任海鵬 鄧春紅 孫宇

摘要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，MOOC由于大規(guī)模、在線、開放以及個性化課程等諸多優(yōu)勢，受到人們的廣泛推崇，越來越多的教育工作者將MOOC模式引入教學(xué)課堂，并取得良好的教學(xué)成效。但是，MOOC教學(xué)模式同時存在著學(xué)習(xí)過程管理不嚴(yán)格、學(xué)習(xí)氛圍不濃厚、交互性弱等缺陷。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在MOOC教學(xué)模式中的應(yīng)用，可以打造出一種全新的現(xiàn)代教育模式，把網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與“現(xiàn)實”學(xué)習(xí)結(jié)合起來，進(jìn)一步提高教學(xué)成效。基于此，本文對MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合路徑以及意義做了深入探討，為廣大教育工作者更好地應(yīng)用MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：MOOC教學(xué)模式；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；現(xiàn)代教育；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）13-0122-03

Research on the Application of Virtual Reality Technology in Modern Education

REN Hai-peng，DENG Chun-hong，SUN Yu

（Anhui Technical College of Mechanical and Electrical The Department of Information Engineering，Wuhu 241002，China）

Abstract： In the "Internet plus" era， because of many advantages of MOOC， large-scale online， open and personalized courses， has been widely praised， more and more educators will introduce MOOC model of classroom teaching， and good teaching effect. However， MOOC teaching mode at the same time is not strict in the management of learning process， the learning atmosphere is not strong， and the interaction is weak. The application of virtual reality technology in MOOC teaching mode can create a brand new modern education mode， combine online learning with "reality" learning， and further improve teaching effectiveness. Based on this， this paper explores the combination path and significance of MOOC teaching mode and virtual reality technology， and provides guidance for educators to better apply MOOC teaching mode and virtual reality technology.

Key words： MOOC teaching model； virtual reality technology； modern education； network technology

虛擬現(xiàn)實技術(shù)自產(chǎn)生以來便受到相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各行業(yè)、各領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)并不鮮見。但是，其在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用還處于初步階段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與MOOC教學(xué)模式的結(jié)合可以發(fā)揮最佳整體效益，為現(xiàn)代教育信息化、智能化發(fā)展注入一支“強(qiáng)化劑”[1]。因此，MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代教育中的綜合運用成為廣大教育工作者共同關(guān)注的一個課題。

1 MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

1.1 MOOC教學(xué)模式

MOOC是一種全新的在線課程教育模式，起源于網(wǎng)絡(luò)開放課程。 MOOC教學(xué)模式是依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的一種大規(guī)?；訁⑴c的在線教育課程模式[2]。MOOC最大的優(yōu)勢在于以微小的知識點為單位，展開大規(guī)模、開放性、網(wǎng)絡(luò)性教學(xué)?；贛OOC的教學(xué)模式下，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求，自主選擇學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)內(nèi)容[3]。

2007年，美國猶他州大學(xué)的David Wiley首次在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布了一門開放課程，受到廣泛的關(guān)注。2011年，可汗學(xué)院創(chuàng)立，學(xué)院創(chuàng)始人薩爾曼·可汗（Salman·Khan）開創(chuàng)了利用互聯(lián)網(wǎng)傳授免費視頻公開課的教育形式，使得MOOC這種新的在線學(xué)習(xí)模式開始廣泛流行，美國的頂尖大學(xué)陸續(xù)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺。在 MOOC潮流帶動下，國內(nèi)的一些一流大學(xué)也陸續(xù)開設(shè)MOOC課程，最具代表性的是“華文慕課”，這是由北京大學(xué)與阿里巴巴聯(lián)合打造的慕課平臺。此外，還有“學(xué)堂在線”“好大學(xué)在線”“MOOC學(xué)院”等。隨著MOOC教學(xué)理念的完善和教學(xué)模式的發(fā)展，逐漸演變出兩種不同的模式，一種是cMOOC，強(qiáng)調(diào)從學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求出發(fā)，搭建學(xué)習(xí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性；另一種是xMOOC，以行為主義學(xué)習(xí)理論為支撐，突出課后作業(yè)、章節(jié)測試、線下交流等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化知識點的理解和吸收[4] [5]。

1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)指的是利用計算機(jī)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供給一個可感知的三維空間虛擬環(huán)境，在這個虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)者可以通過視覺、聽覺、觸覺相互感知和交流，產(chǎn)生一種身臨其境之感[6] [7]。簡言之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是通過計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合運用，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個逼真的虛擬世界，讓學(xué)習(xí)者在虛擬世界中實現(xiàn)各種現(xiàn)實世界的學(xué)習(xí)交流和活動。相比于傳統(tǒng)的模擬技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有許多無可比擬的優(yōu)勢及特點：

1）交互性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的人機(jī)交互處于一個開放的動態(tài)環(huán)境中，可以實現(xiàn)與自然技能十分接近的交互。

2）沉浸感。在基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三維虛擬環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可以通過多種感官感知虛擬世界中的一切，從而完全沉浸在這個虛擬世界中。

3）構(gòu)想性?，F(xiàn)實世界中有許多情境只存在于人們的想象中，還有一些雖真實存在卻不易被察覺到的情境，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過夸張的形式把抽象的思維變得具體化。

2 MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合路徑

2.1成立MOOC虛擬交流中心

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)交互性、沉浸感和構(gòu)想性的特征，可成立MOOC虛擬交流中心，作為輔助學(xué)習(xí)平臺。學(xué)習(xí)者登錄這個平臺后，系統(tǒng)會自動為其分配一個虛擬角色，這個虛擬角色是學(xué)習(xí)者在虛擬世界中的“替身”。學(xué)習(xí)者掌握對虛擬角色的控制權(quán)，可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求及興趣，自由操控“替身”在虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)活動。

MOOC虛擬交流中心包含三個功能模塊，分別是師生答疑模塊、探索學(xué)習(xí)模塊和知識分享模塊。在師生答疑模塊中，學(xué)生可通過控制虛擬角色，就自己學(xué)習(xí)過程中遇到的疑問和困難，向教師或智能機(jī)器人發(fā)出提問；在探索學(xué)習(xí)模塊中，學(xué)習(xí)者可進(jìn)入虛擬教室，根據(jù)自己實際的學(xué)習(xí)需求，選擇自己感興趣或想學(xué)習(xí)的MOOC課程，更好的擴(kuò)展自己的知識面；在知識分享模塊中，學(xué)習(xí)者可自主創(chuàng)建知識講堂，構(gòu)建知識內(nèi)容，與其他學(xué)習(xí)者一起分享知識收獲或心得。

與單一的MOOC教學(xué)模式相比，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC虛擬交流中心具有諸多特點及優(yōu)勢。從學(xué)習(xí)氛圍方面講，MOOC虛擬交流中心的學(xué)習(xí)環(huán)境都是“仿真”的，學(xué)習(xí)氛圍更加濃厚；從學(xué)習(xí)者參與度方面講，學(xué)習(xí)者可以通過操控虛擬角色與虛擬教師進(jìn)行實時交流，在線解答，增強(qiáng)人機(jī)交互性，從而激發(fā)學(xué)生的參與興趣；從學(xué)習(xí)方式的角度講，在MOOC虛擬交流中心，學(xué)習(xí)者不再是被動地接受知識，還可以自主探索知識、傳播知識、分享知識。

2.2構(gòu)建MOOC虛擬交流技術(shù)

構(gòu)建MOOC虛擬交流中心需要三維建模技術(shù)、碰撞檢測技術(shù)、場景控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的支撐。

1）三維建模技術(shù)

為提升學(xué)習(xí)者在MOOC虛擬交流中心的沉浸感，可利用三維人物建模技術(shù)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者及教師在這個虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的“替身”，并編寫虛擬人物的物理屬性和行為屬性，由學(xué)習(xí)者操控。

2）碰撞檢測技術(shù)

常規(guī)的Unity碰撞檢測器不能滿足人與事物之間的碰撞檢測。因此，要對常規(guī)的Unity碰撞檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使之達(dá)到更加逼真的效果，滿足虛擬人物在虛擬交流中心學(xué)習(xí)的真實感。具體而言，可通過模型分解、添加碰撞器等技術(shù)手段，使碰撞檢測更加貼近現(xiàn)實生活。

3）場景控制

場景控制主要包括相機(jī)控制和人物行為控制兩個方面?？梢酝ㄟ^鼠標(biāo)滾動調(diào)整視角范圍，轉(zhuǎn)變場景。對于人物行為的控制，可通過添加行為控制組件的方式實現(xiàn)。

4）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是學(xué)習(xí)者在MOOC虛擬交流中心與虛擬教師或其他學(xué)習(xí)者交流互動的必備技術(shù)。在這項技術(shù)的支持下，學(xué)習(xí)者可以自主選擇需要的虛擬答疑室，連接對應(yīng)的服務(wù)器。同時，還可以自主創(chuàng)建知識講堂，其他學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可連接該服務(wù)器，互相分享、交流知識。

3 MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代教育中運用的意義

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式是信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代教育領(lǐng)域的演進(jìn)，是未來MOOC教學(xué)系統(tǒng)發(fā)展模式的新構(gòu)架。它突破了傳統(tǒng)MOOC教學(xué)模式下教學(xué)資源單一、人機(jī)交互性差等限制，對MOOC教學(xué)模式乃至現(xiàn)代教育的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

3.1提供強(qiáng)大的教育服務(wù)能力

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式為現(xiàn)代教育的服務(wù)能力注入了一針強(qiáng)效劑。它所具備的統(tǒng)籌大量軟硬件的能力，大大提高了現(xiàn)代教育系統(tǒng)的教學(xué)能力和資源提供能力。從教學(xué)能力的角度講，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式能夠更及時、便捷地為學(xué)生提供教學(xué)服務(wù)，解答各種疑難問題，這無疑是對傳統(tǒng)教學(xué)手段的一大突破。從教學(xué)資源的角度講，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式下的教學(xué)資源更豐富、更生動，也更具吸引力。

3.2可配置和伸縮性

MOOC虛擬交流技術(shù)為基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式在現(xiàn)代教育領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了完備的技術(shù)支撐。當(dāng)學(xué)習(xí)者數(shù)量驟增，基于MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)代教育系統(tǒng)可以在不更改應(yīng)用架構(gòu)的方式的情況下，僅通過增加硬件設(shè)備的數(shù)量，保證教育系統(tǒng)的正常運行；系統(tǒng)及功能上的定制取代代碼級定制，不需要獨立部署，就可以實現(xiàn)為不同用戶提供靈活的自定義功能。用戶的自定義范圍包括組織機(jī)構(gòu)、工作流程、文件管理體系和訪問權(quán)限等；系統(tǒng)靈活的調(diào)整功能滿足了不同學(xué)校的教學(xué)需求，為學(xué)校的發(fā)展與變化提供了技術(shù)保障。

3.3提高資源利用率

現(xiàn)代教育系統(tǒng)受自身結(jié)構(gòu)限制，難以建立一個統(tǒng)一的教學(xué)系統(tǒng)。各地區(qū)的教育中心依據(jù)自身需求建立獨立的資源系統(tǒng)，造成資源重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象，帶來不必要的損失。基于MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)代教育系統(tǒng)可以將各地區(qū)的教育資源進(jìn)行整合并進(jìn)行統(tǒng)一部署，成立MOOC虛擬交流中心，并免費對各地區(qū)開放，這樣就避免了各地區(qū)資源重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象，有效地提高了資源利用率。

3.4成本低廉

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)系統(tǒng)將各地中、低端服務(wù)器進(jìn)行整合組成“云”，達(dá)到為用戶提供高性能服務(wù)的目的，從而節(jié)約了了開發(fā)高端服務(wù)器的巨大投入。學(xué)生只需一臺配置標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器的終端就可以獲取教學(xué)信息?；贛OOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)代教育單位具備的高性能服務(wù)能力所負(fù)擔(dān)的數(shù)據(jù)中心管理成本相對低廉?，F(xiàn)代教育機(jī)構(gòu)可以將開發(fā)高端服務(wù)器的資金支出轉(zhuǎn)化到招生、教學(xué)資源開發(fā)、教學(xué)管理等運營支出中，促進(jìn)自身的發(fā)展。

3.5實現(xiàn)高效資源共享和就近訪問

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)籌管理全部資源，統(tǒng)一提供資源服務(wù)，用戶無需具備相關(guān)知識能力和實際操作能力，也無需知道資源在哪個服務(wù)器上，只需訪問相應(yīng)的客戶端，就能獲取需要的資源服務(wù)，實現(xiàn)資源的高效共享。系統(tǒng)自行分析資源訪問者的IP地址及路由，并為資源訪問者建立距離最近的資源鏈接，實行資源就近訪問。由此可見，在基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教育系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以不受時間、地點限制，獲取最合理、最高效的資源服務(wù)。

4結(jié)語

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式的產(chǎn)生和發(fā)展解決了現(xiàn)代教育在組織運作方式、教育成本、支持服務(wù)等方面的問題，在教育服務(wù)能力、資源共享性、可配置和伸縮性方面都有較大的進(jìn)步，契合了我國國土面積大、人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡的基本國情和遠(yuǎn)程教育蓬勃發(fā)展的國家形勢。總而言之，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的MOOC教學(xué)模式在我國的發(fā)展前景是極為廣闊的，值得廣大教育工作者及相關(guān)領(lǐng)域研究者加強(qiáng)推廣和應(yīng)用。

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