VR技术在国际教育实验课程教学探索_熊旋.pdf
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1、科技视界Science&Technology Vision1国际教育学院实验教学现状随着新一轮科技革命和产业变革的蓬勃发展,虚拟现实(VR)技术也逐步走向成熟,VR 技术利用生成的高仿真三维虚拟环境与传感器的结合,给人带来全方位的立体的感受。除在工业、医疗、建筑、军事、影视等领域,在教育领域,VR 技术也逐渐得到广泛应用,如普及远程教育、拓展感知能力、探索立体教学、培养学生创新和实践能力等。对本科生的 VR 实验课程,如何为教育教学提供更好的帮助,在提高教学效果的同时,使学生的科学素养、创新意识及创新能力等同时得到提高,是迫切需要教育者们关心和努力的方向1-6。以广东工业大学国际教育学院为例。
2、由于涉及 5个工科专业,实验场地有限,该学院的实验教学主要是借助交通,跨校区实现。国际教育 2+2 模式的学生大三出国到合作院校完成后两年的专业课学习,故在国际学院的前两年,基础实验教学可以保证。但由于疫情所致国际教育的“就地国际化”,大三大四学生留在国内学校继续完成国外合作学院的本科专业学习,故本科国际班学生的专业实验教学任务就需要与国外院校合作,利用国际教育学院的实验环境,在校区内完成。国际教育学院目前场地有限,建多个专业基础实验室几乎不可能实现。而搭建一个基于 VR 的实验教学平台,能打破传统实验室场地与课堂的局限,又能保证实验的教学效果和教学质量,是当下探索实验教学的一个良策。图1国际
3、学院实验预习复习系统教师登录界面目前,国际教育学院实验课程教学过程中存在一些亟待解决的问题。首先,传统实验需要各种实验器材,耗材及实验环境,而国际学院场地有限。若只是老师在电脑上演示一遍,这样的效果很差,而且师生、生生之间缺乏互动,学生的学习兴趣提不起来,也没有动手的乐趣和效果。其次,传统实验过程中的安全隐患问题不能忽视。同时,实验耗材的浪费、实验管理人员的重复建设等都是实验教学中需要考虑的问题。其三,实验教学课本中呈现的抽象规律、概念和原理,都不仅仅是靠一本或者几本参考书就能掌握和领会的,需要预先查找不同的资料,课后也需要有效的反刍。没有预习,甚至可能会出现上课“三不知”的局面,即不知要上什
4、么内容,不知用什么方法去做实验,不知实验可能会得到什么样的结果。DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2022.31.27VR 技术在国际教育实验课程教学探索熊旋(广东工业大学国际教育学院,广东 广州510006)【摘要】简 析国 内 工 科院校VR实验 教 学平 台 建 设 现 状,结 合 正 在 进 行 的 基 于VR技 术 的 仿 真 实 验 教 学 平 台 建 设与探 索,提出在VR辅 助教学 体系 支 撑下,实 验教 学 平 台 如 何 引 入 辅 助 教 学 网 上 体 系、创 新 教 学 模 式,开 发 课 程 教 学 实验模 型,在 实 验 内容、模 式、
5、教 学过 程等方 面 进 行 创 新 探索。希望 探 索 结 果为 以 后的 实 验 室建设 和 实 验 教学工 作提 供 可复 制与 推广的 路 径。【关 键词】VR辅 助教 学 体 系;实验教 学平 台;建设 与 探 索科学课堂102Science&Technology Vision科技视界2国际教育学院实验教学平台建设以学生学业需求为导向,凸显专业特色和学科优,势,遵循“虚实结合、以虚促实”的仿真,国际教育学院实验室在结合 VR 技术来建设虚拟仿真实验室,充分利用现有的资源,引入虚拟仿真技术,解决由于场地、设备、损耗及安全问题等受限而无法正常开展实验教学的问题。图2智能收发作业系统同时,
6、对于预习与复习的监督及考核机制,也可以通过网络实现,使教师能随时掌握学生的情况。而且,学生出现任何问题,都可以通过网络反馈给老师,便于老师在教学及课后予以解答。为此,建立了辅助教学网上体系,由本院 20 级学生黄宇豪主导开发了实验预习复习系统(如图 1 所示),学生登录后便能看到任课老师发布的预习内容,并能看到关于实验模块的介绍,更进一步,后期可以给出一系列视频,视频主要用来介绍实验原理、实验方法、实验步骤及实验注意事项等。并设定在学习结束后的一段限定时间内,能看到复习内容部分。在预习和复习时间段,设立讨论区,能就实验计划、内容、方法、步骤、注意事项等各部分进行讨论。使师生、生生能够实现实时互
7、动。同时,智能收发作业系统(如图2 所示)也已经上线,并准备进一步优化,使其具有自动改作业功能。3VR仿真实验课程的教学探索在 VR 实验教学平台硬件建设基础上,国际教育学院还通过课程实践,对实验内容、模式、教学过程及创新等进行探索。VR 虚拟实验室配置的硬件系统包括立体投影系统、位置追踪系统、场景管理系统、VR 工作站、沉浸式交互系统等。软件包括 VR 内容创作引擎、3D 仿真、动画技术等实验平台软件。首先,在教学内容上,不再拘泥于受场地、设备或者经费的限制,只要有软件能够实现的实验课程,都可以在实验教学平台获取,比如电子实验仿真、机械制造设计、三维动画教学等各种教学环境为学生创建了良好的仿
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