虚拟现实技术在《三维动画》课程教学中的应用研究

摘  要：随着信息技术的不断进步和发展，我国的三维动画制作技术也得到了很大的进步和提升。在教育制度的改革背景之下，专业教育的理念和方法已经有了很大的改变和创新。利用先进的科学技术，将虚拟现实技术与三维动画教学结合，提高教学质量和水平，成了三维动画教学的重要研究课题。本文主要阐述了虚现实技术与三维动画课程教学的结合路径，希望能对提高我国三维动画教学质量提供参考。

关键词：虚拟现实技术;三维动画;课程教学;结合                中图分类号：TP391.41;TP391.9                  文献标识码：A

文章编号：1671-0134（2020）08-106-03                                     DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2020.08.027

本文著录格式：杨家明.虚拟现实技术在《三维动画》课程教学中的应用研究[J].中国传媒科技，2020（8）：106-108

学校培养人才中的重要一项任务便是让学生在日渐激烈的社会竞争中拥有立足之力，在现阶段的社会发展之中，企业对于人才的储备有了更高的要求，而人才也是企业在市场竞争中的核心，这也要求学校必须培养学生良好的专业能力与综合能力。[1]但在实际教学中，学校的教育内容和社会真实需求存在差异性，如何将学生在校的学习，转换为学生的竞争力，是现在不得不重视的问题。

1.虚拟现实技术与三维动画结合的可能性

虚拟现实技术（VR）在近年来得到了快速的发展，其先进的技术能够将二维图形转变为三维动态场景，而在这一场景之中，能够让人们产生高度的沉浸感与存在感。虚拟现实技术对于三维动画教学而言也是新的机遇和挑战。虚拟现实技术需要通过三维虚拟建模和计算机技术来实现艺术与科技的融合，其利用仿真技术、多媒体技术、互联网技术以及传感器等多种先进科学技术，创造出高度逼真的虚拟场景，能够让人体的感官产生身临其境的感受。虚拟现实技术所创造的场景介于虚拟与现实之间，虽然其并非真实存在，却能够很好地让人体产生沉浸感。并且虚拟现实技术的操作也并不复杂，通过计算机的键盘以及鼠标或者传感设备便能够很好地进行人机交互。而这一技术已经在很多领域得到了广泛应用，例如，电影、游戏等。而虚拟现实技术与三维动画技术的结合也必然会带来巨大的行业改变，通过虚拟沉浸让动画人物和场景更为真实，并且能够让人通过多个角度观察到动画的场景内容，为观看者带来新的视听体验，让其突破时间与空间的限制，完全带到三维动画的内容之中，在未来的三维动画发展之中，虚拟现实技术必然会成为重要的动画制作技术。

2.虚拟现实技术与三维动画结合的优势

虚拟现实技术与三维动画相结合，能够实现平面到立体的视觉技术升级。在以往的动画制作之中，主要是平面二维动画为主，观看者没有空间感，视觉体验一般。而随着三维动画技术的发展，通过与虚拟现实技术结合，动画制作可以创造出一个立体、多维的动画场景，让观看者从平面视觉体验升级到立体视觉体验，而用户也可以进行良好的人机交互，多方位的进行观看，带来更为震撼的视觉刺激和观看体验。此外，虚拟现实技术与三维动画的结合，能够大大创新动画制作的模式。在传统的动画制作过程中，是靠动画制作者进行手绘，再使用摄影机拍摄的方法进行制作的，其制作周期长、制作工序复杂，费时费力且最终展现的成果也较为普通。而虚拟现实技术与三维动画结合后，平面动画转换为立体动画，将大大改变动画的制作模式，并且动画制作出的效果更为逼真，能够很好地提高动画的人物、场景的制作效果。[2]

3.三维动画与虚拟现实技术结合的特点

三维动画具备的特征为虚拟现实技术的发展和应用提供了很大的可能性。三维动画具备特点有：第一，对物体的纯技术拟人特性，能够展现出比真实电影或视频更高的趣味性;第二，通过技术手段实现真实世界难以形成的光线、天气、场景等条件，把观看者带到超越现实世界的场景之中，通过全新的感官体验来激发观看者的想象力;第三，可以高效地将现有图像，转变成动态三维图像。在进行三维动画教学活动中，虚拟现实技术也带来了强大的技术支撑，突破了三维动画的传统教学环境。三维虚拟情境的交互技术，给予使用者更为良好的使用体验，例如利用3DMAX等三维动画制图软件，能够把二维动画图形转变成三维动画图像，让使用者进入到三维动画的多维、直观情境之中。

4.三维动画与虚拟现实技术结合的沉浸教学

在三维动画教学之中的交互性，主要就是指隔空的人机对话。通过三维动画技术，让现实世界的真实模型在动画情境之中进行复原和重建，对于整个虚拟的三维动画场景进行技术搭建，突破时间和空间桎梏，把动画制作最大化还原至现实中人的感受，从而去达到目标的视觉效果。[3]在进行实际的三维动画教学活动过程中，高度逼真的人物、动物以及高度还原的动画场景，能够让学生产生身临其境的感受，对于知识的学习与理解也会更为直观和便捷。高度沉浸感是三维动画与虚拟现实技术最为明显的特征，在使用虚拟现实技术进行三维动画教学的过程之中，能够让使用者高度沉浸于动画场景之中，产生真实世界与虚拟世界融合的感受，从而更为主动地投入到该世界之中，对于现实世界的外在影响因素的注意力大大降低。虚拟现实技术与三维动画技术，在教学中会让使用者产生错觉，难以分辨现实与虚拟的区别，全身心的与虚拟场景融合，从而高度沉浸在虚拟技术所创造的场景之中。例如在进行虚拟现实技术结合三维动画的教学中，通过虚拟现实技术制作模拟星空，学生在虛拟星空场景之中，能够非常简单的触摸到星星，便会产生真实置身在星河的感受，在这种虚拟环境之中，学生的代入感极强，高度沉浸下时间感也会变弱，进而忽略掉现实世界时间的流逝。

5.虚拟现实技术与课程教学的结合

5.1虚拟现实技术三维场景编辑的优势

三维场景编辑是虚拟现实技术开发研究中的一个重要环节，其目标是通过高度逼真的物体，让使用者通过交互式感官体验，产生沉浸感，并主动进行场景探索。将三维场景与虚拟现实技术的融合，能够最大程度将动画情境转换成高度逼真的虚拟情境。而使用者在虚拟现实技术构建出的三维场景中，进行人机交互，能够很好地让使用者产生存在感，发挥其主动性。通过虚拟现实技术制造该类场景，可以让使用者对其中的内容进行全方位的观察和探索。虚拟场景与传统媒体相比，其立体的三维情境会大大弥补传统二维的空间缺陷，高效和快捷的传播方式也是其特点之一。在近些年的虚拟现实技术发展中，已经被广泛应用到了游戏与影视制作之中，但因为其设备价格的昂贵，在教学领域一直没有得到应用普及。虚拟现实技术利用三维建模来营造出的高度逼真动画情境，能够很好地让使用者沉浸其中，将注意力从客观真实世界转移至虚拟情境，从而忘却时间流逝，沉浸感极高。虚拟现实技术应用至教学活动中，能够很好地弥补传统教学中的不足，例如，灌输式讲授模式，抽象知识难以讲解等问题。可以通过高度真实的情境，实现多维度和多空间的教学体验，调动学生兴趣，降低学生知识理解难度，把教学时间最大化利用起来。

5.2虚拟现实技术计算机开发

通过计算机的鼠标键盘便能实现虚拟现实技术的场景交互，因此教学中为学生配备计算机便能够很好的起到虚拟现实与三维动画结合的交互性优势。计算机的操作方法简单，沉浸效果也极高，虽然计算机的虚拟场景交互性与逼真度不能达到与真实世界一致，学生在进行交互操作时容易受到客观世界的影响，从而造成沉浸感削弱，但是其能够带来的三维虚拟现实场景感受仍旧是传统教学不可比拟的。而且计算机相较于其他设备成本低且操作更为简单，在学校的教学活动中更加容易推广和应用。在一些知识内容抽象或者有一定风险的实验教学活动中，虚拟现实技术对于教学的开展起到了很好的辅助作用，在三维虚拟场景之中，其高度逼真的沉浸感受，能够有效激发学生的学习热情，直观地将学习中的知识难点展现在学生眼前，方便学生进行理解和吸收。而在现阶段的发展中，虚拟现实设备产量偏低，而且价格高，也让很多学校放弃了对于该类设备的采购计划。

5.3虚拟现实结合三维动画教学的集成技术

三维建模软件可以通过和虚拟现实技术的融合，为使用者搭建出高度还原真实世界的虚拟情境，使用者在学习和操作过程中能够使用简单的设备做到隔空人机对话的交互，从而让整个学习情境从静态转换为动态，而且操作上更为简单。在进行虚拟现实技术学习过程中，使用者能够很好地体会到“情境”“协作”“会话”，在这样高度自由和动态的虚拟教学情境中，能够充分调动学生的学习热情，并发挥其主观能动性，自主探索知识内容，提高整个三维动画课程的教学质量。三维虚拟动画教学环境是基于二维动画教学环境进行构建的，而与虚拟现实技术结合的三维动画教学情境，是三维动画与二维动画的集成教学情境，仍然可以使用现阶段最为常用的网页制作技术Dreamweaver、HTML、SAP，来把多种教学资源汇集在一起，进行学习平台的构筑。利用超链接把虚拟现实教学情境与网页相结合，学生只要通过鼠标进行操作便能够让网页与三维场景进行转换，使得学生整个学习过程变得更为便捷和自然，知识学习更为直观，学习效果更高。

6.教学设计的主要内容

虚拟现实技术与三维动画教学相结合的教学环境下，必须符合教学设计的一般属性，还要做到学习开放化，让整个教学过程都以学生为核心。

6.1明确教学目标

在传统的教学模式之下，教学目的是教学设计中最为重要的环节，而在三维虚拟教学模式中也同样不可忽视。在进行教学设计时，其目的必须是更好的帮助学生明确学习目标，从而正确进行知识摄取。教学设计必须以教学目标、教学内容以及教学反馈为着手点，首先是要严格按照教学大纲的规定，将教学目标进行明确，再合理使用现有的教学条件，通过科学的教学手段来处理问题。在进行教学设计时，教学目标要由教师准确、高效地传递给学生，并且将教学的知识内容与生动的教学环境相结合。教师还要以教学目标为基础，将有限的课堂时间充分利用起来，有层次的将教学内容传授给学生，并且要安排好媒体表现形式和时间，从整体教学结构上进行管理和把控。

6.2以学生为主体的教学模式

传统的教学模式中，一直是以教师作为课堂教学的主体，而学生是被动的接收者，而在现代社会的教育需求中，这样的教学模式显然已经不能满足学生的知识需求了。因此，这也要求教、学必须是在同等的重要位置上，把学生提升到与教师同等的课堂地位上。教师扮演好其引导者的角色，让学生自主自发投入到学习中，突破传统教学中的灌输式教学模式，充分发挥学生的积极性，改变传统教学中学生知识吸收慢、教师教学讲解难的问题。在这种教学模式之下，教师的主要职责是针对学生学习能力和个性进行教学内容设计、教学资源收集，通过合理的引导让学生掌握适合自身的学习方法，并以此进行知识内容的吸收和理解。而教师在教学之中，不必要做过多的干预，让学生在学习中作为主体，培養学生的自主学习能力、独立思考能力以及独立发现和解决问题的能力。

6.3教师教学设计的要求

在实际的教学过程中，教师必须客观地对学生认知水平、学习能力进行分析，并以教学大纲的要求为基础，结合学生的个性和学习能力，进行教学设计，其中还要充分考虑现有的教学条件。在进行教学设计时，教师要确保教学内容的准确性，以及教学资源的有效性，不浪费教学时间，教学活动必须有层次的展开，不能出现教学过程混乱的情况。

6.4教学评价

教师在进行教学活动时，要及时对学生予以客观、真实的评价，让学生找出自身学习过程中的不足之处。对于学习过程中表现优良的学生，教师要及时予以表扬和鼓励，激发学习热情，树立学习榜样，而对于学生在学习中的错误和疏漏，教师也要第一时间进行矫正。教学评价可以分为及时性评价、阶段性评价以及总结性评价三种方式。及时性评价是指在教师进行课堂教学中，发现问题或发现表现优异的学生时，第一时间予以评价和指正。阶段性评价是指，在特定的教学时间或节点对于所有学生展开学习评价，为其提供后续学习思路。总结性评价是指，在所有课程教学完毕之后，对整个教学过程予以评价和指导，让学生在后续的学习中能够自主自发的进行探究。

7.以生为本的教学设计重点

7.1备课环节的设计

教师在进行实际教学活动之前，必须有良好的备课阶段，通过制定教学目标、内容、环节以及收集教学资源来保证后续教学工作开展的质量和有效性。设定出良好的教学导入环节，在正式教学开始之前对学过的知识进行记忆加深，为接下来的课程做好铺垫，将学生的注意力转移到课堂中。教学导入环节对于整堂课的教学有着很大的影响，因此，教師要在进行教学设计时对教学导入环节予以足够的重视。

7.2通过被虚拟现实技术提高学生自主学习能力

虚拟现实技术结合课堂教学能够很好地改善教学环境，通过高度还原虚拟情境，将学生带到教学中，产生身临其境的感官体验，激发学生的学习兴趣和热情，让教学内容更为生动，而且高度还原的虚拟现实技术还能够很好地把教学重点、难点直观地表现出来。让原本抽象难以理解的知识内容，通过虚拟现实技术变为形象、直观的知识，方便学生理解和掌握，降低了学习难度。在虚拟现实技术支撑的课堂环境中，学生自主学习的能力能够得到最大化地激发，其自主学习的意识和能力提高，乐于通过自主学习发现和解决问题。此外，虚拟三维情境的高交互性，也能让学生的思维能力得到培养，并以此来加强其学习能力，提高教学效果。

7.3虚拟现实技术的未来展望

虚拟现实技术与三维动画课程教学的结合是时代发展的必然结果，在现阶段，虚拟现实技术的交互仍然处于发展期，还存在着很多尚未克服的技术障碍，但其在未来的发展中必然会产生更大作用。虚拟现实技术与三维动画的结合能够很好地解决二维动画中空间感不足的缺点，带给使用者全新的视觉感官体验。而将其应用到三维动画课堂教学之中，更是能够充分激发学生学习兴趣，培养其综合素质，发挥学生在学习过程中的主观能动性，养成良好的自主学习意识，进而起到加强三维动画课程教学质量的效果。

结语

综上所述，本文通过对虚拟现实技术与三维动画课程教学相结合的方法与优势分析，提出了虚拟现实技术的教学环境搭建方法。虚拟现实技术对于教学而言，有着十分积极的辅助作用，能够有效提高学生的学习热情，提高其综合能力，改变传统教学的灌输式缺点，通过高度沉浸式的虚拟教学情境，使学习变得更为简单和便捷。

参考文献

[1]周晓莹，吕雯雯.三维动画制作中虚拟现实技术的实践[J].记者摇篮，2020（3）：80-81.

[2]段中原，刘馨予.虚拟现实语境下三维游戏引擎对动画制作技术的应用性探究[J].科技传播，2020（2）：144-145.

[3]周露露.浅谈虚拟现实技术在三维动画制作中的应用[J].科技创新导报，2019（32）：89，91.

作者简介：杨家明（1982-），男，重庆，主任，讲师，研究方向：动画及虚拟现实技术。