虛擬現實技術在微課制作中的應用

周志華

摘要：隨著網絡與遠程教育的發展，微課以一種新型的教學形式進入教學領域，改變了傳統的課堂教學模式，對新教學改革帶來了很大的沖擊。虛擬現實技術是通過計算機將虛擬環境模擬使產生一種虛擬的三維環境，人們通過聽覺、觸覺、嗅覺與虛擬環境形成一種交互式的信息融合。虛擬現實技術在微課制作中應用，不僅能豐富教學內容，還可以通過虛擬現實技術的交互作用讓學生感受虛擬現場的氛圍，激發學生學習的積極性。本文對虛擬現實技術在微課制作中的應用進行探索，首先闡述了相關的概念，其次解析了虛擬現實技術，最后分析了虛擬現實技術在微課中的應用。

關鍵詞：微課；虛擬現實技術；微課制作；應用

一、相關概述

“微課是以微型教學視頻為主要載體，針對某個知識點或教學環節而設計開發的一種情景化、支持多種學習方式的新型在線網絡視頻課程，則是將微課定位于一種網絡課程。”微課的核心技術是教學視頻的制作，在微課教學視頻的制作過程中主要有三點：首先微課的制作需要先完成教學課件和教案，通過課件和教案來分析教師應該傳授學生哪些知識點，規劃教師的教學技能，對學生的學習特征進行分析，規劃學生學習的過程和提高學生的學習效率，所以課件和教案的制作，給微課教學視頻的制作打下了堅實的基礎。其次微課教學視頻具有教學時間短、內容精良、資源豐厚、情景化和人性化的教學特點，所以在錄制方面要求非常高，需要投入大量的資源，微課視頻短小精悍、但錄制過程資源消耗比較大的，而且效果比較低，在場景搭建方面也比較困難，由于各方面的困難因素，從而影響了微課教學視頻的制作，阻礙了微課教學的發展。最后微課視頻的剪輯過程的部分也是非常重要的，通過把攝像機拍攝的各個鏡頭，通過Premiere剪輯技術和AE合成技術來合成和編輯拍攝的視頻，導出最優質的微課教學視頻，從而提高微課教學視頻的質量。

隨著信息技術的飛速發展，虛擬現實技術在各個行業和領域都取得了重大的進步。虛擬現實技術是以體感交互技術、仿真技術和計算機圖形學等技術交叉在一起的技術。針對微課教學視頻制作中的困難，利用虛擬現實技術來制作微課教學視頻可以解決傳統錄制過程中的場景搭建和拍攝技術不到位的一些困難，從而讓微課教學視頻的制作得到更好的完善。

二、VR技術

虛擬現實技術，簡稱VR技術，主要是利用計算機來模擬現實的教學場景，形成一個虛擬的三維或二維教學場景，也可以稱為仿真技術。到目前為止，虛擬現實技術最大的優點是仿真技術和交互性，在教育領域也得到了初步的運用，在課堂教學中通過運用虛擬現實技術的交互性，讓學生能夠感受到自己處在當時教學環境中的感覺，提升了學生的學習興趣。

在微課教學視頻制作運用虛擬現實技術其原理也是一樣，通過仿真技術還原現實的教學環境，更加體現其體驗感、真實感。通過虛擬現實技術的交互性，讓學生親臨其中去體驗，從而豐富教學內容和提升學生的學習的積極性。在微課制作中運用虛擬現實技術主要包含了幾點關鍵性的技術：

（一）建模技術

人們在運用虛擬現實技術制作微課前，要對微課的錄制背景和各個物體進行構建三維模型，這也是學習虛擬現實技術的基礎知識。例如，通過3DMax建模軟件進行三維模型的構建，在3DMax中制作人員通過對基礎的幾何物體變形和處理，形成與實際錄制教學場景相似的教學場景的三維模型，同時構建各種物體、人員的三維模型，在對構建的模型添加各種光照、材質、形態等多方面的質感，使構建的三維模型更加接近現實的場景，使學生在學習時能體驗到真實的感覺。但建模軟件不僅僅局限于一種，常用的建模軟件還有MaYa3D建模、Blender3D建模、Flame建模等，都是平常人們在制作過程中運用的建模工具。

（二）攝像機的跟蹤技術

攝像機的跟蹤技術到目前為止主要有兩種方式：一種是機械式傳感技術；另一種是計算機圖像識別技術。機械式傳感技術是通過電子傳感設備來獲取攝像機上相關的參數，來識別攝像機的位置。圖像識別技術是通過識別攝像機拍攝的圖片跟蹤攝像機的位置。通常虛擬現實技術在微課制作過程中對于攝像機的跟蹤一般采用的是計算機圖像識別技術。在微課制作運用攝像機跟蹤是比較重要的部分，假如在攝像過程中計算機無法識別攝像機的位置，導致拍攝的畫面與現實環境存在差異，從而影響教學質量，打擊學生學習的積極性，所以攝像機跟蹤技術也是制作中技術的重要組成部分。

（三）背景的生成技術

虛擬場景的合成需要對虛擬場景的三維模型和現實場景的圖片和數據進行處理和分析，通過調節控制鍵控制圖像和視頻的播放進度，形成圖片、音頻、視頻進度吻合的背景視頻。在運用虛擬現實技術處理背景圖像和虛擬場景的同時，通過色鍵控制器攝像機進行跟蹤，讓攝像機鏡頭跟隨人物的移動而移動。在制作過程中為了保證視畫面的質感和質量，需要運用大量的數據進行分析計算。

（四）圖像的合成技術

在圖像合成的前期，需要提取攝像機的數據，通過對數據的分析和整理，運用摳圖技術把人物圖像和場景進行分離。最后通過對攝像機的距離進行控制，把前景圖像和背景圖像進行合成，形成完整的背景。

三、VR技術在微課制作中的應用

在“互聯網+”時代，促進了多媒體教學模式的發展，微課教學模式得到前所未有的發展，同時微課、虛擬現實增強技術在教育領域廣泛運用。隨著信息時代的發展，在課堂教學上運用虛擬現實二維或三維增強技術，很大的提高了學生的學習效率。

（一）利用增強現實技術制作教學課件

在傳統教學中，教學人員通過制作word、ppt等多種形式的平面展開教學課件，在信息時代的沖擊下，為了改變傳統的教學模式，微課和虛擬現實技術在教育領域不斷的發展，教學人員為了改變傳統的教學方式，運用增強現實技術來完善教學課件，利用VR技術把傳統課件中的各種物體進行建模，然后運用虛擬現實技術把圖片、聲音、文字和視頻等進行合成，最后形成完整的三維教學課件。在教學過程可以讓學生通過VR設備從不同的角度來觀察和學習，讓學生產生好奇感，提高學生學習的積極性。

（二）虛擬教學場景

對于操作性的學生，傳統教學中理論知識講解和教師的示范，無法完全讓學生掌握其操作技能。與此同時，虛擬現實技術可以直觀的將虛擬場景展現在學生面前，虛擬現實增強技術交互性的運用可以更好的讓學生在虛擬場景中去更加深刻的體驗，不受教學環境、場地、設備的限制。通過學生在虛擬環境中的體驗，體現出了虛擬現實技術的人機交互作用。例如，工科類學生在做化學實驗時候，由于實驗室環境、場地、設備的限制，學生在觀察實驗時無法精確的觀察實驗結果，但通過虛擬現實技術的運用，將虛擬化學實驗場景展現出來，學生可以通過VR設備重復的觀察，清晰的實驗結果進行分析整理。

（三）虛擬教室的建構

虛擬教室是教學環境的一部分，虛擬現實教室是目前各級各類學校，針對教師虛擬現實技術課件制作方面的不足和學生學習的特點形成教學場景。教師可以通過虛擬教室直接把虛擬現實技術運用于微課制作中去，很多制作上技術不足的困難。利用虛擬教室將虛擬現實技術運用到微課的制作中去，大幅度的提高了微課質量和學生的學習動力。例如，江西省第十九中學為了促進教學改革的需要，建構了虛擬現實教室，其中極大程度上提高教師和學生之間溝通交流，教師可以實時像學生提出問題，學生也可以隨時作答，解決了教師在場，學生緊張等不良反應，在不同程度上提高學生的學習效率。

四、結束語

在“大數據”時代背景下，VR技術已經在工業領域、醫學領域、娛樂領域和教育領域廣泛的運用，沉浸性、交互性、想象性讓VR技術微課短視頻發展提速明顯，VR教育能夠快速的發展，在未來隨著互聯網技術的發展，將有更廣闊的發展空間，引領未來世界的發展。

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