西柏坡精神融入虛擬現(xiàn)實課程思政實驗教學(xué)設(shè)計

張苗苗，賀軍亮，2，韋 銳，田建文，宋保平

（1.石家莊學(xué)院 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050035；2.河北師范大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050024）

0 引言

當前我國高校思政工作狀況總體良好、成果顯著，但由于受多元文化價值觀影響，在當代大學(xué)生觀念中也存在拜金主義、享樂主義和極端個人主義等不良思潮[1]，這些問題嚴重影響著大學(xué)生的成長.2016年12月，習(xí)近平總書記發(fā)表講話指出新形勢下高校意識形態(tài)的傳播引導(dǎo)不能只依賴于思想政治理論課來完成，其他專業(yè)教育課程也應(yīng)承擔部分德育責任[2].“課程思政”正是對上述要求的直接回應(yīng)，目前課程思政教學(xué)改革已成為全國高校的共識，越來越多的探索實踐在各個學(xué)科及各個專業(yè)中如火如荼地進行著.

地理信息是國家重要的戰(zhàn)略性資源，關(guān)系到國家主權(quán)、安全和發(fā)展利益[3].地理信息科學(xué)是研究地理信息數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、顯示、管理、傳播與應(yīng)用的一門科學(xué)，被廣泛應(yīng)用于國土、交通、水利、規(guī)劃等重要國民經(jīng)濟領(lǐng)域，作為地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)生肩負重要責任，其培養(yǎng)目標不僅要有過硬的專業(yè)技能，更要具備優(yōu)良思想品德.因此加強對地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生的思想政治教育，提高他們的政治站位、家國情懷、國土安全意識等變得十分必要和迫切.目前國內(nèi)地理信息科學(xué)專業(yè)思想政治研究成果幾乎空白，有張書亮等[4]、張飛[5]等少數(shù)學(xué)者討論課程思政教學(xué)對策和汪宙峰[6]的課程思政教師應(yīng)對策略.

虛擬現(xiàn)實課程是高校地理信息科學(xué)、數(shù)字媒體技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的核心課程，它通過對真實環(huán)境的模擬，使用戶具有身臨其境的感覺，具有沉浸性、交互性、多感知性等特點，在進行思想政治教育及創(chuàng)新教學(xué)模式中具有先天優(yōu)勢[7，8]，但現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)過程中大多采用傳統(tǒng)的教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)方法，加上理工類課程缺乏人文氣息，知識晦澀難懂，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，課堂上“低頭族”現(xiàn)象普遍，教學(xué)效果不理想.在課程思政教學(xué)改革大背景下，結(jié)合學(xué)科特點開展思政主題的虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)設(shè)計研究，對于提高教書育人工作的實效性具有重要意義.

2020年5 月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[9]，明確要求將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育作為課程思政建設(shè)重點內(nèi)容之一，井岡山、遵義、延安、西柏坡等紅色故地、革命先烈故居，承載著老一輩革命家的革命情懷與優(yōu)良作風，具有鮮明的政治引導(dǎo)、文化育人的功能[10]，是進行虛擬現(xiàn)實課程思政教育的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源[11].本設(shè)計以石家莊學(xué)院地理信息科學(xué)專業(yè)虛擬現(xiàn)實課程為例，分析西柏坡精神的當代教育價值，提出西柏坡中共中央舊址虛擬現(xiàn)實實驗方案，并設(shè)計出實施課程思政的教育教學(xué)思路，為高校地理信息科學(xué)、數(shù)字媒體技術(shù)、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)開展課程思政教學(xué)工作提供參考.

1 西柏坡精神的當代教育價值

20世紀40年代末，黨中央、毛主席相繼進駐西柏坡，居住和辦公場所條件大都非常樸素簡陋，多是借用當?shù)鼐用竦耐僚鞣?盡管環(huán)境艱苦，黨中央、毛主席還是在此開展了全國土地會議，組織指揮了遼沈、淮海、平津三大戰(zhàn)役，召開了七屆二中全會[12].西柏坡作為中國共產(chǎn)黨歷史上標志性的革命圣地，見證了中國共產(chǎn)黨帶領(lǐng)中國人民為贏得解放戰(zhàn)爭最后的勝利而進行的奮勇斗爭和豐功偉績，是典型的紅色資源.

西柏坡精神是指以毛澤東為首的黨中央在駐西柏坡期間，所體現(xiàn)和創(chuàng)立的一系列革命精神[13]，作為石家莊市屬高校，地域上最靠近西柏坡精神的誕生地，具有鮮明的地方特色，學(xué)生從空間距離上可觸可達，從情感體驗上可感可知[14].在專業(yè)課程中融入西柏坡精神，弘揚西柏坡精神，對當代大學(xué)生理想信念、艱苦奮斗、團結(jié)協(xié)作、科學(xué)創(chuàng)新、遵紀守法教育具有重要的意義.西柏坡精神對當代大學(xué)生具有重要的現(xiàn)實教育價值，西柏坡精神所蘊含的品德和人格培養(yǎng)等功能是一種不竭的教育資源和文化血脈，成為影響大學(xué)生形成正確世界觀、人生觀和價值觀的有效載體，起著不可替代的作用[15].因此要充分利用這一紅色資源，加強對大學(xué)生的革命傳統(tǒng)教育，使當代大學(xué)生著眼于自身的全面發(fā)展，從西柏坡精神中汲取有益于自身健康成長的內(nèi)容精髓和力量源泉，全面提高綜合素質(zhì)，敢于承擔歷史重任.

2 西柏坡虛擬現(xiàn)實實驗方案

西柏坡紅色資源包括中共中央舊址、中央宣傳部舊址、中央部委舊址、中央組織部舊址等系列革命遺址，實驗選取最具代表性的革命遺址——中共中央舊址（以下簡稱舊址）為研究對象，通過搜集相關(guān)材料，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、三維GIS可視化技術(shù)，借助ArcGIS、Skyline、3ds MAX軟件平臺，構(gòu)建舊址三維虛擬場景，結(jié)合GIS空間分析成果，深刻學(xué)習(xí)領(lǐng)會革命先輩的艱苦奮斗精神，實驗技術(shù)路線如圖1所示.

圖1 虛擬現(xiàn)實實驗技術(shù)路線

2.1 數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理

為創(chuàng)建真實的地表和地物三維虛擬模型，需要借助文獻查閱、現(xiàn)場調(diào)研、實地踏勘、網(wǎng)絡(luò)搜索等途徑，收集研究區(qū)域內(nèi)的地表高程數(shù)據(jù)、遙感影像圖、地物平面布局圖及關(guān)鍵構(gòu)件測量數(shù)據(jù)、地物相片、地物屬性等數(shù)據(jù)，對于已收集的原始數(shù)據(jù)做以下處理：

1）地理空間數(shù)據(jù)處理

數(shù)字高程模型和遙感影像是構(gòu)成三維地表模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需要利用ArcGIS軟件將地表高程數(shù)據(jù)生成數(shù)字高程模型，并對遙感影像數(shù)據(jù)進行校正、裁剪，使影像與數(shù)字高程模型匹配.

2）紋理庫建設(shè)

豐富的紋理能夠讓三維場景模擬更為逼真自然，是模型真實表達的重要因素，模型紋理數(shù)據(jù)主要是通過Photoshop軟件對地物相片進行裁剪、旋轉(zhuǎn)、扭曲、調(diào)整圖片色彩等處理獲取完整和真實的紋理數(shù)據(jù).

3）屬性庫建設(shè)

屬性庫用于支撐屬性查詢，需要將收集的舊址地物屬性信息，按照編碼、名稱、簡介等進行分類整理，建設(shè)舊址地物屬性庫.

2.2 虛擬場景三維建模

根據(jù)對現(xiàn)場的實地考察、現(xiàn)場拍照情況、資料的收集和建模方法，可以將舊址的虛擬場景三維模型分為地表模型、房屋建筑及其附屬設(shè)施模型、自然景觀模型三大類.地表模型用于模擬舊址周邊區(qū)域的地形地貌；房屋建筑及其附屬設(shè)施模型主要包括老一輩革命家住所、重要會議場所以及舊址大門、圍墻、路面等附屬設(shè)施，是構(gòu)成虛擬場景的主體部分；自然景觀主要包括舊址周邊的樹木、花池、草坪等自然景觀，用于美化豐富場景，使場景表達更加逼真.

1）三維地表模型建模

通過Skyline的TerraBuilder模塊實現(xiàn)地表模型的快速建模.新建工程時，需要根據(jù)數(shù)據(jù)所屬坐標系統(tǒng)選擇地理坐標系或平面坐標系創(chuàng)建工程，然后利用.mpt工具將遙感影像數(shù)據(jù)與數(shù)字高程模型進行快速融合，生成其特有的三維地形數(shù)據(jù)集文件.

2）三維實體模型建模

目前ArcGIS、Skyline、SuperMap等主流GIS軟件都提供了簡單幾何體三維建模的功能，但模型表達較為粗糙.為高度還原現(xiàn)實場景，實驗采用廣泛應(yīng)用于城市設(shè)計、古建筑復(fù)原、輔助教學(xué)等領(lǐng)域的三維建模軟件3ds MAX，創(chuàng)建舊址建筑物及其附屬設(shè)施三維模型.

建筑物及其附屬設(shè)施采用多邊形建模方法，依照“主體建模→特征表達”順序進行建模.建模過程中，參照舊址平面分布圖和建筑物測量高度信息，利用擠出操作創(chuàng)建模型大致的主體輪廓；細節(jié)部分通過對基本模型的切割、擠壓等方式進行表達.對物體進行切割時，為減少點線數(shù)據(jù)冗余，只對涉及的面片進行切割操作，并刪除多余面片、節(jié)點.模型貼圖時，基于已有模型紋理庫素材和標準材質(zhì)球，通過UVW方法為模型附著材質(zhì)，為便于后期數(shù)據(jù)維護，模型材質(zhì)球命名需要與模型保持一致.

3）景觀模型建模

真實環(huán)境中的花草、樹木等物體，外形雜亂具有較多的分支結(jié)構(gòu)，通過實體建模會產(chǎn)生大量的多邊形，給系統(tǒng)運行造成很大壓力[16]，在不同軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中3ds MAX創(chuàng)建的透明貼圖模型材質(zhì)容易丟失，因此可直接從Skyline軟件平臺三維模型庫選取合適的模型替代景觀三維建模.

2.3 虛擬三維場景創(chuàng)建

1）三維模型整合

實驗通過Skyline的TerraExplorerPro模塊進行不同類型的三維模型整合.三維實體模型導(dǎo)入TerraExplorerPro時需要進行格式轉(zhuǎn)換，通常采用3ds MAX內(nèi)置插件將模型轉(zhuǎn)換為.x格式文件，再利用TerraExplorerPro中MakeXpl工具轉(zhuǎn)換為其特有的.xpl2文件格式在三維場景中加載，但轉(zhuǎn)換過程中經(jīng)常會出現(xiàn)材質(zhì)丟失的情況，導(dǎo)致模型無法正常顯示.針對該問題可將3ds MAX模型導(dǎo)出.FBX格式，再利用SimLab Composer軟件轉(zhuǎn)換為主流的三維格式.dae格式，再導(dǎo)入到三維場景中，以解決數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中貼圖丟失問題.

2）地物屬性設(shè)置

根據(jù)地物屬性庫中存儲的信息，在TerraExplorerPro三維場景分別為每一個模型添加屬性標簽，完善模型編碼、名稱、簡介等信息，當鼠標點擊某一標簽時能打開屬性框，顯示其屬性信息.

3）三維虛擬場景渲染

TerraExplorerPro提供了多種特效畫面，如粒子效果、骨骼動畫、動態(tài)水面、環(huán)境特效等，為達到極富現(xiàn)實感的可視化效果，在三維場景中對系統(tǒng)光照、陰影、云層、雨雪霧天氣效果等進行設(shè)置，增加三維對象的真實感，舊址三維虛擬場景如圖2所示.

圖2 舊址三維虛擬場景

2.4 多專題空間分析

基于已創(chuàng)建的舊址三維虛擬場景，結(jié)合地理信息科學(xué)專業(yè)特點，開展多專題空間分析，使學(xué)生對于舊址空間分布、西柏坡時期的歷史、西柏坡精神內(nèi)涵等有更加直觀、深刻的認知和體會.

1）虛擬場景漫游

通過演示工具創(chuàng)建三維場景自主漫游路徑，全方位、自動化提供舊址導(dǎo)覽服務(wù)，精準便捷地展示舊址歷史風貌，使學(xué)生具有身臨其境的感覺.

2）空間查詢定位

通過屬性查詢定位實現(xiàn)對各類地物進行快速檢索與定位，通過展示舊址故居簡介、圖片、歷史事件等信息，讓學(xué)生充分了解中國共產(chǎn)黨在西柏坡時期的珍貴歷史.

3）空間量測

借助空間測量工具在三維空間內(nèi)量測舊址地物的距離、坡度、面積等空間分布特征，通過低矮、擁擠的住宅群感受革命先輩艱苦樸素的生活.

4）動態(tài)視域可視分析

通過視域分析工具快速獲取三維沿線各點的可視范圍，直觀分析舊址各個觀察點在空間中視覺上的通達性，效果如圖3所示（圖中綠色為可視范圍，紅色為不可視范圍）.

圖3 動態(tài)視域可視分析

3 實施課程思政的實驗教學(xué)思路

3.1 實驗準備

課程思政實施的前提是學(xué)生對課程感興趣，能夠建立學(xué)術(shù)志趣，但往往理工科開設(shè)的課程專業(yè)性較強，內(nèi)容相對乏味、枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力較大，成就獲得感低，因此教學(xué)題材的選取、內(nèi)容設(shè)計等顯得尤為重要.實驗以西柏坡紅色資源為研究對象，相較于抽象的物體，題材故事性較強且更加鮮活有吸引力，學(xué)生更容易感受課程魅力.同時以成果為導(dǎo)向，在實驗開展前，教師提前將實驗素材發(fā)放給學(xué)生，結(jié)合與實驗素材相關(guān)的人物故事、紅色歷史事件等講述實驗背景、目的、內(nèi)容等，以小組形式布置實驗任務(wù)，讓學(xué)生在具體任務(wù)推動下，將分散的知識點串聯(lián)起來，以此持續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情.學(xué)生在實驗開始前需要對實驗素材進行整理分析，并根據(jù)實驗要求進行相關(guān)材料的補充完善，如收集西柏坡時期的紅色故事完善屬性庫、整理收集原始相片補充紋理庫等，學(xué)生通過前期準備工作重溫西柏坡時期的革命歷史，在思想上初步認知西柏坡精神.

3.2 實驗教學(xué)

在實驗教學(xué)過程中，由于在移動互聯(lián)網(wǎng)時代的背景下，學(xué)生的知識獲取變得碎片化、價值取向趨于多元化、信息來源更加豐富化，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、態(tài)度、方式等都在不斷發(fā)生著變化，教師的教學(xué)模式也隨之改變.西柏坡虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)采取線上線下混合式教學(xué)方式開展，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前將碎片化的知識錄制成微課發(fā)布至線上教學(xué)平臺，學(xué)生可以通過移動端自由選擇時間觀看學(xué)習(xí).學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中可以通過彈幕形式匿名發(fā)送問題，既解決了個別學(xué)生羞于提問的難題，又讓老師及時掌握了學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，排除學(xué)生與教師之間的溝通障礙.教師在課上將重點集中解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，增加課程的互動性，提升學(xué)習(xí)成效.在課上實驗過程中，通過組內(nèi)合作、組間競爭的方式，增加學(xué)生緊張感與危機感，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決問題的能力及團隊協(xié)作能力，同時通過對實驗素材的處理及虛擬場景的創(chuàng)建，學(xué)生從歷史背景、空間位置、地理布局等方面全面、直觀了解西柏坡紅色資源，重溫中國共產(chǎn)黨在西柏坡時期的光輝革命歷史，加強對于西柏坡時期歷史人物事件及內(nèi)涵精神的情感體驗.

3.3 實驗總結(jié)

實驗完成后，結(jié)合虛擬現(xiàn)實實驗、思政課外實踐活動、自我學(xué)習(xí)認知等，開展以學(xué)生為主體的師生之間、小組之間的專業(yè)技能、思想收獲的總結(jié)分享活動.各小組將其涉及的人物故事、精神內(nèi)涵、思想收獲以及通過實驗所掌握的專業(yè)技能等信息進行分享交流，提升學(xué)生思想政治教育及專業(yè)技能實效.分享交流環(huán)節(jié)以學(xué)生作為信息輸出主體，改變學(xué)生被動灌輸?shù)慕虒W(xué)方式，調(diào)動學(xué)生主觀能動性，讓課堂真正的“活起來”，使學(xué)生擁有強烈的參與感，增強實驗教學(xué)效果；教師對學(xué)生分享討論內(nèi)容進行答疑解惑，并聯(lián)系生活實際以歷史人物故事感召學(xué)生，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生把崇高的理想信念認知內(nèi)化為堅定的個人信仰，實現(xiàn)立德樹人的教學(xué)目標.

課程教學(xué)思路如圖4所示，整個實驗過程引入混合式教學(xué)模式、成果導(dǎo)向教學(xué)理念、視頻彈幕提問、小組合作、組間競爭等元素豐富實驗教學(xué)體系，在課程價值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)、知識傳授過程中凸顯青年屬性，提升課程教育的吸引力、親和力和針對性.同時根據(jù)實驗前、中、后三階段不同任務(wù)特點、學(xué)習(xí)特點，在遵循實驗教學(xué)的基本原則下，在不同教學(xué)階段滲透思政教育內(nèi)容，進行“潤物細無聲”的思想教育，同時基于思政事例故事性特點增強專業(yè)課程教育的感染力[17]，以此實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)與思政教育的深度融合與協(xié)同發(fā)展.

圖4 虛擬現(xiàn)實課程思政教學(xué)思路

4 結(jié)論

實驗以高校理工類地理科學(xué)類專業(yè)核心課程為例，結(jié)合學(xué)科特點，挖掘?qū)I(yè)課程蘊含的思想政治教育元素，將西柏坡精神融入到實驗教學(xué)過程中，形成與專業(yè)相結(jié)合的特色教學(xué)素材.通過直觀展示革命遺址歷史風貌使紅色教育資源變得鮮活，又繼承思政實踐課外活動教學(xué)內(nèi)容，增強學(xué)生對于革命精神的領(lǐng)悟.相對于傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實實驗，融入思政教學(xué)元素使實驗故事性更強，加深學(xué)生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的抽象理解，提升實驗教學(xué)效果.通過該教學(xué)實驗的實施，既完成了專業(yè)技能教學(xué)目標，又實現(xiàn)了學(xué)生思想政治素養(yǎng)的培養(yǎng)，專業(yè)課程融入思政元素，增強專業(yè)教學(xué)的育人功能，有力支撐大學(xué)生健全人格的塑造培養(yǎng)，值得在高校虛擬現(xiàn)實類課程思政教學(xué)案例中推廣應(yīng)用.