基于虚拟现实技术的三维动画课程教学设计

陈思颖

关键词：虚拟现实；三维动画；课程设计

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）03-0114-02

学校作为培养人才的摇篮，其主要任务是增强学生的竞争力，以便更好地应对日益激烈的社会竞争环境。尤其是在企业不断发展的过程中，人才是企业市场竞争力的核心，所以各个企业对人才储备的要求也越来越高[1]。本文通过创新三维动画课程教学方法，将虚拟现实技术合理引入三维动画课程教学设计中，营造良好的三维动画课程教学氛围，优化课程教学过程，注重学生的专业能力和综合素质培养，达到强化三维动画课程教学效率的目标。

1 基于虚拟现实技术的三维动画课程教学设计意义

在三维动画课程的教学过程中，通过合理引入虚拟现实技术展开教学，对强化三维动画课程教学效果具有重要的意义，具体表现在以下几个方面：

1.1 有利于构建三维动画虚拟环境，激发课堂活力

虚拟现实技术与三维动画课程教学设计的结合能够为课程教学创设良好的教学环境，以此激发整个课堂的教学活力。1） 虚拟现实技术与三维动画课程教学设计结合，为三维虚拟情境的交互设计提供了重要的技术支撑，能够更加直观地将物体的运动状态展现出来，从而有效提升整个课堂教学过程的趣味性，真正达到激发课堂活力的目标；2） 结合虚拟现实技术模拟生动、逼真的空间环境，让学生能够置身于多维和直观的情境中，从而获得丰富的视觉体验，更好地激发学生的想象力；3） 虚拟现实技术与三维动画设计的结合还能为课程教学提供强有力的技术支撑，尤其是在图像转换方面，三维动画设计使得传统的二维动画图像呈现出三维动态的视觉效果，使现有的图像资源得到更大限度地利用[2]。

1.2 有利于强化教学中的交互与沉浸

基于虚拟现实技术的三维动画课程教学设计能够给学生带来良好的沉浸感，促使学生全身心地投入虚拟现实技术所构造的课堂教学情境中，注重课堂教学的交互性创造，促使学生在良好的课堂氛围中进行“对话”，从而让学生在良好的课堂中更加深入学习[3]。同时，通过将虚拟现实技术与三维动画课程教学相结合，基于专业的视觉技术所构建的三维动画情境中的真实教学模型能够让学生产生仿佛置身其中的感受，让整个课堂教学打破时间与空间的限制，让学生在教学中获得的感受变得更加真实，切实增强整个课堂教学的互动性，为强化三维动画课程设计效率创造良好的条件。

2 基于虚拟现实技术的三维动画课程教学设计路径

为了提升基于虚拟现实技术的三维动画课程教学水平，需要明确课程教学目标，构建体验式仿真教学平台，重塑课程教学内容框架，巧借虚拟现实技术强化实训教学，以达到强化三维动画课程教学效率的目标。

2.1 明确教学目标

在三维动画课程的教学过程中，明确的教学目标是指引学生学习行为的重要方向标，促使学生在明确的学习目标指引下更加准确地掌握相关知识点和学习方法，以教学效果作为反馈的着力点，有针对性地补充学生学习中的不足，从而有效保证三维动画课程教学的实效性[4]。对此，教师在三维动画课程教学引入虚拟现实技术时，首先需要根据教学大纲的规定制定明确的教学目标，再结合现有的教学条件，设计合理的三维动画课程教学过程，以此保证三维动画课程教学预设和生成的合理性。同时，在制定教学目标时还需要结合学生的认知水平和认知能力，保证课堂教学时间应用的合理性，以便更好地把控整个课堂教学过程，为最大限度地提升三维动画课程教学水平奠定坚实的基础。

2.2 构建体验式仿真教学平台

现代信息技术的发展为三维动画课程教学提供了良好的技术支撑。其中，虚拟现实技术能够给人一种仿真的体验感，让学生将被动学习动机向主动学习转变，再通过多维的体验来打破传统教学在时间与空间上对学生的限制，以此达到培养学生想象力和创造力的目标。通过将虚拟现实技术合理地应用到三维动画课程的教学设计过程中，并根据实际情况构建体验式仿真教学平台，正确运用各类摄像机来进行相关场景的模拟与搭建，可以让学生在创设的良好仿真式课堂情境中深度还原课程内容，促使学生深入感知物象的情感，从而为强化三维动画课程教学效率创造良好的条件[5]。例如，在《秦时明月》这部长篇三维动画的制作设计中，教师可以利用虚拟现实技术指导学生使用动作捕捉系统，让学生懂得传统三维动画制作中人物动作太过僵硬的原因，这样才能够在后续动画制作中让画面内容更丰富，让人物角色的塑造更生动，从而有效提升三维动画课程教学的实效性。

三维动画课程教学设计与虚拟现实技术相结合能够构建出与现实极为接近的场景，以此增强整个课堂教学过程的互动性，让学生获得沉浸式的体验，以便全身心地投入三维动画课程的学习过程，把学生的学习积极性和主动性被充分调动起来，这样能够最大限度地提升三维动画课程教学的实效性。例如，在教授“三维模型建模”的相关知识点时，教师如果充分利用虚拟现实技术的仿真功能，紧密结合三维动画课程内容和学生的认知能力创设沉浸式的虚拟仿真环境，不仅能为学生提供更加丰富的视觉体验，而且还能够消除学生过往以主观情感对于三维体面关系的消极状态[6]。同时，在虚拟现实与三维动画设计的结合作用下，让学生对建模知识的认知能够得到大幅增强，继而让学生对模型各要素产生更加深刻的认知，如模型的尺寸、材质、机理等，以便在三维动画课程教学时充分发挥出虚拟现实技术的积极作用。首先，教师可从软件设计平台入手，借助平台让虚拟现实技术与三维设计软件达成无缝集成，随后通过构筑不同风格与类型的建筑样本结构，使得所构筑的建筑样本结构能够在虚拟现实的平台中得到360°的全景仿真展示。例如，通过简单的操作来实时模拟各类复杂的材质，包括水泥、石头、金属、木头等；其次，为彻底消除传统教学因单向化输入而导致的诸多弊端，教师在引进虚拟现实技术时需提前做好脚本的交互设计工作，让多种三维模型方法能够在内置的模型中进行深度对比，從而形成完善的结构图表，为学生消化吸收主要知识点提供指引。这样原本抽象复杂的建模概念将变得简单易懂，而学生也能借此强化模型理论知识的学习；最后，当三维制作平台融合了虚拟现实技术时，学生便可在制作三维模型的同时随意进行制作视角的切换。与此同时，在学生制作三维模型过程中所采取的建模方法不科学时，则难以借助虚拟现实技术来展开系统化的教学，这样整个课堂教学内容与现代化的教学理念相违背，不利于三维动画课程教学效率的提升。因此，通过充分利用虚拟现实技术为学生制作三维模型，促使学生全方位地进行模型观察，便能够逐步建立起良好的三维空间意识。虚拟现实技术与三维动画设计的结合不仅能使抽象的三维图形创作课程的知识内容更加具体和精准， 而且还拓展了课程教学体验的维度和深度。例如：在三维动画课程的教学过程中应用虚拟现实技术时，教师便可以引导学生在模拟的动画空间中去学习，针对汽车驾驶技能、果树栽培技能、飞机驾驶技术和医学类解剖手术等职业技能的训练，积极创设良好的三维动画课程教学环境，营造良好的课程教学氛围，促使学生在主动学习中更加深入地理解自己专业的知识。

2.3 重塑课程教学内容的框架

随着科技的飞速发展，虚拟现实技术的使用领域不断扩大，越来越多的三维作品开始出现在市面中，甚至有不少沉浸式、动态化的虚拟现实交互式三维作品还在市场中得到了极其广泛的运用。种种变化不仅表明了虚拟现实技术在现实生活中的巨大影响力，也意味着我国目前对复合型的设计人才有着十分迫切的需求。因此，作为人才培养的摇篮，学校必须积极革新传统教学内容，让学生在学习原有知识体系的基础上掌握主流虚拟现实引擎的关键技术，这样才能契合当代社会的发展要求。同时，根据当代社会的人才需求及要求，课程教学内容不能局限于传统技术，如三维模型制作、人物动画设定、摄像机设计、渲染输出等。

要向当代社会对人才的需求靠拢，如高精度的碰撞检测算法、三维运动捕捉技术、用户界面设计等。这样通过全面创新三维动画课程教学内容，才能够更好地应对时代发展的要求。

为了有效提升三维动画课程教学的实效性，教师在课堂教学过程中应该充分发挥虚拟现实技术的优势，统筹结合三维动画课程教学内容来实现数据资源共享。同时，通过采取在三维动画平台中构筑虚拟仿真世界三维模型的方式，促使学生掌握动画设计的诸多要素，再由主流虚拟现实平台相关引擎的嵌入，为创作仿真世界三维模型创造交互式的过程。这样基于虚拟现实技术外接设备的辅助作用下，沉浸式的虚拟现实作品也将由此创生，进而使得作品周边的诸多身份均发生变更，如设计者、参与者、旁观者等。更重要的是，虚拟现实技术与三维动画设计的结合使得课程无论是过程反馈还是结构形态均显现出了比过往更加丰富的内容，由此也进一步表明了虚拟现实技术的引进使学生的换位思考能力得到显著增强，继而促进学生创作思路的延伸，这也同样是三维动画发展边界的延伸。

例如，以VRPBUILDER虚拟现实平台为例，该平台赋予了学生多重选择，学生可结合自身喜爱采取浏览模式，如飞行、静观等。当然，观看过程也可随时进行模式切换。这样，学生将所见即所得，具有直观反馈，从而避免了过往只能依靠摄像机运行轨迹而产生的生硬效果。不仅如此，系统的运行过程、控制模式还能根据需求随时切换热区与热键，当设定行走模式时，系统将默认开启碰撞检测，由此可使人物实现游戏般漫游。此外，用户还可连入外接设备，如利用手柄、键盘、鼠标去完成作品中虚拟部分的随机触发、定时触发、脚本流程，并与三维场景中的建筑、人物等相关属性进行互动，为强化三维动画课程教学实效性创造良好的条件。

2.4 巧借虚拟现实技术强化实训教学

在三维动画课程教学目标的设计过程中，应该坚持以岗位需求为目标，这样不但能够让学生了解不同岗位的具体职责，而且还能深化学生对课程内容的理解和认知。例如，基于虚拟现实技术的辅助可讓动画中的人物、场景及视觉效果得到高度还原。因此，学生可借助展示虚拟现实技术的教学平台，全方位地观察动画场景及效果呈现方式，以便理解抽象的知识，切实增强学生的岗位适应能力。然后，教师可以组织学生通过专业基础、专业技能、专业素养课程内容学习，促使学生的个性能力和创造性思维得到更好发展，以便让学生更好地满足社会发展的需要。

利用积累的教学素材与现实企业的实际案例建立线上教学资源库，既能为教学设计提供有价值的参考资料，又能借此构建虚拟现实的实训平台，从而让学生的学习资源变得愈发丰富。对此，三维动画教师亦需基于实训平台构建完善的三维动画课程在线授课体系，以此为师生互动提供平台，保证学生的自主学习效率与质量。同时，将虚拟现实技术融入三维动画课堂，还能通过动画式实际案例，以生动、想象的方式展示抽象的学习内容，帮助学生把握学习重点并在不断的发展问题与解决问题时促进其自主学习能力的发展。

3 结束语

虚拟现实技术与三维动画课程的结合不仅能够激发学生的学习热情，且对学生综合能力的提升亦有诸多助益。因此，教师亦应对虚拟现实技术的引进给予高度重视，进而在革新传统灌输式的教学模式的同时为学生后续的学习及发展打下坚实基础。

【通联编辑：代影】