基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普類教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

李倩 鄭秋萍

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，線上教育愈發(fā)地受到人們的青睞，兒童啟蒙教育更是重中之重。在疫情期間，人們居家隔離，學(xué)生們都紛紛上起了網(wǎng)課。學(xué)生們上課的同時(shí)也不能忽略掉學(xué)前和小學(xué)低年齡段的教育?；贏ngular框架的科普類教育平臺(tái)是一款能夠在線上線下混合式使用的教育類平臺(tái)，平臺(tái)包括移動(dòng)端和網(wǎng)站，通過使用平臺(tái)，可以拓展學(xué)前兒童的知識(shí)面、使小學(xué)低年齡段的學(xué)生掌握易混淆的知識(shí)點(diǎn)，它能夠?yàn)樾∨笥褌兲峁┯腥げ⑶腋行У膶W(xué)習(xí)方式與方法。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);科普教學(xué);Maya

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0118-02

Abstract： With the development of the network， online education is more and more popular， children's enlightenment education is the most important. During the outbreak， people were isolated from their homes， and students took online classes. Students should not neglect pre-school and primary school education at the same time. Based on the Angela framework， Ai Meng Education is an educational platform that can be used mixed online and offline， including mobile and websites， by using the platform to expand the knowledge of pre-school children， so that students of the lower ages of primary school can master confusing knowledge points， it can provide children with interesting and more effective ways and means of learning.

Key words： virtual reality; science teaching; angular

1 引言

隨著生活水平、生活質(zhì)量的提高，兒童也逐漸步入低頭族的行列，生硬刻板的書本對(duì)于學(xué)齡前以及小學(xué)生來(lái)說都有些過于單調(diào)且沒有吸引力，而將書本中的知識(shí)融合在游戲動(dòng)畫中，設(shè)計(jì)多個(gè)場(chǎng)景，在操縱人物行進(jìn)中以完成任務(wù)的方式掌握知識(shí)，寓教于樂，提高幼兒學(xué)習(xí)的興趣，夯實(shí)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)平面媒體的科普教育效果不佳，無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代年輕用戶的視聽需求。虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)在于：可幫助用戶快速構(gòu)建對(duì)虛擬環(huán)境的認(rèn)知，是獲取知識(shí)的快速途徑。在考慮虛擬環(huán)境的真實(shí)程度以及兒童的接受度，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的科普類的視頻、音頻和游戲成為科普類教育平臺(tái)的首選，這樣可以有效的連接用戶行動(dòng)與知覺。

在科普類視頻和游戲中，通過簡(jiǎn)潔明了、生動(dòng)有趣的視頻以及游戲的天然優(yōu)勢(shì)，快速集中并保持使用者的注意力，通過設(shè)計(jì)趣味性的對(duì)白和游戲任務(wù)保持用戶參與動(dòng)機(jī)的持續(xù)性， 同時(shí)在任務(wù)中設(shè)置與能力相平衡的挑戰(zhàn)以促進(jìn)行動(dòng)與意識(shí)的融合，引導(dǎo)用戶進(jìn)入沉浸從而激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)的效率。

2 移動(dòng)端的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 虛擬環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在移動(dòng)端主要通過搭建虛擬環(huán)境，將知識(shí)進(jìn)行展示，采用游戲的方式為載體。因此，虛擬場(chǎng)景的建立是項(xiàng)目開發(fā)實(shí)現(xiàn)的前提，場(chǎng)景中模型的精度和與人的互動(dòng)，決定了用戶對(duì)科普類教學(xué)平臺(tái)的直觀感受以及持續(xù)性。在設(shè)計(jì)虛擬環(huán)境時(shí)，不但要考慮環(huán)境的真實(shí)性，還要考慮兒童的心理接受程度，一般在設(shè)計(jì)場(chǎng)景時(shí)應(yīng)以兒童比較熟悉的場(chǎng)景為參考模型，類似幼兒園、學(xué)校或者展館等地方，筆者選擇的場(chǎng)景為科學(xué)展館如圖1所示。

在展館中創(chuàng)建多種展示場(chǎng)館，如有專門播放教育類視頻的展館，講解各種節(jié)氣的場(chǎng)館如圖2所示，學(xué)習(xí)拼音的場(chǎng)館、有學(xué)習(xí)古文知識(shí)的展館如圖3所示等，在場(chǎng)館中設(shè)置NPC人物碰撞，在碰撞時(shí)出現(xiàn)彈框，講解相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，讓孩子在趣味性的游戲中掌握知識(shí)。并且在游戲中模擬一些日常生活中的場(chǎng)景以及在緊急情況下的急救手段、逃生手段，讓孩子在游戲中學(xué)習(xí)生活技能，在控制NPC的過程中，能讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更加生動(dòng)形象、幫助記憶。

2.2 虛擬漫游的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

虛擬漫游功能是主要研究的功能之一，也是實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)的前提和載體。在場(chǎng)景建模完成后，將模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3d中，盡量還原現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)場(chǎng)景，創(chuàng)建一些小擺件讓整個(gè)空間更加豐富。在游戲中設(shè)置碰撞彈框，講解一些知識(shí)以及正確的做法，并且將生僻文字進(jìn)行注音，讓孩子在學(xué)習(xí)知識(shí)與技能的同時(shí)，增加文字與詞匯的儲(chǔ)備。

其具體步驟如下：

1）首先使用MAYA建造出場(chǎng)景的內(nèi)外模型，并使用Photoshop制作材質(zhì)貼圖，附著給模型;

2）模型全部設(shè)計(jì)完成之后，將模型導(dǎo)出為.fbx格式，然后將其導(dǎo)入到Unity 3d軟件中;

3）導(dǎo)入.fbx文件到場(chǎng)景中之后，從項(xiàng)目中用鼠標(biāo)拖動(dòng)到場(chǎng)景中進(jìn)行設(shè)置和位置擺放;

4）如果有貼圖丟失情況需要重新指認(rèn)貼圖;

5）在Unity 3d中添加NPC人物，可以通過鍵盤和鼠標(biāo)控制其前進(jìn);

6）在場(chǎng)景中設(shè)置發(fā)射器和碰撞效果，讓游戲更加逼真并且具有趣味性，如下圖4所示。

2.3 交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

科普類教育平臺(tái)主要是要做到寓教于樂，在樂中學(xué)，為了鞏固所學(xué)知識(shí)，還需要設(shè)計(jì)的測(cè)試環(huán)節(jié)，完成交互設(shè)計(jì)，比如在古代知識(shí)展館中，平臺(tái)會(huì)設(shè)計(jì)一些類似于闖關(guān)游戲;在節(jié)氣博展館中，模擬出關(guān)于節(jié)氣的植物與天氣，讓使用者根據(jù)植物與天氣的變換選擇單詞或者描寫該節(jié)氣的詩(shī)詞等關(guān)卡;比如在場(chǎng)景外的街道上將會(huì)設(shè)置一些街道、車輛，讓孩子在控制NPC行走的過程中遇到一些關(guān)于過馬路的紅綠燈等場(chǎng)景，同時(shí)給予獎(jiǎng)懲機(jī)制，例如闖紅燈會(huì)面臨懲罰;遵守交通規(guī)則則可以得到相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)。也可以同時(shí)幾個(gè)人可以在線上進(jìn)行比賽，搶答相關(guān)知識(shí)、得分高者可以得到獎(jiǎng)勵(lì)。

在建設(shè)虛擬場(chǎng)館的過程中進(jìn)行不斷的測(cè)試，讓整個(gè)游戲操作變得簡(jiǎn)單易懂，讓孩子將多數(shù)的注意力放在場(chǎng)景的彈框講解而不是游戲操作中，讓豐富的場(chǎng)館講解知識(shí)吸引孩子，進(jìn)行更多元化、更加有效的學(xué)習(xí)。

3 應(yīng)用前景

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教育將成為幼兒教育新的增長(zhǎng)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣泛。傳統(tǒng)的教學(xué)方法并不適用于所有兒童，尤其是那些長(zhǎng)期不能集中注意力學(xué)習(xí)的孩子，這導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績(jī)差，如此以往，會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)的情緒，但使用線上教學(xué)方法，寓教于樂，學(xué)中玩，玩中學(xué)，不僅可以激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)熱情，而且能提高學(xué)習(xí)效率，讓孩子對(duì)學(xué)習(xí)有信心、有耐心、有熱情，因此，基于線上的科普類教育平臺(tái)應(yīng)用前景廣泛，將非常受歡迎。

【通聯(lián)編輯：梁書】