虛擬現(xiàn)實技術在《三維動畫》課程教學中的應用研究

摘? 要：隨著信息技術的不斷進步和發(fā)展，我國的三維動畫制作技術也得到了很大的進步和提升。在教育制度的改革背景之下，專業(yè)教育的理念和方法已經有了很大的改變和創(chuàng)新。利用先進的科學技術，將虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫教學結合，提高教學質量和水平，成了三維動畫教學的重要研究課題。本文主要闡述了虛現(xiàn)實技術與三維動畫課程教學的結合路徑，希望能對提高我國三維動畫教學質量提供參考。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術;三維動畫;課程教學;結合? ? ? ? ? ? ? ? 中圖分類號：TP391.41;TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1671-0134（2020）08-106-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2020.08.027

本文著錄格式：楊家明.虛擬現(xiàn)實技術在《三維動畫》課程教學中的應用研究[J].中國傳媒科技，2020（8）：106-108

學校培養(yǎng)人才中的重要一項任務便是讓學生在日漸激烈的社會競爭中擁有立足之力，在現(xiàn)階段的社會發(fā)展之中，企業(yè)對于人才的儲備有了更高的要求，而人才也是企業(yè)在市場競爭中的核心，這也要求學校必須培養(yǎng)學生良好的專業(yè)能力與綜合能力。[1]但在實際教學中，學校的教育內容和社會真實需求存在差異性，如何將學生在校的學習，轉換為學生的競爭力，是現(xiàn)在不得不重視的問題。

1.虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫結合的可能性

虛擬現(xiàn)實技術（VR）在近年來得到了快速的發(fā)展，其先進的技術能夠將二維圖形轉變?yōu)槿S動態(tài)場景，而在這一場景之中，能夠讓人們產生高度的沉浸感與存在感。虛擬現(xiàn)實技術對于三維動畫教學而言也是新的機遇和挑戰(zhàn)。虛擬現(xiàn)實技術需要通過三維虛擬建模和計算機技術來實現(xiàn)藝術與科技的融合，其利用仿真技術、多媒體技術、互聯(lián)網技術以及傳感器等多種先進科學技術，創(chuàng)造出高度逼真的虛擬場景，能夠讓人體的感官產生身臨其境的感受。虛擬現(xiàn)實技術所創(chuàng)造的場景介于虛擬與現(xiàn)實之間，雖然其并非真實存在，卻能夠很好地讓人體產生沉浸感。并且虛擬現(xiàn)實技術的操作也并不復雜，通過計算機的鍵盤以及鼠標或者傳感設備便能夠很好地進行人機交互。而這一技術已經在很多領域得到了廣泛應用，例如，電影、游戲等。而虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫技術的結合也必然會帶來巨大的行業(yè)改變，通過虛擬沉浸讓動畫人物和場景更為真實，并且能夠讓人通過多個角度觀察到動畫的場景內容，為觀看者帶來新的視聽體驗，讓其突破時間與空間的限制，完全帶到三維動畫的內容之中，在未來的三維動畫發(fā)展之中，虛擬現(xiàn)實技術必然會成為重要的動畫制作技術。

2.虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫結合的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫相結合，能夠實現(xiàn)平面到立體的視覺技術升級。在以往的動畫制作之中，主要是平面二維動畫為主，觀看者沒有空間感，視覺體驗一般。而隨著三維動畫技術的發(fā)展，通過與虛擬現(xiàn)實技術結合，動畫制作可以創(chuàng)造出一個立體、多維的動畫場景，讓觀看者從平面視覺體驗升級到立體視覺體驗，而用戶也可以進行良好的人機交互，多方位的進行觀看，帶來更為震撼的視覺刺激和觀看體驗。此外，虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫的結合，能夠大大創(chuàng)新動畫制作的模式。在傳統(tǒng)的動畫制作過程中，是靠動畫制作者進行手繪，再使用攝影機拍攝的方法進行制作的，其制作周期長、制作工序復雜，費時費力且最終展現(xiàn)的成果也較為普通。而虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫結合后，平面動畫轉換為立體動畫，將大大改變動畫的制作模式，并且動畫制作出的效果更為逼真，能夠很好地提高動畫的人物、場景的制作效果。[2]

3.三維動畫與虛擬現(xiàn)實技術結合的特點

三維動畫具備的特征為虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展和應用提供了很大的可能性。三維動畫具備特點有：第一，對物體的純技術擬人特性，能夠展現(xiàn)出比真實電影或視頻更高的趣味性;第二，通過技術手段實現(xiàn)真實世界難以形成的光線、天氣、場景等條件，把觀看者帶到超越現(xiàn)實世界的場景之中，通過全新的感官體驗來激發(fā)觀看者的想象力;第三，可以高效地將現(xiàn)有圖像，轉變成動態(tài)三維圖像。在進行三維動畫教學活動中，虛擬現(xiàn)實技術也帶來了強大的技術支撐，突破了三維動畫的傳統(tǒng)教學環(huán)境。三維虛擬情境的交互技術，給予使用者更為良好的使用體驗，例如利用3DMAX等三維動畫制圖軟件，能夠把二維動畫圖形轉變成三維動畫圖像，讓使用者進入到三維動畫的多維、直觀情境之中。

4.三維動畫與虛擬現(xiàn)實技術結合的沉浸教學

在三維動畫教學之中的交互性，主要就是指隔空的人機對話。通過三維動畫技術，讓現(xiàn)實世界的真實模型在動畫情境之中進行復原和重建，對于整個虛擬的三維動畫場景進行技術搭建，突破時間和空間桎梏，把動畫制作最大化還原至現(xiàn)實中人的感受，從而去達到目標的視覺效果。[3]在進行實際的三維動畫教學活動過程中，高度逼真的人物、動物以及高度還原的動畫場景，能夠讓學生產生身臨其境的感受，對于知識的學習與理解也會更為直觀和便捷。高度沉浸感是三維動畫與虛擬現(xiàn)實技術最為明顯的特征，在使用虛擬現(xiàn)實技術進行三維動畫教學的過程之中，能夠讓使用者高度沉浸于動畫場景之中，產生真實世界與虛擬世界融合的感受，從而更為主動地投入到該世界之中，對于現(xiàn)實世界的外在影響因素的注意力大大降低。虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫技術，在教學中會讓使用者產生錯覺，難以分辨現(xiàn)實與虛擬的區(qū)別，全身心的與虛擬場景融合，從而高度沉浸在虛擬技術所創(chuàng)造的場景之中。例如在進行虛擬現(xiàn)實技術結合三維動畫的教學中，通過虛擬現(xiàn)實技術制作模擬星空，學生在虛擬星空場景之中，能夠非常簡單的觸摸到星星，便會產生真實置身在星河的感受，在這種虛擬環(huán)境之中，學生的代入感極強，高度沉浸下時間感也會變弱，進而忽略掉現(xiàn)實世界時間的流逝。

5.虛擬現(xiàn)實技術與課程教學的結合

5.1虛擬現(xiàn)實技術三維場景編輯的優(yōu)勢

三維場景編輯是虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)研究中的一個重要環(huán)節(jié)，其目標是通過高度逼真的物體，讓使用者通過交互式感官體驗，產生沉浸感，并主動進行場景探索。將三維場景與虛擬現(xiàn)實技術的融合，能夠最大程度將動畫情境轉換成高度逼真的虛擬情境。而使用者在虛擬現(xiàn)實技術構建出的三維場景中，進行人機交互，能夠很好地讓使用者產生存在感，發(fā)揮其主動性。通過虛擬現(xiàn)實技術制造該類場景，可以讓使用者對其中的內容進行全方位的觀察和探索。虛擬場景與傳統(tǒng)媒體相比，其立體的三維情境會大大彌補傳統(tǒng)二維的空間缺陷，高效和快捷的傳播方式也是其特點之一。在近些年的虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展中，已經被廣泛應用到了游戲與影視制作之中，但因為其設備價格的昂貴，在教學領域一直沒有得到應用普及。虛擬現(xiàn)實技術利用三維建模來營造出的高度逼真動畫情境，能夠很好地讓使用者沉浸其中，將注意力從客觀真實世界轉移至虛擬情境，從而忘卻時間流逝，沉浸感極高。虛擬現(xiàn)實技術應用至教學活動中，能夠很好地彌補傳統(tǒng)教學中的不足，例如，灌輸式講授模式，抽象知識難以講解等問題。可以通過高度真實的情境，實現(xiàn)多維度和多空間的教學體驗，調動學生興趣，降低學生知識理解難度，把教學時間最大化利用起來。

5.2虛擬現(xiàn)實技術計算機開發(fā)

通過計算機的鼠標鍵盤便能實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術的場景交互，因此教學中為學生配備計算機便能夠很好的起到虛擬現(xiàn)實與三維動畫結合的交互性優(yōu)勢。計算機的操作方法簡單，沉浸效果也極高，雖然計算機的虛擬場景交互性與逼真度不能達到與真實世界一致，學生在進行交互操作時容易受到客觀世界的影響，從而造成沉浸感削弱，但是其能夠帶來的三維虛擬現(xiàn)實場景感受仍舊是傳統(tǒng)教學不可比擬的。而且計算機相較于其他設備成本低且操作更為簡單，在學校的教學活動中更加容易推廣和應用。在一些知識內容抽象或者有一定風險的實驗教學活動中，虛擬現(xiàn)實技術對于教學的開展起到了很好的輔助作用，在三維虛擬場景之中，其高度逼真的沉浸感受，能夠有效激發(fā)學生的學習熱情，直觀地將學習中的知識難點展現(xiàn)在學生眼前，方便學生進行理解和吸收。而在現(xiàn)階段的發(fā)展中，虛擬現(xiàn)實設備產量偏低，而且價格高，也讓很多學校放棄了對于該類設備的采購計劃。

5.3虛擬現(xiàn)實結合三維動畫教學的集成技術

三維建模軟件可以通過和虛擬現(xiàn)實技術的融合，為使用者搭建出高度還原真實世界的虛擬情境，使用者在學習和操作過程中能夠使用簡單的設備做到隔空人機對話的交互，從而讓整個學習情境從靜態(tài)轉換為動態(tài)，而且操作上更為簡單。在進行虛擬現(xiàn)實技術學習過程中，使用者能夠很好地體會到“情境”“協(xié)作”“會話”，在這樣高度自由和動態(tài)的虛擬教學情境中，能夠充分調動學生的學習熱情，并發(fā)揮其主觀能動性，自主探索知識內容，提高整個三維動畫課程的教學質量。三維虛擬動畫教學環(huán)境是基于二維動畫教學環(huán)境進行構建的，而與虛擬現(xiàn)實技術結合的三維動畫教學情境，是三維動畫與二維動畫的集成教學情境，仍然可以使用現(xiàn)階段最為常用的網頁制作技術Dreamweaver、HTML、SAP，來把多種教學資源匯集在一起，進行學習平臺的構筑。利用超鏈接把虛擬現(xiàn)實教學情境與網頁相結合，學生只要通過鼠標進行操作便能夠讓網頁與三維場景進行轉換，使得學生整個學習過程變得更為便捷和自然，知識學習更為直觀，學習效果更高。

6.教學設計的主要內容

虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫教學相結合的教學環(huán)境下，必須符合教學設計的一般屬性，還要做到學習開放化，讓整個教學過程都以學生為核心。

6.1明確教學目標

在傳統(tǒng)的教學模式之下，教學目的是教學設計中最為重要的環(huán)節(jié)，而在三維虛擬教學模式中也同樣不可忽視。在進行教學設計時，其目的必須是更好的幫助學生明確學習目標，從而正確進行知識攝取。教學設計必須以教學目標、教學內容以及教學反饋為著手點，首先是要嚴格按照教學大綱的規(guī)定，將教學目標進行明確，再合理使用現(xiàn)有的教學條件，通過科學的教學手段來處理問題。在進行教學設計時，教學目標要由教師準確、高效地傳遞給學生，并且將教學的知識內容與生動的教學環(huán)境相結合。教師還要以教學目標為基礎，將有限的課堂時間充分利用起來，有層次的將教學內容傳授給學生，并且要安排好媒體表現(xiàn)形式和時間，從整體教學結構上進行管理和把控。

6.2以學生為主體的教學模式

傳統(tǒng)的教學模式中，一直是以教師作為課堂教學的主體，而學生是被動的接收者，而在現(xiàn)代社會的教育需求中，這樣的教學模式顯然已經不能滿足學生的知識需求了。因此，這也要求教、學必須是在同等的重要位置上，把學生提升到與教師同等的課堂地位上。教師扮演好其引導者的角色，讓學生自主自發(fā)投入到學習中，突破傳統(tǒng)教學中的灌輸式教學模式，充分發(fā)揮學生的積極性，改變傳統(tǒng)教學中學生知識吸收慢、教師教學講解難的問題。在這種教學模式之下，教師的主要職責是針對學生學習能力和個性進行教學內容設計、教學資源收集，通過合理的引導讓學生掌握適合自身的學習方法，并以此進行知識內容的吸收和理解。而教師在教學之中，不必要做過多的干預，讓學生在學習中作為主體，培養(yǎng)學生的自主學習能力、獨立思考能力以及獨立發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。

6.3教師教學設計的要求

在實際的教學過程中，教師必須客觀地對學生認知水平、學習能力進行分析，并以教學大綱的要求為基礎，結合學生的個性和學習能力，進行教學設計，其中還要充分考慮現(xiàn)有的教學條件。在進行教學設計時，教師要確保教學內容的準確性，以及教學資源的有效性，不浪費教學時間，教學活動必須有層次的展開，不能出現(xiàn)教學過程混亂的情況。

6.4教學評價

教師在進行教學活動時，要及時對學生予以客觀、真實的評價，讓學生找出自身學習過程中的不足之處。對于學習過程中表現(xiàn)優(yōu)良的學生，教師要及時予以表揚和鼓勵，激發(fā)學習熱情，樹立學習榜樣，而對于學生在學習中的錯誤和疏漏，教師也要第一時間進行矯正。教學評價可以分為及時性評價、階段性評價以及總結性評價三種方式。及時性評價是指在教師進行課堂教學中，發(fā)現(xiàn)問題或發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)優(yōu)異的學生時，第一時間予以評價和指正。階段性評價是指，在特定的教學時間或節(jié)點對于所有學生展開學習評價，為其提供后續(xù)學習思路。總結性評價是指，在所有課程教學完畢之后，對整個教學過程予以評價和指導，讓學生在后續(xù)的學習中能夠自主自發(fā)的進行探究。

7.以生為本的教學設計重點

7.1備課環(huán)節(jié)的設計

教師在進行實際教學活動之前，必須有良好的備課階段，通過制定教學目標、內容、環(huán)節(jié)以及收集教學資源來保證后續(xù)教學工作開展的質量和有效性。設定出良好的教學導入環(huán)節(jié)，在正式教學開始之前對學過的知識進行記憶加深，為接下來的課程做好鋪墊，將學生的注意力轉移到課堂中。教學導入環(huán)節(jié)對于整堂課的教學有著很大的影響，因此，教師要在進行教學設計時對教學導入環(huán)節(jié)予以足夠的重視。

7.2通過被虛擬現(xiàn)實技術提高學生自主學習能力

虛擬現(xiàn)實技術結合課堂教學能夠很好地改善教學環(huán)境，通過高度還原虛擬情境，將學生帶到教學中，產生身臨其境的感官體驗，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，讓教學內容更為生動，而且高度還原的虛擬現(xiàn)實技術還能夠很好地把教學重點、難點直觀地表現(xiàn)出來。讓原本抽象難以理解的知識內容，通過虛擬現(xiàn)實技術變?yōu)樾蜗蟆⒅庇^的知識，方便學生理解和掌握，降低了學習難度。在虛擬現(xiàn)實技術支撐的課堂環(huán)境中，學生自主學習的能力能夠得到最大化地激發(fā)，其自主學習的意識和能力提高，樂于通過自主學習發(fā)現(xiàn)和解決問題。此外，虛擬三維情境的高交互性，也能讓學生的思維能力得到培養(yǎng)，并以此來加強其學習能力，提高教學效果。

7.3虛擬現(xiàn)實技術的未來展望

虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫課程教學的結合是時代發(fā)展的必然結果，在現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實技術的交互仍然處于發(fā)展期，還存在著很多尚未克服的技術障礙，但其在未來的發(fā)展中必然會產生更大作用。虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫的結合能夠很好地解決二維動畫中空間感不足的缺點，帶給使用者全新的視覺感官體驗。而將其應用到三維動畫課堂教學之中，更是能夠充分激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)其綜合素質，發(fā)揮學生在學習過程中的主觀能動性，養(yǎng)成良好的自主學習意識，進而起到加強三維動畫課程教學質量的效果。

結語

綜上所述，本文通過對虛擬現(xiàn)實技術與三維動畫課程教學相結合的方法與優(yōu)勢分析，提出了虛擬現(xiàn)實技術的教學環(huán)境搭建方法。虛擬現(xiàn)實技術對于教學而言，有著十分積極的輔助作用，能夠有效提高學生的學習熱情，提高其綜合能力，改變傳統(tǒng)教學的灌輸式缺點，通過高度沉浸式的虛擬教學情境，使學習變得更為簡單和便捷。

參考文獻

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[3]周露露.淺談虛擬現(xiàn)實技術在三維動畫制作中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2019（32）：89，91.

作者簡介：楊家明（1982-），男，重慶，主任，講師，研究方向：動畫及虛擬現(xiàn)實技術。