虚拟现实技术在三维设计制作教学中的探索与实践

马璐 杨文飞 曹珊珊

摘 要：随着虚拟现实技术的快速发展，在教育领域的应用渐渐崭露头角，虚拟现实技术所营造的是“自主性”的学习环境，在自身与环境的交互过程中，为学习者提供了一個新的学习方式方法.3DSMAX教学软件是目前应用较普遍的三维建模软件，三维建模是实现虚拟现实技术的基础，是虚拟现实技术广泛应用的关键一步.本课题以把虚拟现实技术引入到教学中为目标，力求在新的教学手段下提高学生学习兴趣，培养大学生的创新精神和实践能力，提升课堂教学质量.

关键词：虚拟现实技术;3DSMAX

中图分类号：G642  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）12-0141-02

1 背景及现状分析

进入信息化的时代后，虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR），一直走在现代科技发展的前端，紧随着现代科技的发展应运而生，这是一种利用计算机仿真系统，继而生成的一种类似于真实场景的模拟环境，依靠计算机生成实时动态的三维立体逼真图像形成真实的模拟环境，用户完全沉浸于该环境中，体现出动态的三维视景，用户在模拟场景中可自行感知，人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作都可实现.目前虚拟现实技术主要应用于医学、娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、游戏、Web3D、道路桥梁、地理、教育、演播室、水文地质、维修、培训实训、船舶制造、汽车仿真、轨道交通等领域.随着虚拟实验技术的发展成熟，人们开始认识虚拟现实技术在教育领域的应用价值，多应用于高校的科研和教学工作，各种诸如地理、物理、化学、生物虚拟实验室应运而生.在3DSMAX教学过程中，在建筑模型建模时如何更加直观形象的获取一些建筑空间信息的相关问题上，在融入虚拟现实技术后，解决问题将会更加快速、高效.虚拟现实技术在3DSMAX教学过程中的优势也会更加明显.学习者在学习的过程中，也会更加容易理解和掌握.基于虚拟现实技术的3DSMAX被应用于课堂教学后，将会促使教学手段向多元化的、信息化发展.

2 3DSMAX三维设计与虚拟现实技术的联系

2.1 三维设计制作是虚拟现实技术实现的基础

三维建模技术在各行业的发展过程中扮演着至关重要的作用，是计算机图形学中最热门的技术之一.而虚拟现实技术则是随着信息时代的快速发展衍生的一门新的技术，得到了各行各业的重视，在三维建模的教学过程中，虚拟现实技术的加入更强调人机的交互体验，学习者由被动状态转变为变成主动状态，使其融入其中.这种空间并不真实存在，但是当学习者置身于其中的时候，就会感觉处于一个感同身受、身临其境的环境中.在虚拟现实技术的建立过程中，三维建模技术是不可缺少的必要条件，是整个虚拟现实系统建立基础.

2.2 三维制作课程的设计依靠虚拟现实系统技术支撑

三维虚拟的环境场景是虚拟现实技术实现的关键一步，所以较逼真的三维模型是重点，利用3DSMAX软件对环境空间进行建模、场景渲染等.在保证效果的前提下，利用虚拟现实场景的构造，学生在运用3DSMAX进行搭建三维模型时就会比较简单、直观，在技术支持下，教学者可以利用3DSMAX与虚拟现实技术相结合，将传统二维动画图像转化为动态三维的视觉效果.

3 3DSMAX与虚拟现实技术相结合在教学中的应用

3.1 使得教学更加简单、直观化

三维建模与虚拟现实技术的结合为信息时代下的现代化教学环境带来了新的生机.三维空间中的虚拟环境情景在3DSMAX与虚拟现实技术相结合下能够更好地体现出来，更好的表现出一个真实的虚拟环境场景，使整个教学过程更加生动逼真，学习者能够直接进入一个直观、动态、多维的真实场景中，教学的情境会更加生动充满趣味性，学习者接受能力也会比较容易，使得教学简单化.

3.2 完善“教”与“学”的结合

在教学过程中学习情景的创设、学习内容的形象化增加、学习趣味性的提升以及实现模拟训练都可以通过虚拟现实技术实现.基于3DSMAX的虚拟现实技术，能够使学习者完全沉浸于虚拟现实系统所构建的仿真环境中，切身的去体验并置身于虚拟的场景中，所看到的模型更直观、形象化，学习者的感受会更真实，有直接的感官体验，在虚拟的环境中全身心的投入自我，这样将有利于提升学习者的实际操作技能水平.对于教学者来说，加强了教学中学生与教学场景的亲身体验和沉浸体验，更好的完成了“教”与“学”的结合.

3.3 改善教学手段，提高学生学习兴趣，降低教学难度

虚拟现实技术结合其多感知、交互性以及沉浸性等特点，将学生完全沉浸于一个生动具体的逼真环境中，使得学生更加直观地感知教师的教学内容与教学过程，从而学生的发散思维与空间想象力也得到了本质提升，学生也更容易理解和掌握教学中的难点与重点.基于虚拟现实的3DSMAX制作教学，能够让学生去欣赏、去交流制作的模型作品，在互相的讨论中提升自己的能力、激发学生的学习兴趣和激情.

3.4 实际操作水平得到提升

基于虚拟现实技术建立起来的3DSMAX实训实验室，由于教学手段以及内容的不断更新，使得实践操作能够与技术实现同步发展.虚拟现实技术能够使得学生完全进入到虚拟的场景中进行技能的实际操作训练.随着虚拟技术的发展，渐渐的将应用于其他专业的实训操作，例如：汽车驾驶技能、果树栽培技、飞机驾驶技术、医学类解剖手术、新型药物的研制等各种职业技能的训练.在三维设计制作中，在虚拟现实技术的辅助下，学习者在自己的空间中去设计观察自己的设计作业，不断进行修改与提升.运用虚拟现实技术，有助于改善教学环境，对于成本来说，既节约了时间，又节省了做模型的费用.

4 3DSMAX三维设计与虚拟现实技术相结合教育领域中的实现意义

4.1 丰富授课内容

虚拟现实技术的实现主要依赖3DSMAX三维设计的技术支撑，三维场景和虚拟现实技术的结合，使得教学者的授课模式多元化，可以加強学习者的交互式和沉浸式体验，在学习的过程中发挥其主观能动性和其创造性，对于任何一个案例可以进入其中，可以快速的获取建筑模型信息.在传统的三维模型教学中，教师传授三维模型制作知识主要还是通过教材来进行，虽然可以利用建模软件在电脑上展示三维模型图，但是从学习者掌握程度以及学习兴趣来看，还是难以取得良好的教学效果.

在信息化教学活动中，教师完全可以利用虚拟现实技术建立一个三维全景课件库，可以彻底打破时间与空间的限制，在教学过程中，学习者可以进入到虚拟场景中体验三维效果，感受三维空间尺度和深度，确切体会设计者的设计理念和设计思想，并在以后的设计中加以实践.

4.2 灵活的授课方式

在讲授三维案例的时候，传统的方式是教师通过投影仪进行放映，学习者并不能感同身受，也看不到相关的动态变化，但是在虚拟现实技术下，学生通过VR眼镜进行观看，仿佛置身于其中.身处虚拟空间中可以全方位无死角进行研究与感知，学习者对于学习的兴趣将会得到大大提升，因为亲身体验和感知，这将会加深他们对事物的理解程度，在学习过程中，渐渐的会从被动学习转变为主动学习，将会成为学习的主导者.

4.3 以“教师为中心”转变为“以学生为中心”的教学模式的改变

传统的教学方式大多以教师为中心，把教学引入只让学生死读书本、不注意发展品德和能力的羊肠小道的误区，而现代教学“以学生为中心”适应社会发展和学生个性发展的需要，在教师的指导下，学生积极主动的参与教师的教学过程，师生互动，互相交流.在现代化教学过程中，虚拟现实技术恰恰可以提供这种学习环境，培养学生进行自我探索的意识以及学生的分析总结能力，有助于启发式教学的开展以及创新意识的综合型人才的培养.在3DSMAX的教学过程中，虚拟现实技术的沉浸性、交互性和构想性特点，大大提升了学生在学习过程中的专注度、反馈度以及学习应用的自由系性，摈弃了传统教学意义中的死记硬背，被动的去学习的教学模式.

4.4 学习者学习方式的改进

由于虚拟现实系统所提供的环境是一个近乎现实的一个逼真场景，具有的逼真学习环境，可提供良好的交互功能，虚拟现实技术在3DSMAX课程教学中，虚拟现实技术的给沉浸性特点，使得学生仿佛置身于真实的三维空间，帮助学生一次次的全面检验自己的作品，主动参与知识的构建，对出现的问题进行思考分析，对自己的作品进行不断推敲，判断模型的空间尺度是否合理，如有不足，可以及时调整修改，提高了学生的学习效率.

5 总结

在利用虚拟现实系统的教学过程中，能够使得人机的交互方式更加自然流畅，学生通过自行感知完全沉浸于虚拟场景中，产生一种身临其境的逼真感.基于3DSMAX虚拟现实技术运用于教学过程中将会促使教学理念和教学模式的改变.在模拟环境下，极大提升了学生的交流讨论和参与，共同实现协同合作，发现问题并解决问题，了解出现问题的前因后果，进行更好的归纳总结，也有助于学生对于知识点的掌握和理解.那么虚拟现实技术的发展将引领教学手段朝着信息化、科学化的方向发展，使得教学形式更加多样化生动化.

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