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1、《虛擬現(xiàn)實技術》課程探討 摘要 摘 要: 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，日益普及，《虛擬現(xiàn)實技術》作為一門新起的學科越來越受到人們的重視.然而到目前為止，虛擬現(xiàn)實課程的沒有統(tǒng)一的教學內(nèi)容、課程體系.在這樣 　　摘 要: 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，日益普及，《虛擬現(xiàn)實技術》作為一門新起的學科越來越受到人們的重視.然而到目前為止，"虛擬現(xiàn)實";課程的沒有統(tǒng)一的教學內(nèi)容、課程體系.在這樣的時代背景下，本文對《虛擬現(xiàn)實技術》進行系統(tǒng)全面地分析研究，從課程目標、教學策略、教學內(nèi)容等多個角度入手，對《虛擬現(xiàn)實技術》進行分析探討，為《虛擬現(xiàn)實》課程的構建指明了方向.

2、 　　關鍵詞: 虛擬現(xiàn)實技術; 教學內(nèi)容 　　引 言課程的定義有很多，多達上百種.我國教育學家從三個層次對課程的概念做出了闡述說明: 從狹義層次分析: 課程是學生學習的一個科目; 從中義層次分析: 課程是指教師在教學過程中的教授內(nèi)容; 從廣義角度分析: 課程是指以教學目標為線索，學生們通過學習掌握的一系列文化知識和學習經(jīng)驗的總稱.本文采用中義層次的解釋說明，從課程屬性、教學策略、課程規(guī)劃等多個角度入手，對《虛擬現(xiàn)實技術》進行系統(tǒng)全面地分析探討.進入 21 世紀以來，我國的網(wǎng)絡信息技術獲得了突飛猛進的發(fā)展，很多研究學者對"虛擬現(xiàn)實技術"; 給予了高度重視，而且很多高等教育相繼開設了計

3、算機、數(shù)字技術等教學課程.然而到現(xiàn)在為止，"虛擬現(xiàn)實技術";的教學結構和教學內(nèi)容沒有形成統(tǒng)一規(guī)范.這一方面是由于"虛擬現(xiàn)實技術";是一門興起的學科門類，其知識領域內(nèi)的概念、內(nèi)容和研究方式方法依然在不斷地補充、擴展; 另一方面，虛擬現(xiàn)實技術是一套復雜的系統(tǒng)性工程，涉及計算機圖形、數(shù)字影像技術、網(wǎng)絡信息技術等多種專業(yè)知識，導致虛擬現(xiàn)實的教學內(nèi)容非常復雜，無法形成統(tǒng)一規(guī)范，也使得虛擬現(xiàn)實教學的難度大大增加.如今我國還沒有一部擁有較大影響力的虛擬現(xiàn)實技術教學材料，很多教師也在不斷摸索，創(chuàng)新研究新的教學方法和內(nèi)容.所以對現(xiàn)實虛擬技術的教學方法和內(nèi)容進行一個系統(tǒng)全面的分析探討，構建一個完善合理的教學體系，

4、提高我國現(xiàn)實虛擬技術的教學水平就顯得尤為重要.本文以中央民族大學信息工程學院為研究對象，在國內(nèi)外相關研究成果的基礎上，對虛擬現(xiàn)實技術的教學現(xiàn)狀、教學方法、教學體系、教學內(nèi)容進行全面深入地分析探討.希望能夠給其他相關的教學工作者以及學生、社會群體等提供參考和借鑒，為虛擬現(xiàn)實技術課程開發(fā)奠定一定的基礎. 　　1 性質與作用: 定位課程功能 　　1. 1 課程性質 　　我國政府制定了《中國制造 2025》等多個政策文件，在這樣的時代背景下，《虛擬現(xiàn)實技術》學科應運而生.在新課改的時代背景下，做好虛擬現(xiàn)實技術的教學工作，培養(yǎng)學生的信息技術能力，提高應屆畢業(yè)生的綜合能

5、力就顯得尤為重要.虛擬現(xiàn)實技術教學課程是國家級課程的范疇，但是我國政府倡導各個高等院校要根據(jù)自身特點不斷摸索、創(chuàng)新發(fā)展、設計構思出完善合理的教學方法.虛擬現(xiàn)實技術的人機交互功能十分優(yōu)秀，近年來得到了專家學者和社會人們的廣泛關注.如今《虛擬現(xiàn)實技術》是高等教育機構中的一門選修課程，具體劃分為三部分: 第一部分是虛擬現(xiàn)實技術的定義、特征、應用現(xiàn)狀等，這些是虛擬現(xiàn)實的基礎部分; 第二部分介紹全景、3 d 模型制作，主要讓學生在課上進行理論部分學習和實踐部分操作，理論學習學習全景相關知識，實踐部分包括一些場景的制作、3 d 模型的制作; 第三部分介紹全景漫游系統(tǒng)，主要包括在全景照片中加入背景音樂、標題

6、、文字等. 　　課程設計是在相應的條件背景下對課程內(nèi)容、教學內(nèi)容進行設計規(guī)劃的過程[1].在課程設計過程中，老師應該發(fā)揮出主體作用，時刻以學生為中心，對課程內(nèi)容、教學方法進行合理構思，進而提高學生的學習能力和應用能力，根據(jù)學生的興趣、個性，制定合理的教學安排，使得學生獲得個性化的發(fā)展.結合教學過程存在的缺陷以及學生學習過程中的難點，對教學內(nèi)容和教學方法進行構思規(guī)劃.利用虛擬現(xiàn)實技術的沉浸性、自主性等多種優(yōu)勢特點，向學生展示虛擬現(xiàn)實技術的重要作用，提高教學水平.本文對國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行分析探討，使學生對虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展現(xiàn)狀有一個清晰的認識.通過了解掌握全景漫游系統(tǒng)概念，學習全景相

7、機使用，全景照片、視頻拍攝，最后制作全景漫游系統(tǒng)，讓學生充分掌握全景技術的開發(fā)平臺、制作流程; 通過學習 3D 模型的制作，掌握具體流程，為我們以后開展文化協(xié)同創(chuàng)新中心提供一定的技術和資源，提高學生的綜合能力，培養(yǎng)出一大批專業(yè)的、高素質的信息技術人才. 　　3 解構與重構: 設定教學內(nèi)容 　　在實際教學過程中，課程由學習知識、教學方法、實踐應用等大部分共同構成[2].本文對虛擬現(xiàn)實技術進行全面地分析探討，對該領域的研究成果以及學生的學習情況進行分析研究，從而對虛擬現(xiàn)實技術的教學內(nèi)容進行構思規(guī)劃 　　3. 1 根據(jù)社會發(fā)展需求及大學生所需技能解構課程要素

8、 　　虛擬現(xiàn)實技術是指利用網(wǎng)絡信息技術構建的一種虛擬的環(huán)境，但是人們能夠真切地感受到環(huán)境的真實感，并對人的感官產(chǎn)生一定的刺激，人通過鼠標、鍵盤、頭盔、3D 眼鏡等可以與虛擬環(huán)境進行交互，人置身其中，產(chǎn)生一種身臨其境的感覺[3].虛擬現(xiàn)實技術是近幾年才興起的媒體形式，給人帶來了前所未有的、非常逼真的體驗，虛擬現(xiàn)實技術在未來有著巨大的發(fā)展空間.在虛擬現(xiàn)實技術運作過程中，人們利用網(wǎng)絡信息技術構建一個虛擬環(huán)境，這項技術對人們的生產(chǎn)生活、認知方式發(fā)生了翻天覆地的變化，認為它不但將改變?nèi)祟悘氖驴茖W研究、技術設計和生產(chǎn)實踐的方式，而且為促進人的認識能力的全面發(fā)展提供了新的技術手段.如今虛擬現(xiàn)實技術受到

9、了各行各業(yè)、研究人員和國家政府機構的高度重視.在這樣一個日趨流行的形式之下，虛擬現(xiàn)實技術專門人才培養(yǎng)也成為我國高等院校重點關注的一個首要話題.如今我國很多高等教育機構相繼開設了"數(shù)字媒體技術";、"網(wǎng)絡信息技術";等多項教學課程，傳授虛擬現(xiàn)實技術的概念、特點，并構建了一個完善合理的開發(fā)平臺.一些院校在研究生階段也開始嘗試開設虛擬現(xiàn)實課程，基于社會需求，我們開設計算機科學與技術藏班的《虛擬現(xiàn)實技術》課程. 　　3. 2 根據(jù)課程開發(fā)與設計理念構建課程內(nèi)容體系 　　虛擬現(xiàn)實技術不僅含有豐富的理論知識，還涉及藝術、信息科技等多種專業(yè)知識，是一個極其復雜的學科，因此教師不僅要講

10、授相關理論知識，還需要提高學生的計算機應用水平，熟練使用各種系統(tǒng)，引導學生加深對現(xiàn)實虛擬技術的理解.根據(jù)本科計算機科學與技術藏族班人才培養(yǎng)要求，本課程教學內(nèi)容建立了虛擬現(xiàn)實技術理論部分、實踐部分倆大模塊.中央民族大學信息工程學院開設了虛擬現(xiàn)實技術教學課程，該課程共有 54 個課時，理論內(nèi)容有 36 個課程; 應用部分有 18 個課時. 　　( 1) 虛擬現(xiàn)實技術概論( 理論 3 學時) 這部分的教學內(nèi)容是講述虛擬現(xiàn)實技術的概念定義，闡述分析國內(nèi)外當前的研究狀況和應用狀況.具體包括虛擬現(xiàn)實技術定義、發(fā)展現(xiàn)狀、應用情況等多部分內(nèi)容.實際教學過程中，教師應該對課程的重點內(nèi)容進行詳細的說明

11、，引導學生對虛擬現(xiàn)實技術有一個全面的了解，為以后的學習打下堅實的基礎; 除此之外，教師應該對虛擬現(xiàn)實技術的實際應用進行詳細全面地講解，讓學生對虛擬現(xiàn)實技術的作用有一個清晰的認識，提高學生學習的積極性.教師也可以引導學生親身感受一下虛擬現(xiàn)實技術，使學生對虛擬現(xiàn)實技術產(chǎn)生強大的好奇心.虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展速度非?？?，因此教師在講解虛擬現(xiàn)實技術的應用和發(fā)展時應該緊跟時代潮流，利用網(wǎng)站媒體獲得更多的虛擬現(xiàn)實技術信息，及時更新教學內(nèi)容.如果教師能夠在虛擬現(xiàn)實技術行業(yè)有過工作經(jīng)營或者程序開發(fā)經(jīng)驗，可以給虛擬現(xiàn)實技術的教學工作帶來諸多好處. 　　( 2) 虛擬現(xiàn)實的接口設備( 理論 4 學時) 這

12、部分的教學內(nèi)容是講述虛擬技術的傳感技術、基本原理以及特征.包括兩部分內(nèi)容: 第一部分是虛擬現(xiàn)實技術人體感受，是指人處于虛擬現(xiàn)實技術當中的視覺感受、聽覺感受、身體觸覺感受等; 第二部分是虛擬現(xiàn)實技術相關硬件設施，諸如頭盔、聲音設備、3D 眼鏡等.這部分教學內(nèi)容會講解很多虛擬現(xiàn)實技術的硬件設施，這也是虛擬現(xiàn)實技術的核心部分.不僅擴大了學生的視野，而且使學生學到了很多重要的理論知識.在課程教學過程中，由于教師和學生在通常情況下對電子電器設備的組成構成原理等不了解或知道的非常少，在這種情況下大部分硬件設備( 如傳感器) 的原理在講解過程中學生理解存在一定的難度.教師在面對這樣學科知識背景的學生時，不需

13、要講解特別詳細具體，只需要描述一下大概原理即可.而且在講解設備設施時一定要有相關的圖形圖片、視頻等現(xiàn)代化教學設備，增加學生的好奇心和學習興趣.如果條件允許，還可以進行模型器具或者是真實的樣品的演示.這些教學方式將給學生留下深刻的印象，達到良好的教學效果. 　　( 3) 全景漫游介紹( 理論 11 學時，實踐 6 學時) 全景技術是以全景相機拍攝的照片、視頻為基礎，通過專門軟件拼接成全景照片，用全景軟件查看器查看其全景效果.這部分教學內(nèi)容是引導學生將虛擬現(xiàn)實技術應用到實際當中，對虛擬現(xiàn)實技術有一個清晰全面的認識.除此之外，全景技術對生產(chǎn)生活具有巨大的積極作用，讓學生全面掌握這項技術就

14、顯得尤為重要.這部門教學內(nèi)容包括全景技術的定義、制作方法、硬件設備等以及全景視頻講解等.全景技術在運作過程中經(jīng)常使用的軟件有三種: 第一種是 3D Vista Studio; 第二種是杰圖造景師軟件; 第三種是 Corel Photo-Paint.制作過程分為兩個環(huán)節(jié): 第一個環(huán)節(jié)是全景照片的采集; 第二環(huán)節(jié)是全景影像后期處理.全景視頻教學內(nèi)容也可以分為兩個部分: 第一部分是全景視頻的實際應用; 第二部分是全景視頻的制作過程.這部分內(nèi)容共有六個課時，主要目的是提高學生的實踐能力，熟練掌握全景技術的制作技巧.在教學過程中，老師應該詳細地講解全景技術的相關理論知識，針對全景和立方體全景的區(qū)別等比較

15、抽象的內(nèi)容做出重點講解，向學生介紹全景技術的相關硬件設施，具體內(nèi)容包括全景鏡頭，魚眼鏡頭等理論知識點，可以通過在網(wǎng)上查詢一些簡單介紹，并且可以去相應的官網(wǎng)上查看相關介紹.針對一些需要實踐操作的項目，比如制作全景漫游場景，教師安排實踐，首先用全景相機采集一定數(shù)量的照片，然后對照片進行篩選，對篩選出的照片進行拼接，完成實踐任務. 　　( 4) 3d 模型制作( 理論 8 學時，實踐 5 學時) 3d 建模是市面上比較流行的一種趨勢.我們課程設置主要是介紹軟件、設備的層次. &概述介紹單反相機的基本功能主要包括理解焦點、認識光圈、了解快門速度、掌握曝光技巧、熟練調節(jié)白平衡、對 ISO 感

16、光度有一個清晰的認識等等.隨后學習拍攝技巧，主要包括留意光源點進行拍攝、考慮構圖節(jié)能型拍攝、通過不同機位進行拍攝、靈活運用對比度、靈活運用色彩飽和度 5 個方面.當內(nèi)容講述過程完成之后，需要讓學生動手操作，時間為五個課時，使得學生對拍照有一個更加深入全面地了解.隨后介紹三維模型照片拍攝要求、技巧.學生們進行實操，拍攝具體的實物. &3d 建模軟件的安裝、快速入門、編輯器的功能介紹學習完成之后，進行實操.我們教學安排是學生們首先拿單反相機拍攝實物照片，對照片進行 P 圖.利用建模軟件將照片進行導入，生成三維立體模型，對模型進行修改加工，使其立體三維效果更加真實完整.在教學過程中，學生也可以拿 3

17、D 掃描儀直接對自己感興趣的體積較小的實物進行掃描，生成立體模型. 　　( 5) 全景漫游系統(tǒng)制作( 理論 2 學時，實踐 4 學時) 全景漫游系統(tǒng)主要介紹全景漫游軟件、安裝、快速入門、編輯器介紹.第二部分是全景漫游系統(tǒng)的制作.我們主要的教學流程是將全景漫游照片導入，將三維模型導入，對模型進行合理布局，同時添加相應的背景音樂，文字介紹，形成一個活靈活現(xiàn)的小的漫游系統(tǒng). 　　( 6) 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)相關技術( 理論 10 學時) 這部分的教學內(nèi)容有虛擬現(xiàn)實技術的場景制作、交互技術、場景配音等，詳細內(nèi)容如下所示: &幾何建模技術( 包括 B-Rep 表示法、曲面造型、粒子系統(tǒng)

18、等內(nèi)容) ; &真實感實時繪制技術( 包括紋理映射、環(huán)境映射、凹凸紋理、光照方程等內(nèi)容) ; &三維虛擬聲音的實現(xiàn)技術; &實時碰撞檢測技術; 基于圖像的虛擬現(xiàn)實技術( 包括同心拼圓、光流場等內(nèi)容) .通過本章的學習，將使學生了解多種重要的虛擬現(xiàn)實原理性技術，增強學生的理論水平，并培養(yǎng)學生分析問題的能力. 　　( 7) 虛擬現(xiàn)實作品評價( 理論 1 學時) 主要講評學生制作作品中存在的問題，并對其提出修改意義，使學生的作品具有更好的 3D 建模效果. 　　4 開放與實踐: 創(chuàng)新教學方法與手段 　　結合虛擬現(xiàn)實技術的特征，在了解學生興趣愛海的基礎上，本文創(chuàng)新設

19、計出"智慧學習、創(chuàng)新教學; 點面結合，各有側重";的教學思路. 　　4. 1 智慧學習，創(chuàng)新教學 　　在實際運作過程中，智慧學習以信息技術為基礎，幫助學生學會"自我指導";，體現(xiàn)"學習需求無處不在、學習無時無刻不在發(fā)生";的理念[4].同時智慧學習強調學習者的在互聯(lián)網(wǎng)+的背景下學習者創(chuàng)造、創(chuàng)新型學習，這對于學習虛擬現(xiàn)實技術的學生非常必要，引導學生創(chuàng)新設計出新的虛擬現(xiàn)實場景.在虛擬現(xiàn)實技術教學時，會延伸到教育技術學、數(shù)字信息技術等其他學科，因此虛擬現(xiàn)實技術教學是一個極其復雜的系統(tǒng)性學科.智慧學習教學模式的核心思想是"自主式、創(chuàng)新式、跨學科泛在學習式、探究研討式";[5].

20、在實際教學過程中，可以引導學生養(yǎng)成創(chuàng)新型、主動型學習意識.在教學課程開始之前，引導學生對相關課程內(nèi)容進行簡單的預習，將不理解的知識內(nèi)容記錄下來，在課堂中向老師提問，小組探討還有老師講解，使學生對基礎知識點、基本理論有更全面、深刻的學習[6]; 針對虛擬現(xiàn)實技術的實踐操作內(nèi)容，學生可以選擇性地重點學習，在學習過程結束之后，自由組建一個小組.完成一個全景漫游小系統(tǒng)的開發(fā)，讓學生在團隊合作中學習知識，同時培養(yǎng)自己的互幫互助、團隊意識; 針對制作過程中出現(xiàn)的不足，學生應該與其他人員探討分析，提高自己的思維能力、解決問題的能力以及創(chuàng)新思考能力. 　　4. 2 點面結合，各有側重

21、　　虛擬現(xiàn)實技術是一個復雜的系統(tǒng)性工程，涉及很多專業(yè)知識.在未來發(fā)展過程中，要想將現(xiàn)實虛擬技術的內(nèi)容全部講解出來是不可能的.我們的教學大綱基本覆蓋虛擬現(xiàn)實的主要研究分支，重點是講解虛擬現(xiàn)實技術，全景漫游制作以及 3D 模型制作.然后對虛擬現(xiàn)實技術的相關內(nèi)容、研究現(xiàn)狀進行分析探討. 　　5 討 論 　　本文以中央民族大學信息工程學院為主要研究對象，對該學校的虛擬現(xiàn)實技術教學現(xiàn)狀進行分析探討，闡述分析了"虛擬現(xiàn)實技術";的相關內(nèi)容，諸如教學方法、學習內(nèi)容、課程設計等.我們希望能夠給虛擬現(xiàn)實的相關教學人員、學習者提供參考，為以后虛擬現(xiàn)實技術課程開發(fā)奠定基礎.我們課程設計的優(yōu)勢

22、在于有系統(tǒng)合理的教學安排，同時教學過程中提供的全景、3D 模型制作平臺簡單易學，易操作，為后續(xù)的實踐教學提供經(jīng)驗.在教學環(huán)節(jié)中，在條件允許之下，教學人員可以在學生參觀虛擬現(xiàn)實場景，體驗虛擬現(xiàn)實的沉浸感，讓那個學生對虛擬現(xiàn)實有更深的了解.同時我們在制定新的課程教學大港市，可以多考慮一些方面. 　　參考文獻: 　　[1] 虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢分析[EB/OL].( 2016-07-21) [2018-11-23].http: / / html / 2017/0723/123873265.shtm. 　　[2] 鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017，( 3) : 1-6. 　　[3] 路首群.互聯(lián)網(wǎng)+、虛擬網(wǎng)絡空間、創(chuàng)新 2. 0 模式與創(chuàng)客潮[J].辦公自動化，2015，( 8) : 6-7. 　　[4] 鮑禮銘.基于虛擬現(xiàn)實技術在教育系統(tǒng)中的運用[J].電子測試，2015，( 6) : 130-132 　　虛擬現(xiàn)實技術相關論文期刊你還可以瀏覽：《虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器在電子技術實驗中的區(qū)分》