7D电影技术+人机互动的沉浸式教学模式探索

王建伟

摘 要

全球教育信息化的大背景下，教育模式的创新越来越多元化，7D电影技术是将游戏娱乐与动感影院技术巧妙结合的创新项目，其来源于影视技术，达到高度真实还原的境界，并且可以多人同时开展在一个维度和空间里。这一技术的优势延伸到教育领域可以实现沉浸式的教学环境的创造，将传统二维、三维改变成多维，将技术注入课程教学中，精确还原每一处细节，实现沉浸式的学习体验。7D电影技术是一个立体化的概念，虽然只是个概念层面，但其在教育领域的应用已经在逐步地试点中。为此本文基于7D电影技术+人机互动模式的教学分析，从应用层面去探讨其在教育中实现的可行性，提升学习体验和教学效率。

关键词

7D电影技术;人机互动;三维;教学

中图分类号： G424;TP391.9          文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 02

0 前言

7D是一种成熟的高度沉浸式虚拟现实系统，把影音的艺术，通过传感，光感，震动摇晃进行模拟表现，并通过沉浸式投影将高分辨率的立体投影技术、三维图形等混合形成完全的沉浸式环境，将传统的三维变成多维度场景的包揽，以360度全方位的视觉冲击，营造出全新的沉浸式感受。7D互动影像技术应用于课堂中，可以为学生塑造出情境化课堂，教材上枯燥无味的文字信息可以用真实的、动态的虚拟影像来呈现，感受最真实的知识世界。同时7D互动影像技术为学生进行个性化的学习空间提供了可能，以个性化的方式去体验、去学习、去建构属于自己的知识体系。

1 7D互动影像技术在教育领域的应用作用与可行性

1.1 7D互动电影技术的优势

最早将沉浸式技术引入课堂的是美国的一堂法医课，Labster 与三星 Gear VR 和 Oculus 公司为学生模拟出了一个法医课堂，学生佩戴虚拟现实眼镜沉浸在犯罪现场进行侦查，在虚拟现实实验室进行 DNA 分析，从而使学生掌握 DNA 的相关知识，如此沉浸式的学习效果下，学生的学习体验更为深刻。教育平台Unimersiv公司也很早就推行了基于VR技术的沉浸式教育课堂，学生头戴显示设备可以漫步在罗马竞技场中、搭乘太空梭探索银河系的奥秘等，身临其境的学习宇宙航天、地理历史和生物学等知识。7D电影技术是在VR基础上的优化，它不是VR，但是其实际的沉浸式体验效果胜似VR，达到高度真实还原的境界，并且可以多人同时开展在一个维度和空间里。

7D电影互动技术在教育中的应用可以解决传统课堂教学中无法实现的教学场景，能把抽象的知识内容立体化、形象化，通过与环境中的事物进行交互，得到如现实般的感受和体验。像这样如游戏般、穿越式、体验型的课堂，让学生寓学于乐，同时能够促进其认知的发展。

1.2 7D互动电影技术的可行性

7D互动电影技术是在VR的基础上去掉了烦琐的穿戴设备，在沉浸式课堂中加入了互动，让学生能够自然地融入构造出来的三维场景并参与到场景互动中，以达到强烈的感官体验。目前这还只是一个设想，但是从技术层面上已经具备了可行性。

首先，从技术端来看，人工智能、传感等先进技术的加持下，这些综合应用能够形成一个全新的沉浸式虚拟现实课堂。7D互动电影技术使用的技术有3ds Max、Unity 3DQuest3D、VRP等，这些技术完成7D互动场景中的建模、材质、灯光和摄像机、交互功能、建构工具、虚拟现实。

其次，从需求端来看，7D互动影视化课堂所形成的场景的虚构可以满足课堂教学的情境创设需求。如在众多学科中的危险的实验、昂贵的实验的损耗等问题都能够得到解决。在教学效率上，师生通过与虚拟场景中的物体进行交互活动，引导学生知识的积累和习得。同时7D电影所塑造出的个性化的学习环境能满足其个性化的学习需求，通过自主探索、发现和解决问题，以达到课堂教学目的。从教育公平角度，基于7D电影技术未来如果能够普及，也能夠促进教学资源的共享，减少数字鸿沟，促进教育机会公平。

最后，从经济账来看，随着软件技术的不断更新和发展，未来用于建模和可视化交互编辑的软件将层出不穷，当7D电影技术能够普及时，资源将实现更高效率的共享，将能实现低投入和高产出的经济效益，让更多的学生受益。

2 7D互动影像技术在教育领域的应用模式

2.1 整体架构

7D互动影像技术所创建的课堂模式是由虚拟教学环境、教师、学生、教学内容等元素构成，由老师、学生一起参与其中，学生完全不受真实环境下的任何事物干扰，完全沉浸于课堂里。其组成构架包括：场景创建、互动设计、内容设计和角色分析。

2.2 场景创建

7D互动电影技术教学课堂场景的创设首先需要分析场景的物体对象，面向的教学对象需求，进行对象建构和模拟，如旅游专业，情景体验对于旅游专业学习尤为重要，所以授课中运用信息技术创设沉浸式学习环境，如整合3D虚拟场景、720°全景视频、景点全景图以及景点主题视频等交互资源，为学生带来身临其境的学习场景。建构主义学习理论认为学习总是与一定的“情境”相联系，还原历史场景、仿真现实环境、虚构未来空间。只有逼真的教学场景才能让学生有更强的“代入感”，但场景的建构中千万不能有冗余的、与课堂教学无关的信息。因为7D互动电影技术教学课堂中，学生沉浸于虚拟现实课堂后，教师无法控制其观察视角，因此，及时的 “互动”显得特别重要。

2.3 互动设计

从学习者角度，积极的互动是课堂里必不可少的教学环节，7D互动电影技术教学交互性特点，虚拟现实课堂的互动性是其吸引学生的最大优势。在沉浸式虚拟环境里，学生可以与虚拟世界中的物体进行实时交互，教学场景不是简单地还原书上呆滞的图文信息，而是通过一个个虚幻而又真实的三维立体模型再现，同时提供多样化的功能，让学习者通过头控对焦或者数据手柄来与场景中的物体进行交互活动。举一个最简单的例子，动物世界的教学中，当恐龙呈现在视角面前时，可以出现图文信息，7D互动电影技术教学课堂还能提供真实的听觉、触觉信息，高度还原最真实的体验。另外，场景中还可以实现多样化的游戏环节，智力闯关型、小组合作型、竞赛升级型，将教学内容融入游戏和探索中，使教学内容立体化、直观化，激发学生的学习兴趣。

2.4 教学内容

课堂目标是课堂的主题、方向、灵魂和归宿，根据课堂目标选取合适的课堂内容，针对性的创建情境，实现交互性。江苏职业教育公共服务平台就曾尝试融合旅游学科和艺术学科课程内容，将旅游导游课程内容与虚拟现实技术结合起来实现教学，这可以作为7D电影技术的一次先行的尝试。其在教学内容上，将沉浸式学习场馆与课堂高度融合，对应三个学习任务：“昆曲溯源”学历史、“昆曲戏院”学欣赏、“昆曲景点”学讲解，为学生创设虚实结合、情景交融的沉浸式学习环境和人机交互式的模拟旅游体验。？其依托沉浸式学习场馆等信息资源，以“激发—感知—内化—输出”的学习模式，培养提高学生导游文化素养。这一模式和7D电影技术有一定的差距，但是从内容的设计上为7D电影技术的课堂内容设计提供了思路，未来随着7D电影技术的互动课堂实现，其内容设计也应按照此思路展开。

2.5 师生角色定位

新的课堂环境下，师生之间的角色内容也需要作出变化，学生沉浸在7D的虚拟世界中，对周围的世界毫不知情，因此教师的组织、指导和帮助对找准学习目标十分重要。学生依然是真正的课堂主人，通过自主发现、探索或者小组合作的形式解决问题。教师需要为学生的合作和引导设计问题，例如效仿Labster与三星Gear VR和Oculus公司的法医课堂模式，为学生设计任务驱动，让学生在7D影视世界中去完成任务，完成任务的过程需要学生自己去组建合作，头脑风暴。另外，任何教学最终还要落实到评价反馈层面上，以获得改进的动力。7D电影技术的互动课堂应突出“以学生为本”的发展性评价，对学生在虚拟世界中的探索表现进行评价。最后，虚拟世界中，由于注意力的集中时长、眼睛的疲惫程度、头部的承压能力存在极限，因此教师还需要把握住时间的安排，核心的教学内容应集中在5到8分钟的重点知识内容学习上，学习之后留下10分钟左右的提问、讨论、交流互动，让学生学会劳逸结合，在合适的时间里，进行高效学习。

3 结語

一个沉浸式的虚拟现实课堂需要一个逼真的情境、多元的互动、贴合的主题教学、积极的角色定位，通过学生主动探索，老师及时介入，多元互动环节，才能将7D电影技术的互动课堂的作用发挥到机制。但也要注意到，7D电影技术的互动课堂本身是一项技术，教育还是要立足于根本，一堂生动的课堂中，技术始终是外化的存在，教师需要找准自身的定位，在技术和教育之间明确教育为先，技术辅助的理念，才能完成一个富有成效的沉浸式虚拟现实课堂。

参考文献

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