基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智慧課堂教學(xué)應(yīng)用研究*
——以攝像技術(shù)課程為例

李 舟

（廣西開放大學(xué) 教育技術(shù)中心，廣西 南寧 530023）

引言

攝像技術(shù)是一門實(shí)踐性、操作性、技術(shù)性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生將所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)際的制作中，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，傳統(tǒng)的教學(xué)模式容易受時(shí)間和空間的限制，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不夠理想。因此，攝像技術(shù)課程改革需要探究一種新的教學(xué)模式，改善教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)全稱為Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一套仿真系統(tǒng)，用來創(chuàng)建并體驗(yàn)虛擬世界，為用戶帶來更好的沉浸感、真實(shí)感和臨場(chǎng)感。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用下，用戶可以根據(jù)自己的選擇，借助虛擬裝置進(jìn)行體驗(yàn)。它是多種技術(shù)共同作用的結(jié)果，具有強(qiáng)烈的沉浸性和自主性，可以同時(shí)融合多種信息以及實(shí)體行為的交互，從而明確地捕捉使用者的行動(dòng)進(jìn)行互動(dòng)，再通過傳感設(shè)備使用戶獲得視覺、聽覺、觸覺等感官體驗(yàn)。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)出沉浸性、感知性（也稱為想象性）、交互性三個(gè)特性。其中，沉浸性是指VR 交互技術(shù)可以視聽、動(dòng)感等多樣化的形式體現(xiàn)，讓用戶在創(chuàng)設(shè)的虛擬化環(huán)境中，體驗(yàn)到真實(shí)性的感知。就創(chuàng)設(shè)的虛擬情景而言，用戶處于主導(dǎo)地位，因?yàn)樘摂M環(huán)境流程相對(duì)繁雜，同時(shí)需實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使用戶沉浸在其中，愿意與虛擬環(huán)境之間進(jìn)行互動(dòng)，并將其作為客觀存在的真實(shí)環(huán)境。感知性是指VR 交互技術(shù)在投入使用時(shí)，需在聽覺、視覺、力覺等傳感裝置的輔助，從而促使創(chuàng)設(shè)的虛擬化環(huán)境感知性得到進(jìn)一步的優(yōu)化。交互性是VR 交互技術(shù)的特性，其涵蓋有兩個(gè)層面：一是人在感知器官支持下感知虛擬環(huán)境中傳達(dá)給人的聽覺、視覺等各種信息，并且針對(duì)感知信息產(chǎn)生行為反饋；二是VR 交互系統(tǒng)感知到人對(duì)虛擬環(huán)境的超控，作出相應(yīng)的反饋[1]。

二、智慧課堂概述

智慧課堂蘊(yùn)含“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面的含義。一是教學(xué)觀念和模式的轉(zhuǎn)變，教師從傳授者變成學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，它要求教師有隨機(jī)應(yīng)變的能力，借助課程智慧平臺(tái)生成動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，教師要及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)和進(jìn)程，能夠做到因材施教，使交流互動(dòng)更立體暢通。二是學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。學(xué)生按需學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，課程智慧平臺(tái)為其提供展示的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)與同學(xué)的互助互動(dòng)，充分挖掘?qū)W生的積極性與參與性，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新和發(fā)展智慧。因此，智慧課堂具有啟迪性、體驗(yàn)性、創(chuàng)造性、生成性、道德性等特征[2]。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與智慧課堂的契合點(diǎn)

2018 年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》以來，學(xué)術(shù)界有關(guān)智慧課堂和智慧教育教學(xué)的研究不斷增多，各種新理念、新教法、新模式層出不窮。比如在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)造真實(shí)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)。在學(xué)法指導(dǎo)上，可設(shè)計(jì)支持學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)與表達(dá)的教學(xué)活動(dòng)，還可以基于智慧平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)別化指導(dǎo)。在學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)階段，可設(shè)計(jì)認(rèn)知風(fēng)格測(cè)量模型、學(xué)習(xí)風(fēng)格自測(cè)問卷表、創(chuàng)新能力測(cè)評(píng)模型、職業(yè)興趣測(cè)試量表、批判性思維測(cè)量量表等數(shù)據(jù)分析模型，客觀分析學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)、學(xué)生特質(zhì)以及學(xué)生行為，進(jìn)而為改進(jìn)教育教學(xué)、支持教學(xué)運(yùn)行決策提供啟發(fā)和依據(jù)。此外，還有探究型學(xué)習(xí)模式、創(chuàng)客模式、協(xié)作學(xué)習(xí)模式等多種新模式。其中，創(chuàng)造真實(shí)學(xué)習(xí)情境可利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行情境創(chuàng)建，使抽象的概念、難以觀察的現(xiàn)象等形象化，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的參與度，使學(xué)習(xí)更加投入。在探究型學(xué)習(xí)模式中，依托的是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR） 技術(shù)在“智慧教室”中的應(yīng)用。通過VR 技術(shù)、3D 打印技術(shù)以及全息投影技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容仿擬成可視場(chǎng)景，并進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，利于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)探究[3]。

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)是智慧教學(xué)中常用的一種教學(xué)手段，許多教學(xué)方法需要借助其開發(fā)的資源和平臺(tái)?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智慧教學(xué)的密切關(guān)聯(lián)，有學(xué)者提出虛擬現(xiàn)實(shí)在沉浸性、感知性、交互性以外的第四種特性：智慧性。趙沁平[4]指出，虛擬人（計(jì)算機(jī)控制設(shè)備） 操縱實(shí)體（如飛機(jī)、車輛等） 成為VR 系統(tǒng)的重要組成部分，這些智能體的行為使得VR 系統(tǒng)所具有的3I 特征向4I 發(fā)展，即VR 系統(tǒng)將具有更多的智能特征。在教學(xué)中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段開展智慧課堂的教學(xué)亦成為現(xiàn)實(shí)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝像技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一） 虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于攝像技術(shù)課程教學(xué)的思路

虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能為學(xué)生帶來沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，其交互性為學(xué)生提供如真實(shí)環(huán)境般的聽覺、視覺等感受，讓學(xué)生能在真實(shí)的環(huán)境中與教師、同學(xué)共同探討問題，提高團(tuán)隊(duì)合作效果。當(dāng)學(xué)生難以實(shí)地取景拍攝時(shí)，使用虛擬環(huán)境進(jìn)行拍攝，可以使學(xué)生在教室內(nèi)就能拍到豐富的外景，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生的視野。

（二） 虛擬現(xiàn)實(shí)在攝像技術(shù)課程理論教學(xué)中的應(yīng)用

攝像技術(shù)課程的理論知識(shí)包括“攝像機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理”“畫面構(gòu)圖的要素”“拍攝的景別”“拍攝的角度”“運(yùn)動(dòng)鏡頭類別”“光影效果”等，如果用傳統(tǒng)的講授方式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生會(huì)覺得枯燥，注意力會(huì)下降。使用VR 技術(shù)將各個(gè)理論知識(shí)內(nèi)容構(gòu)建成虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生不用面對(duì)枯燥的理論概念和形式單一的案例圖片等，而是猶如進(jìn)入3D影院般的獲得身臨其境的體驗(yàn)?？梢酝ㄟ^手柄控制視覺的遠(yuǎn)近，將人物由全景推進(jìn)到中景，便可感受不同景別所帶來的不同畫面效果，更好地理解各種景別的概念。

此外，還可以通過手柄旋轉(zhuǎn)被拍攝對(duì)象的方位，直觀感受各種拍攝角度，被攝主體形象特征和意境的改變。而對(duì)于運(yùn)動(dòng)鏡頭、光影效果等學(xué)生較難理解的知識(shí)點(diǎn)，虛擬環(huán)境所帶來的視覺與聽覺上的感受將更強(qiáng)烈，學(xué)生在享受視覺、聽覺沖擊感的同時(shí)，能切身領(lǐng)會(huì)不同環(huán)境下運(yùn)動(dòng)鏡頭和光影的拍攝效果。通過沉浸式、近距離的觀察，可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

（三） 虛擬現(xiàn)實(shí)在攝像技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

攝像技術(shù)課程的實(shí)踐內(nèi)容，主要是運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，操作攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)地拍攝和短片創(chuàng)作。由于客觀條件的限制，攝像實(shí)踐教學(xué)通常只能在校外開展，難以廣泛采集素材，這限制了學(xué)生的創(chuàng)作思路，影響學(xué)生拍攝的積極性。因此，使用VR 技術(shù)構(gòu)建虛擬的拍攝環(huán)境，可突破空間上的限制。學(xué)生只需要將攝像機(jī)與VR 頭顯捆綁在一起，便可自由拍攝虛擬環(huán)境中的畫面內(nèi)容。在拍攝前，可以選擇市場(chǎng)上現(xiàn)有的各種VR 資源進(jìn)行虛擬拍攝，也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，自己設(shè)計(jì)構(gòu)建虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)踐操作。如果實(shí)踐過程是在影棚的綠幕環(huán)境下進(jìn)行，可以將人物融合到VR 場(chǎng)景中，這種虛實(shí)結(jié)合的方式能夠幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)置身于各種場(chǎng)景中的拍攝。比如，有學(xué)生選擇了VR 游戲地圖威尼斯，在影棚中拍攝了街區(qū)畫面，通過OBS（Open Broadcaster Software） 軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)覽之后，最終得到街區(qū)和人物的畫面效果。

由此，實(shí)踐教學(xué)不再受限于固定的空間，學(xué)生憑借虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不管是真實(shí)的客觀世界，還是想象的事物都可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來制作，從而為影片角色制作提供了可能[5]，學(xué)生創(chuàng)作也可以發(fā)揮想象，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

五、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的攝像技術(shù)課程智慧課堂的構(gòu)建策略

攝像技術(shù)課程教學(xué)用上虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，無論是理論還是實(shí)踐教學(xué)，都可為學(xué)生提供更加豐富的教學(xué)資源。運(yùn)用多種教學(xué)手段和教學(xué)方法，使學(xué)生在做中學(xué)，在體驗(yàn)中學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，從而促進(jìn)技能的不斷提升。本研究以“軸線規(guī)律”章節(jié)的內(nèi)容為例，探討基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的攝像課程智慧課堂之應(yīng)用途徑。

（一） 教學(xué)內(nèi)容

學(xué)習(xí)攝像軸線的概念，理解并掌握軸線規(guī)律，了解軸線的類型、越軸的情況，以及5 種避免越軸的方法，學(xué)習(xí)如何在攝像實(shí)踐中，拍攝出符合軸線規(guī)律的短片。

（二） 學(xué)情分析

通過學(xué)校教學(xué)管理平臺(tái)往期作業(yè)完成后所得的數(shù)據(jù)來看，學(xué)生能基本了解攝像的基本操作及拍攝技巧，并能熟練運(yùn)用拍攝的景別、角度、高度等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐操作。但由于剛接觸軸線的知識(shí)，加之平時(shí)對(duì)生活中的人物對(duì)話關(guān)系、位置、方向等觀察不多，在進(jìn)行第一輪軸線的基礎(chǔ)知識(shí)講解后，對(duì)關(guān)系軸線與方向軸線這兩種類型容易產(chǎn)生混淆，對(duì)5 種越軸的方式難以靈活運(yùn)用。另外，學(xué)生理解知識(shí)的程度也會(huì)有所差異，因此，需要借助一些比較直觀的方式，提高他們的認(rèn)識(shí)，提高參與課堂教學(xué)的積極性。

（三） 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：理解軸線的概念和軸線規(guī)律，能分辨軸線的類型，辨認(rèn)出越軸的情況及說出用哪種方法避免越軸。

能力目標(biāo)：通過練習(xí)，使學(xué)生能夠利用軸線規(guī)律進(jìn)行拍攝。

素質(zhì)目標(biāo)：通過實(shí)踐拍攝，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活細(xì)節(jié)的習(xí)慣；培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的習(xí)慣；培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并尋求解決辦法的習(xí)慣。

（四） 教學(xué)設(shè)計(jì)

1.情境創(chuàng)設(shè)

將課堂教學(xué)設(shè)計(jì)成攝像工作室，教師的身份變?yōu)榭偙O(jiān)，學(xué)生為攝像師，教學(xué)內(nèi)容變?yōu)楣ぷ魇业闹谱鲿?huì)議內(nèi)容，教師發(fā)放任務(wù)書與引導(dǎo)文。

2.導(dǎo)入新課

通過多媒體播放軸線概念及軸線規(guī)律的案例，復(fù)習(xí)拍攝的景別、角度、高度等基礎(chǔ)知識(shí)，并利用VR 設(shè)備的虛擬場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生身臨其境地觀察在不同軸線類型中攝像機(jī)的擺放與走位。

3.探究學(xué)習(xí)

作為總監(jiān)的教師召開制作會(huì)議，強(qiáng)調(diào)制作規(guī)范，作為攝像師的學(xué)生學(xué)習(xí)會(huì)議內(nèi)容及規(guī)范，根據(jù)分組，按照引導(dǎo)文的要求，在VR 案例中配合手柄的操作，分別對(duì)方向軸線、運(yùn)動(dòng)軸線、關(guān)系軸線的虛擬角色進(jìn)行拍攝。之后，學(xué)生進(jìn)行小組討論，商討分別運(yùn)用哪種越軸方法來處理5 個(gè)存在越軸問題的短視頻。完成后將拍攝的視頻上傳到學(xué)校教學(xué)管理平臺(tái)上。

4.實(shí)時(shí)互動(dòng)

教師通過“紅蜘蛛”多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件的屏幕監(jiān)測(cè)功能對(duì)各組拍攝的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作過程中出現(xiàn)的問題并進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。同時(shí)，教師還可在教學(xué)管理平臺(tái)上對(duì)學(xué)生提交的作品進(jìn)行審核批閱，結(jié)合拍攝過程中的失誤操作，選取典型性的問題，通過平臺(tái)展示出來，針對(duì)不足提出修改意見，再通過VR 設(shè)備展示正確的拍攝效果。學(xué)生通過沉浸式的觀察得到直觀的感受，并與自己的作業(yè)進(jìn)行對(duì)比。

（五） 總結(jié)評(píng)價(jià)

情境教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)教師的修改意見，對(duì)自己的作業(yè)進(jìn)行調(diào)整，最終得到一個(gè)相對(duì)完善的作業(yè)短片。教師除了對(duì)作業(yè)的結(jié)果進(jìn)行考核評(píng)價(jià)外，還會(huì)把學(xué)生在實(shí)踐過程中的表現(xiàn)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、操作規(guī)范、工作態(tài)度和各階段任務(wù)的成績(jī)納入評(píng)價(jià)體系，進(jìn)行總體考評(píng)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析，客觀地反映教學(xué)過程中的不足，得出相關(guān)結(jié)論，為后續(xù)課程的開展提供依據(jù)和指導(dǎo)。

六、結(jié)語

以上是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高職攝像課程教學(xué)設(shè)計(jì)、構(gòu)建和實(shí)施的一些探討。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為攝像技術(shù)提供了新的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作空間，使學(xué)生擁有更廣闊的藝術(shù)天地。它能將各種創(chuàng)意畫面形象化，學(xué)習(xí)者也可以獲得新的沉浸和交互體驗(yàn)。由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為教育信息化的重要組成部分，對(duì)于轉(zhuǎn)變教育理念和教學(xué)手法、深化教育改革、提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有深遠(yuǎn)的意義，教育工作者要善于開發(fā)適應(yīng)課堂教學(xué)的新內(nèi)容，不斷探索智慧課堂的教學(xué)新模式。