虚拟现实技术在微课制作中的应用

周志华

摘要：随着网络与远程教育的发展，微课以一种新型的教学形式进入教学领域，改变了传统的课堂教学模式，对新教学改革带来了很大的冲击。虚拟现实技术是通过计算机将虚拟环境模拟使产生一种虚拟的三维环境，人们通过听觉、触觉、嗅觉与虚拟环境形成一种交互式的信息融合。虚拟现实技术在微课制作中应用，不仅能丰富教学内容，还可以通过虚拟现实技术的交互作用让学生感受虚拟现场的氛围，激发学生学习的积极性。本文对虚拟现实技术在微课制作中的应用进行探索，首先阐述了相关的概念，其次解析了虚拟现实技术，最后分析了虚拟现实技术在微课中的应用。

关键词：微课；虚拟现实技术；微课制作；应用

一、相关概述

“微课是以微型教学视频为主要载体，针对某个知识点或教学环节而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程，则是将微课定位于一种网络课程。”微课的核心技术是教学视频的制作，在微课教学视频的制作过程中主要有三点：首先微课的制作需要先完成教学课件和教案，通过课件和教案来分析教师应该传授学生哪些知识点，规划教师的教学技能，对学生的学习特征进行分析，规划学生学习的过程和提高学生的学习效率，所以课件和教案的制作，给微课教学视频的制作打下了坚实的基础。其次微课教学视频具有教学时间短、内容精良、资源丰厚、情景化和人性化的教学特点，所以在录制方面要求非常高，需要投入大量的资源，微课视频短小精悍、但录制过程资源消耗比较大的，而且效果比较低，在场景搭建方面也比较困难，由于各方面的困难因素，从而影响了微课教学视频的制作，阻碍了微课教学的发展。最后微课视频的剪辑过程的部分也是非常重要的，通过把摄像机拍摄的各个镜头，通过Premiere剪辑技术和AE合成技术来合成和编辑拍摄的视频，导出最优质的微课教学视频，从而提高微课教学视频的质量。

随着信息技术的飞速发展，虚拟现实技术在各个行业和领域都取得了重大的进步。虚拟现实技术是以体感交互技术、仿真技术和计算机图形学等技术交叉在一起的技术。针对微课教学视频制作中的困难，利用虚拟现实技术来制作微课教学视频可以解决传统录制过程中的场景搭建和拍摄技术不到位的一些困难，从而让微课教学视频的制作得到更好的完善。

二、VR技术

虚拟现实技术，简称VR技术，主要是利用计算机来模拟现实的教学场景，形成一个虚拟的三维或二维教学场景，也可以称为仿真技术。到目前为止，虚拟现实技术最大的优点是仿真技术和交互性，在教育领域也得到了初步的运用，在课堂教学中通过运用虚拟现实技术的交互性，让学生能够感受到自己处在当时教学环境中的感觉，提升了学生的学习兴趣。

在微课教学视频制作运用虚拟现实技术其原理也是一样，通过仿真技术还原现实的教学环境，更加体现其体验感、真实感。通过虚拟现实技术的交互性，让学生亲临其中去体验，从而丰富教学内容和提升学生的学习的积极性。在微课制作中运用虚拟现实技术主要包含了几点关键性的技术：

（一）建模技术

人们在运用虚拟现实技术制作微课前，要对微课的录制背景和各个物体进行构建三维模型，这也是学习虚拟现实技术的基础知识。例如，通过3DMax建模软件进行三维模型的构建，在3DMax中制作人员通过对基础的几何物体变形和处理，形成与实际录制教学场景相似的教学场景的三维模型，同时构建各种物体、人员的三维模型，在对构建的模型添加各种光照、材质、形态等多方面的质感，使构建的三维模型更加接近现实的场景，使学生在学习时能体验到真实的感觉。但建模软件不仅仅局限于一种，常用的建模软件还有MaYa3D建模、Blender3D建模、Flame建模等，都是平常人们在制作过程中运用的建模工具。

（二）摄像机的跟踪技术

摄像机的跟踪技术到目前为止主要有两种方式：一种是机械式传感技术；另一种是计算机图像识别技术。机械式传感技术是通过电子传感设备来获取摄像机上相关的参数，来识别摄像机的位置。图像识别技术是通过识别摄像机拍摄的图片跟踪摄像机的位置。通常虚拟现实技术在微课制作过程中对于摄像机的跟踪一般采用的是计算机图像识别技术。在微课制作运用摄像机跟踪是比较重要的部分，假如在摄像过程中计算机无法识别摄像机的位置，导致拍摄的画面与现实环境存在差异，从而影响教学质量，打击学生学习的积极性，所以摄像机跟踪技术也是制作中技术的重要组成部分。

（三）背景的生成技术

虚拟场景的合成需要对虚拟场景的三维模型和现实场景的图片和数据进行处理和分析，通过调节控制键控制图像和视频的播放进度，形成图片、音频、视频进度吻合的背景视频。在运用虚拟现实技术处理背景图像和虚拟场景的同时，通过色键控制器摄像机进行跟踪，让摄像机镜头跟随人物的移动而移动。在制作过程中为了保证视画面的质感和质量，需要运用大量的数据进行分析计算。

（四）图像的合成技术

在图像合成的前期，需要提取摄像机的数据，通过对数据的分析和整理，运用抠图技术把人物图像和场景进行分离。最后通过对摄像机的距离进行控制，把前景图像和背景图像进行合成，形成完整的背景。

三、VR技术在微课制作中的应用

在“互联网+”时代，促进了多媒体教学模式的发展，微课教学模式得到前所未有的发展，同时微课、虚拟现实增强技术在教育领域广泛运用。随着信息时代的發展，在课堂教学上运用虚拟现实二维或三维增强技术，很大的提高了学生的学习效率。

（一）利用增强现实技术制作教学课件

在传统教学中，教学人员通过制作word、ppt等多种形式的平面展开教学课件，在信息时代的冲击下，为了改变传统的教学模式，微课和虚拟现实技术在教育领域不断的发展，教学人员为了改变传统的教学方式，运用增强现实技术来完善教学课件，利用VR技术把传统课件中的各种物体进行建模，然后运用虚拟现实技术把图片、声音、文字和视频等进行合成，最后形成完整的三维教学课件。在教学过程可以让学生通过VR设备从不同的角度来观察和学习，让学生产生好奇感，提高学生学习的积极性。

（二）虚拟教学场景

对于操作性的学生，传统教学中理论知识讲解和教师的示范，无法完全让学生掌握其操作技能。与此同时，虚拟现实技术可以直观的将虚拟场景展现在学生面前，虚拟现实增强技术交互性的运用可以更好的让学生在虚拟场景中去更加深刻的体验，不受教学环境、场地、设备的限制。通过学生在虚拟环境中的体验，体现出了虚拟现实技术的人机交互作用。例如，工科类学生在做化学实验时候，由于实验室环境、场地、设备的限制，学生在观察实验时无法精确的观察实验结果，但通过虚拟现实技术的运用，将虚拟化学实验场景展现出来，学生可以通过VR设备重复的观察，清晰的实验结果进行分析整理。

（三）虚拟教室的建构

虚拟教室是教学环境的一部分，虚拟现实教室是目前各级各类学校，针对教师虚拟现实技术课件制作方面的不足和学生学习的特点形成教学场景。教师可以通过虚拟教室直接把虚拟现实技术运用于微课制作中去，很多制作上技术不足的困难。利用虚拟教室将虚拟现实技术运用到微课的制作中去，大幅度的提高了微课质量和学生的学习动力。例如，江西省第十九中学为了促进教学改革的需要，建构了虚拟现实教室，其中极大程度上提高教师和学生之间沟通交流，教师可以实时像学生提出问题，学生也可以随时作答，解决了教师在场，学生紧张等不良反应，在不同程度上提高学生的学习效率。

四、结束语

在“大数据”时代背景下，VR技术已经在工业领域、医学领域、娱乐领域和教育领域广泛的运用，沉浸性、交互性、想象性让VR技术微课短视频发展提速明显，VR教育能够快速的发展，在未来随着互联网技术的发展，将有更广阔的发展空间，引领未来世界的发展。

参考文献：

[1]方程，袁亚兴.虚拟现实技术在微课制作中的应用[J].电脑知识与技术，2017，13（16）：209-210+242.

[2]杨丽.交互式微课资源的设计研究[D].广西师范大学，2015.

[3]张玄，刘清毅，任乃宾.浅谈微课制作中的虚拟现实技术[J].陕西广播电视大学学报，2016，18（01）：30-33.

[4]史铁君.虚拟现实在教育中的应用[D].东北师范大学，2008.