虛實(shí)結(jié)合下實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與應(yīng)用

王會燕，孫 遜，劉 暢

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 計算機(jī)工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215104)

《教育信息化2.0行動計劃》強(qiáng)調(diào)推動教育觀念更新、模式變革、體系重構(gòu)，需要針對問題運(yùn)用新手段，制定新舉措[1]。在新時代、新技術(shù)背景下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容、形式上已經(jīng)暴露出較多的弊端，以“攝影攝像基礎(chǔ)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，主要有以下三個問題：一是實(shí)驗(yàn)場所有限。學(xué)生拍攝練習(xí)所需的新聞現(xiàn)場存在不可復(fù)制的問題，造成實(shí)驗(yàn)操作與練習(xí)受限。二是實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量、種類局限。實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在排他性，更新周期長，借用手續(xù)復(fù)雜等問題[2]。三是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)易丟失。攝影攝像實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在被其他使用者格式化的風(fēng)險。為解決以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)難題，利用虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺，結(jié)合虛與實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，探討虛實(shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與效果。

1 虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺的優(yōu)勢

虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺是通過校企合作的方式，以“內(nèi)容建設(shè)”為中心[3]，依托計算機(jī)仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建的綜合教學(xué)平臺[4]。該平臺依托虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)室與實(shí)際實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢，為師生開展線上線下的實(shí)驗(yàn)活動提供有利條件。

1) 在線開放。虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺通過網(wǎng)絡(luò)模式為實(shí)驗(yàn)參與者提供服務(wù)。教師可以在線授課，在線發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)。學(xué)生通過虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識，操作虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，獲得專業(yè)知識與技能。

2) 資源豐富。虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺提供的資源主要包括在線實(shí)驗(yàn)資源庫、實(shí)驗(yàn)場景和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，解決了場景復(fù)制難和場景時空維度受限等難題。學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中了解職業(yè)環(huán)境、設(shè)備使用流程和使用技巧，并在虛擬環(huán)境中反復(fù)操作與練習(xí)。

3) 實(shí)驗(yàn)過程可追蹤，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可測評。虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺提供了實(shí)驗(yàn)過程管理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價、實(shí)驗(yàn)成績匯總和分析等功能，為教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供便利。學(xué)生利用虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行虛擬實(shí)訓(xùn)和實(shí)驗(yàn)操作，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果被存儲在系統(tǒng)中。學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，系統(tǒng)的預(yù)設(shè)評判標(biāo)準(zhǔn)或教師新增的評判標(biāo)準(zhǔn)將對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時測評。學(xué)生也可通過虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行自評和互評。實(shí)驗(yàn)過程可追蹤，便于教師實(shí)時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2 虛實(shí)結(jié)合下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

虛擬環(huán)境能夠強(qiáng)化學(xué)習(xí)者“心流”體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)者能夠愉快地沉浸在交互的學(xué)習(xí)環(huán)境中，集中精力完成學(xué)習(xí)任務(wù)[5-6]。課題組成員通過長期的教學(xué)實(shí)踐與探索，提出虛實(shí)結(jié)合下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，如圖1所示。

圖1 虛實(shí)結(jié)合下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

3 虛實(shí)結(jié)合下實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在實(shí)踐中的應(yīng)用

虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺是江蘇省數(shù)字媒體與技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地2018年信息化項目的主要內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合，能夠全面提升職業(yè)教育的教學(xué)質(zhì)量[7]。文章結(jié)合虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)際實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)環(huán)境，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，按照“實(shí)驗(yàn)項目教學(xué)+虛擬環(huán)境實(shí)訓(xùn)+實(shí)際操作練習(xí)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項目教學(xué)設(shè)計。

3.1 焦距、光圈、景深的相互關(guān)系項目實(shí)訓(xùn)教學(xué)

焦距、光圈、景深之間的關(guān)系是“攝影攝像基礎(chǔ)”課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要花費(fèi)較長的時間講解焦距、光圈、景深的概念和原理。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量、種類局限，以及課時不足等原因，學(xué)生對知識點(diǎn)的理解不夠透徹，繼而影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)條件：一是獲得更多的專業(yè)設(shè)備和場景使用機(jī)會。學(xué)生可以使用虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺中多種型號的數(shù)碼相機(jī)和攝影攝像鏡頭進(jìn)行操作練習(xí)，獲得更深層次的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)器材如圖2(a)所示。二是師生之間、師生與虛擬設(shè)備之間、師生與實(shí)際設(shè)備之間可以進(jìn)行更加豐富的交互活動。學(xué)生可以使用鼠標(biāo)或通過觸屏認(rèn)識數(shù)碼相機(jī)各個部件的按鈕位置與功能，還可以調(diào)節(jié)光圈值、ISO值、快門值等。學(xué)生在使用實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備時，可以獲得相應(yīng)的交互體驗(yàn)。實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖2(b)所示。學(xué)生專業(yè)技能得到提升后，可以在線預(yù)約專業(yè)攝影攝像設(shè)備和場地進(jìn)行作品創(chuàng)作。

圖2 虛擬實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備

3.2 節(jié)目現(xiàn)場錄播項目實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生通過虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺錄播系統(tǒng)中“新手學(xué)習(xí)”項目自學(xué)錄像設(shè)備的基礎(chǔ)知識，如拍攝前的準(zhǔn)備步驟、機(jī)位的選擇等。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過“技能訓(xùn)練”項目完成錄像設(shè)備組裝，通過練習(xí)和自測提升自身技能。虛擬實(shí)驗(yàn)場景如圖3(a)所示。

現(xiàn)場錄播時，學(xué)生不僅要熟練使用運(yùn)動鏡頭，還要掌握滑軌、搖臂等設(shè)備的正確操作方法。通過虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺的錄播場景和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生能夠自主控制攝像的機(jī)位、角度，掌握數(shù)字控制器，靈活切換不同的運(yùn)動鏡頭。學(xué)生課前完成虛擬節(jié)目錄制的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，課堂中使用實(shí)際場景和實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)際實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)際實(shí)驗(yàn)場景如圖3(b)所示。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)場景中，學(xué)生與教師、學(xué)生與實(shí)際設(shè)備的交互，彌補(bǔ)了虛擬環(huán)境帶來的不真實(shí)感。

圖3 虛擬實(shí)驗(yàn)場景和實(shí)際實(shí)驗(yàn)場景

3.3 新聞現(xiàn)場錄制項目實(shí)訓(xùn)教學(xué)

新聞現(xiàn)場錄制是新聞從業(yè)人員的基本技能。虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺中多樣的新聞場景和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，解決了新聞時效性丟失和虛擬情景教學(xué)資源不足的難題[8]。

實(shí)驗(yàn)項目要求學(xué)生利用虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺中不同的新聞現(xiàn)場和Premiere編輯軟件制作一段新聞采訪視頻和一段車禍新聞視頻，要求學(xué)生綜合運(yùn)用景別、構(gòu)圖、運(yùn)動鏡頭，完成以下實(shí)驗(yàn)任務(wù)：①新聞采訪視頻，主要包括新聞現(xiàn)場環(huán)境、被采訪者的全貌、被采訪者的主要講話內(nèi)容；②車禍現(xiàn)場實(shí)錄，主要包括車禍現(xiàn)場狀況、車輛損壞程度、司機(jī)狀態(tài)、交警處理情況；③將制作好的視頻上傳至實(shí)驗(yàn)平臺。在虛擬實(shí)驗(yàn)場景中，學(xué)生借助虛擬場景指示，利用虛擬攝像機(jī)錄制新聞素材。虛擬實(shí)驗(yàn)車禍現(xiàn)場錄制如圖4(a)所示。視頻后期制作如圖4(b)所示。

圖4 虛擬實(shí)驗(yàn)車禍現(xiàn)場錄制和視頻后期制作

3.4 虛實(shí)結(jié)合下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

課題組成員采用“實(shí)驗(yàn)項目教學(xué)+虛擬環(huán)境實(shí)訓(xùn)+實(shí)際操作練習(xí)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行授課，并對參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的170位學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度問卷調(diào)查。問卷調(diào)查滿意度設(shè)定非常不滿意為1分，不滿意為2分，一般為3分，基本滿意為4分，非常滿意為5分。本次問卷調(diào)查共發(fā)放問卷170份，回收問卷170份，有效問卷167份，無效問卷3份。根據(jù)滿意度得分權(quán)重和與之對應(yīng)的有效問卷數(shù)，求得滿意度得分總和，然后除以有效問卷總數(shù)，得出每一個調(diào)查題目的滿意度平均分。虛實(shí)結(jié)合下實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度調(diào)查結(jié)果如表2所示。

表2 虛實(shí)結(jié)合下實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度調(diào)查結(jié)果

問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：學(xué)生通過虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)場景訓(xùn)練，能夠較好地理解與掌握教學(xué)內(nèi)容，并且能夠創(chuàng)作作品；虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺對實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)速和計算機(jī)的性能要求較高，虛擬場景畫面可能出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

本研究基于“實(shí)驗(yàn)項目教學(xué)+虛擬環(huán)境實(shí)訓(xùn)+實(shí)際操作練習(xí)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室的不同優(yōu)勢，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)真實(shí)地模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供多樣化的專業(yè)設(shè)備和場景，以及多種交互方式，將實(shí)驗(yàn)虛擬化、在線化，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)提供新的途徑，能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。