基于虛擬現實的MOOC教學交互模式研究與系統實現

張楊

摘? 要：一線教育工作者要順應時代，探索新穎、現代化的教學手段和模式。在工程力學實驗教學中，教師可以引入基于虛擬現實的MOOC教學交互模式，制作精良、實用的工程力學實驗視頻，讓實驗教學更加生動、直觀和有效。本文就基于虛擬現實的MOOC教學交互模式以及系統實現進行探析，旨在為工程力學實驗教學提供一定思路。

關鍵詞：虛擬現實;MOOC;教學交互模式;系統

中圖分類號：G632.4;G434 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2021）12-0-03

MOOC是一種在線課程教育模式，具有在線、開放性等特點，在教育教學領域得到了廣泛應用。虛擬現實技術能夠利用計算機技術來打造超真實的虛擬環境，具有交互性和沉浸感的特點，能夠有效調動人們的視覺、聽覺、觸覺和嗅覺等，從而提升學生獲取信息的廣度和深度。在高校教育教學中，一線教育工作者要結合時代發展來探索更加符合時代需求和教學改革要求的教學手段，靈活運用先進的互聯網平臺開展教學，加強對MOOC教學交互模式的應用。

一、MOOC教學模式及其特點

MOOC是一種充分利用互聯網技術和平臺而構建的在線教育課程模式，是一種開放課程，可以采用互聯網來傳授教學內容。MOOC最早是2007年由美國猶他州大學的David Wiley提出，流入中國后國內一些一流大學也慢慢開設了MOOC課程。現階段這種教育形式越來越普及，已經成為一種常見的教育形式。

MOOC是大規模、在線、開放性和個性化課程英文首字母的縮寫，這也突出了MOOC教學模式的特點。一是大規模。MOOC教學模式可以容納數量非常龐大的學生，數量達到幾千、幾萬。并且可以多所高校共同參與，實現課程資源的共享，同時還能夠共享師資力量，讓學生接觸豐富的教學資源，學生可以自主選擇適合自己的課程[1]。二是在線。MOOC教學需要通過互聯網平臺、計算機技術來實現，學生可以在互聯網技術和平臺的支撐下進入MOOC網站，然后按照學習意愿、學習需求來挑選合適的課程和學習內容。在工程力學實驗教學中，教師可以制作優質的工程力學實驗視頻，將其傳輸到互聯網上，學生就可以根據自己對知識的掌握情況來選擇合適的視頻觀看。教師借助互聯網能夠隨時、隨地分享和推送課程內容。三是開放性。MOOC可以接納很多學習者，并且這些學習者沒有非常嚴格的身份限制。MOOC課程資源和教學內容都是全面開放的，很多課程內容都可以從高校傳播到社會，對社會開放。學生進入相關平臺之后，可以根據自己的需求來獲取各種類型的教學內容，不會對學生的專業、身份等作出限制。四是課程個性化。在MOOC教學模式下，學生成為課堂的中心，教師需要引導學生來自主學習。MOOC教學模式徹底打破了傳統教學模式的限制，讓學生的學習過程更加個性化，也更符合新時期90后、00后學生的個性化學習需求，打造不一樣的課堂。

二、基于虛擬現實的MOOC教學交互模式的優勢與不足

（一）MOOC教學交互模式的優勢

基于虛擬現實的MOOC教學交互模式需要構建MOOC虛擬交流中心，可以給學生提供沉浸式虛擬環境，讓學生置身在真實情境中實踐、操作，學生可以和虛擬教師面對面交流和探討。學生進入系統之后，系統會給學生分配虛擬人物，讓這個虛擬人物代替學生來操作、交流、探討，仿佛學生自己置身在真實情境中學習。在這個系統中，學生主要是通過對系統分配虛擬人物的行為動作的控制來實現交互式學習。基于虛擬現實的MOOC教學模式能夠模擬現實的學習環境，構建真實的學習場景，讓學生在真實的學習氛圍中學習，并深度參與課程內容的學習，實現有效交互、互動。

第一，增強學生的沉浸感。系統能夠搭建具有真實感的虛擬交流室和對應的任務，給學生打造非常逼真的交流環境。學生只需要通過鍵盤和鼠標的操作就可以實現和其他“教師”“學生”的互動，獲得身臨其境的學習感受。以往人們一直在強調情境教學，指出要結合具體的內容來打造貼合、真實的教學情境，將虛擬現實技術和MOOC教學模式融合，就可以發揮出虛擬現實技術特有的優勢，給學生營造超現實的情境。學生就像置身在具體情境中一樣，能夠產生更加真實的體驗感。進入系統之后，學生雖然沒有直接接觸工程力學的相關實驗設施，但是可以通過系統打造的真實場景來獲得真實體驗，獲得真實的觸覺、視覺等，就像學生在真正進行實驗一樣，并且能夠有效避免真實實驗過程中的一些風險。

第二，增強課堂互動。有效的互動能夠提升課堂教學質量，如果師生或者生生之間缺乏互動，那么整體課堂氛圍比較枯燥，學生的參與度會受到影響，最終學習效果也不可避免地會受到影響[2]。學生進入系統之后，可以和虛擬教師進行實時交流，而虛擬教師也可以對學生提出的各種問題進行解答，還能夠和學生一起探討、交流，在交流、探索中使其掌握相關課程內容。除了師生之間的交互之外，學生還可以在系統中實現和其他學生的實時交流，共同來探索學習過程中的疑點、難點。在工程力學實驗教學中，學生可以在虛擬MOOC交互中心和教師、學生來共同探討，對實驗的每個環節、流程進行分析，把握實驗操作的重點和難點，設計科學的實驗方案。系統還可以模擬多人在線交流，實現虛擬的實時知識分享，讓知識的利用率有效提升。

（二）MOOC教學交互模式的不足

MOOC教學模式雖然有著獨特的優勢，但是也存在著一定不足。現有的MOOC教學模式學習環境單一，缺乏學習氛圍，而且對學生的自主性學習要求比較高，學生要具備良好的理解力、自控力和學習能力才能取得比較理想的效果。但是受傳統教學模式的影響，學生從小習慣了被動學習，需要在教師的監督下完成學習，并且學習過程中對教師的依賴性也非常大，需要教師講解、呈現知識。在缺乏外界有效監督的環境下，學生難以自覺、主動投入學習中。

MOOC教學模式提供給學生的是全開放式學習環境，學生缺乏自我調控和規劃學習的能力，在學習過程中遇到困難很容易放棄，很難根據制定的計劃來善始善終地完成課程。現有MOOC教學模式交互性比較弱，學生整體參與度不高。從學生的體驗感和滿意度來看，只有少數學生對現有的在線教育模式滿意，部分學生認為MOOC教學模式中很難和教師進行良好的交流和互動，還有一部分學生認為MOOC教學模式缺乏良好的學習氣氛。慕課教學制定了在線討論組、線下交流等平臺，但是這種交互的方式比較弱，和傳統教學模式中面對面的師生交流以及生生互動相比，學生遇到問題時要解決的過程比較麻煩，學生的問題和疑很難及時解決。針對這些不足，可以構建MOOC虛擬交流中心，將虛擬現實技術應用到系統構建中，發揮出虛擬現實技術中的交互性、沉浸感來對現有MOOC教學模式的不足進行彌補。

三、基于虛擬現實的MOOC教學交互模式系統設計需求

一是學生課前沒有進行高效預習。工程力學理論內容比較枯燥和抽象，學生在課前預習相關內容，以文字描述為主，預習效果不佳，對其中部分知識難以理解。另外這種單純文字呈現的方式還會降低學生的學習欲望，學生對知識的吸收和接收效果不理想。二是教師在實驗課上需要先講解理論，然后進行實驗操作演示，需要花費較長時間，學生自主操作和探索的時間就比較少。工程實驗課的時間有限，教師只能選擇一些比較經典、具有代表性的實驗來開展詳細實驗。學生自己思考和探索的時間減少，會影響其對實驗的熟悉掌握。三是建構主義學習理論強調學習要在具體情境中發生，在工程力學實驗教學中教師也應該為學生創建直觀、真實的實驗情境，借助情境來激發學生的興趣，調動學生的實驗欲望，使其在真實情境中獲得體驗、感受。但是從目前情況來看，部分教師在實驗課上沒有給學生創設對應的情境，學生對理論知識的學習興趣不高。實驗前對實驗的認知不夠清晰，會導致學生在實際實驗過程中出現各種問題。四是學生在工程力學實驗操作的過程中，處于邊操作、邊思考、邊探究的狀態，無法在實驗上及時吸收和鞏固知識，需要依賴于課后的及時復習。而目前情況，學生課后無法對實驗操作技能進行反復操練，也無法一一回憶實驗的細節、流程和原理的知識等。一些實驗課上學生印象不夠深刻的知識，課后由于無法及時復習，很容易忘記。學生課后缺乏實驗復習和鞏固的優質材料，導致其對工程力學實驗的學習效果不理想。

對這些問題，教師可以引入基于虛擬現實的慕課教學交互模式，在實驗教學中充分利用慕課平臺來優化實驗教學效果。教師可以錄制工程力學實驗的視頻，制作微課，在慕課線上學習平臺上加入視頻微課，通過視頻的方式來呈現工程力學的實驗，讓枯燥的理論知識變得生動、鮮活起來。學生可以反復觀看視頻，對不理解的地方可以深入剖析，從而熟悉掌握工程力學實驗的內容，對實驗形成深刻印象。教師在慕課線上學習平臺上展示微課還能夠讓課堂氛圍更加活躍。慕課教學交互模式讓預習、復習和教學模式大大改變，實現了實驗教學的變革，讓整體的教學結構更加科學和合理。

四、基于虛擬現實的MOOC教學交互模式的系統實現

（一）MOOC虛擬交流中心的需求分析

MOOC虛擬交流中心能夠為學生提供容易操作、沉浸感強的學習環境和場景。系統要給學生提供探索知識的空間，讓學生進入系統之后可以獲取對應的課程，實現自主學習。慕課也不能缺少教師的參與，雖然慕課強調學生的自主、主動學習，但是教師也要在必要的時候引導學生，幫助學生解決一些學習過程中難以解決的問題[3]。在知識分享模式，學生可以建立虛擬知識講堂，在講堂中分享知識，達到知識共享。教師在系統中可以結合學生的具體學習情況來創設對應的虛擬答疑室，針對性為學生的學習進行答疑、輔助，讓學生在教師的幫助下深度把握相關知識。教師錄制和制作好工程力學實驗視頻之后，將其上傳MOOC平臺，學生可以進入探索學習模塊來對工程力學實驗視頻進行學習，通過觀看視頻的方式來獲取知識，了解和掌握相關實驗的原理、實驗步驟和流程等。在答疑模塊，教師可以檢查學生工程力學實驗MOOC教學的實際效果，建立虛擬答疑室來加強對學生的輔導，在教師的幫助下讓學生進一步掌握工程力學實驗的相關知識。

（二）MOOC虛擬交流中心的功能模塊場景設計

第一，探索學習模塊的場景設計。探索學習模塊主要是為學生提供自主學習的平臺和系統，通過虛擬教室來呈現工程力學實驗的相關內容，學生自主探索學習。探索學習模塊的實現需要依賴于虛擬場景漫游模塊、課程信息獲取模塊、數據庫讀取模塊和信息展示模塊來實現。對學生想要得到的教學內容和資源主要是由課程信息獲取模塊來獲取，其可以對MOOC課程信息的資源進行調用，將相關課程信息存入數據庫，提供給學生。學生在學習過程中需要進行各種探究活動，場景漫游模塊則可以提供虛擬場景，讓學生在其中自主探索。數據庫讀取模塊能夠讀取數據庫中的課程信息，對讀取到的信息通過信息展示模塊展示在虛擬教室中。學生進入探索學習模塊之后，可以自己選擇是自動探索還是自主探索，自主探索是自己控制虛擬人物，而自動探索是系統將學生自動帶入虛擬教室中學習。

第二，師生答疑模塊的場景設計。學生在學習過程中不可避免地會遇到各種各樣的問題，這些問題需要由教師來幫助他們突破和解決，所以系統還要提供教師答疑的模塊。虛擬現實技術具有交互性，答疑模塊提供了在線實時答疑和離線智能答疑兩個平臺。當教師在線時，對學生提出的各種疑惑和問題，教師都可以構建虛擬答疑場景，為學生進行面對面答疑，實現師生之間的實時互動和交流。如果沒有教師在線，學生提出的疑惑和問題可以與虛擬教師來進行交流，從知識庫中找到問題的答案，對知識庫的構建需要教師提前設計好。在離線智能答疑的過程中，學生提出問題，在對應的問題欄輸入問題或者問題的關鍵詞來檢索，從系統的知識庫中得到答案。

第三，知識分享模塊的場景設計。知識分享模塊是通過論壇形式來達到知識的共享，能夠體現學生學習的互動性。知識分享模塊下設計了知識講解、知識博客等模塊，學生進入知識講解模塊可以講解知識，在知識博客模塊可以博客方式來學習和分享知識。

（三）基于虛擬現實的MOOC教學交互模式的實際應用

將虛擬現實技術應用到MOOC教學中，能夠大大增強教學的交互性，給學生的實驗操作打造逼真情境。在教學實踐中，教師還可以將線上、線下教學有效融合，將MOOC作為工程力學課程的在線課堂，配合線下教學，以混合式教學模式來對工程力學實驗教學進行優化。教師要分多個階段來實施，做好實驗理論知識的講解和鞏固，可以從實驗方法、實驗原理、實驗試樣以及實驗設備等方面來展開講解，制作PPT課件并錄制成微課，將微課上傳到MOOC平臺。學生可以根據自己的需求來觀看，在課前預習和課后復習都可以觀看視頻。另外還可以通過MOOC平臺來直觀演示實驗操作視頻。教師將實驗操作過程拍攝成視頻，并配上字幕，在視頻中將實驗操作的過程、實驗設備介紹、實驗試樣介紹、實驗參數介紹、實驗數據處理等各個環節清晰呈現，將實驗操作的整個過程全方位呈現出來，上傳到MOOC平臺，讓學生能夠觀摩學習。

課堂教學活動中，教師可以將MOOC作為信息化教學的工具融入課堂，促進線上和線下的深度融合，給學生提供豐富的教學資源。正式授課之前教師可以發布課前檢測來對學生課前觀看視頻的效果進行檢測，同時了解學生的學情，及時了解學生知識的薄弱環節，并在課堂上針對性為學生解決疑惑。課堂上要開展工程力學的實驗操作，凸顯學生的主體性。課后可以對學生的實驗掌握進行檢測，在MOOC平臺發布檢測作業，督促學生在規定時間內完成并提交，讓學生在課后及時復習和鞏固，對知識點進行歸納。教師可以充分利用師生答疑模塊設置討論題，針對重要知識點展開討論。學生在復習過程中遇到不理解的內容，也就可以在答疑模塊提問，教師可以實時為學生解答疑惑。

五、結語

工程力學實驗的實踐性非常強，教師可以構建基于虛擬現實的MOOC教學模式來開展工程力學實驗教學，制作優質的實驗視頻，將其上傳到MOOC平臺。學生就可以根據自己的需求來觀看視頻，系統給學生打造沉浸感強的學習場景，學生進入探索學習模塊來自主探索實驗知識，教師在師生答疑模塊來為學生解決學習過程中的疑惑，打造更加科學、新穎的教學模式。

參考文獻：

[1]曾婷.MOOC+SPOC環境下基于虛擬現實的混合教學模式探索[J].軟件導刊：教育技術，2018（4）：20-22.

[2]李方圓.基于MOOC的混合式教學傳播模式探析[J].教育現代化，2019，6（A4）：229-231.

[3]王繼紅.基于虛擬現實的MOOC系統的應用研究[J].教育觀察（下旬），2019（8）：15.

（責任編輯：董維）