虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課制作中的應(yīng)用

周志華

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，微課以一種新型的教學(xué)形式進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，改變了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，對(duì)新教學(xué)改革帶來(lái)了很大的沖擊。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)將虛擬環(huán)境模擬使產(chǎn)生一種虛擬的三維環(huán)境，人們通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)與虛擬環(huán)境形成一種交互式的信息融合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課制作中應(yīng)用，不僅能豐富教學(xué)內(nèi)容，還可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互作用讓學(xué)生感受虛擬現(xiàn)場(chǎng)的氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課制作中的應(yīng)用進(jìn)行探索，首先闡述了相關(guān)的概念，其次解析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，最后分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微課；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；微課制作；應(yīng)用

一、相關(guān)概述

“微課是以微型教學(xué)視頻為主要載體，針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的新型在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻課程，則是將微課定位于一種網(wǎng)絡(luò)課程?！蔽⒄n的核心技術(shù)是教學(xué)視頻的制作，在微課教學(xué)視頻的制作過(guò)程中主要有三點(diǎn)：首先微課的制作需要先完成教學(xué)課件和教案，通過(guò)課件和教案來(lái)分析教師應(yīng)該傳授學(xué)生哪些知識(shí)點(diǎn)，規(guī)劃教師的教學(xué)技能，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征進(jìn)行分析，規(guī)劃學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，所以課件和教案的制作，給微課教學(xué)視頻的制作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次微課教學(xué)視頻具有教學(xué)時(shí)間短、內(nèi)容精良、資源豐厚、情景化和人性化的教學(xué)特點(diǎn)，所以在錄制方面要求非常高，需要投入大量的資源，微課視頻短小精悍、但錄制過(guò)程資源消耗比較大的，而且效果比較低，在場(chǎng)景搭建方面也比較困難，由于各方面的困難因素，從而影響了微課教學(xué)視頻的制作，阻礙了微課教學(xué)的發(fā)展。最后微課視頻的剪輯過(guò)程的部分也是非常重要的，通過(guò)把攝像機(jī)拍攝的各個(gè)鏡頭，通過(guò)Premiere剪輯技術(shù)和AE合成技術(shù)來(lái)合成和編輯拍攝的視頻，導(dǎo)出最優(yōu)質(zhì)的微課教學(xué)視頻，從而提高微課教學(xué)視頻的質(zhì)量。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都取得了重大的進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以體感交互技術(shù)、仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)交叉在一起的技術(shù)。針對(duì)微課教學(xué)視頻制作中的困難，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)制作微課教學(xué)視頻可以解決傳統(tǒng)錄制過(guò)程中的場(chǎng)景搭建和拍攝技術(shù)不到位的一些困難，從而讓微課教學(xué)視頻的制作得到更好的完善。

二、VR技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)VR技術(shù)，主要是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，形成一個(gè)虛擬的三維或二維教學(xué)場(chǎng)景，也可以稱(chēng)為仿真技術(shù)。到目前為止，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是仿真技術(shù)和交互性，在教育領(lǐng)域也得到了初步的運(yùn)用，在課堂教學(xué)中通過(guò)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性，讓學(xué)生能夠感受到自己處在當(dāng)時(shí)教學(xué)環(huán)境中的感覺(jué)，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在微課教學(xué)視頻制作運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其原理也是一樣，通過(guò)仿真技術(shù)還原現(xiàn)實(shí)的教學(xué)環(huán)境，更加體現(xiàn)其體驗(yàn)感、真實(shí)感。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性，讓學(xué)生親臨其中去體驗(yàn)，從而豐富教學(xué)內(nèi)容和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性。在微課制作中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包含了幾點(diǎn)關(guān)鍵性的技術(shù)：

（一）建模技術(shù)

人們?cè)谶\(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作微課前，要對(duì)微課的錄制背景和各個(gè)物體進(jìn)行構(gòu)建三維模型，這也是學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。例如，通過(guò)3DMax建模軟件進(jìn)行三維模型的構(gòu)建，在3DMax中制作人員通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)的幾何物體變形和處理，形成與實(shí)際錄制教學(xué)場(chǎng)景相似的教學(xué)場(chǎng)景的三維模型，同時(shí)構(gòu)建各種物體、人員的三維模型，在對(duì)構(gòu)建的模型添加各種光照、材質(zhì)、形態(tài)等多方面的質(zhì)感，使構(gòu)建的三維模型更加接近現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能體驗(yàn)到真實(shí)的感覺(jué)。但建模軟件不僅僅局限于一種，常用的建模軟件還有MaYa3D建模、Blender3D建模、Flame建模等，都是平常人們?cè)谥谱鬟^(guò)程中運(yùn)用的建模工具。

（二）攝像機(jī)的跟蹤技術(shù)

攝像機(jī)的跟蹤技術(shù)到目前為止主要有兩種方式：一種是機(jī)械式傳感技術(shù)；另一種是計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)。機(jī)械式傳感技術(shù)是通過(guò)電子傳感設(shè)備來(lái)獲取攝像機(jī)上相關(guān)的參數(shù)，來(lái)識(shí)別攝像機(jī)的位置。圖像識(shí)別技術(shù)是通過(guò)識(shí)別攝像機(jī)拍攝的圖片跟蹤攝像機(jī)的位置。通常虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課制作過(guò)程中對(duì)于攝像機(jī)的跟蹤一般采用的是計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)。在微課制作運(yùn)用攝像機(jī)跟蹤是比較重要的部分，假如在攝像過(guò)程中計(jì)算機(jī)無(wú)法識(shí)別攝像機(jī)的位置，導(dǎo)致拍攝的畫(huà)面與現(xiàn)實(shí)環(huán)境存在差異，從而影響教學(xué)質(zhì)量，打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，所以攝像機(jī)跟蹤技術(shù)也是制作中技術(shù)的重要組成部分。

（三）背景的生成技術(shù)

虛擬場(chǎng)景的合成需要對(duì)虛擬場(chǎng)景的三維模型和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的圖片和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，通過(guò)調(diào)節(jié)控制鍵控制圖像和視頻的播放進(jìn)度，形成圖片、音頻、視頻進(jìn)度吻合的背景視頻。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處理背景圖像和虛擬場(chǎng)景的同時(shí)，通過(guò)色鍵控制器攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤，讓攝像機(jī)鏡頭跟隨人物的移動(dòng)而移動(dòng)。在制作過(guò)程中為了保證視畫(huà)面的質(zhì)感和質(zhì)量，需要運(yùn)用大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。

（四）圖像的合成技術(shù)

在圖像合成的前期，需要提取攝像機(jī)的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和整理，運(yùn)用摳圖技術(shù)把人物圖像和場(chǎng)景進(jìn)行分離。最后通過(guò)對(duì)攝像機(jī)的距離進(jìn)行控制，把前景圖像和背景圖像進(jìn)行合成，形成完整的背景。

三、VR技術(shù)在微課制作中的應(yīng)用

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，促進(jìn)了多媒體教學(xué)模式的發(fā)展，微課教學(xué)模式得到前所未有的發(fā)展，同時(shí)微課、虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)在教育領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，在課堂教學(xué)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)二維或三維增強(qiáng)技術(shù)，很大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（一）利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作教學(xué)課件

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)人員通過(guò)制作word、ppt等多種形式的平面展開(kāi)教學(xué)課件，在信息時(shí)代的沖擊下，為了改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，微課和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域不斷的發(fā)展，教學(xué)人員為了改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)完善教學(xué)課件，利用VR技術(shù)把傳統(tǒng)課件中的各種物體進(jìn)行建模，然后運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把圖片、聲音、文字和視頻等進(jìn)行合成，最后形成完整的三維教學(xué)課件。在教學(xué)過(guò)程可以讓學(xué)生通過(guò)VR設(shè)備從不同的角度來(lái)觀(guān)察和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生產(chǎn)生好奇感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（二）虛擬教學(xué)場(chǎng)景

對(duì)于操作性的學(xué)生，傳統(tǒng)教學(xué)中理論知識(shí)講解和教師的示范，無(wú)法完全讓學(xué)生掌握其操作技能。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以直觀(guān)的將虛擬場(chǎng)景展現(xiàn)在學(xué)生面前，虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)交互性的運(yùn)用可以更好的讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中去更加深刻的體驗(yàn)，不受教學(xué)環(huán)境、場(chǎng)地、設(shè)備的限制。通過(guò)學(xué)生在虛擬環(huán)境中的體驗(yàn)，體現(xiàn)出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互作用。例如，工科類(lèi)學(xué)生在做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)候，由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、場(chǎng)地、設(shè)備的限制，學(xué)生在觀(guān)察實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)法精確的觀(guān)察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，將虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景展現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)VR設(shè)備重復(fù)的觀(guān)察，清晰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析整理。

（三）虛擬教室的建構(gòu)

虛擬教室是教學(xué)環(huán)境的一部分，虛擬現(xiàn)實(shí)教室是目前各級(jí)各類(lèi)學(xué)校，針對(duì)教師虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課件制作方面的不足和學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)形成教學(xué)場(chǎng)景。教師可以通過(guò)虛擬教室直接把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于微課制作中去，很多制作上技術(shù)不足的困難。利用虛擬教室將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到微課的制作中去，大幅度的提高了微課質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。例如，江西省第十九中學(xué)為了促進(jìn)教學(xué)改革的需要，建構(gòu)了虛擬現(xiàn)實(shí)教室，其中極大程度上提高教師和學(xué)生之間溝通交流，教師可以實(shí)時(shí)像學(xué)生提出問(wèn)題，學(xué)生也可以隨時(shí)作答，解決了教師在場(chǎng)，學(xué)生緊張等不良反應(yīng)，在不同程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)束語(yǔ)

在“大數(shù)據(jù)”時(shí)代背景下，VR技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、娛樂(lè)領(lǐng)域和教育領(lǐng)域廣泛的運(yùn)用，沉浸性、交互性、想象性讓VR技術(shù)微課短視頻發(fā)展提速明顯，VR教育能夠快速的發(fā)展，在未來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將有更廣闊的發(fā)展空間，引領(lǐng)未來(lái)世界的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]方程，袁亞興.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在微課制作中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13（16）：209-210+242.

[2]楊麗.交互式微課資源的設(shè)計(jì)研究[D].廣西師范大學(xué)，2015.

[3]張玄，劉清毅，任乃賓.淺談微課制作中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[J].陜西廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，18（01）：30-33.

[4]史鐵君.虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用[D].東北師范大學(xué)，2008.