“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”教學(xué)創(chuàng)新模式研究

【摘要】本文從“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”課程學(xué)術(shù)性強、理論要求高、實際應(yīng)用突出等特點的基礎(chǔ)出發(fā)，歸納近年來國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，再結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗，探究虛擬現(xiàn)實技術(shù)課堂教學(xué)中的創(chuàng)新模式，重點分析在教學(xué)活動中如何做到融會貫通、學(xué)以致用、啟發(fā)創(chuàng)新的認(rèn)知與實踐，最后提出如何進一步提高教學(xué)質(zhì)量的幾點思路。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術(shù) ； 實踐教學(xué) ； 創(chuàng)新模式 ； 教學(xué)質(zhì)量

【注】本論文由學(xué)校教改項目資助。

【中圖分類號】G42 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）7-0275-01

1.引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視覺、聽覺以及觸覺等一體化的虛擬環(huán)境，用戶科技借助必要的硬件設(shè)備以自然的方式與虛擬世界的物體進行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗[1]。虛擬現(xiàn)實在汽車、船舶、裝備制造、電子信息等產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化設(shè)計、質(zhì)量檢測等方面均發(fā)揮著重要作用。虛擬現(xiàn)實已成為滿足人民日益增長的精神文化生活要求的重要手段，為文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)特別是數(shù)字動漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)保障，可以大大提高數(shù)字動漫制作的想象力和創(chuàng)造力，提升內(nèi)容豐富性和視聽覺效果逼真性。

針對虛擬現(xiàn)實技術(shù)最新的研究熱點與難點，本文首先介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)熱點關(guān)鍵技術(shù)的研究內(nèi)容，再從教學(xué)的角度出發(fā)，探究虛擬現(xiàn)實技術(shù)課堂中的創(chuàng)新模式，重點分析在教學(xué)活動中如何做到融會貫通、學(xué)以致用、啟發(fā)創(chuàng)新的認(rèn)知與實踐，最后提出如何進一步提高教學(xué)質(zhì)量的幾點思路[2，3]。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

虛實融合技術(shù)是增強虛擬現(xiàn)實內(nèi)容創(chuàng)作逼真度、增強用戶沉浸感的重要手段，其致力于將計算機生成的虛擬景物與客觀存在的真實景物共存于同一個虛擬現(xiàn)實空間，從感官和體驗效果上給用戶呈現(xiàn)虛實融為一體的逼真場景?；谔搶嵔Y(jié)合的交互策略已成為國內(nèi)外研究的熱點，近期進展主要聚集在：虛擬景物和真實景物的虛實三維注冊與空間遮擋處理，虛擬圖形物體和真實視頻圖像的景物顏色融合與一致化處理，基于目的光照信息的場景虛實光照融合及其陰影效果處理，面向虛實融合場景生成的圖像與視頻素材處理，基于虛實融合場景的界面設(shè)計與交互機制，虛實融合場景的用戶感知因素分析與可信度量評價等方面。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程特點

從虛擬現(xiàn)實技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)中可以得出，虛擬現(xiàn)實技術(shù)重點研究計算機應(yīng)用技術(shù)、控制學(xué)、圖形圖像學(xué)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、并行計算以及媒體藝術(shù)學(xué)等多學(xué)科融合的技術(shù)，學(xué)科綜合且交叉性強。虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程的許多理論、方法和技術(shù)包括了大量的數(shù)學(xué)概念和物理規(guī)律，例如三維建模中的數(shù)值計算、微分方程、力學(xué)公式，都要求學(xué)生有較深厚的數(shù)學(xué)功底。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬和仿真真實世界中不存在的物質(zhì)，并可與虛擬環(huán)境進行互動體驗；在仿真的環(huán)境下進行逼真的設(shè)計、訓(xùn)練以及做出評價和決策，其所具有的想象性能夠激發(fā)學(xué)生提出問題并產(chǎn)生創(chuàng)新思維。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不但具有扎實的理論基礎(chǔ)和方法，而且擁有眾多典型算法，是由工程應(yīng)用牽引的交叉學(xué)科，開發(fā)環(huán)境和工具豐富多樣，硬件設(shè)備眾多，工程應(yīng)用中軟硬件相結(jié)合的集成系統(tǒng)占很大比重的教學(xué)。

4.教學(xué)創(chuàng)新模式與思路

重視基礎(chǔ)，融會貫通。在教學(xué)過程中，首先要做好基本概念，基本方法和基本算法的講解。虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程內(nèi)容綜合，通常源自不同學(xué)科和領(lǐng)域，理論跨度大，對于復(fù)雜的理論需要追源溯本，重視基礎(chǔ)。在教學(xué)中，有意識的創(chuàng)建知識金字塔，逐層講解，爭取做到融會貫通。對于課時受限，不能深入展開的教學(xué)內(nèi)容，需要有側(cè)重的進行選取，覆蓋主要內(nèi)容，重點講解國內(nèi)外熱點問題，研究重點。

互動教學(xué)，學(xué)以致用。互動教學(xué)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程上達(dá)到學(xué)以致用非常有效的教學(xué)模式。它以學(xué)生為主，可有效鍛煉學(xué)生分析問題，解決問題的能力。例如，根據(jù)學(xué)生的興趣、特點采用課堂分組討論，學(xué)生對同一問題具有不同的視角，在小組討論中，各抒己見，可以辯論，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并促進團隊協(xié)作能力。在互動教學(xué)中，教師擔(dān)任互動的組織者，可不斷的發(fā)出提問，促使深入討論。

案例驅(qū)動，認(rèn)知與實踐。案例是考察學(xué)生掌握知識的有效途徑。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)課堂上根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將教授內(nèi)容融入案例中。案例可分為硬件類、建模類、渲染類、動畫類、交互類等不同的類別，這些類別基本概況了虛擬現(xiàn)實的重點內(nèi)容，通過這些案例，可將學(xué)到的理論知識應(yīng)用到具體實踐中，加深對理論的認(rèn)知。此外，可以根據(jù)科研和工程方面的特點，將案例分為算法型和程序型。引導(dǎo)學(xué)生積極閱讀國內(nèi)外學(xué)術(shù)文獻，鼓勵學(xué)生改進相關(guān)算法，激發(fā)學(xué)術(shù)創(chuàng)新能力。

5.結(jié)論與思考

“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”學(xué)科綜合性強，學(xué)術(shù)理論廣，創(chuàng)新思維多，工程應(yīng)用豐富，如何教授好該課程是一個需要與時俱進、歸納總結(jié)的教學(xué)過程。在教學(xué)中首先要明確教學(xué)目標(biāo)，以基礎(chǔ)理論為本，結(jié)合其特點，可對不同性質(zhì)的學(xué)生分層教學(xué)，有針對性的區(qū)別對待，實現(xiàn)融會貫通；采用互動教學(xué)模式，在實踐教學(xué)中以學(xué)生為主，達(dá)到學(xué)以致用；以案例驅(qū)動，鍛煉學(xué)生的認(rèn)知能力和實踐能力。對于本科生，以注重培養(yǎng)學(xué)生興趣為初衷，構(gòu)建扎實的理論基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。對于研究生，以學(xué)術(shù)研究和工程應(yīng)用為牽引，循序漸進地掌握專業(yè)領(lǐng)域技能，領(lǐng)悟科研方法，為更深層次的知識創(chuàng)新和相關(guān)工作奠定扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]胡小強，虛擬現(xiàn)實技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社，2005.

[2]沈旭昆，“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”課程教學(xué)實踐與思考[J].計算機教育，23，03，126-128，2009.

[3]趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述[J].中國科學(xué)F輯，2009，（1）.

作者簡介：張鳳全，博士，講師，研究方向，虛擬現(xiàn)實技術(shù)。endprint