董宏達

【摘要】虛擬仿真（VR）技術應用于教學已成為目前學校教學手段之一。虛擬仿真技術不但可以輔助教學，更能夠調動學生學習的積極性，同時能夠實現學生對新知識、新技術的了解。本文介紹了虛擬軟件（VR）的特點及作用，重點介紹教學虛擬仿真（VR）系統(tǒng)制作、開發(fā)流程經驗，闡明學校聯合軟件公司開發(fā)、設計虛擬仿真教學軟件的優(yōu)缺點及經驗，為日后各學校虛擬仿真系統(tǒng)制作科研創(chuàng)新提供經驗與教訓。

【關鍵詞】虛擬仿真 設計開發(fā)流程 回顧探索

【基金項目】本文系吉林省教育科學十三五規(guī)劃立項課題，項目號：GH16501。

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）38-0236-02

1.虛擬仿真（VR）介紹

虛擬仿真（VR）技術是利用計算機技術與專用設備相結合，綜合多項科學領域的知識，充分發(fā)揮計算機的模擬功能，為社會、學校、團體、個人、實驗室等提供系統(tǒng)的模擬與試驗，其最大的特點是具有的“感知性”、“沉浸感”、“交互性”、“構想性”，可以實現“人機”互動，極大的引起體驗者（學生）的興趣，是未來學校教學得力輔助工具。

虛擬仿真（VR）技術可以真實模擬“事件”全過程或“物體”組織結構，可以將不可再現或難以復原的各類“事件”全過程“真實”再現體驗者面前。學校利用虛擬仿真（VR）技術輔助教學能夠有效改變以往的聽、讀、寫、看、記憶、背誦等老舊教學方法，能夠實現學生主動學習、積極參與全新教學過程，

2016年被稱為我國虛擬仿真（VR）元年，目前虛擬仿真（VR）的硬件發(fā)展為虛擬仿真技術的應用提供了廣闊的發(fā)展空間，虛擬仿真（VR）技術將會成為人類電子技術應用發(fā)展的轉折點，為人類社會發(fā)展做出重大貢獻。

2.虛擬仿真（VR）系統(tǒng)設計與開發(fā)

1）明確VR系統(tǒng)設計目標

虛擬仿真（VR）技術具有“感知性”、“沉浸感”、“交互性”、“構想性”。模擬是虛擬仿真（VR）技術重要功能之一，利用虛擬仿真（VR）技術，可模擬機械裝配、醫(yī)療手術、微觀世界、虛擬駕駛等過程，通過虛擬仿真穿戴技術（手套、頭盔、目鏡等），可以將動作、聲音、場景、作用力即時反饋在學生眼前（身體上），學生身臨其境，提高學生的理解能力，提高教學質量。

學校訂制教學VR系統(tǒng)輔助教學，首先要明確做什么？也就是明確目標。不同的學科、不同的專業(yè)、不同的教學目標和計劃，應配備不同的教學VR系統(tǒng)（課件），只有這樣VR才能更有效、更加專業(yè)輔助教學，實現教學目標。

例如：模擬駕駛、手術，模擬產品組裝等

2）組建團隊

由計算機專家、專業(yè)教師、行業(yè)專家（技術能手）組成的制作教學用虛擬仿真（VR）系統(tǒng)團隊為最佳，該團隊的組建是VR系統(tǒng)開發(fā)與設計成功的關鍵。專業(yè)教師負責教學大綱、教學內容講解說明，重要的是專業(yè)教師負責帶領團隊進行編寫VR系統(tǒng)的制作腳本，沒有該腳本計算機專家將無法制作虛擬仿真（VR）系統(tǒng)，并且只有如此制作出的VR系統(tǒng)才能更好地為學校教學服務。行業(yè)專家（技術能手）負責VR系統(tǒng)腳本編制時的問題甄別，負責與實際生產（操作）相對比，進行VR系統(tǒng)腳本的完善過程，沒有行業(yè)專家（技術能手）的問題（流程）改善，將會出現知識理論化可能與實際生產（操作）相背離，出現錯誤的操作方法。計算機專家負責龐大的編程任務，負責最終的軟件制作。由于多數計算機專家對學校教學專業(yè)內容（知識點）不熟知，因此必須在教師、專家、技術能手的不斷講解和指導下才能夠設計出完美的仿真系統(tǒng)。

團隊有分工，同時有協作。教師、技術能手、計算機專家三方缺一不可，任何一方都應主動積極溝通、相互學習、互補工作，才能實現團隊目標。

3）虛擬仿真（VR）系統(tǒng)腳本編寫

腳本編制是VR系統(tǒng)制作的重點，虛擬仿真（VR）系統(tǒng)腳本如同拍攝電影劇本一樣重要，腳本需要將每一個場景、內容、人物編寫細致、清晰明了，并且與計算機專家進行有效溝通，使計算機專家對腳本充分理解，才能設計出優(yōu)秀的虛擬仿真（VR）課件。如果腳本編制不夠詳細，教師與計算機專家溝通不暢，就會出現由于計算機專家對教學內容不了解，對專業(yè)知識不熟知，制作出來的VR系統(tǒng)（課件）將與教學要求相距千里，無法清晰表達、展示需要的內容。

腳本編制需要有局部細致性，同時要有大局觀。學校教學內容（課程）是遞進式，環(huán)環(huán)相扣，知識的關聯性極強，因此VR系統(tǒng)（課件）腳本編寫時既要關注模擬單一教學內容，又要注重本專業(yè)整體性，更為重要的是要為VR軟件日后擴展開發(fā)做好銜接準備。

例如：環(huán)境、場景的一致性、設備設施的統(tǒng)一性、課程間的連接性等。

腳本編制應注意有階段性驗收（討論）時間，團隊成員定期對VR軟件設計進行研討（驗收），避免出現大的漏洞時對VR編程進行修改浪費時間。

4）教學“VR”制作與改善

腳本編寫完畢，虛擬仿真（VR）系統(tǒng)制作就進入實質設計與開發(fā)階段。該階段主要由計算機專家承擔，其主要任務是建模、建庫、編程等一系列工作，該工作相當繁瑣、費時、費力，并且容易出現返工耗費大量的人力、物力、財力。

制作過程中常見問題有：

腳本需要進行修改

腳本理解錯誤、制作有偏差

環(huán)境、物體、“事件”與事實不符

操作過程（流程）順序錯誤

物質貼圖、體積大小尺寸失真

情節(jié)設計沒有吸引力

過于程序化，沒有隨機性

3.虛擬仿真（VR）制作探索研究

教學用虛擬仿真軟件系統(tǒng)開發(fā)主要有三種形式。

其一：學校與軟件公司合作進行設計開發(fā)

其二：購買成型軟件系統(tǒng)

其三：學校組織教師獨立設計開發(fā)

學校與軟件公司合作設計開發(fā)虛擬仿真（VR）系統(tǒng)，其優(yōu)點在于教師通過參與軟件設計開發(fā)強化了教師的專業(yè)知識內容、學習和掌握了實際操作（應用）過程，通過結識行業(yè)專家、技術能手，使學校教師將理論與實際相結合，使教學內容更加貼近實際，能夠滿足社會、行業(yè)的需求。

學校向軟件公司購買成型虛擬仿真（VR）系統(tǒng)，優(yōu)點是能夠實現快速應用，但缺點是教師由于沒有參與設計、開發(fā)，軟件不能完全符合教師授課的需求，教學重點、難點不能很好的展現出來，教師對軟件僅僅處于使用的過程，沒有得到鍛煉與成長。

學校組織教師獨立設計開發(fā)軟件系統(tǒng)，優(yōu)點是軟件完全能夠符合教學要求，但缺點是教師忙于授課，沒有時間進行軟件編程、設計；其次，軟件編程制作不是專業(yè)教師的強項；其三，學校投入費用較大、時間長、經費籌集困難。

通過以上的分析建議學校與軟件公司進行合作，同心協力開發(fā)教學虛擬仿真軟件。合作開發(fā)軟件使學校教師得到鍛煉，軟件更能符合教學要求，軟件公司也有的放矢，并且學校對軟件系統(tǒng)的應用，成為軟件公司的免費實體廣告，學校、軟件公司雙方受益。

虛擬仿真（VR）系統(tǒng)主要是通過其模擬功能將不可再現的事件過程、微觀世界展現在體驗者面前，通過其“交互性”操作功能，使體驗者能夠隨機進行探索與實踐，通過其具有的“沉浸感”激發(fā)體驗者對該“事件”（課程、專業(yè)）的興趣，從而實現輔助教學。

虛擬仿真（VR）系統(tǒng)能夠幫助教師輕松、細致講解課程，作為教學輔助工具，不僅可以減輕教師工作量，更為突出的是能夠促使教師思考教學如何創(chuàng)新、改善，更好地實現教學目標。endprint