基于VR技术的初中“陶瓷文化”校本课例 设计与开发初探

陈美谭 李枝华 廖芷莹 徐倩倩 逯靖雯 曾婷 梁诗敏 蔡秋琳

摘要：传统文化进入课堂成为当前热点，许多学者对此进行了相关研究，但国内有关传统文化进入课堂的研究中大多未将信息技术考虑进去，而VR技术作为当前国内外最为火热的新兴信息技术之一，能够有效解决传统课堂教学在情境创设、时空切换、情感体验、思维训练等方面的问题。基于此，本文以佛山本土陶瓷这一典型传统文化为研究对象，对相关课例的设计与开发进行初步探究。

关键词：VR技术;陶瓷文化;课例

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）15-0070-04

在“南国陶都”佛山，虽然石湾陶艺入选第二批全国中小学中华优秀文化艺术传承项目名单，但开展陶瓷文化传承教学的学校仍然很少，且在具体的教学过程中，由于传统文化课程师资的紧缺，课程的教学模式、教学内容、教学活动等在很大程度上受到了限制，而且教学资源消耗快、花销大，在这种情况下，学生难以深入地学习。而VR技术凭借其所创建的虚拟信息环境，能使学生具有身临其境的沉浸感，其与环境完善的交互能力，并有助于启发构思等特点，与课程相结合正好解决了这些问题。因此，传统陶瓷文化校本课例与资源的设计及开发便十分具有现实意义。

● 概念解读与现状综述

1.VR技术

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是仿真技术的重要方向之一，是仿真技术与多种先进技术与科学，如计算机图形学、互联网技术、多媒体技术、人机接口技术、传感技术等的结合。[1]

虚拟现实技术主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等三方面内容，具有“3I”特性，即交互性、沉浸感和想象性。人们既可以通过视听等方式沉浸于虚拟环境中接受数字信息，也可以通过空间化的方式去改变、创造信息，与虚拟环境产生互动，进而激发想象力和创造力。

目前，VR技術广泛应用于医学、娱乐、军事航天、室内设计等领域。值得注意的是，虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃，它营造了“自主学习”的环境，将传统的“以教促学”的学习方式改变为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。

2.陶瓷文化

陶瓷是陶器和瓷器的总称，是一种工艺美术，也是民俗文化。本文所涉及的陶瓷均特指佛山本土陶瓷。

佛山市是我国最大的、最重要的陶瓷生产基地之一，佛山陶瓷在中国的陶瓷行业中拥有举足轻重的地位。关于佛山陶瓷文化，体现在产业基础优势和文化资源两个方面。

在产业基础优势上，石湾陶瓷是佛山陶瓷一张亮丽的名片，正因为有了石湾陶瓷，佛山享有了“南国陶都”的桂冠，正因为有了石湾，才形成了今天以石湾为基础延伸发展起来的“大佛山陶瓷”这一地域经济的概念。石湾有源远流长的陶文化底蕴，是岭南文化的重要组成部分。

在文化资源上，南风古灶象征着佛山陶瓷文化，佛山的陶艺企业拥有几十位国家级和省级陶艺大师，他们以自身的不懈追求，践行艺匠情怀和大师担当。此外，在佛山陶瓷文化资源相关活动中，较有代表性的是“第三届国际青少年‘陶乐陶情陶艺夏令营”活动，该活动已经成为一张发往世界的文化名片，让世界各地的孩子们深入了解石湾陶瓷，感受佛山文化，认识多元强大、拥有优秀传统文化的中国。

3.校本课例

校本课例来源于校本课程。校本课程是一个外来语，最先出现于英、美等国，已有20多年的历史，在中国新课改的教育形势下，校本课程成为新课改的重点。

校本课程（school-based curriculum）即以学校为本位、由学校自己确定的课程，它与国家课程、地方课程相对应。[2]而校本课例则是以校本课程为基础，本文所涉及的校本课例以历史演进为线索，设计了5个专题的项目式课例，分别为唐代唐三彩、宋朝钧瓷、元代青花瓷、明清德化白瓷，以及基于上述特色陶瓷的“陶瓷展览馆”，进而通过文献查阅、案例分析，对课例进行了详细设计，同时开发了配套的VR教学资源。

● 陶瓷教学存在的问题

1.在教学资源上，呈现不足状态

大多数学校的教学资源都处于满足最基本的陶艺制作工艺和审美认识层面，在硬件资源方面并不充足，只能满足陶瓷教育某一阶段的教学要求。社会上的陶瓷教育资源极为丰富，但学校却很少去联系、开发校外的资源。

2.在教学方式上，主要以讲授为主，课堂缺乏交互性

目前的陶瓷课堂主要由教师结合多媒体进行讲授，由于节约了板书时间，每堂课的信息量增大，这在一定程度上加大了学生的学习难度，许多学生无法完全理解课堂的知点。此外，用幻灯片进行灌输式的内容传授使得学生缺少自主思考的过程。

3.在教学内容上，缺乏陶瓷课程教材

在初中阶段的教材中，没有专门的陶艺课程教材，仅仅是在工艺美术部分提到少许有关陶瓷的内容，也很少有学校开展陶瓷课程的校本教材研究和设计。

● 设计策略及资源开发的实现

1.设计策略

本研究设计了5个课例主题，分别为“唐代唐三彩”“宋朝钧窑”“元代青花瓷”“明清德化白瓷”及结合以上代表性陶瓷的“陶瓷文化展览馆”，主题以历史为线索，通过查阅文献、分析案例总结出古代具有代表性的陶瓷，结合项目式学习的方式进行课例设计。

课例共包含四方面内容，分别为教学设计方案、教学课件、微课及基于VR技术的教学资源，其中，以“唐代唐三彩”为例进行教学设计的流程如图1所示。

2.资源开发

资源的开发工具主要依托3dsmax建模软件、VrmlPad代码编辑器和VRP-Builder虚拟现实编辑器。虚拟陶瓷文化展览馆具体建立过程为如下几步。

（1）建立基础模型

使用三维设计软件3dsmax和VrmlPad代码编辑器进行基础模型建立。为了便于欣赏，先将建立虚拟陶瓷文化展览馆的素材根据类别划分为唐代唐三彩、宋朝钧窑、元代青花瓷、明清德化白瓷四个子展览馆。

（2）修改单个文件

在基础模型中建立多个文件，对单个文件进行建模修改。在进行基础建模时将陶瓷结构通过数字计算进行最科学化的设计，陶瓷外观通过资料素材的收集进行材质颜色选择及贴图设计，将预先整理的影音素材放入展览馆的讲解牌和电视机中。

（3）使用建模技巧

为了保证陶瓷模型能在程序中流畅运行，防止模型文件过大，需要使用一定的建模技巧，尽可能地降低陶瓷模型的面数，如去掉冗余的面、尽量使用规则几何体等。

（4）依据布局整合文件

通过导入整合将同一朝代的陶瓷位置布局按照之前参观经验进行相对位置的摆放设计，形成子展览馆文件。

（5）设计交互功能

将3dsmax和VrmlPad建成的模型和子展览馆导入VRP-Builder虚拟现实编辑器，利用VRP-Builder虚拟现实编辑器中的图像渲染引擎和超高性能的灯光照明系统，结合天空盒子创建虚拟陶瓷文化展览馆场景，实现系统中模型可以随位置的变化实时表现阴影变化等真实效果。同时，利用UI界面组件，通过添加button组件将4个子展览馆以不同按钮的形式区分，然后在button组件中添加onclick事件并拖入脚本和响应界面，触发点击按钮弹出不同区域，通过脚本编辑器编写代码命令控制系统交互功能的实现。

以“唐代唐三彩”为例，利用3dsmax进行初步建模，再通过VrmlPad进行细节修改，所设计的唐三彩中较为典型的“双峰骆驼俑”在建模过程中首先要明确模型由哪几部分构成。笔者将其分割成了五部分：①Sphere01/02对应两个眼球;②Box01对应躯干，包括头部;③weiba对应尾巴;④tuo1/2对应两个驼峰;⑤jiao1/2/3/4对应四蹄。

在编码设计中，需要考虑后续工作的顺利进行，因此在前期应对骆驼的组成进行比较明确的划分。以下是笔者所考虑的两点：①由于骆驼下身构成的特殊性，所以将四腿归于躯干部分，与四蹄分开编码，便于后期贴图工作的进行;②在场景中的baise1/2实际上归属于躯干，参考现实中骆驼的毛色特点而将其分割出来，同样是便于后期贴图的进行。

在划分区域完成后，接下来是比较重要也比較困难的一环，即根据所划分的区域编写相应代码。在这一步最关键的是对骆驼肢体位置和比例的把控，在完成中心躯干部分后再往上延伸描绘头部和往下延伸描绘四腿，参考现实中唐三彩骆驼的比例和姿态加以设计。躯干部分完成后就可以继续将尾巴、四蹄和驼峰三个周边部分安装在躯干上。眼珠部分主要是两个球体，精准把控眼珠在脸部的哪个位置即可。

最后是贴图工作，根据第一步区域的划分，参考现实中骆驼的毛色特点，寻找合适的材料进行分区域贴图，使之既真实又富有层次和美感，眼珠部分的球体状要求贴图必须调整到合适的位置，让眼珠正向朝外。“双峰骆驼俑”初步模型及部分代码如下页图2所示。

● 优势与特色

VR技术支持下的佛山陶瓷文化学习课堂有以下几个优势和特点。

1.系统性设置教学内容

基于虚拟仿真技术构建的三维信息的人工环境——虚拟环境，将先进的虚拟现实技术和仿真技术相结合，通过设置符合陶瓷文化学习的系统仿真环境，提供详尽的数字化资料，既能满足不同学生的个性化需求，也能为陶瓷文化的宏观教学提供有效路径。

2.沉浸式体验提高教学效率

传统的陶瓷文化教学手段主要是借助课本、教师口头讲授，并辅以图片或视频，给学生带来的代入感、真实感以及教学效果都欠佳。而利用虚拟现实技术，可以给学生营造一种相似或逼真的虚拟环境，通过刺激学生的感官，产生身临其境般的感受，激发学习兴趣，提高课堂主动性。这种沉浸式体验的教学也更便于学生更好地理解与学习传统陶瓷文化，大大提高了陶瓷文化教学的质量。

3.交互式操作获取教学及时反馈

利用虚拟现实交互系统，学生可以通过虚拟环境的交互式操作进行体验，通过自身操作进行控制。虚拟环境能及时对学生的操作行为予以反应，3D语音以及图像服务功能为互动过程提供无穷乐趣。

4.节能式应用减少教学成本

传统的陶瓷文化教学需要去专门的陶瓷学习场所，但是前往参观的学习场所是存在路线成本的。而虚拟现实资源无需去专门的陶瓷学习场所，学校只要安排教室即可达到沉浸式体验，并且可以为学生提供“鉴赏—认识—再鉴赏—再认识”的反复过程，降低了学习成本，减少了陶瓷模型的损坏率，缩短了学习周期。

● 发展趋势

1.构建创新交叉课程，适应当地文化产业发展

佛山的陶瓷文化资源、陶瓷悠久的历史以及在佛山的飞速发展都承载和反映了佛山市的地域性和文化个性，尤其是佛山陶瓷文化，蕴含着深厚的艺术价值和文化内涵。[3]笔者通过对佛山陶瓷文化资源的开发整合，将佛山陶瓷文化结合“VR技术”，构建了具有创新能力的交叉课程，更加适应当代文化创意产业的发展。

2.开创全新学习场景，强化“陶瓷”课堂效果

虚拟现实技术引入课堂，开创了全新的学习场景，为学生学习陶瓷文化创造了一个良好的氛围，激发了学习的热情。虚拟现实技术提供的亲临现场感能够实现在虚拟情况下为学生提供“实践”机会。学生在逼真的环境下去感受、触摸和操纵各种物品，真正体验到学习的乐趣，提升了学习效率。逼真的虚拟学习环境，有助于学生利用原有经验将新知识同化、整合到自己原有的认知结构中，建构知识体系。

3.变革传统学习方式，激发学生创造性思维

学生在具体情境中通过主动的探索获得关于陶瓷文化的相关知识，从而提高了学习的动力。沉浸式与交互性的体验摆脱了单纯传统的师承教育模式，可以边看边学，边玩边学，可以有效激发学生对陶瓷学习的兴趣，增强学生学习的热情与积极性，开发学生的潜能，提高其文化素养和审美的能力，使其形成鲜明独特的欣赏审美个性。

除此以外，VR技术与传统文化相结合有利于解决在传统教学中由于实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因而无法进行教学实验的困境，同时避免了实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题，从而有效节约教育成本。

● 结语

基于VR技术的情境再现与交互功能，以佛山本土特色陶瓷文化为依托，可以使学生在陶瓷文化教学中体会到身临其境之感。对相关校本课例进行设计与开发，可为初中“陶瓷文化”教学设计提供参考与借鉴，为初中“陶瓷文化”课程的开展提供优质的教学资源，同时丰富了学生的人文素养，增强了学生对传统文化的认知，深化了“工匠精神”的养成，有利于实现传统文化的传承。

参考文献：

[1]邢爱花.虚拟现实技术在数字媒体设计中的应用[J].传媒论坛，2020，3（24）：45-46.

[2]张华英.关于校本课程开发与研究的一点感想[J].现代企业教育，2014（08）：304-304.

[3]廖花妹.浅谈佛山陶瓷行业的现状及未来发展[J].佛山陶瓷，2012，22（05）：6-8.