慕課網站

VR技術在慕課教育中的應用探索

季霞

【摘要】慕課的教學方式主要表現(xiàn)為平面視頻教學,缺少面對面的教學環(huán)境體驗和

學習氛圍.創(chuàng)新性地把虛擬現(xiàn)實技術和慕課教學方式相結合,利用VR技術的特性增

加慕課教學的生動性,提高慕課教學效率,使學生在慕課資源平臺上可以進行多樣化、

差異化學習,達到提高教學質量、改變傳統(tǒng)教學模式的功能,促進慕課教學方式由單

一平面視頻教學向立體化、數(shù)字化發(fā)展.文章對VR技術在慕課教育中的應用進行

了探索和研究.

【期刊名稱】《江蘇科技信息》

【年(卷),期】2019(036)014

【總頁數(shù)】4頁(P48-50,76)

【關鍵詞】VR技術;慕課;在線課程建設

【作者】季霞

【作者單位】南京審計大學,江蘇南京211815

【正文語種】中文

【中圖分類】TP39

0引言

慕課（MassiveOpenOnlineCours，MOOC）——創(chuàng)新型教育模式，即大規(guī)

模開放在線課程，是隨著教育技術的發(fā)展而形成的一個全新的教育生態(tài)環(huán)境。與一

般概念的在線教育相區(qū)別的是，慕課強調“不特定的參與者”和“開放”兩個因素，

并通常提供相應的閱讀材料、試題，給予教授、學生、助教討論交流的網絡空間。

虛擬現(xiàn)實技術（VirtualRealityTechnology，VR）——沉浸式感知方式，是基

于現(xiàn)代信息技術，結合網絡通信、虛擬仿真、計算機圖形學、人機交互、傳感器、

多媒體等眾多新技術的集合。隨著VR技術的不斷發(fā)展，“VR+教育”成為現(xiàn)代教

育的一個重要發(fā)展方向。

利用VR技術，虛擬視覺感知、聽覺感知、嗅覺感知、觸覺感知，提高學業(yè)生的課

程感受度，讓學生對課程內容產生興趣和概念，這種“沉浸感知”優(yōu)勢，使得

“VR+教育”在課堂教學和資源建設方面有著顯著優(yōu)勢。特別是VR和慕課的結合，

為大規(guī)模在線開放課程提供了一種提高學習效果的有效路徑。

1行業(yè)現(xiàn)狀

1.1國內慕課行業(yè)的研究現(xiàn)狀

2012年被稱為全球慕課行業(yè)發(fā)展的元年、國內起步稍晚，2014年，國內慕課用

戶僅150萬人。但2014—2016年間，國內慕課行業(yè)迅速發(fā)展，截至2015年年

底，行業(yè)用戶增長至575萬人，增長速度高達283%。截至2016年10月，國內

慕課網站用戶規(guī)模已達1000萬人。

目前，我國上線慕課數(shù)量已達5000門，在校學生和社會學習者選學人數(shù)突破7

000萬人次，逾1100萬人次大學生獲得慕課學分，中國慕課發(fā)展已跑在世界前

列。2018年，教育部正式推出490門“國家精品在線開放課程”，這是國內首批、

國際首次推出的國家精品慕課，助力中國高等教育教學質量“變軌超車”，國內慕

課用戶規(guī)模如圖1所示。

1.2國內VR教學的研究現(xiàn)狀

目前，九五規(guī)劃、國家自然科學基金會、國家高技術研究發(fā)展計劃已將VR技術的

研究列為重點研究項目。VR技術在城市規(guī)劃、教育培訓、文物保護、醫(yī)療、房地

產、互聯(lián)網、勘探測繪、生產制造和局勢航天等重要的行業(yè)得到了廣泛的應用。特

別是教育領域，許多互聯(lián)網公司與傳統(tǒng)教育機構合作，創(chuàng)建了一系列基于VR技術

的在線教育平臺。

圖1國內慕課用戶規(guī)模

1.3研究價值

將VR技術的“虛擬感知”和慕課的“大規(guī)模開放在線”結合，將為當下的慕課教

育帶來顯著的提升效果，主要體現(xiàn)在課程學習的效果和課程資源的建設兩方面。

1.3.1“沉浸式感知”提升學習專注度

目前,慕課教學以視頻教學、富媒體課件、師生互動相結合的方式進行學習。學生

主要是通過視頻進行輸入學習，這種方式相比傳統(tǒng)的課堂教學，缺乏師生面對面的

互動教學和身臨其境課堂學習環(huán)境，學習效率受學生自我約束性影響較大。VR和

慕課教學的結合，就是以3D的形式展現(xiàn)2D視頻沒有辦法展現(xiàn)的教學內容，通過

對VR技術和慕課教學模式的研究，把傳統(tǒng)課堂上教師用語言描述的、抽象的知識

概念，通過3D畫面，360度的、全沉浸的方式（建造人體模型、電腦太空旅行、

化合物分子結構顯示）給學生展示出來，使微觀世界宏觀化、平面世界立體化、抽

象世界具體化，讓學生對學習場景內的一切感到震撼、身臨其境，以此提高學生的

專注度和理解率，降低學習效果對學生自我約束性的依賴。

根據(jù)資料分析，基于VR技術的沉浸式學習方式能有效提高學生對知識點的理解率，

具體如圖2所示。

1.3.2VR課程適用性廣

VR課程適用性廣，在機械、物理、化學等學科上都有突出作用。例如西南交通大

學將VR技術應用到工程漫游中，跟蹤仿真學領域的最新進展，研制出基于VR技

術的多種物理產品。再如中國地質大學的教學實驗，利用VR技術研究晶體結構，

演示其結構特征，使學習者能夠加深對晶體結構的了解。在網絡環(huán)境下，將學生的

學習資源、教師的教學資源和科研資源與圖書信息資源和服務資源融合在一起，能

夠有效地創(chuàng)設高效虛擬實驗教學平臺［1］。

圖2各種學習方式一年理解率對比

2研究方法

2.1文獻資料法

課題研究初期，主要對VR技術相關理論與課程設計相關經驗進行學習研究。

2.2行動研究法

通過對課程體系和課程內容的重新解構和設計，對VR技術和慕課教學的結合方式

不斷進行反思、總結和學習。

2.3案例研究法

對課程制作過程和結果進行研究，積累資料、總結經驗、優(yōu)化成果。

3課程設計

根據(jù)VR技術的特性和慕課教育的特點，研究支持課程設計的相關理論，依據(jù)教學

內容的特點，對課程資源的開發(fā)和建設進行功能性需求分析，重新設計課程的教學

方法和承載媒體，設計并填充教學內容。

在教學設計階段，首先，可以使用“肯普模式”，圍繞教學目標、學習者特征、教

學資源和教學評價4個基本要素設計教學總體框架。其次，依據(jù)VR技術帶來的多

感知、高存在感、人機交互、主體自主等特性優(yōu)勢，綜合考慮課程知識體系的教學

結構、分布特征，整合課程資源的內容構成，既要將側重點放在VR技術的特性應

用上，也要實際考慮慕課資源建設的教學目標，建立課程體系中的知識點，建立新

的邏輯關系和遞進層次，以課程的教學目標為核心需求，建立課程內容的樹狀思維

導圖結構，明確教學任務中的重點和難點。最后，以VR技術為基礎設計課程視頻、

幻燈片、習題等富媒體課件，強化沉浸性體驗、虛擬感知和交流互動等環(huán)節(jié)，做到

細節(jié)精確劃分、重點準確闡述，做到教學環(huán)節(jié)在知識點上的細化，依據(jù)VR技術的

特性進行整合，作到知識點互為并列、互為支持、互為補充，以此實現(xiàn)VR慕課課

程資源建設的科學、準確且全面的理論支持。

4課程實施

4.1全景實拍

伴隨著VR拍攝和制作技術的發(fā)展，以及VR頭顯產品實用化、商業(yè)化的不斷推進，

各個廠商都推出了自己的VR攝制產品，比如三星公司推出的Gear360、理光公

司推出的ThetaSC360VR全景相機、Insta360推出了Pro2、3D全景相機和

Insta360ONEX全景相機及配套軟件等。通過這些VR攝制設備，我們可以方便

快捷地拍攝高質量的全景視頻素材。

此外，根據(jù)不同的課程，全景拍攝的形式也有所不同，并且為了避免VR視頻的畫

面抖動，還需要使用三角架、遙控車和無人機等道具。

4.1.1靜態(tài)拍攝

主要用于固定場景的VR課程拍攝，因為VR視頻的全景特性，拍攝過程中除教師

以外的人員都需要清場，所以，需要使用三角架固定VR相機，三角架應當具有足

夠的穩(wěn)定性，避免拍攝過程中受到意外干擾造成畫面抖動。

4.1.2動態(tài)拍攝

主要用于小范圍場景推進的VR課程拍攝，為了監(jiān)控視頻的動態(tài)需求和穩(wěn)定需求，

主要采用遙控無人車和穩(wěn)定器相結合的方式進行拍攝。

4.1.3航拍

主要用于大范圍場景變化的VR課程拍攝，為了避免無人機支架對畫面的干擾，需

要使用專業(yè)的VR無人機，

4.2CG對象和場景搭建

有些VR課程需要呈現(xiàn)現(xiàn)實生活中無法呈現(xiàn)的場景，比如深海環(huán)境、宇宙星空等，

這里就需要使用CG動畫、3D模型等元素來完善課程的仿真度。和傳統(tǒng)慕課一樣，

這些元素不僅可以作為實拍對象的背景，也可以單獨作為課程的一部分進行呈現(xiàn)，

不僅豐富了課程的視覺效果，還為課程增加了虛擬仿真屬性。

這類VR課程主要采用“全景+綠幕摳像技術”進行拍攝，后期剪輯時將拍攝的教

師前景畫面和CG動畫背景進行合成，即可完成課程的制作。

4.3后期處理

對于實拍的VR視頻，除了使用廠家提供的軟件進行剪輯外，還可以使用Adobe

公司推出的Premiere和AfterEffects視頻剪輯軟件進行剪輯和特效處理。

首先，需要對獲取的全景視頻和3D素材進行整理和分類；其次，使用Premiere

和AfterEffects對素材的飽和度、亮度、對比度、音效等進行調整；最后，為全

景視頻進行縫合和精細調整、設置摳像參數(shù)、對內容進行剪輯、添加字幕和特效以

及編寫場景跳轉程序等操作。

最新版本的Premiere和AfterEffects剪輯軟件還提供了沉浸式顯示效果，用戶

可以通過諸如OculusRift和HTCVive等VR頭顯設備來體驗他們正在編輯的內

容。Adobe還增加了基于方向的音頻編輯工具，新的沉浸式視頻轉換功能，以及

諸如VRBlur，VRGlow，VRSharpen，VRDe-Noi和VRChromatic

Aberration之類的新效果。

4.4呈現(xiàn)和體驗

VR慕課不僅需要專業(yè)的教學設計和先進的制作技術，還需要高效、順暢的軟硬件

顯示設備提供呈現(xiàn)支持。

4.4.1VR頭顯

VR頭顯，即虛擬現(xiàn)實頭戴顯示設備，是一種通過頭戴方式將用戶的視聽覺封閉，

然后引導用戶產生一種身臨其境的感覺的顯示設備。許多公司都開始研發(fā)并售賣自

己的消費級VR頭顯產品，例如HTC公司的VIVEProFullKit，三星公司的

XE800ZBA和Oculus公司的RiftCV1VR眼鏡等。

根據(jù)技術含量和使用方式，常見的VR頭顯設備可分為手機盒子頭顯、外接式頭顯

和一體式頭顯3類。其中，手機盒子頭顯結構簡單、價格低廉、使用方便，但體

驗感差。外接頭顯具備獨立的屏幕，技術含量較高，用戶體驗感好，但需要PC或

其他渲染運算設備支持，受數(shù)據(jù)線的束縛，無法自由活動。一體式頭顯無需其他設

備提供信號輸入，體驗感最好，但價格昂貴，不適合大規(guī)模課程使用。

4.4.2WebVR

WebVR即使用瀏覽器體驗VR的方式，WebVR不僅使呈現(xiàn)VR的成本更加低廉，

降低了接入門檻，更符合慕課大規(guī)模、開放、在線的屬性需求，所以WebVR是

當下VR慕課最好的呈現(xiàn)方式。

常用WebVR的開發(fā)方式，包括HTML5+WebGL+WebAPP+、傳統(tǒng)引

擎+Emscripten和第三方工具如A-Frame框架3種方式。其中，

HTML5+WebGL+WebAPP+的開發(fā)方式更加靠近底層，所以更為靈活、

對VR的支持性更好。

除了自行開發(fā)WebVR應用外，我們還可以使用第三方開發(fā)好的在線VR視頻瀏覽

器進行慕課呈現(xiàn)。例如Play2VR視頻播放器，支持Web端、移動端和微信端，

操作簡單，只需要上傳視頻、嵌入生成的代碼兩步操作，就可以實現(xiàn)VR慕課的呈

現(xiàn)。

5結語

要建立以VR技術應用為基礎，以慕課資源建設為導向的內容體系和結構系統(tǒng)，要

以VR為核心技術，進行課程平臺的建設，通過VR技術，建立起新的慕課支持體

系和運行載體。通過課程的創(chuàng)新性建設，提高學生的專注度和理解率，增加慕課的

吸引力；在多個方面完善和優(yōu)化慕課資源平臺，確保學生學習VR慕課的質量和效

果。

VR和慕課的結合，為在線課程提供了更為廣闊的空間，但遇到的困難也是前所未

見的，所以我們需要不斷進行探索、實踐，努力制作出豐富創(chuàng)意、含金量高的課程，

為學習者提供更優(yōu)質、效率更高的學習方式。

參考文獻

【相關文獻】

［1］楊秀云.談VR技術及其在高等教育領域的應用［J］.長春師范大學學報，2014（4）：22-23.