堂本身是一項技術，教育還是要立足于根本，一堂生動的課堂中，技術始終是外化的存在，教師需要找準自身的定位，在技術和教育之間明確教育為先，技術輔助的理念，才能完成一個富有成效的沉浸式虛擬現(xiàn)實課堂。

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