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基于学科交叉与融合的《虚拟现实应用》教学改革与探索

作者: 发布时间:2020-02-03 10:46:26 阅读: 37 次

摘要:本文针对《虚拟现实应用》课程教学特点及现状,通过研究flash技术与VRML技术的融合以及在虚拟现实中教学中的应用方法,总结出实验教学中实验内容与模式的设计以及创新,并提升学生虚拟现实项目的设计与开发能力。

关键字:教学改革、学科交叉、虚拟现实

一、引言

随着计算机技术和信息网络技术的普及,虚拟现实技术近年来得到了迅速的发展。虚拟现实技术的广泛应用,使得越来越多的高校设置了相关专业或者相关课程。将虚拟现实技术相关课程纳入本科高等教育的教学计划是一种适应市场、面向就业的一种选择。目前传统的高等教育偏重单一专业课程教学,教学脱离实际,学生学习了独立的课程而不能融会贯通,没有把知识转化为应用技术的能力,教学效果达不到预期目标,不利于创新型人才的培养。针对目前的教学壁垒和专业限制,本文通过设计多学科交叉与融合的实验项目来实现实践教学改革。

二、《虚拟现实应用》课程教学特点及现状

《虚拟现实应用》是将虚拟现实技术应用于实践开发的一门课程,注重对学生实践性和技能性的培养,适应市场的需求与变化。课程教学主要集中在VRML语言的教学,教学目的是使学生能够建立三维场景并能够在此场景中进行漫游和交互。课程的突出特点是既有语言类课程的专业性又具有设计类课程的综合性。VRML作为一种国际标准,具有自己独有的语法结构和编程方法。但是,要用VRML语言建立三维虚拟场景,不仅要使用VRML技术,还需要多种技术相结合。这就使得学生在学习本门课程时出现以下两个难题:、VRML本身语法结构和编程方法难于理解;第二、单一技术无法满足实际虚拟场景开发需要。

目前有关虚拟现实技术的实践教学改革与创新非常多,但大多都集中在把VRML作为一种辅助形式用于其它专业的实践教学中,针对《虚拟现实应用》课程本身的教学改革和探索相当少。实验教学的设置都局限于VRML技术的掌握和应用,其实在很多虚拟现实实际项目开发中,单一的VRML技术开发已经不能满足需求。因此,要提高学生的实际应用能力,必须设计多学科交叉以及多技术融合的实验项目。下面以flash技术与VRML技术交叉与融合为例,阐述实践教学改革的内容。

三、《虚拟现实应用》课程教学改革内容

《虚拟现实应用》课程是本校数字媒体专业的一门必修课,主要讲授利用VRML技术建立三维场景并在其中进行漫游以及交互。课程目前开设的实践项目主要是基于VRML上机编程实验为主。在本次教学改革中,对实验内容上进行创新,针对室内外虚拟场景漫游这一特定实践项目将Flash技术引入其中。当然,要做到恰如其分地将VRML技术和Flash技术融合起来,就要对各个实验进行深入地分析,需充分发掘Flash技术在虚拟现实中的应用价值,找出结合点。所以结合Flash的自身特点,设计以下两个实验:一、flash实现虚拟场景片头动画。二、flash为虚拟场景添加动态贴图。具体实验内容以及步骤如下:

实验一、flash实现虚拟场景片头动画

在进入虚拟场景漫游之前添加flash片头动画。首先用flash制作出一个片头动画,在虚拟现实场景未下载完之前,先播放这段片头动画。这一实验主要是针对在网络环境中,对于较复杂的虚拟三维场景来说,由于模型比较复杂,贴图较多,场景文件比较庞大,需要一段时间缓冲的情况。这样不仅照顾用户等待的情绪等能为虚拟现实作品添加艺术性和趣味性。

实验二、flash为虚拟场景添加动态贴图

在虚拟现实场景中通过VRML控制Flash二维动画。例如在使用虚拟现实技术来展示样板房的室内设计时,客厅中的电视机画面通常会使用动态贴图。此时,flash动画作为一种材质被VRML调用,这样场景中不仅包含三维动画还可以包括二维动画,并且能对二维动画进行控制,譬如二维动画的帧数、背景颜色等。实验步骤:1)利用FlashMovie节点把Flash放到VRML场景中。2)通过VrmlScript节点控制flash动画的起止、帧数、背景颜色等属性。

主要代码如下:Shape {

          appearance Appearance {

            texture DEF MOVIE1 FlashMovie {

              url "sample movie.swf"

  quality 3

              loop FALSE

            } }

          geometry IndexedFaceSet {

        ……

          }}

从实验内容上来说:两个实验,在形式和技术上前者为后者的基础和前提,后者是前者的提高与延伸。在三维场景中添加Flash技术不但完善了三维虚拟场景的相关功能,而且让最终作品更具表现力和互动性。从实验的主要目的上来说:两个实验是为了提升学生对二维技术与三维技术的融合能力,以及加深学生对二维空间和三维空间转换的理解。通过学生进行相关实验,从而研究实验教学中实验内容的设计以及创新。

四、通过学科交叉实现实践教学改革与探索

实践教学改革的目标是根据市场需要,以培养创新性人才来确定实验内容。探索新型的实验设计模式,通过学科交叉与融合实现实践教学内容的合理整合, 加强学科交融,打破传统的专业界限和学科壁垒,开设设计性、综合性、跨学科的实验。调动学生在实践课中的主观能动性和提高学生合理运用所学知识的能力。改革的基本环节:、构建新的实验内容。结合《虚拟现实应用》课程的内容特点,发挥数字媒体技术专业学生的特长,发掘多个学科的结合点,整和实验。其目的是加强学科交融,培养学生的跨学科综合能力,探讨学科之间如何重组、整合,以便有效地实现资源共享,提高学科资源配置的整体效益。第二、探索新的实验模式。以往传统的实验方式都是一个一个实验单独的,没有关系的,一节或一章知识点设置一个实验。这样知识点割裂,学生进行了独立的实验而不能把知识融会贯通,到最后学生还是无法独立完成一整个实际项目。新的方式将打破这样的实验设计模式,课程将设置两个大型实验项目,分别是室外场景(公园)漫游和室内场景(样板房)漫游。并根据知识点将这个大型项目分割成几个小实验,通过学习这几个实验来最终完成这个大型项目。这样学生才能将独立课程内容融会贯通,提高学生实际应用开发能力,培养出学生学习的积极性和主动性。

基于学科交叉与融合的实践教学改革既不是简单的两个或多个学科相加, 也不是互相替代, 而是学科之间取长补短, 交叉融合。所以在具体实施教学改革中要注意以下几点:1)实验内容配置要合理。不能为了学科交叉,硬性的把不能融合的知识点或学科进行整合。只有在需要的地方合理设置实验,才能起到相得益彰的作用。同时,一门课的实验项目设计要有主次,应该以本课程的知识点为主,多学科交叉的实验应该放在综合性项目中,不能喧宾夺主。2)实验难度要有所控制。由于实验涉及多门学科,实验肯定有一定难度,所以要控制好实验难度。如果实验设置难度过高,学生无法很好的掌握,只会适得其反。所以这就要求老师要反复衡量学生能力,并且多与学生及时沟通,便于随时进行实验项目修改。3)注重学生实际开发能力的培养。本次教学改革实验模式是:设置两个大型实验项目,通过团队合作的形式进行,提高学生的综合素质, 开阔知识面, 提高学生分析问题、解决问题的能力。

五、结语

    本文以flash技术与VRML技术融合为例,总结《虚拟现实应用》课程实践教学中实验内容的创新和实验模式的改革。探索多学科交叉与融合在实践教学改革中的实现内容和实现方式,从而提高课程的教学质量和学生实际应用开发能力。

 

参考文献

[1] 陈新林;卢伟娜. Flash技术在Web3D虚拟现实场景中的应用[J].《电脑知识与技术》. 2012-10-15

[2] 戴军等. 实训公选课《虚拟现实技术》课程改革的研究与探索[J].《广东技术师范学院学报》.2010-09-15