融合VR、AR學習環境的藝術類計算機課程教學研究

卜一平

（沈陽師范大學 遼寧·沈陽 110000）

虛擬現實技術（VR）和增強現實技術（AR）一般是指利用計算機技術生成的感官模擬應用，可表述為“為學生模擬生成一個包括視覺、觸覺、聽覺等多種感官模擬的三維虛擬空間，學生借助特定的輸入與輸出設備可進入虛擬空間，并與之進行交互的應用”[1]。就其特點來看，該技術具有構想性、沉浸性和交互性等特征。也正是因為這些屬性，從生成角度來看，VR、AR技術是以計算機為中心的多媒介融合的產物；從工具性角度看，它同時也是和其他媒介形式進行融合的重要手段。VR、AR技術是在眾多科學技術綜合發展中成長起來的教學模式，相較于傳統的教學模式，它能夠給藝術類專業的計算機課程教學提供更多的可能。

1 藝術類計算機課程教學現狀

藝術類計算機課程是一個將科學、藝術、技術交叉融合的綜合性課程，采用計算機技術應用素質訓練和藝術素質訓練相結合的培養方法。藝術類涵蓋專業廣泛，學生就業主要從事藝術設計相關行業，就業前景較好。而隨著科技的發展，計算機課程逐漸成為該專業基礎課程，并成為學生培養空間感、表達空間設計思維，主要途徑之一。所以各個高校針對藝術設計類專業都加大計算機課程的建設和投入，目前這些計算機類課程采取的教學模式還以多媒體的講練結合模式為主，此模式對于藝術類學生來說，理解起來比較困難，特別是對空間思維能力培養上有一定難度，需要教師多次演練，才能達到理想效果。隨著手機等電子產品逐漸普及，計算機應用更加廣泛，藝術類專業學生對技術性和邏輯性較強的計算機教學要求也越來越高，因此計算機教學方式與環境也急需創新改善。另外，目前藝術類專業計算機課程教學目標不清晰，設計的內容要么轉變過快，要么老舊，這些問題都讓藝術類計算機課程的教學目標越來越模糊，實際的教學方案也缺少連貫性，最終的教學效果也是不盡如人意。

2 VR、AR學習環境在藝術類計算機課程的教學效果

2.1 VR、AR學習環境可以培養學生的空間設計思維能力

對藝術專業的學生來說，擁有較強的空間建構能力、空間想象能力、平立剖的視覺轉換能力以及創新與動手實踐能力，一直都是該專業學習的難點問題，也是該在教學中關注的重點和需要提升的難題。因為這些抽象設計能力的內容很難利用真實手段對學生進行指導和訓練。此外，部分學生在以往學習中由于缺乏空間思維能力和想象力，導致對一些藝術設計問題時無從下手。VR、AR學習環境其優勢主要表現在將抽象概念化轉變為具體化，讓傳統教學形式由抽象變成直觀。課堂上的學習除了教師的講授以外，學生還可以通過VR、AR學習環境的介入有效提升對空間的實際理解能力。

2.2 VR、AR學習環境可以創新教學方法

隨著5G應用的到來，VR和AR技術的創新應用也給各行各業都帶來的更多的可能，在教學領域中更是如此，教師可以利用VR和AR技術的便利，不斷創新教學模式，拓展學生的學習環境，促進VR和AR的應用性和科技性更加廣泛。同時，教師要不斷創新教學方法，將傳統的板書以及多媒體等教學手段，更好的融入VR和AR學習環境。讓學生的學習欲望更加強烈，才能達到更好的教學效果。

2.3 VR、AR學習環境可以增加學習專注度

VR、AR學習環境有助于提高學生學習專注度。所謂專注度，是指學生進行學習活動時的專注程度。曾經有專家說：“哪里有專注度，哪里才有思考和記憶”[2]。VR、AR學習環境能夠為學生提供良好的學習氛圍，能夠將外界對學生的干擾降至最低。同時VR、AR學習環境還能夠很好地提高學生的課堂學習興趣，寓教于樂，使枯燥的理論知識學習活潑生動化。所以與傳統的課堂教學以及MOOC教學相比，VR、AR學習系統更能夠吸引學生的注意力，讓學生感受到文字和圖片表達不出來的知識，有著其獨特的優勢，未來越來越多的課堂理論知識學習都會在VR、AR系統中完成。

3 VR、AR學習環境在計算機課程教學中的應用前景

VR、AR學習環境能有效改變師生對計算機課程教學的傳統理念，教師在教學過程中根據課程的需要，設置不同虛擬學習環境，從而調動課堂學習的氣氛，引導學生有計劃、有目的、自覺地參與到課堂學習中去，提升學生對理論知識的學習興趣以及教學中的創新和實踐能力[3]。此外，VR、AR學習環境有助于讓教師專心構建全新的教育教學場景，更好的把知識點融入虛擬場景中，并通過交互的方式教授知識點。

當前VR、AR學習環境在計算機課程教學中的發展趨勢為：一是提供更廣的探究空間，與學習成績管理系統整合。為把VR、AR虛擬環境和學習管理系統兩種異構的環境更好地融合，還需要有更多的研究工作者和實踐人員的努力。二是虛擬教學環境與真實學習環境的融合。三維虛擬環境的真實感依賴于圖形學的發展，但虛擬環境畢竟都是數字化虛擬的，而我們的教學活動還是發生在真實世界里，“虛擬與增強現實”能使學生進行學習活動時有更好的體驗，應該在計算機理論課堂教學領域更加普及該種技術。三是三維數字化環境和人工智能技術深度整合。因課堂學習的復雜性，VR、AR虛擬學習環境若要能完全做到像人類行為，比如自動組卷、自動判卷、自動答疑等，還是比較困難的，需要人工智能技術的更高突破。[4]

當然，VR、AR學習環境在教學中的技術層面還存在很多問題，主要體現在VR、AR的開發端，隨著AR、VR技術逐步成熟，以及硬件成本不斷地下降，AR、VR技術已被廣泛應用于各個領域，其中，教育行業被認為是該技術最好的應用場景之一。無論是VR的“沉浸式”學習，還是AR靈活的交互體驗，都給教育提供了廣闊的想象空間。而AR、VR教育的本質是教育內容的提供。只有內容與通用平臺相結合，才能為學生提供相關服務，才能形成AR、VR課堂教育解決方案。然而，AR、VR相關教學環境內容研發具有較大難度，其產品形式更與傳統數字化環境差別巨大，如何研發、共享乃至推廣AR、VR學習環境產品，仍是目前的難題。

因此，在未來教育中，我們應深掘教學規律，借助VR、AR學習環境，構建VR、AR技術平臺支撐下的新型教學模式，更進一步探求VR、AR學習環境如何支持教與學，以提升學生在課堂教學中的學習效果，通過重塑教學方式，回歸教育本質，對培育創新型人才和教育提供有力支持。[5]

4 結語

隨著學生對學習環境的良好體驗感的要求越來越高，在5G快速發展的基礎上，VR和AR技術可以通過各種設備實現課堂教學環境全方位的真實還原和再現。VR和AR學習環境在計算機課堂教學中的有效應用，更是因為其打破了以往觀念中三維空間的展示狀態，讓學生能夠利用VR和AR技術進入設計好的虛擬課堂中，從而產生真切、有趣的使用感。正是在這種與虛擬教學的互動過程中，學生才可以更有效地掌握枯燥乏味的理論知識點和更好的解決教師在虛擬場景中布置的各個專業相關問題。藝術類計算機課程是美學與實踐的組合，是靈感與空間的碰撞。在專業教學中應用VR和AR技術的學習環境，將實現教育與科技的飛躍。藝術類專業和廣大專業一樣，其計算機等理論課程教學環節一定要和當下專業的技術發展相貼合，要完全迎合技術的提升。當下，VR和AR技術已經在教育行業當中占有了一席之地，未來在應用方面將有更加廣泛的發展，新技術的融合使用必然會激發新的教學模式改革。以學生能力培養為導向，結合更多的科學技術手段，不斷創新課程教學模式，提升教學質量，這才是教育行業發展的正確道路。