融合VR、AR学习环境的艺术类计算机课程教学研究

卜一平

（沈阳师范大学 辽宁·沈阳 110000）

虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR）一般是指利用计算机技术生成的感官模拟应用，可表述为“为学生模拟生成一个包括视觉、触觉、听觉等多种感官模拟的三维虚拟空间，学生借助特定的输入与输出设备可进入虚拟空间，并与之进行交互的应用”[1]。就其特点来看，该技术具有构想性、沉浸性和交互性等特征。也正是因为这些属性，从生成角度来看，VR、AR技术是以计算机为中心的多媒介融合的产物；从工具性角度看，它同时也是和其他媒介形式进行融合的重要手段。VR、AR技术是在众多科学技术综合发展中成长起来的教学模式，相较于传统的教学模式，它能够给艺术类专业的计算机课程教学提供更多的可能。

1 艺术类计算机课程教学现状

艺术类计算机课程是一个将科学、艺术、技术交叉融合的综合性课程，采用计算机技术应用素质训练和艺术素质训练相结合的培养方法。艺术类涵盖专业广泛，学生就业主要从事艺术设计相关行业，就业前景较好。而随着科技的发展，计算机课程逐渐成为该专业基础课程，并成为学生培养空间感、表达空间设计思维，主要途径之一。所以各个高校针对艺术设计类专业都加大计算机课程的建设和投入，目前这些计算机类课程采取的教学模式还以多媒体的讲练结合模式为主，此模式对于艺术类学生来说，理解起来比较困难，特别是对空间思维能力培养上有一定难度，需要教师多次演练，才能达到理想效果。随着手机等电子产品逐渐普及，计算机应用更加广泛，艺术类专业学生对技术性和逻辑性较强的计算机教学要求也越来越高，因此计算机教学方式与环境也急需创新改善。另外，目前艺术类专业计算机课程教学目标不清晰，设计的内容要么转变过快，要么老旧，这些问题都让艺术类计算机课程的教学目标越来越模糊，实际的教学方案也缺少连贯性，最终的教学效果也是不尽如人意。

2 VR、AR学习环境在艺术类计算机课程的教学效果

2.1 VR、AR学习环境可以培养学生的空间设计思维能力

对艺术专业的学生来说，拥有较强的空间建构能力、空间想象能力、平立剖的视觉转换能力以及创新与动手实践能力，一直都是该专业学习的难点问题，也是该在教学中关注的重点和需要提升的难题。因为这些抽象设计能力的内容很难利用真实手段对学生进行指导和训练。此外，部分学生在以往学习中由于缺乏空间思维能力和想象力，导致对一些艺术设计问题时无从下手。VR、AR学习环境其优势主要表现在将抽象概念化转变为具体化，让传统教学形式由抽象变成直观。课堂上的学习除了教师的讲授以外，学生还可以通过VR、AR学习环境的介入有效提升对空间的实际理解能力。

2.2 VR、AR学习环境可以创新教学方法

随着5G应用的到来，VR和AR技术的创新应用也给各行各业都带来的更多的可能，在教学领域中更是如此，教师可以利用VR和AR技术的便利，不断创新教学模式，拓展学生的学习环境，促进VR和AR的应用性和科技性更加广泛。同时，教师要不断创新教学方法，将传统的板书以及多媒体等教学手段，更好的融入VR和AR学习环境。让学生的学习欲望更加强烈，才能达到更好的教学效果。

2.3 VR、AR学习环境可以增加学习专注度

VR、AR学习环境有助于提高学生学习专注度。所谓专注度，是指学生进行学习活动时的专注程度。曾经有专家说：“哪里有专注度，哪里才有思考和记忆”[2]。VR、AR学习环境能够为学生提供良好的学习氛围，能够将外界对学生的干扰降至最低。同时VR、AR学习环境还能够很好地提高学生的课堂学习兴趣，寓教于乐，使枯燥的理论知识学习活泼生动化。所以与传统的课堂教学以及MOOC教学相比，VR、AR学习系统更能够吸引学生的注意力，让学生感受到文字和图片表达不出来的知识，有着其独特的优势，未来越来越多的课堂理论知识学习都会在VR、AR系统中完成。

3 VR、AR学习环境在计算机课程教学中的应用前景

VR、AR学习环境能有效改变师生对计算机课程教学的传统理念，教师在教学过程中根据课程的需要，设置不同虚拟学习环境，从而调动课堂学习的气氛，引导学生有计划、有目的、自觉地参与到课堂学习中去，提升学生对理论知识的学习兴趣以及教学中的创新和实践能力[3]。此外，VR、AR学习环境有助于让教师专心构建全新的教育教学场景，更好的把知识点融入虚拟场景中，并通过交互的方式教授知识点。

当前VR、AR学习环境在计算机课程教学中的发展趋势为：一是提供更广的探究空间，与学习成绩管理系统整合。为把VR、AR虚拟环境和学习管理系统两种异构的环境更好地融合，还需要有更多的研究工作者和实践人员的努力。二是虚拟教学环境与真实学习环境的融合。三维虚拟环境的真实感依赖于图形学的发展，但虚拟环境毕竟都是数字化虚拟的，而我们的教学活动还是发生在真实世界里，“虚拟与增强现实”能使学生进行学习活动时有更好的体验，应该在计算机理论课堂教学领域更加普及该种技术。三是三维数字化环境和人工智能技术深度整合。因课堂学习的复杂性，VR、AR虚拟学习环境若要能完全做到像人类行为，比如自动组卷、自动判卷、自动答疑等，还是比较困难的，需要人工智能技术的更高突破。[4]

当然，VR、AR学习环境在教学中的技术层面还存在很多问题，主要体现在VR、AR的开发端，随着AR、VR技术逐步成熟，以及硬件成本不断地下降，AR、VR技术已被广泛应用于各个领域，其中，教育行业被认为是该技术最好的应用场景之一。无论是VR的“沉浸式”学习，还是AR灵活的交互体验，都给教育提供了广阔的想象空间。而AR、VR教育的本质是教育内容的提供。只有内容与通用平台相结合，才能为学生提供相关服务，才能形成AR、VR课堂教育解决方案。然而，AR、VR相关教学环境内容研发具有较大难度，其产品形式更与传统数字化环境差别巨大，如何研发、共享乃至推广AR、VR学习环境产品，仍是目前的难题。

因此，在未来教育中，我们应深掘教学规律，借助VR、AR学习环境，构建VR、AR技术平台支撑下的新型教学模式，更进一步探求VR、AR学习环境如何支持教与学，以提升学生在课堂教学中的学习效果，通过重塑教学方式，回归教育本质，对培育创新型人才和教育提供有力支持。[5]

4 结语

随着学生对学习环境的良好体验感的要求越来越高，在5G快速发展的基础上，VR和AR技术可以通过各种设备实现课堂教学环境全方位的真实还原和再现。VR和AR学习环境在计算机课堂教学中的有效应用，更是因为其打破了以往观念中三维空间的展示状态，让学生能够利用VR和AR技术进入设计好的虚拟课堂中，从而产生真切、有趣的使用感。正是在这种与虚拟教学的互动过程中，学生才可以更有效地掌握枯燥乏味的理论知识点和更好的解决教师在虚拟场景中布置的各个专业相关问题。艺术类计算机课程是美学与实践的组合，是灵感与空间的碰撞。在专业教学中应用VR和AR技术的学习环境，将实现教育与科技的飞跃。艺术类专业和广大专业一样，其计算机等理论课程教学环节一定要和当下专业的技术发展相贴合，要完全迎合技术的提升。当下，VR和AR技术已经在教育行业当中占有了一席之地，未来在应用方面将有更加广泛的发展，新技术的融合使用必然会激发新的教学模式改革。以学生能力培养为导向，结合更多的科学技术手段，不断创新课程教学模式，提升教学质量，这才是教育行业发展的正确道路。