论文部分内容阅读
【摘要】本文从“虚拟现实技术”课程学术性强、理论要求高、实际应用突出等特点的基础出发，归纳近年来国内外在相关领域的关键技术，再结合多年教学经验，探究虚拟现实技术课堂教学中的创新模式，重点分析在教学活动中如何做到融会贯通、学以致用、启发创新的认知与实践，最后提出如何进一步提高教学质量的几点思路。
【关键词】虚拟现实技术 ； 实践教学 ； 创新模式 ； 教学质量
【注】本论文由学校教改项目资助。
【中图分类号】G42 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）7-0275-01
1.引言
虚拟现实技术主要是以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉以及触觉等一体化的虚拟环境，用户科技借助必要的硬件设备以自然的方式与虚拟世界的物体进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验[1]。虚拟现实在汽车、船舶、装备制造、电子信息等产业的数字化设计、质量检测等方面均发挥着重要作用。虚拟现实已成为满足人民日益增长的精神文化生活要求的重要手段，为文化创意产业特别是数字动漫产业的发展提供了技术保障，可以大大提高数字动漫制作的想象力和创造力，提升内容丰富性和视听觉效果逼真性。
针对虚拟现实技术最新的研究热点与难点，本文首先介绍了虚拟现实技术热点关键技术的研究内容，再从教学的角度出发，探究虚拟现实技术课堂中的创新模式，重点分析在教学活动中如何做到融会贯通、学以致用、启发创新的认知与实践，最后提出如何进一步提高教学质量的几点思路[2，3]。
2.虛拟现实技术的关键技术
虚实融合技术是增强虚拟现实内容创作逼真度、增强用户沉浸感的重要手段，其致力于将计算机生成的虚拟景物与客观存在的真实景物共存于同一个虚拟现实空间，从感官和体验效果上给用户呈现虚实融为一体的逼真场景。基于虚实结合的交互策略已成为国内外研究的热点，近期进展主要聚集在：虚拟景物和真实景物的虚实三维注册与空间遮挡处理，虚拟图形物体和真实视频图像的景物颜色融合与一致化处理，基于目的光照信息的场景虚实光照融合及其阴影效果处理，面向虚实融合场景生成的图像与视频素材处理，基于虚实融合场景的界面设计与交互机制，虚实融合场景的用户感知因素分析与可信度量评价等方面。
3.虚拟现实技术课程特点
从虚拟现实技术的关键技术中可以得出，虚拟现实技术重点研究计算机应用技术、控制学、图形图像学、数据库设计、并行计算以及媒体艺术学等多学科融合的技术，学科综合且交叉性强。虚拟现实技术课程的许多理论、方法和技术包括了大量的数学概念和物理规律，例如三维建模中的数值计算、微分方程、力学公式，都要求学生有较深厚的数学功底。虚拟现实技术可以模拟和仿真真实世界中不存在的物质，并可与虚拟环境进行互动体验；在仿真的环境下进行逼真的设计、训练以及做出评价和决策，其所具有的想象性能够激发学生提出问题并产生创新思维。虚拟现实技术不但具有扎实的理论基础和方法，而且拥有众多典型算法，是由工程应用牵引的交叉学科，开发环境和工具丰富多样，硬件设备众多，工程应用中软硬件相结合的集成系统占很大比重的教学。
4.教学创新模式与思路
重视基础，融会贯通。在教学过程中，首先要做好基本概念，基本方法和基本算法的讲解。虚拟现实技术课程内容综合，通常源自不同学科和领域，理论跨度大，对于复杂的理论需要追源溯本，重视基础。在教学中，有意识的创建知识金字塔，逐层讲解，争取做到融会贯通。对于课时受限，不能深入展开的教学内容，需要有侧重的进行选取，覆盖主要内容，重点讲解国内外热点问题，研究重点。
互动教学，学以致用。互动教学是虚拟现实技术课程上达到学以致用非常有效的教学模式。它以学生为主，可有效锻炼学生分析问题，解决问题的能力。例如，根据学生的兴趣、特点采用课堂分组讨论，学生对同一问题具有不同的视角，在小组讨论中，各抒己见，可以辩论，充分调动学生的积极性，激发学生的创新思维，并促进团队协作能力。在互动教学中，教师担任互动的组织者，可不断的发出提问，促使深入讨论。
案例驱动，认知与实践。案例是考察学生掌握知识的有效途径。在虚拟现实技术课堂上根据教学内容，将教授内容融入案例中。案例可分为硬件类、建模类、渲染类、动画类、交互类等不同的类别，这些类别基本概况了虚拟现实的重点内容，通过这些案例，可将学到的理论知识应用到具体实践中，加深对理论的认知。此外，可以根据科研和工程方面的特点，将案例分为算法型和程序型。引导学生积极阅读国内外学术文献，鼓励学生改进相关算法，激发学术创新能力。
5.结论与思考
“虚拟现实技术”学科综合性强，学术理论广，创新思维多，工程应用丰富，如何教授好该课程是一个需要与时俱进、归纳总结的教学过程。在教学中首先要明确教学目标，以基础理论为本，结合其特点，可对不同性质的学生分层教学，有针对性的区别对待，实现融会贯通；采用互动教学模式，在实践教学中以学生为主，达到学以致用；以案例驱动，锻炼学生的认知能力和实践能力。对于本科生，以注重培养学生兴趣为初衷，构建扎实的理论基础，激发学生创新思维，形成良好的学习习惯。对于研究生，以学术研究和工程应用为牵引，循序渐进地掌握专业领域技能，领悟科研方法，为更深层次的知识创新和相关工作奠定扎实的基础。
参考文献
[1]胡小强，虚拟现实技术[M].北京邮电大学出版社，2005.
[2]沈旭昆，“虚拟现实技术”课程教学实践与思考[J].计算机教育，23，03，126-128，2009.
[3]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学F辑，2009，（1）.
作者简介：张凤全，博士，讲师，研究方向，虚拟现实技术。
【关键词】虚拟现实技术 ； 实践教学 ； 创新模式 ； 教学质量
【注】本论文由学校教改项目资助。
【中图分类号】G42 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）7-0275-01
1.引言
虚拟现实技术主要是以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视觉、听觉以及触觉等一体化的虚拟环境，用户科技借助必要的硬件设备以自然的方式与虚拟世界的物体进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验[1]。虚拟现实在汽车、船舶、装备制造、电子信息等产业的数字化设计、质量检测等方面均发挥着重要作用。虚拟现实已成为满足人民日益增长的精神文化生活要求的重要手段，为文化创意产业特别是数字动漫产业的发展提供了技术保障，可以大大提高数字动漫制作的想象力和创造力，提升内容丰富性和视听觉效果逼真性。
针对虚拟现实技术最新的研究热点与难点，本文首先介绍了虚拟现实技术热点关键技术的研究内容，再从教学的角度出发，探究虚拟现实技术课堂中的创新模式，重点分析在教学活动中如何做到融会贯通、学以致用、启发创新的认知与实践，最后提出如何进一步提高教学质量的几点思路[2，3]。
2.虛拟现实技术的关键技术
虚实融合技术是增强虚拟现实内容创作逼真度、增强用户沉浸感的重要手段，其致力于将计算机生成的虚拟景物与客观存在的真实景物共存于同一个虚拟现实空间，从感官和体验效果上给用户呈现虚实融为一体的逼真场景。基于虚实结合的交互策略已成为国内外研究的热点，近期进展主要聚集在：虚拟景物和真实景物的虚实三维注册与空间遮挡处理，虚拟图形物体和真实视频图像的景物颜色融合与一致化处理，基于目的光照信息的场景虚实光照融合及其阴影效果处理，面向虚实融合场景生成的图像与视频素材处理，基于虚实融合场景的界面设计与交互机制，虚实融合场景的用户感知因素分析与可信度量评价等方面。
3.虚拟现实技术课程特点
从虚拟现实技术的关键技术中可以得出，虚拟现实技术重点研究计算机应用技术、控制学、图形图像学、数据库设计、并行计算以及媒体艺术学等多学科融合的技术，学科综合且交叉性强。虚拟现实技术课程的许多理论、方法和技术包括了大量的数学概念和物理规律，例如三维建模中的数值计算、微分方程、力学公式，都要求学生有较深厚的数学功底。虚拟现实技术可以模拟和仿真真实世界中不存在的物质，并可与虚拟环境进行互动体验；在仿真的环境下进行逼真的设计、训练以及做出评价和决策，其所具有的想象性能够激发学生提出问题并产生创新思维。虚拟现实技术不但具有扎实的理论基础和方法，而且拥有众多典型算法，是由工程应用牵引的交叉学科，开发环境和工具丰富多样，硬件设备众多，工程应用中软硬件相结合的集成系统占很大比重的教学。
4.教学创新模式与思路
重视基础，融会贯通。在教学过程中，首先要做好基本概念，基本方法和基本算法的讲解。虚拟现实技术课程内容综合，通常源自不同学科和领域，理论跨度大，对于复杂的理论需要追源溯本，重视基础。在教学中，有意识的创建知识金字塔，逐层讲解，争取做到融会贯通。对于课时受限，不能深入展开的教学内容，需要有侧重的进行选取，覆盖主要内容，重点讲解国内外热点问题，研究重点。
互动教学，学以致用。互动教学是虚拟现实技术课程上达到学以致用非常有效的教学模式。它以学生为主，可有效锻炼学生分析问题，解决问题的能力。例如，根据学生的兴趣、特点采用课堂分组讨论，学生对同一问题具有不同的视角，在小组讨论中，各抒己见，可以辩论，充分调动学生的积极性，激发学生的创新思维，并促进团队协作能力。在互动教学中，教师担任互动的组织者，可不断的发出提问，促使深入讨论。
案例驱动，认知与实践。案例是考察学生掌握知识的有效途径。在虚拟现实技术课堂上根据教学内容，将教授内容融入案例中。案例可分为硬件类、建模类、渲染类、动画类、交互类等不同的类别，这些类别基本概况了虚拟现实的重点内容，通过这些案例，可将学到的理论知识应用到具体实践中，加深对理论的认知。此外，可以根据科研和工程方面的特点，将案例分为算法型和程序型。引导学生积极阅读国内外学术文献，鼓励学生改进相关算法，激发学术创新能力。
5.结论与思考
“虚拟现实技术”学科综合性强，学术理论广，创新思维多，工程应用丰富，如何教授好该课程是一个需要与时俱进、归纳总结的教学过程。在教学中首先要明确教学目标，以基础理论为本，结合其特点，可对不同性质的学生分层教学，有针对性的区别对待，实现融会贯通；采用互动教学模式，在实践教学中以学生为主，达到学以致用；以案例驱动，锻炼学生的认知能力和实践能力。对于本科生，以注重培养学生兴趣为初衷，构建扎实的理论基础，激发学生创新思维，形成良好的学习习惯。对于研究生，以学术研究和工程应用为牵引，循序渐进地掌握专业领域技能，领悟科研方法，为更深层次的知识创新和相关工作奠定扎实的基础。
参考文献
[1]胡小强，虚拟现实技术[M].北京邮电大学出版社，2005.
[2]沈旭昆，“虚拟现实技术”课程教学实践与思考[J].计算机教育，23，03，126-128，2009.
[3]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学F辑，2009，（1）.
作者简介：张凤全，博士，讲师，研究方向，虚拟现实技术。