基于虛擬現實技術的智慧課堂教學應用研究*
——以攝像技術課程為例

李 舟

（廣西開放大學 教育技術中心，廣西 南寧 530023）

引言

攝像技術是一門實踐性、操作性、技術性很強的課程，要求學生將所學知識靈活運用到實際的制作中，理論與實踐緊密結合，傳統的教學模式容易受時間和空間的限制，學生的學習效果不夠理想。因此，攝像技術課程改革需要探究一種新的教學模式，改善教學效果，提升學生的學習興趣和學習動力。

一、虛擬現實技術概述

虛擬現實全稱為Virtual Reality，簡稱VR。虛擬現實技術是利用計算機生成一套仿真系統，用來創建并體驗虛擬世界，為用戶帶來更好的沉浸感、真實感和臨場感。在虛擬現實技術的應用下，用戶可以根據自己的選擇，借助虛擬裝置進行體驗。它是多種技術共同作用的結果，具有強烈的沉浸性和自主性，可以同時融合多種信息以及實體行為的交互，從而明確地捕捉使用者的行動進行互動，再通過傳感設備使用戶獲得視覺、聽覺、觸覺等感官體驗。因此，虛擬現實技術表現出沉浸性、感知性（也稱為想象性）、交互性三個特性。其中，沉浸性是指VR 交互技術可以視聽、動感等多樣化的形式體現，讓用戶在創設的虛擬化環境中，體驗到真實性的感知。就創設的虛擬情景而言，用戶處于主導地位，因為虛擬環境流程相對繁雜，同時需實現人機交互，使用戶沉浸在其中，愿意與虛擬環境之間進行互動，并將其作為客觀存在的真實環境。感知性是指VR 交互技術在投入使用時，需在聽覺、視覺、力覺等傳感裝置的輔助，從而促使創設的虛擬化環境感知性得到進一步的優化。交互性是VR 交互技術的特性，其涵蓋有兩個層面：一是人在感知器官支持下感知虛擬環境中傳達給人的聽覺、視覺等各種信息，并且針對感知信息產生行為反饋；二是VR 交互系統感知到人對虛擬環境的超控，作出相應的反饋[1]。

二、智慧課堂概述

智慧課堂蘊含“教”與“學”兩個方面的含義。一是教學觀念和模式的轉變，教師從傳授者變成學生學習的促進者和指導者，它要求教師有隨機應變的能力，借助課程智慧平臺生成動態學習數據并進行分析，教師要及時調整和改進課堂教學的設計和進程，能夠做到因材施教，使交流互動更立體暢通。二是學生學習方式的變革。學生按需學習、自主學習，課程智慧平臺為其提供展示的機會，實現與同學的互助互動，充分挖掘學生的積極性與參與性，啟發學生創新和發展智慧。因此，智慧課堂具有啟迪性、體驗性、創造性、生成性、道德性等特征[2]。

三、虛擬現實技術與智慧課堂的契合點

2018 年，教育部印發《教育信息化2.0 行動計劃》以來，學術界有關智慧課堂和智慧教育教學的研究不斷增多，各種新理念、新教法、新模式層出不窮。比如在教學設計時，可進行跨學科學習活動設計和創造真實學習情境設計。在學法指導上，可設計支持學生創造性學習與表達的教學活動，還可以基于智慧平臺的數據進行個別化指導。在學業評價階段，可設計認知風格測量模型、學習風格自測問卷表、創新能力測評模型、職業興趣測試量表、批判性思維測量量表等數據分析模型，客觀分析學生學業成績、學生特質以及學生行為，進而為改進教育教學、支持教學運行決策提供啟發和依據。此外，還有探究型學習模式、創客模式、協作學習模式等多種新模式。其中，創造真實學習情境可利用虛擬現實技術手段將學習內容進行情境創建，使抽象的概念、難以觀察的現象等形象化，進一步增強學生的參與度，使學習更加投入。在探究型學習模式中，依托的是虛擬現實（VR） 技術在“智慧教室”中的應用。通過VR 技術、3D 打印技術以及全息投影技術將教學內容仿擬成可視場景，并進行立體化呈現，利于學生進行學習探究[3]。

當前，虛擬現實技術已經是智慧教學中常用的一種教學手段，許多教學方法需要借助其開發的資源和平臺。基于虛擬現實技術和智慧教學的密切關聯，有學者提出虛擬現實在沉浸性、感知性、交互性以外的第四種特性：智慧性。趙沁平[4]指出，虛擬人（計算機控制設備） 操縱實體（如飛機、車輛等） 成為VR 系統的重要組成部分，這些智能體的行為使得VR 系統所具有的3I 特征向4I 發展，即VR 系統將具有更多的智能特征。在教學中，利用虛擬現實技術手段開展智慧課堂的教學亦成為現實。

四、虛擬現實技術在攝像技術課程教學中的應用策略

（一） 虛擬現實應用于攝像技術課程教學的思路

虛擬現實的仿真虛擬學習環境能為學生帶來沉浸式的學習體驗，其交互性為學生提供如真實環境般的聽覺、視覺等感受，讓學生能在真實的環境中與教師、同學共同探討問題，提高團隊合作效果。當學生難以實地取景拍攝時，使用虛擬環境進行拍攝，可以使學生在教室內就能拍到豐富的外景，有利于激發學生的學習興趣，開拓學生的視野。

（二） 虛擬現實在攝像技術課程理論教學中的應用

攝像技術課程的理論知識包括“攝像機基本結構與工作原理”“畫面構圖的要素”“拍攝的景別”“拍攝的角度”“運動鏡頭類別”“光影效果”等，如果用傳統的講授方式進行教學，學生會覺得枯燥，注意力會下降。使用VR 技術將各個理論知識內容構建成虛擬學習環境，學生不用面對枯燥的理論概念和形式單一的案例圖片等，而是猶如進入3D影院般的獲得身臨其境的體驗。可以通過手柄控制視覺的遠近，將人物由全景推進到中景，便可感受不同景別所帶來的不同畫面效果，更好地理解各種景別的概念。

此外，還可以通過手柄旋轉被拍攝對象的方位，直觀感受各種拍攝角度，被攝主體形象特征和意境的改變。而對于運動鏡頭、光影效果等學生較難理解的知識點，虛擬環境所帶來的視覺與聽覺上的感受將更強烈，學生在享受視覺、聽覺沖擊感的同時，能切身領會不同環境下運動鏡頭和光影的拍攝效果。通過沉浸式、近距離的觀察，可以幫助學生更好地理解相關知識點。

（三） 虛擬現實在攝像技術課程實踐教學中的應用

攝像技術課程的實踐內容，主要是運用所學的理論知識，操作攝像機進行實地拍攝和短片創作。由于客觀條件的限制，攝像實踐教學通常只能在校外開展，難以廣泛采集素材，這限制了學生的創作思路，影響學生拍攝的積極性。因此，使用VR 技術構建虛擬的拍攝環境，可突破空間上的限制。學生只需要將攝像機與VR 頭顯捆綁在一起，便可自由拍攝虛擬環境中的畫面內容。在拍攝前，可以選擇市場上現有的各種VR 資源進行虛擬拍攝，也可以根據教學內容，自己設計構建虛擬環境進行實踐操作。如果實踐過程是在影棚的綠幕環境下進行，可以將人物融合到VR 場景中，這種虛實結合的方式能夠幫助學生實現置身于各種場景中的拍攝。比如，有學生選擇了VR 游戲地圖威尼斯，在影棚中拍攝了街區畫面，通過OBS（Open Broadcaster Software） 軟件進行實時預覽之后，最終得到街區和人物的畫面效果。

由此，實踐教學不再受限于固定的空間，學生憑借虛擬現實技術，不管是真實的客觀世界，還是想象的事物都可以運用虛擬現實技術來制作，從而為影片角色制作提供了可能[5]，學生創作也可以發揮想象，提高了學生的學習興趣。

五、基于虛擬現實技術的攝像技術課程智慧課堂的構建策略

攝像技術課程教學用上虛擬現實設備，無論是理論還是實踐教學，都可為學生提供更加豐富的教學資源。運用多種教學手段和教學方法，使學生在做中學，在體驗中學，使學生的學習由被動轉變為主動，從而促進技能的不斷提升。本研究以“軸線規律”章節的內容為例，探討基于虛擬現實技術的攝像課程智慧課堂之應用途徑。

（一） 教學內容

學習攝像軸線的概念，理解并掌握軸線規律，了解軸線的類型、越軸的情況，以及5 種避免越軸的方法，學習如何在攝像實踐中，拍攝出符合軸線規律的短片。

（二） 學情分析

通過學校教學管理平臺往期作業完成后所得的數據來看，學生能基本了解攝像的基本操作及拍攝技巧，并能熟練運用拍攝的景別、角度、高度等基礎知識進行實踐操作。但由于剛接觸軸線的知識，加之平時對生活中的人物對話關系、位置、方向等觀察不多，在進行第一輪軸線的基礎知識講解后，對關系軸線與方向軸線這兩種類型容易產生混淆，對5 種越軸的方式難以靈活運用。另外，學生理解知識的程度也會有所差異，因此，需要借助一些比較直觀的方式，提高他們的認識，提高參與課堂教學的積極性。

（三） 教學目標

知識目標：理解軸線的概念和軸線規律，能分辨軸線的類型，辨認出越軸的情況及說出用哪種方法避免越軸。

能力目標：通過練習，使學生能夠利用軸線規律進行拍攝。

素質目標：通過實踐拍攝，培養學生觀察生活細節的習慣；培養學生團隊協作的習慣；培養學生發現問題并尋求解決辦法的習慣。

（四） 教學設計

1.情境創設

將課堂教學設計成攝像工作室，教師的身份變為總監，學生為攝像師，教學內容變為工作室的制作會議內容，教師發放任務書與引導文。

2.導入新課

通過多媒體播放軸線概念及軸線規律的案例，復習拍攝的景別、角度、高度等基礎知識，并利用VR 設備的虛擬場景，引導學生身臨其境地觀察在不同軸線類型中攝像機的擺放與走位。

3.探究學習

作為總監的教師召開制作會議，強調制作規范，作為攝像師的學生學習會議內容及規范，根據分組，按照引導文的要求，在VR 案例中配合手柄的操作，分別對方向軸線、運動軸線、關系軸線的虛擬角色進行拍攝。之后，學生進行小組討論，商討分別運用哪種越軸方法來處理5 個存在越軸問題的短視頻。完成后將拍攝的視頻上傳到學校教學管理平臺上。

4.實時互動

教師通過“紅蜘蛛”多媒體網絡教室軟件的屏幕監測功能對各組拍攝的過程進行實時監控，及時發現學生操作過程中出現的問題并進行針對性指導。同時，教師還可在教學管理平臺上對學生提交的作品進行審核批閱，結合拍攝過程中的失誤操作，選取典型性的問題，通過平臺展示出來，針對不足提出修改意見，再通過VR 設備展示正確的拍攝效果。學生通過沉浸式的觀察得到直觀的感受，并與自己的作業進行對比。

（五） 總結評價

情境教學中，學生根據教師的修改意見，對自己的作業進行調整，最終得到一個相對完善的作業短片。教師除了對作業的結果進行考核評價外，還會把學生在實踐過程中的表現、團隊協作能力、操作規范、工作態度和各階段任務的成績納入評價體系，進行總體考評，并結合數據分析，客觀地反映教學過程中的不足，得出相關結論，為后續課程的開展提供依據和指導。

六、結語

以上是基于虛擬現實技術的高職攝像課程教學設計、構建和實施的一些探討。虛擬現實技術為攝像技術提供了新的學習和創作空間，使學生擁有更廣闊的藝術天地。它能將各種創意畫面形象化，學習者也可以獲得新的沉浸和交互體驗。由此可見，虛擬現實技術作為教育信息化的重要組成部分，對于轉變教育理念和教學手法、深化教育改革、提高教育質量、培養創新人才具有深遠的意義，教育工作者要善于開發適應課堂教學的新內容，不斷探索智慧課堂的教學新模式。