“虛擬現實技術”教學創新模式研究

【摘要】本文從“虛擬現實技術”課程學術性強、理論要求高、實際應用突出等特點的基礎出發，歸納近年來國內外在相關領域的關鍵技術，再結合多年教學經驗，探究虛擬現實技術課堂教學中的創新模式，重點分析在教學活動中如何做到融會貫通、學以致用、啟發創新的認知與實踐，最后提出如何進一步提高教學質量的幾點思路。

【關鍵詞】虛擬現實技術 ； 實踐教學 ； 創新模式 ； 教學質量

【注】本論文由學校教改項目資助。

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

1.引言

虛擬現實技術主要是以計算機技術為核心的現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境，用戶科技借助必要的硬件設備以自然的方式與虛擬世界的物體進行交互，相互影響，從而產生親臨真實環境的感受和體驗[1]。虛擬現實在汽車、船舶、裝備制造、電子信息等產業的數字化設計、質量檢測等方面均發揮著重要作用。虛擬現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，為文化創意產業特別是數字動漫產業的發展提供了技術保障，可以大大提高數字動漫制作的想象力和創造力，提升內容豐富性和視聽覺效果逼真性。

針對虛擬現實技術最新的研究熱點與難點，本文首先介紹了虛擬現實技術熱點關鍵技術的研究內容，再從教學的角度出發，探究虛擬現實技術課堂中的創新模式，重點分析在教學活動中如何做到融會貫通、學以致用、啟發創新的認知與實踐，最后提出如何進一步提高教學質量的幾點思路[2，3]。

2.虛擬現實技術的關鍵技術

虛實融合技術是增強虛擬現實內容創作逼真度、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實空間，從感官和體驗效果上給用戶呈現虛實融為一體的逼真場景。基于虛實結合的交互策略已成為國內外研究的熱點，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.虛擬現實技術課程特點

從虛擬現實技術的關鍵技術中可以得出，虛擬現實技術重點研究計算機應用技術、控制學、圖形圖像學、數據庫設計、并行計算以及媒體藝術學等多學科融合的技術，學科綜合且交叉性強。虛擬現實技術課程的許多理論、方法和技術包括了大量的數學概念和物理規律，例如三維建模中的數值計算、微分方程、力學公式，都要求學生有較深厚的數學功底。虛擬現實技術可以模擬和仿真真實世界中不存在的物質，并可與虛擬環境進行互動體驗；在仿真的環境下進行逼真的設計、訓練以及做出評價和決策，其所具有的想象性能夠激發學生提出問題并產生創新思維。虛擬現實技術不但具有扎實的理論基礎和方法，而且擁有眾多典型算法，是由工程應用牽引的交叉學科，開發環境和工具豐富多樣，硬件設備眾多，工程應用中軟硬件相結合的集成系統占很大比重的教學。

4.教學創新模式與思路

重視基礎，融會貫通。在教學過程中，首先要做好基本概念，基本方法和基本算法的講解。虛擬現實技術課程內容綜合，通常源自不同學科和領域，理論跨度大，對于復雜的理論需要追源溯本，重視基礎。在教學中，有意識的創建知識金字塔，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內容，需要有側重的進行選取，覆蓋主要內容，重點講解國內外熱點問題，研究重點。

互動教學，學以致用。互動教學是虛擬現實技術課程上達到學以致用非常有效的教學模式。它以學生為主，可有效鍛煉學生分析問題，解決問題的能力。例如，根據學生的興趣、特點采用課堂分組討論，學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，充分調動學生的積極性，激發學生的創新思維，并促進團隊協作能力。在互動教學中，教師擔任互動的組織者，可不斷的發出提問，促使深入討論。

案例驅動，認知與實踐。案例是考察學生掌握知識的有效途徑。在虛擬現實技術課堂上根據教學內容，將教授內容融入案例中。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實的重點內容，通過這些案例，可將學到的理論知識應用到具體實踐中，加深對理論的認知。此外，可以根據科研和工程方面的特點，將案例分為算法型和程序型。引導學生積極閱讀國內外學術文獻，鼓勵學生改進相關算法，激發學術創新能力。

5.結論與思考

“虛擬現實技術”學科綜合性強，學術理論廣，創新思維多，工程應用豐富，如何教授好該課程是一個需要與時俱進、歸納總結的教學過程。在教學中首先要明確教學目標，以基礎理論為本，結合其特點，可對不同性質的學生分層教學，有針對性的區別對待，實現融會貫通；采用互動教學模式，在實踐教學中以學生為主，達到學以致用；以案例驅動，鍛煉學生的認知能力和實踐能力。對于本科生，以注重培養學生興趣為初衷，構建扎實的理論基礎，激發學生創新思維，形成良好的學習習慣。對于研究生，以學術研究和工程應用為牽引，循序漸進地掌握專業領域技能，領悟科研方法，為更深層次的知識創新和相關工作奠定扎實的基礎。

參考文獻

[1]胡小強，虛擬現實技術[M].北京郵電大學出版社，2005.

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

[3]趙沁平.虛擬現實綜述[J].中國科學F輯，2009，（1）.

作者簡介：張鳳全，博士，講師，研究方向，虛擬現實技術。endprint