虛實結合下實驗教學模式的探討與應用

王會燕，孫 遜，劉 暢

(蘇州市職業大學 計算機工程學院，江蘇 蘇州 215104)

《教育信息化2.0行動計劃》強調推動教育觀念更新、模式變革、體系重構，需要針對問題運用新手段，制定新舉措[1]。在新時代、新技術背景下，傳統的實驗教學在內容、形式上已經暴露出較多的弊端，以“攝影攝像基礎”課程實驗教學為例，主要有以下三個問題：一是實驗場所有限。學生拍攝練習所需的新聞現場存在不可復制的問題，造成實驗操作與練習受限。二是實驗設備數量、種類局限。實際實驗設備存在排他性，更新周期長，借用手續復雜等問題[2]。三是實驗數據易丟失。攝影攝像實驗數據存在被其他使用者格式化的風險。為解決以上實驗教學難題，利用虛擬仿真在線實驗平臺，結合虛與實的實驗環境進行教學實踐，探討虛實環境下的實驗教學模式與效果。

1 虛擬仿真在線實驗平臺的優勢

虛擬仿真在線實驗平臺是通過校企合作的方式，以“內容建設”為中心[3]，依托計算機仿真技術、虛擬現實技術搭建的綜合教學平臺[4]。該平臺依托虛擬仿真在線實驗室與實際實驗室的優勢，為師生開展線上線下的實驗活動提供有利條件。

1) 在線開放。虛擬仿真在線實驗平臺通過網絡模式為實驗參與者提供服務。教師可以在線授課，在線發布實驗任務。學生通過虛擬仿真在線實驗平臺學習實驗知識，操作虛擬實驗設備，完成實驗任務，獲得專業知識與技能。

2) 資源豐富。虛擬仿真在線實驗平臺提供的資源主要包括在線實驗資源庫、實驗場景和實驗設備，解決了場景復制難和場景時空維度受限等難題。學生可以在虛擬實驗室中了解職業環境、設備使用流程和使用技巧，并在虛擬環境中反復操作與練習。

3) 實驗過程可追蹤，實驗結果可測評。虛擬仿真在線實驗平臺提供了實驗過程管理、實驗結果評價、實驗成績匯總和分析等功能，為教師開展實驗教學提供便利。學生利用虛擬仿真在線實驗平臺進行虛擬實訓和實驗操作，其實驗結果被存儲在系統中。學生提交實驗結果后，系統的預設評判標準或教師新增的評判標準將對學生的實驗結果進行實時測評。學生也可通過虛擬仿真在線實驗平臺進行自評和互評。實驗過程可追蹤，便于教師實時關注學生的學習狀態。

2 虛實結合下的實驗教學模式

虛擬環境能夠強化學習者“心流”體驗，使學習者能夠愉快地沉浸在交互的學習環境中，集中精力完成學習任務[5-6]。課題組成員通過長期的教學實踐與探索，提出虛實結合下的實驗教學模式，如圖1所示。

圖1 虛實結合下的實驗教學模式

3 虛實結合下實驗教學模式在實踐中的應用

虛擬仿真在線實驗平臺是江蘇省數字媒體與技術實訓基地2018年信息化項目的主要內容。虛擬現實技術與職業教育的深度融合，能夠全面提升職業教育的教學質量[7]。文章結合虛擬仿真在線實驗平臺和實際實驗課堂教學環境，根據學生學習特點，按照“實驗項目教學+虛擬環境實訓+實際操作練習”的實驗教學模式，進行實訓項目教學設計。

3.1 焦距、光圈、景深的相互關系項目實訓教學

焦距、光圈、景深之間的關系是“攝影攝像基礎”課程的重點和難點。傳統實驗教學中，教師要花費較長的時間講解焦距、光圈、景深的概念和原理。在實際實驗過程中，由于實驗設備數量、種類局限，以及課時不足等原因，學生對知識點的理解不夠透徹，繼而影響后續課程的學習。

虛擬仿真在線實驗平臺結合實際實驗設備，為學生提供良好的實驗與實訓條件：一是獲得更多的專業設備和場景使用機會。學生可以使用虛擬仿真在線實驗平臺中多種型號的數碼相機和攝影攝像鏡頭進行操作練習，獲得更深層次的學習體驗。虛擬實驗器材如圖2(a)所示。二是師生之間、師生與虛擬設備之間、師生與實際設備之間可以進行更加豐富的交互活動。學生可以使用鼠標或通過觸屏認識數碼相機各個部件的按鈕位置與功能，還可以調節光圈值、ISO值、快門值等。學生在使用實際實驗設備時，可以獲得相應的交互體驗。實際實驗設備如圖2(b)所示。學生專業技能得到提升后，可以在線預約專業攝影攝像設備和場地進行作品創作。

圖2 虛擬實驗器材與實際實驗設備

3.2 節目現場錄播項目實訓教學

實驗前，學生通過虛擬仿真在線實驗平臺錄播系統中“新手學習”項目自學錄像設備的基礎知識，如拍攝前的準備步驟、機位的選擇等。實驗過程中，學生通過“技能訓練”項目完成錄像設備組裝，通過練習和自測提升自身技能。虛擬實驗場景如圖3(a)所示。

現場錄播時，學生不僅要熟練使用運動鏡頭，還要掌握滑軌、搖臂等設備的正確操作方法。通過虛擬仿真在線實驗平臺的錄播場景和實驗設備，學生能夠自主控制攝像的機位、角度，掌握數字控制器，靈活切換不同的運動鏡頭。學生課前完成虛擬節目錄制的實驗任務，課堂中使用實際場景和實驗設備完成實際實驗任務。實際實驗場景如圖3(b)所示。在實際實驗場景中，學生與教師、學生與實際設備的交互，彌補了虛擬環境帶來的不真實感。

圖3 虛擬實驗場景和實際實驗場景

3.3 新聞現場錄制項目實訓教學

新聞現場錄制是新聞從業人員的基本技能。虛擬仿真在線實驗平臺中多樣的新聞場景和實驗設備，解決了新聞時效性丟失和虛擬情景教學資源不足的難題[8]。

實驗項目要求學生利用虛擬仿真在線實驗平臺中不同的新聞現場和Premiere編輯軟件制作一段新聞采訪視頻和一段車禍新聞視頻，要求學生綜合運用景別、構圖、運動鏡頭，完成以下實驗任務：①新聞采訪視頻，主要包括新聞現場環境、被采訪者的全貌、被采訪者的主要講話內容；②車禍現場實錄，主要包括車禍現場狀況、車輛損壞程度、司機狀態、交警處理情況；③將制作好的視頻上傳至實驗平臺。在虛擬實驗場景中，學生借助虛擬場景指示，利用虛擬攝像機錄制新聞素材。虛擬實驗車禍現場錄制如圖4(a)所示。視頻后期制作如圖4(b)所示。

圖4 虛擬實驗車禍現場錄制和視頻后期制作

3.4 虛實結合下的實驗教學效果

課題組成員采用“實驗項目教學+虛擬環境實訓+實際操作練習”的實驗教學模式進行授課，并對參與實驗教學的170位學生進行實驗教學滿意度問卷調查。問卷調查滿意度設定非常不滿意為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。本次問卷調查共發放問卷170份，回收問卷170份，有效問卷167份，無效問卷3份。根據滿意度得分權重和與之對應的有效問卷數，求得滿意度得分總和，然后除以有效問卷總數，得出每一個調查題目的滿意度平均分。虛實結合下實驗教學滿意度調查結果如表2所示。

表2 虛實結合下實驗教學滿意度調查結果

問卷調查發現：學生通過虛實結合的實驗場景訓練，能夠較好地理解與掌握教學內容，并且能夠創作作品；虛擬仿真在線實驗平臺對實驗室的網速和計算機的性能要求較高，虛擬場景畫面可能出現卡頓的現象。

4 結語

本研究基于“實驗項目教學+虛擬環境實訓+實際操作練習”的實驗教學模式，結合虛擬實驗室的不同優勢，利用虛擬現實技術真實地模擬實驗設備和實驗環境，提供多樣化的專業設備和場景，以及多種交互方式，將實驗虛擬化、在線化，為學生實驗課程的學習提供新的途徑，能夠顯著提升學生的學習積極性和創造性。