虚拟现实技术混合式教学模式研究

曹小凤 刘晋钢 成璐

摘 要：信息技术的快速发展大力推动了教学模式的改革。针对学生自主学习性差、课上疑难问题无法及时解决的问题，文章在基于传统教学的基础上，对虚拟现实技术课程线上线下混合教学模式进行研究，通过课前督学、课堂重点难点讲解、课后讨论等方式，将以“教师讲授为主”的传统教学模式向以“学生自主学习为主”的模式转变，提高学生自主学习的能力，锻炼独立思考的能力，培养形成良好的学习习惯。

关键词：虚拟现实；混合式教学；教学改革

1 概述

信息技术的发展和互联网技术的普及对传统的教育模式产生了极大的影响，教学模式的改革势在必行。混合式教学是结合了在线教学和传统教学优势的一种“线上”+“线下”的教学［12］。两种组织形式的有机结合将学习者由被动的学习向自主学习转变，并进一步由浅入深地引向深度学习。

虚拟现实（VR）技術是一种综合计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学的现代仿真技术，可以极大地提高人机交互的功能，达到真实的视觉、听觉、触觉和嗅觉的体验效果［3］。虚拟现实技术课程作为数字媒体技术专业的必修课程，要求学生具有较高的实践操作能力，不仅要对前沿技术有所了解，还要能运用技术进行综合性作品的实现。现在的虚拟现实技术已经在影视娱乐、教育教学、结构设计、医疗保健、军事国安、航空航天等各个领域中得到广泛应用［4］。面对这样一门重要的专业课程，如何提升学生动手操作能力，让学生积极有效地参与课堂学习中，从而学以致用，更好地培养所需的专业人才，因此亟须进行教学模式的改革。

2 混合式教学的内涵

混合式教学是将传统课堂、混合学习和翻转课堂相结合的教学形式，通过教学活动来提升学生的协作和自主学习的能力［5］。2019年，中国教育报中指出：混合式教学，未来学校教学组织的新模式。在一次全国范围的对教师“未来你心目中最理想的教学方式”调研中，混合式教学呼声高于解决式教学、启发式教学法、案例教学法、小组合作教学等方式，位居榜首。混合式教学模式有助于激发学生的学习兴趣，培养自主学习能力，教师在这种教学模式下也得到了很大的提高。混合式教学要求任课教师根据课程特点科学合理地组织设计，把线上和线下贯通起来，这种“因课施教”的组织设计是最费精力、最考验教师的环节，也是这一新型教学模式的精髓所在［6］。

3 引入混合式教学的必要性

传统的课堂教学基本都是由老师讲解理论或演示项目开发步骤，学生跟着操作，遇到学生提出的问题课上解决。这种情况下，一方面，经常会导致课程进度偏慢，因为对于编程的问题会出现各种无法预料的情况；另一方面，教师在教学过程中的操作是不可重复的，而每位学生的接受程度又有差异，就会导致部分学生无法跟上进度，课下的复习也无从下手。这样下来，只要存在跟不上进度的情况，后期的项目很难完整地完成，教学效果也不理想。利用前期大面积网络教学的实践经验，重塑课程教学模式，合理构建适应课程的“混合式教学模式”势在必行。

4 混合式教学在虚拟现实技术课程中的应用

4.1 教学形式多样化

本课程是面向计算机工程系的数字媒体技术大三学生，他们已经学习面向对象程序设计语言，由于本课程是借助WebGL语言学习虚拟现实技术，如果沿用计算机语言学习中的先学基本语法，再写程序的模式，因为只有48学时，势必是无法掌握虚拟现实技术的。本课程代码的比重大，如果单纯学习语言的语法知识点，较为枯燥，利用48学时来掌握一门编程语言是不太可能的。因此，运用混合式教学模式将课程设计分成了课前、课中和课后三段式［7］。混合式教学组织模式如表1所示。

多样化的教学手段和教学形式能够融合不同学生学习和性格的差异，以前在课堂很少发言、性格内向的学生在这种信息化的平台也能畅所欲言、大胆地表达自己的观点。

4.2 教学资源网络化

构建网络教学资源能够有效提升教学深度和学生自主学习的能力，同时，自主学习和拓展学习的时间和地点也更加灵活，这种在线教学资源和教学过程的构建也为学生的课下知识的巩固起到一定的指导作用。本课程构建的线上资源主要包括：

（1）课程视频：这部分主要包含教师讲授的基础知识，通过这部分资源的利用，学生可以对课程的内容有系统化的了解，其中不仅包含了理论知识的讲解，还有实践操作的内容，学生可以根据自身情况来观看视频学习，学习时间和次数因人而异。图1展示了某时间段该课程的学习情况，从学习情况可以了解近段时间学生对课程内容的兴趣度，从中发现学生感兴趣的部分，为后期的教学工作提供指导。

（2）实验操作演示：这部分是根据所学理论知识来进行实现的过程，里面包含了实现的案例，学生通过观看相关案例，可以进行并实现自己的设计。每个实验通过不同案例的构建激发学生创新意识，运用所学知识进行创意化设计。图2、3、4分别展示了实验一的不同案例效果。

4.3 考核形式个性化

虚拟现实技术是计算机工程系数字媒体技术专业大三学生第二学期开设的专业必修课，课程具有非常强的实践性，根据专业特点及人才培养方案构建了多元化的考核办法，更加注重课程的过程性考核，使考核结果更具客观性、可靠性和全面性。本课程的考核成绩由平时成绩（60%）和实验成绩（40%）构成，平时成绩以考勤（10%）+课堂项目完成情况（20%）+课后作业（10%）+项目大作业（20%）构成，其中项目大作业考核则采用作品答辩的形式，分组完成大作业作品，根据组内分工的不同，对虚拟现实技术基础知识、编程能力、设计能力及分析与解决问题的应用能力进行考核。

4.4 在线教学特色创新工作

4.4.1 采用分层递进叠加式教学案例

课程的教学案例是在HBuilderX平台下开发，组织方式采用分层递进叠加式。每章的案例都是从起始案例开始，逐步增加需求，添加代码。程序从小变大，由易到难，学生快速掌握写WebGL程序的思想路径。

4.4.2 “案例驱动+翻转教学”的教学模式

在线教学采用案例激发学生的兴趣，在后期的学习中，特意把没有完全调试通过的录频上传到平台上，在召集学生整体讲解时，请同学们指出错误所在，既检测了学生是否看在线编码视频，又激起他们的学习动力。在后期学生的综合成绩评定中，会将学生在线互动的效果纳入进来。在线讨论如图5所示。

4.4.3 线上资源支撑

为了满足学生随时随地、碎片化的学习模式，在超星学习平台上构建了虚拟现实技术在线文档，学习课件、微课视频，便于学生采用线上线下相结合的学习模式。

5 课程教学改革设想

在今后课程教学过程中，坚持本次在线课程的策略，从丰富教学案例、编写在线文档、在线课程教材，展开在线课程的翻转课堂。

5.1 需要进一步解决的问题

（1）进一步丰富教学资源：增加案例、编写教材、增加微视频等，便于学生提升应用能力。

（2）加强校企合作，吸引企业优势项目走入课堂。

（3）凝练教学理念，强化学生自主学习意识，深化教学改革，培养学生分析设计能力，提高工程应用型人才培养质量。

（4）积极推进教学成果转化。

5.2 改革方向和改进措施

在应用型人才培养方向下，根据数字媒体技术专业特征，逐步完善了课程应用性体系，优化教学内容，但是还需要持续改进教学方法，充分利用网络信息平台，丰富教学手段，完善教学设备，改善教学条件。具体改进措施如下：

（1）校企结合，在实际岗位中锤炼学生的综合技能。

（2）优化教学评价体系。

（3）因材分组教学，加强师生之间的互动。

结语

混合式教学模式是教育现代化和面向未来的重要手段，采用混合式教学模式，教师通过不断优化和完善教学资源库，使教学设计更细化。学生通过课前线上预习、课中巩固和课后加强的方式，能够更加深入融入学习中，提高自主学习能力。混合式教学模式为高校建立全新的课堂形式提供了更多的可能性，以学生为主体的学习理念也得到了较好的体现，呈现出良好的教学效果。尤其对于计算机专业等实践性较强的课程，这种混合式教学的效果更加明显，线上的过程性考核更易于表现，学生参与度更高。对于教师来讲，混合式教学对我们提出了新的要求：第一，要转变教学观念，对教学的设计要更精细；第二，跟上信息化时代的潮流，能熟练运用教学平台，做好线上与线下衔接，让平台更好地服务于线下的教学；第三，多学习借鉴成功的混合式教学案例，将其运用于自身课程的教学过程中。

参考文献：

［1］吴明珠，陈瑛.线上线下混合式教学模式改革的实践应用［J］.电脑知识与技术，2021，25（17）：254256.

［2］马奔，付泓潇.基于Unity3D的虚拟现实课程教学改革［J］.中国冶金教育，2021，5：4849.

［3］刘崇进，吴应良，贺佐成，等.沉浸式虚拟现实的发展概况及发展趋势［J］.计算机系统应用，2019，28（3）：1827.

［4］张莉娜，刘珍丹.新工科背景下《虚拟现实技术》课程“一体两翼”教学模式构建与实践［J］.电脑知识与技术，2022，18（11）：171172.

［5］赵美，郭栋梁.混合式教学的内涵、模式、价值诉求及优化路向［J］.教学研究，2022，45（3）：6973.

［6］李广栋，周建.高校课程开展混合式教学的思考与实践——以交互设计流程与方法课程教学为例［J］.吉林农业科技学院学报，2022，31（3）：8386.

［7］婁丽景.基于多元互动的大学英语混合式教学模式探究与实践［J］.石家庄学院学报，2021，23（4）：141144.

［8］王丽丽，路爽，牛冬平.MOOC环境下高校混合式教学模式的构建与实践——以“常微分方程”课程改革为例［J］.通化师范学院学报，2021，42（6）：113117.

基金项目：太原工业学院教学改革项目21020516，项目名称：《虚拟现实与技术》课程混合式教学研究；2022年山西省教学改革项目：J20221105，项目名称：《虚拟现实应用型本科教材建设》

作者简介：曹小凤（1989— ），女，硕士，太原工业学院计算机工程系讲师，研究方向：数据挖掘、机器学习；刘晋钢（1975— ），女，硕士，太原工业学院计算机工程系副教授，研究方向：虚拟现实；成璐（1988— ），女，硕士，太原工业学院计算机工程系讲师，研究方向：自然语言处理、情感分析。