古老行業與現代科技的碰撞—虛拟現實走進采礦工程教學課堂

作者：梁春晴，劉江時間：2017-04-28 浏覽：

4月25日，資源與土木工程學院首次3D（虛拟現實）教學活動在77779193永利官网流芳校區化工大樓開展。此次活動是資源與土木工程學院14級采礦專業的數字礦山實驗指導和課程設計實踐課，也是學院第一次開展的3D輔助教學活動。為了更加透徹的了解3D教學方法的使用，我們尋找到了采礦工程的授課老師—李志國老師。

記者：我們都知道3D技術在電影上運用比較多，用在實踐教學中還是頭一次聽說，您是怎麼想到把3D技術運用到教學上的？
李老師：這個主要跟采礦工程的專業特質有關。首先，我們的專業課程涉及複雜的地下空間結構形态。我們學習研究的對象比較特殊，尤其是地下礦山結構工程空間形态與拓撲關系非常複雜。如果沒有到現場參觀、實際體驗的人員很難憑書本上的二維圖示想象出其具體的結構形态及空間布置。而我們所面對的現實是：礦山現場實習的高危險性、礦山企業現場安全責任等因素導緻企業對學生的現場實習環節表現出消極态度，尤其是井下實習。這就為我們的相關專業課程教學帶來了極大的挑戰。為了解決這個難題，為了能夠把教學變得更加生動，讓學生更好的掌握專業知識，我們就想到了3D虛拟現實技術。虛拟現實技術近年來得到了長足發展，廣泛的用于電影和其他許多行業，我們就想能不能把礦山的每條巷道、每個硐室等這些地下工程都像放3D電影一樣呈現在學生視野中，并進行一定程度的交互操作，幫助他們了解礦山結構。
記者：您認為此次采礦專業的3D教學實驗效果怎麼樣？學生們滿意嗎？
李老師：此次3D教學隻是一次試驗，第一次采用這種上課方法學生的興緻都很高，上課也更加認真。下課後我詢問了一下，他們對這種上課方式評價很高，畢竟新的事物更能吸引學生。我覺得這兩節課的效果還不錯，上完課後學生提出了許多問題，這說明他們在上課的過程在思考。
記者：經過您的實驗，您認為3D教學與傳統教學相比，3D教學的優勢在哪裡？
李老師：3D教學的優點很明顯，尤其對我們這一類涉及複雜空間結構的工程類專業，它改變了傳統的教學資源展現模式，3D虛拟模式能讓學生對所學習與研究的實物有更直觀的空間認知，身臨其境的感覺讓他們更仔細的觀察每一個細節，擺脫了傳統圖片與文字的束縛，變抽象為具體。除此之外，3D技術的使用可以加強學生的理解和記憶，同時也提高了課堂的趣味性。

記者：如果3D技術運用于日常教學，你認為哪方面還需要進一步完善?
李老師：3D教學是一門新科技在教學中的應用，其前提是需要大量的準備工作和虛拟現實數字資源以及高質量的虛拟現實展示平台，就像這次我給他們上課，我要先有相應的軟、硬件平台和大量的3D虛拟資源及相應的工藝過程展現腳本。所以需要進一步完善的是3D展示技術和虛拟數字資源的合成以及調度，要不然難以實現。
記者：您認為3D教學會成為今後教學方式的主流之一嗎？

李老師：現在我國還沒有大範圍使用3D教學技術，目前在使用中的還處于實驗階段，它到底能不能成為今後教學方式的主流之一，我認為在近段時間要視專業而定，至少涉及到複雜空間結構且現場觀察、體驗有困難的這一類專業，虛拟現實教學是大有舞台的。比如說我們采礦專業，井下系統是千變萬化，但是學生無法接觸，隻能通過一些圖片和文字的描述來想像，3D技術恰好彌補了這個缺陷。但未來随着傳感技術、增強現實、數值仿真及人工智能等技術的發展，3D将不僅僅應用于淺層次的教學資源展示，很有可能會颠覆我們整個教育模式。想象一個場景：在家帶着數字頭盔遊走于原子與電子之間，觀察着千裡之外某一實驗室的一場實驗。
當然，現階段，3D教學無論是設備還是教學資源都比傳統教學貴很多，教學資源準備也更加複雜，從經濟與現有技術的角度來考慮，它還處于整個教學活動的輔助地位。
本次資源與土木工程學院的3D教學試驗雖然結束了，但是這種教學方式對教學手段的豐富和改革起到了推動作用，它既激勵了老師們面對市場環境和學生興趣來開展教學活動，另一方面也對老師們不斷追求教學能力和技術的進步提出了更高要求。不久的将來，3D教學将徹底走進校園，成為老師和學生互動教學的新平台，新的技術也将帶領學子們前行。

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