基于虚拟现实技术的智慧课堂教学应用研究*——以摄像技术课程为例

李 舟

（广西开放大学 教育技术中心，广西 南宁 530023）

引言

摄像技术是一门实践性、操作性、技术性很强的课程，要求学生将所学知识灵活运用到实际的制作中，理论与实践紧密结合，传统的教学模式容易受时间和空间的限制，学生的学习效果不够理想。因此，摄像技术课程改革需要探究一种新的教学模式，改善教学效果，提升学生的学习兴趣和学习动力。

一、虚拟现实技术概述

虚拟现实全称为Virtual Reality，简称VR。虚拟现实技术是利用计算机生成一套仿真系统，用来创建并体验虚拟世界，为用户带来更好的沉浸感、真实感和临场感。在虚拟现实技术的应用下，用户可以根据自己的选择，借助虚拟装置进行体验。它是多种技术共同作用的结果，具有强烈的沉浸性和自主性，可以同时融合多种信息以及实体行为的交互，从而明确地捕捉使用者的行动进行互动，再通过传感设备使用户获得视觉、听觉、触觉等感官体验。因此，虚拟现实技术表现出沉浸性、感知性（也称为想象性）、交互性三个特性。其中，沉浸性是指VR 交互技术可以视听、动感等多样化的形式体现，让用户在创设的虚拟化环境中，体验到真实性的感知。就创设的虚拟情景而言，用户处于主导地位，因为虚拟环境流程相对繁杂，同时需实现人机交互，使用户沉浸在其中，愿意与虚拟环境之间进行互动，并将其作为客观存在的真实环境。感知性是指VR 交互技术在投入使用时，需在听觉、视觉、力觉等传感装置的辅助，从而促使创设的虚拟化环境感知性得到进一步的优化。交互性是VR 交互技术的特性，其涵盖有两个层面：一是人在感知器官支持下感知虚拟环境中传达给人的听觉、视觉等各种信息，并且针对感知信息产生行为反馈；二是VR 交互系统感知到人对虚拟环境的超控，作出相应的反馈[1]。

二、智慧课堂概述

智慧课堂蕴含“教”与“学”两个方面的含义。一是教学观念和模式的转变，教师从传授者变成学生学习的促进者和指导者，它要求教师有随机应变的能力，借助课程智慧平台生成动态学习数据并进行分析，教师要及时调整和改进课堂教学的设计和进程，能够做到因材施教，使交流互动更立体畅通。二是学生学习方式的变革。学生按需学习、自主学习，课程智慧平台为其提供展示的机会，实现与同学的互助互动，充分挖掘学生的积极性与参与性，启发学生创新和发展智慧。因此，智慧课堂具有启迪性、体验性、创造性、生成性、道德性等特征[2]。

三、虚拟现实技术与智慧课堂的契合点

2018 年，教育部印发《教育信息化2.0 行动计划》以来，学术界有关智慧课堂和智慧教育教学的研究不断增多，各种新理念、新教法、新模式层出不穷。比如在教学设计时，可进行跨学科学习活动设计和创造真实学习情境设计。在学法指导上，可设计支持学生创造性学习与表达的教学活动，还可以基于智慧平台的数据进行个别化指导。在学业评价阶段，可设计认知风格测量模型、学习风格自测问卷表、创新能力测评模型、职业兴趣测试量表、批判性思维测量量表等数据分析模型，客观分析学生学业成绩、学生特质以及学生行为，进而为改进教育教学、支持教学运行决策提供启发和依据。此外，还有探究型学习模式、创客模式、协作学习模式等多种新模式。其中，创造真实学习情境可利用虚拟现实技术手段将学习内容进行情境创建，使抽象的概念、难以观察的现象等形象化，进一步增强学生的参与度，使学习更加投入。在探究型学习模式中，依托的是虚拟现实（VR） 技术在“智慧教室”中的应用。通过VR 技术、3D 打印技术以及全息投影技术将教学内容仿拟成可视场景，并进行立体化呈现，利于学生进行学习探究[3]。

当前，虚拟现实技术已经是智慧教学中常用的一种教学手段，许多教学方法需要借助其开发的资源和平台。基于虚拟现实技术和智慧教学的密切关联，有学者提出虚拟现实在沉浸性、感知性、交互性以外的第四种特性：智慧性。赵沁平[4]指出，虚拟人（计算机控制设备） 操纵实体（如飞机、车辆等） 成为VR 系统的重要组成部分，这些智能体的行为使得VR 系统所具有的3I 特征向4I 发展，即VR 系统将具有更多的智能特征。在教学中，利用虚拟现实技术手段开展智慧课堂的教学亦成为现实。

四、虚拟现实技术在摄像技术课程教学中的应用策略

（一） 虚拟现实应用于摄像技术课程教学的思路

虚拟现实的仿真虚拟学习环境能为学生带来沉浸式的学习体验，其交互性为学生提供如真实环境般的听觉、视觉等感受，让学生能在真实的环境中与教师、同学共同探讨问题，提高团队合作效果。当学生难以实地取景拍摄时，使用虚拟环境进行拍摄，可以使学生在教室内就能拍到丰富的外景，有利于激发学生的学习兴趣，开拓学生的视野。

（二） 虚拟现实在摄像技术课程理论教学中的应用

摄像技术课程的理论知识包括“摄像机基本结构与工作原理”“画面构图的要素”“拍摄的景别”“拍摄的角度”“运动镜头类别”“光影效果”等，如果用传统的讲授方式进行教学，学生会觉得枯燥，注意力会下降。使用VR 技术将各个理论知识内容构建成虚拟学习环境，学生不用面对枯燥的理论概念和形式单一的案例图片等，而是犹如进入3D影院般的获得身临其境的体验。可以通过手柄控制视觉的远近，将人物由全景推进到中景，便可感受不同景别所带来的不同画面效果，更好地理解各种景别的概念。

此外，还可以通过手柄旋转被拍摄对象的方位，直观感受各种拍摄角度，被摄主体形象特征和意境的改变。而对于运动镜头、光影效果等学生较难理解的知识点，虚拟环境所带来的视觉与听觉上的感受将更强烈，学生在享受视觉、听觉冲击感的同时，能切身领会不同环境下运动镜头和光影的拍摄效果。通过沉浸式、近距离的观察，可以帮助学生更好地理解相关知识点。

（三） 虚拟现实在摄像技术课程实践教学中的应用

摄像技术课程的实践内容，主要是运用所学的理论知识，操作摄像机进行实地拍摄和短片创作。由于客观条件的限制，摄像实践教学通常只能在校外开展，难以广泛采集素材，这限制了学生的创作思路，影响学生拍摄的积极性。因此，使用VR 技术构建虚拟的拍摄环境，可突破空间上的限制。学生只需要将摄像机与VR 头显捆绑在一起，便可自由拍摄虚拟环境中的画面内容。在拍摄前，可以选择市场上现有的各种VR 资源进行虚拟拍摄，也可以根据教学内容，自己设计构建虚拟环境进行实践操作。如果实践过程是在影棚的绿幕环境下进行，可以将人物融合到VR 场景中，这种虚实结合的方式能够帮助学生实现置身于各种场景中的拍摄。比如，有学生选择了VR 游戏地图威尼斯，在影棚中拍摄了街区画面，通过OBS（Open Broadcaster Software） 软件进行实时预览之后，最终得到街区和人物的画面效果。

由此，实践教学不再受限于固定的空间，学生凭借虚拟现实技术，不管是真实的客观世界，还是想象的事物都可以运用虚拟现实技术来制作，从而为影片角色制作提供了可能[5]，学生创作也可以发挥想象，提高了学生的学习兴趣。

五、基于虚拟现实技术的摄像技术课程智慧课堂的构建策略

摄像技术课程教学用上虚拟现实设备，无论是理论还是实践教学，都可为学生提供更加丰富的教学资源。运用多种教学手段和教学方法，使学生在做中学，在体验中学，使学生的学习由被动转变为主动，从而促进技能的不断提升。本研究以“轴线规律”章节的内容为例，探讨基于虚拟现实技术的摄像课程智慧课堂之应用途径。

（一） 教学内容

学习摄像轴线的概念，理解并掌握轴线规律，了解轴线的类型、越轴的情况，以及5 种避免越轴的方法，学习如何在摄像实践中，拍摄出符合轴线规律的短片。

（二） 学情分析

通过学校教学管理平台往期作业完成后所得的数据来看，学生能基本了解摄像的基本操作及拍摄技巧，并能熟练运用拍摄的景别、角度、高度等基础知识进行实践操作。但由于刚接触轴线的知识，加之平时对生活中的人物对话关系、位置、方向等观察不多，在进行第一轮轴线的基础知识讲解后，对关系轴线与方向轴线这两种类型容易产生混淆，对5 种越轴的方式难以灵活运用。另外，学生理解知识的程度也会有所差异，因此，需要借助一些比较直观的方式，提高他们的认识，提高参与课堂教学的积极性。

（三） 教学目标

知识目标：理解轴线的概念和轴线规律，能分辨轴线的类型，辨认出越轴的情况及说出用哪种方法避免越轴。

能力目标：通过练习，使学生能够利用轴线规律进行拍摄。

素质目标：通过实践拍摄，培养学生观察生活细节的习惯；培养学生团队协作的习惯；培养学生发现问题并寻求解决办法的习惯。

（四） 教学设计

1.情境创设

将课堂教学设计成摄像工作室，教师的身份变为总监，学生为摄像师，教学内容变为工作室的制作会议内容，教师发放任务书与引导文。

2.导入新课

通过多媒体播放轴线概念及轴线规律的案例，复习拍摄的景别、角度、高度等基础知识，并利用VR 设备的虚拟场景，引导学生身临其境地观察在不同轴线类型中摄像机的摆放与走位。

3.探究学习

作为总监的教师召开制作会议，强调制作规范，作为摄像师的学生学习会议内容及规范，根据分组，按照引导文的要求，在VR 案例中配合手柄的操作，分别对方向轴线、运动轴线、关系轴线的虚拟角色进行拍摄。之后，学生进行小组讨论，商讨分别运用哪种越轴方法来处理5 个存在越轴问题的短视频。完成后将拍摄的视频上传到学校教学管理平台上。

4.实时互动

教师通过“红蜘蛛”多媒体网络教室软件的屏幕监测功能对各组拍摄的过程进行实时监控，及时发现学生操作过程中出现的问题并进行针对性指导。同时，教师还可在教学管理平台上对学生提交的作品进行审核批阅，结合拍摄过程中的失误操作，选取典型性的问题，通过平台展示出来，针对不足提出修改意见，再通过VR 设备展示正确的拍摄效果。学生通过沉浸式的观察得到直观的感受，并与自己的作业进行对比。

（五） 总结评价

情境教学中，学生根据教师的修改意见，对自己的作业进行调整，最终得到一个相对完善的作业短片。教师除了对作业的结果进行考核评价外，还会把学生在实践过程中的表现、团队协作能力、操作规范、工作态度和各阶段任务的成绩纳入评价体系，进行总体考评，并结合数据分析，客观地反映教学过程中的不足，得出相关结论，为后续课程的开展提供依据和指导。

六、结语

以上是基于虚拟现实技术的高职摄像课程教学设计、构建和实施的一些探讨。虚拟现实技术为摄像技术提供了新的学习和创作空间，使学生拥有更广阔的艺术天地。它能将各种创意画面形象化，学习者也可以获得新的沉浸和交互体验。由此可见，虚拟现实技术作为教育信息化的重要组成部分，对于转变教育理念和教学手法、深化教育改革、提高教育质量、培养创新人才具有深远的意义，教育工作者要善于开发适应课堂教学的新内容，不断探索智慧课堂的教学新模式。