虛擬混合式教學在實踐課程中的應用

童宜潔

（武漢東湖學院 湖北·武漢 430212）

虛擬現實技術作為一門綜合了計算機圖形學、人工交互、智能技術等多門科學的最新技術，虛擬現實由于具有真實性、沉浸性、感知性、交互性及自主性的技術特征，在實踐課程的教學環節中，虛擬現實技術還能解決實操過程中學生可能會碰到的危險或困難。通過虛擬交互技術構建的沉浸式、交互性的課堂體驗，不僅能夠增強學生學習的興趣，更能在虛擬現實中創建特定的學習環境，增強學生對學習內容更直觀、更形象的體驗，在提升學生學習的主動性和創新性、優化課程內容和學習環境、輔助教師教學活動、強化學習過程等方面發揮重要的作用。

《數字雕刻》是一門利用雕刻機等工具在電腦環境中進行數字虛擬雕刻的課程。學生使用軟件完成雕塑作品基礎模型的平面化創建，再以虛擬現實引擎工具為技術開發平臺，結合3D建模、虛擬仿真技術、計算機網絡、動畫模擬、人機交互等手段，將實踐環節貫穿課程始終。學生通過五個實踐環節進行實訓教學，通過虛擬現實的多維可視化實現設計中的虛擬實訓展示，將圖紙上的空間以虛擬形式表現出來，方便學生對設計方案的反復推敲與修改，在可控的實驗設備與實驗周期中，實現方案圖紙的實體化。

1 虛擬混合式教學設計

1.1 實踐課程教學模式雙重化

目前，實踐課程的教學課堂主要由傳統教學和開放式教學兩種形式構成。傳統教學課堂只有實體教學課堂一種形式，教師主導教學的整個過程，學生處于一種被動接受的狀態，對于知識的掌握也會受到教學資源和教學環境的影響；在線開放式課堂是將優秀的教學資源在共享平臺上提供給學生自主學習。這種形式雖然突破了單一化的教學方法，但由于獨立的在線教學平臺和寬泛的教學資源，使得教師無法正面干預教學，引導、輔助學生進行相關的實踐教學環節，使學生很容易處于“渙散、無人監管”的狀態，對于實踐課堂的教學也是不利的。因此對于實踐課程來說，無論是傳統的實體課堂教學還是獨立的在線課堂教學都難以達到實踐課程最理想的教學狀態。而虛擬混合式教學則是將課堂教學、線上教學、情景再現等多種教學形式結合，激發學生的學習熱情，由“被動”轉為“主動”。

虛擬混合式課堂的教學為學生營造“自主學習”環境。在《數字雕刻》課程中，教師講解完成數字雕刻基礎理論部分、雕刻機使用原理、相關的注意事項后，可使用虛擬平臺的搭建設置小的游戲關卡，學生在通關的過程中對理論知識中的重難點進行鞏固與強化，針對各自薄弱環節反復練習。同時對于數字雕刻剖切、生產加工工藝等真實實驗的實操內容，學生也可通過虛擬仿真實驗平臺，自主完成交互虛擬仿真實驗，并熟知在實操中會出現的問題或錯誤操作后產生的后果，再回到課堂在雕刻機上進行真實的操作。這樣的教學模式既省時又省力，教學效果也更顯著。

1.2 實踐課程教學形式個性化

虛擬混合式教學可通過學生平時在虛擬平臺上做的練習，在線分析每位學生的學習行為和學習狀態，有針對性、有側重點地引導學生根據自身的情況進行實驗練習，提供給學生獨立思考并實踐操作虛擬仿真實驗的機會，滿足學生個性化、智能化、信息化、定制化的學習需求，實現“一人一方案”的個性化教學。這種形式的實踐教學將不同學科、不同專業之間的知識進行交叉融合，打破課程間的壁壘，真正做到對學生學習進程的監控、綜合能力的提升和探究新知識、創新能力的培養。

在《數字雕刻》課程中，學生在進行上機實踐環節之前，可按照教師的教學進度要求首先進行自主學習，教師也可在虛擬平臺上針對學生提出的疑難問題進行在線答疑，師生們也可針對某一共性問題展開在線討論或求助線上平臺資源庫、課后直播等答疑方式。虛擬混合式教學師生能共同參與其中病并各抒己見，打破傳統教學受時間空間的限制。在虛擬平臺上，教師的主導身份被弱化，學生也可成為某一問題的“專家”。對于學生提出的問題，虛擬平臺也會通過數據統計、歸納提取這些問題，日后納入資源庫，為后續學生的學習在學習同一門課程時提供更優良的幫助。

1.3 實踐課程教學資源虛擬化

實踐課程教學資源虛擬化主要體現在以下兩個方面：一是將課程中重要的知識點進行打磨，在虛擬平臺上全方位立體展示，在瀏覽作品時融入交互式的元素，營造多感官的沉浸式課堂體驗。二是基于交互操作的虛擬現實仿真教學系統開發研究。以《數字雕刻》課程中模型展示這一課堂講解為列，在虛擬現實課堂中，學生通過教師的講解了解模型創建的過程、環境、燈光、材質等相關內容的介紹，再通過虛擬現實設備完成模型的建造以及模型在虛擬空間中的展示，并通過手勢交互觀察模型不同角度的細節，同時在虛擬環境下，還可更換模型的材質和顏色，讓整個展示效果更加直觀。

虛擬仿真系統除了對模型效果進行展示，還可開發研究仿真教學系統，讓學生更深刻的理解系統的運行方法和流程，為學生提供進一步感官上刺激。以材質虛擬仿真系統為例，系統搭建一個虛擬的材質加工廠，在這里學生通過虛擬平臺的展示體驗在不同生產線上不同的材質從原材料到成品的加工工藝和流程，為學生搭建材料加工的真實感知情境再現，促進學生不僅了解不同材料的類型，還能掌握不同材料的加工工藝，在虛擬的環境下實現教學中的工情，幫助學生更好地掌握相關的知識點并靈活運用與現實場景中。

2 虛擬混合式教學評價

在實踐課程中運用虛擬混合式教學方法對教學的效果進行評估，在教學模式中將問題探究引入虛擬平臺，將面對面的傳統教學與虛擬在線教學兩種學習形式進行結合，充分發揮兩者之間的優勢，通過“虛擬混合式”的教學方法促進傳統教學模式的改革。雖然在虛擬平臺上課程的評價的主客體、學習內容都是非真實的，但獲得的評價結果卻是很客觀的。根據學生在課堂上的表現、課程知識點的掌握情況、動手能力的提升都是優于傳統教學的。

在藝術設計人才培養中，注重創新設計能力以及實踐動手能力的培養，虛擬現實技術能夠有效補充藝術設計教學中的不足，能夠在體驗和互動中啟發構思，通過虛擬交互技術構建沉浸式、交互性的課堂體驗、構想性的虛擬課堂模擬。虛擬混合式教學將傳統的“以教促學”的學習方式轉變為學生通過自身與信息環境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式，在虛擬空間中讓學生直接操作，自主創新，在激發學生個性化的創新意識的同時提高學生設計與實踐能力。通過虛擬現實技術介入課堂實踐環節，推動課堂教學革命，深化創新創業教育改革，推進現代信息技術與教育教學的深度融合。