虛擬現實技術輔助音樂藝術教學的實踐研究

張志敏

摘要：隨著科學技術和經濟的發展，人們逐漸摒棄陳舊的學習觀念，從而給傳統的教育行業帶來了新的挑戰。其中，音樂藝術教學更需要尋找新的方向，加強學生自主學習的氛圍，優化教學資源的分配和應用，以提高教學質量。基于此，本文提出通過虛擬現實技術輔助音樂教學，實現新的教學模式。

關鍵詞：虛擬現實技術;藝術教學;虛擬體驗

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0054-02

虛擬現實（虛擬現實）技術作為目前計算機信息技術發展中的一種重要綜合技術，被廣泛地應用到各個領域中。在教育教學過程中，虛擬現實技術可以通過人機互動實現交互式教學，給師生帶來便利，從而促使了一種新的教學模式的誕生。由于受到音樂器材和設備的限制，常規的音樂藝術教學都是在一個相對封閉的環境中進行，并且是由老師一對一的指導，特別是聲樂、鋼琴、器樂表演等課程，通常要求學生“用心去感受”，主觀性較強。虛擬現實交互式教學的無限伸展性、豐富的教學表現力等特點可以使音樂藝術的教學的更具魅力。使用信息化技術將虛擬現實技術融合到音樂教學中，通過抽象的方式搭建特定的場所，為學生提供“逼真”的學習環境，可以以此來激勵學生的自主學習。

1 虛擬現實技術在教育領域應用的現狀分析

虛擬現實技術是近年來興起的技術，該技術在教學方面的應用可以實現很好的引導作用，只要自身的場景和學習場景能夠很好的吻合，該技術將能提供非常靈活的教學形式，目前根據虛擬現實的內容和在教育領域的應用，可以分成下面幾個部分：

1.1 模擬訓練

虛擬現實技術可以模擬相關情景對用戶進行一種新的體驗訓練，如野外訓練，飛行模擬、駕駛模擬、醫療訓練等。在模擬訓練的過程中，用戶可以找到自己的不足之處，準確定位在模擬訓練中哪些具體的內容是不合要求的，哪些內容是達標的，甚至哪些內容是優秀的，因此應用虛擬現實技術進行模擬訓練是當前虛擬現實應用的重要方面。

1.2 科學研究

虛擬現實技術還可以為科學實驗提供對應的場景模擬，如航空領域的環境模擬、考古研究的環境模擬、動漫領域的情景再現、虛擬桌面等技術的應用，都和虛擬現實技術有著密切關系，因此在科學研究領域應用也愈來愈廣泛。

1.3 虛擬學習場景

虛擬現實技術也可以構建虛擬的學習場景，還原一些教學場景來加深學生的學習印象，鞏固學習知識內容，而且可以將交互的部分設計進去，了解學生在虛擬的場景中對知識的掌握程度，另外師生之間還可以通過不同的場景進行交流，這也是一種全新的交流體驗。

1.4 虛擬實驗室

虛擬現實技術可以構建一個符合某種實際應用需求的場景，通過場景內容的設計來虛擬某種情況的發生，如通過虛擬視覺設計的太空漫步、宇宙爆炸、機器人教學等虛擬環境，這些虛擬環境的構建可以代替一些需要高成本教學的環境，給教學、實驗帶來更加靈活的交互方式。

1.5 仿真虛擬學校

利用虛擬現實技術實現一個大范圍區域的完全虛擬，如一個虛擬學校，學生可以在里面進行多個課程的訪問和學習，通過虛擬設備進行訪問，給學生獲取教學知識提供了非常靈活的工具。

2 虛擬現實技術輔助音樂藝術教學的實踐研究

音樂作品及課程內容的虛擬實現主要是通過3D動畫、三維漫游來構建。在實際制作中，我們使用3DMAX及Unity3d等軟件制作出了海洋、沙漠、草原、森林、歐洲城堡等多個虛擬場景，然后配以不同風格的音樂放置在模塊中，學生進入該模塊后，選擇相應的虛擬場景后，與之配套的音樂會一起響起，讓學生能夠結合環境體會音樂，營造出一種身臨其境的感覺，實現情景化教學。例如可以在民歌教學中讓學生進入森林山川的虛擬場景，身臨其境的感受到歌曲的魅力。

該模塊主要由片頭、導航、專題三維展廳以及退出按鍵四個部分構成的。

2.1 片頭的實現

由于音樂藝術類系統具備其獨特性，因此在本功能模塊中進行了片頭的設計，片頭以動畫視頻的方式完成。將音樂以及背景動畫有機結合，使得用戶能夠擁有較好的體驗感。在進行片頭的設計過程中，采用了Adobe After Effects以及3D Max等技術，使得畫面更加真實，引人入勝。

2.2 導航的實現

導航大廳的設置充分的體現了虛擬現實技術在音樂藝術教學輔助系統中的應用效果。片頭結束之后，系統則會進入導航大廳。通過3D等虛擬現實技術的采用，讓人有一種身臨其境的感覺。

導航大廳以進入音樂殿堂為寓意，根據系統的四個功能設置了四個門，用戶使用鼠標點擊相應的門時，界面上的門會有相應的閃爍，同時顯示該門所對應的功能。具體功能模塊包括為用戶提供虛擬現實教學體驗的虛擬體驗模塊，各種虛擬現實效果層出不窮的視幻盛宴模塊，對用戶使用以及體驗的虛擬現實效果進行解析的原理解析模塊、對虛擬現實效果在音樂藝術輔助教學中不同課程與領域中使用進行介紹的應用領域模塊。具體詳情如圖1所示。

進入系統導航大廳之后即可以選擇相應的模塊進行所需的虛擬教學操作以及虛擬現實體驗。

導航是用戶進入系統后的指導說明，此處設計的導航功能能夠為用戶的體驗選擇提供依據。本系統在導航入口上，劃分為兩個。其一導航空間是通過MAX復原建立而成。導航功能中另一個入口，是界面導航。分為主導航子界面導航。

主導航完成導航功能整個程序的主體功能的設置，如返回、確認、退出等按鍵功能，具體主導航包含的信息模型示意如圖2所示。

2.3 漫游的實現

在導航大廳中選擇不同的門，系統則會進入不同的主題廳。通過虛擬現實技術的應用，讓用戶有進入真實音樂廳或者音樂教室的感覺。用戶在使用虛擬體驗模塊時，可以采用鼠標來對界面不同的位置進行點擊與選取。通過用戶的點擊與選取，系統界面以三維的方式進行展現。讓體驗者有身臨其境的感覺。

虛擬體驗的具體內容可以根據不同專業的實際教學內容來進行設置。在系統的開發時預留了許多的數據接口，體驗廳的文字、背景音樂、圖片等內容都可以根據不同階段不同專業的教學任務來設置，在此不一一贅述。

其它的各個音樂教學廳主要在其中進行音樂教學資料以及音樂作品的展示。通過虛擬現實技術，將各種作品進行真實的還原。如在“視幻盛宴”中則主要是對經典音樂作品、歷史上的大師音樂作品以及最近獲獎的作品進行虛擬技術的還原，從而方便學生更好的對這些音樂作品進行學習。也方便教師使用相關的作品來進行輔助教學。

原理解析功能模塊則主要是以音樂制作等專業的學生為主要對象而進行設計的，在其中以實際藝術作品的效果為例。對藝術作品中所采用的專業技術以及原理等進行詳細的解說與闡述。通過這樣的方式，充分利用了虛擬現實虛擬現實效果，使得相應的課堂更為生動，讓學生有了更好的交互體驗。

2.4 交互模型部分的實現

以《愛樂之城》為案例，采用經典場景對矛盾空間的相關概念以及表現形式進行了生動闡述。同時在其中進行了學生與系統的交互設計，學生可以在其中進行相應的修改等操作，從各個角度還原場景。在該模塊中也設計了學生與教師的交流界面，方便兩者之間進行交流，提高教學的效果。

此外，如樂器教學中，學生可以從各個不同的角度進行演奏的查看，幾乎與現場教學的效果是一樣的。其它如古典音樂、聲樂等在應用過程中對于教學效果也有著同樣的優勢。

交互模型功能是學習與資源共享的主要功能模塊。該功能需要提供Unity 3D默認插件，通過自行編碼來進行實現。通過鼠標移動距離，從而來計算旋轉角度范圍，并通過Clamp Angle工具控制視角，完成攝影角度計算。然后根據攝影機與物體的相對距離，計算攝像機的相對坐標，并賦值，進而完成整個攝影機位置與角度參數的設定，保證視角交互的有效性。另一方面，需要對系統模型與UI界面需要進一步展示，但由于篇幅所限，在此不再另做論述。

通過以上虛擬現實技術的嘗試，我們嘗試使音樂藝術教學邁入新的模式，雖然面臨著音樂教學交互的實現、音樂教學內容的搭建等諸多困難，但我們相信假以時日，虛擬現實技術一定能夠改變現有的教學模式，加強學生自主學習的氛圍，優化教學資源的分配和應用，提高教學質量。

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Practical Research on Virtual Reality Technology Assisting Music Art Teaching

ZHANG Zhi-min

（Jiangsu Vocational College of Tourism，Yangzhou Jiangsu? 225000）

Abstract：With the development of science， technology and economy， people gradually abandon old learning concepts， thus bringing new challenges to the traditional education industry. Among them， music art teaching needs to find new directions， strengthen the atmosphere of students'independent learning， optimize the allocation and application of teaching resources， in order to improve the quality of teaching. Based on this， this paper puts forward a new teaching mode by using virtual reality technology to assist music teaching.

Key words：virtual reality technology;art teaching;virtual experience