虚实结合下实验教学模式的探讨与应用

王会燕，孙 逊，刘 畅

(苏州市职业大学 计算机工程学院，江苏 苏州 215104)

《教育信息化2.0行动计划》强调推动教育观念更新、模式变革、体系重构，需要针对问题运用新手段，制定新举措[1]。在新时代、新技术背景下，传统的实验教学在内容、形式上已经暴露出较多的弊端，以“摄影摄像基础”课程实验教学为例，主要有以下三个问题：一是实验场所有限。学生拍摄练习所需的新闻现场存在不可复制的问题，造成实验操作与练习受限。二是实验设备数量、种类局限。实际实验设备存在排他性，更新周期长，借用手续复杂等问题[2]。三是实验数据易丢失。摄影摄像实验数据存在被其他使用者格式化的风险。为解决以上实验教学难题，利用虚拟仿真在线实验平台，结合虚与实的实验环境进行教学实践，探讨虚实环境下的实验教学模式与效果。

1 虚拟仿真在线实验平台的优势

虚拟仿真在线实验平台是通过校企合作的方式，以“内容建设”为中心[3]，依托计算机仿真技术、虚拟现实技术搭建的综合教学平台[4]。该平台依托虚拟仿真在线实验室与实际实验室的优势，为师生开展线上线下的实验活动提供有利条件。

1) 在线开放。虚拟仿真在线实验平台通过网络模式为实验参与者提供服务。教师可以在线授课，在线发布实验任务。学生通过虚拟仿真在线实验平台学习实验知识，操作虚拟实验设备，完成实验任务，获得专业知识与技能。

2) 资源丰富。虚拟仿真在线实验平台提供的资源主要包括在线实验资源库、实验场景和实验设备，解决了场景复制难和场景时空维度受限等难题。学生可以在虚拟实验室中了解职业环境、设备使用流程和使用技巧，并在虚拟环境中反复操作与练习。

3) 实验过程可追踪，实验结果可测评。虚拟仿真在线实验平台提供了实验过程管理、实验结果评价、实验成绩汇总和分析等功能，为教师开展实验教学提供便利。学生利用虚拟仿真在线实验平台进行虚拟实训和实验操作，其实验结果被存储在系统中。学生提交实验结果后，系统的预设评判标准或教师新增的评判标准将对学生的实验结果进行实时测评。学生也可通过虚拟仿真在线实验平台进行自评和互评。实验过程可追踪，便于教师实时关注学生的学习状态。

2 虚实结合下的实验教学模式

虚拟环境能够强化学习者“心流”体验，使学习者能够愉快地沉浸在交互的学习环境中，集中精力完成学习任务[5-6]。课题组成员通过长期的教学实践与探索，提出虚实结合下的实验教学模式，如图1所示。

图1 虚实结合下的实验教学模式

3 虚实结合下实验教学模式在实践中的应用

虚拟仿真在线实验平台是江苏省数字媒体与技术实训基地2018年信息化项目的主要内容。虚拟现实技术与职业教育的深度融合，能够全面提升职业教育的教学质量[7]。文章结合虚拟仿真在线实验平台和实际实验课堂教学环境，根据学生学习特点，按照“实验项目教学+虚拟环境实训+实际操作练习”的实验教学模式，进行实训项目教学设计。

3.1 焦距、光圈、景深的相互关系项目实训教学

焦距、光圈、景深之间的关系是“摄影摄像基础”课程的重点和难点。传统实验教学中，教师要花费较长的时间讲解焦距、光圈、景深的概念和原理。在实际实验过程中，由于实验设备数量、种类局限，以及课时不足等原因，学生对知识点的理解不够透彻，继而影响后续课程的学习。

虚拟仿真在线实验平台结合实际实验设备，为学生提供良好的实验与实训条件：一是获得更多的专业设备和场景使用机会。学生可以使用虚拟仿真在线实验平台中多种型号的数码相机和摄影摄像镜头进行操作练习，获得更深层次的学习体验。虚拟实验器材如图2(a)所示。二是师生之间、师生与虚拟设备之间、师生与实际设备之间可以进行更加丰富的交互活动。学生可以使用鼠标或通过触屏认识数码相机各个部件的按钮位置与功能，还可以调节光圈值、ISO值、快门值等。学生在使用实际实验设备时，可以获得相应的交互体验。实际实验设备如图2(b)所示。学生专业技能得到提升后，可以在线预约专业摄影摄像设备和场地进行作品创作。

图2 虚拟实验器材与实际实验设备

3.2 节目现场录播项目实训教学

实验前，学生通过虚拟仿真在线实验平台录播系统中“新手学习”项目自学录像设备的基础知识，如拍摄前的准备步骤、机位的选择等。实验过程中，学生通过“技能训练”项目完成录像设备组装，通过练习和自测提升自身技能。虚拟实验场景如图3(a)所示。

现场录播时，学生不仅要熟练使用运动镜头，还要掌握滑轨、摇臂等设备的正确操作方法。通过虚拟仿真在线实验平台的录播场景和实验设备，学生能够自主控制摄像的机位、角度，掌握数字控制器，灵活切换不同的运动镜头。学生课前完成虚拟节目录制的实验任务，课堂中使用实际场景和实验设备完成实际实验任务。实际实验场景如图3(b)所示。在实际实验场景中，学生与教师、学生与实际设备的交互，弥补了虚拟环境带来的不真实感。

图3 虚拟实验场景和实际实验场景

3.3 新闻现场录制项目实训教学

新闻现场录制是新闻从业人员的基本技能。虚拟仿真在线实验平台中多样的新闻场景和实验设备，解决了新闻时效性丢失和虚拟情景教学资源不足的难题[8]。

实验项目要求学生利用虚拟仿真在线实验平台中不同的新闻现场和Premiere编辑软件制作一段新闻采访视频和一段车祸新闻视频，要求学生综合运用景别、构图、运动镜头，完成以下实验任务：①新闻采访视频，主要包括新闻现场环境、被采访者的全貌、被采访者的主要讲话内容；②车祸现场实录，主要包括车祸现场状况、车辆损坏程度、司机状态、交警处理情况；③将制作好的视频上传至实验平台。在虚拟实验场景中，学生借助虚拟场景指示，利用虚拟摄像机录制新闻素材。虚拟实验车祸现场录制如图4(a)所示。视频后期制作如图4(b)所示。

图4 虚拟实验车祸现场录制和视频后期制作

3.4 虚实结合下的实验教学效果

课题组成员采用“实验项目教学+虚拟环境实训+实际操作练习”的实验教学模式进行授课，并对参与实验教学的170位学生进行实验教学满意度问卷调查。问卷调查满意度设定非常不满意为1分，不满意为2分，一般为3分，基本满意为4分，非常满意为5分。本次问卷调查共发放问卷170份，回收问卷170份，有效问卷167份，无效问卷3份。根据满意度得分权重和与之对应的有效问卷数，求得满意度得分总和，然后除以有效问卷总数，得出每一个调查题目的满意度平均分。虚实结合下实验教学满意度调查结果如表2所示。

表2 虚实结合下实验教学满意度调查结果

问卷调查发现：学生通过虚实结合的实验场景训练，能够较好地理解与掌握教学内容，并且能够创作作品；虚拟仿真在线实验平台对实验室的网速和计算机的性能要求较高，虚拟场景画面可能出现卡顿的现象。

4 结语

本研究基于“实验项目教学+虚拟环境实训+实际操作练习”的实验教学模式，结合虚拟实验室的不同优势，利用虚拟现实技术真实地模拟实验设备和实验环境，提供多样化的专业设备和场景，以及多种交互方式，将实验虚拟化、在线化，为学生实验课程的学习提供新的途径，能够显著提升学生的学习积极性和创造性。