基于虛擬現實技術的三維動畫課程教學設計

陳思穎

關鍵詞：虛擬現實；三維動畫；課程設計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0114-02

學校作為培養人才的搖籃，其主要任務是增強學生的競爭力，以便更好地應對日益激烈的社會競爭環境。尤其是在企業不斷發展的過程中，人才是企業市場競爭力的核心，所以各個企業對人才儲備的要求也越來越高[1]。本文通過創新三維動畫課程教學方法，將虛擬現實技術合理引入三維動畫課程教學設計中，營造良好的三維動畫課程教學氛圍，優化課程教學過程，注重學生的專業能力和綜合素質培養，達到強化三維動畫課程教學效率的目標。

1 基于虛擬現實技術的三維動畫課程教學設計意義

在三維動畫課程的教學過程中，通過合理引入虛擬現實技術展開教學，對強化三維動畫課程教學效果具有重要的意義，具體表現在以下幾個方面：

1.1 有利于構建三維動畫虛擬環境，激發課堂活力

虛擬現實技術與三維動畫課程教學設計的結合能夠為課程教學創設良好的教學環境，以此激發整個課堂的教學活力。1） 虛擬現實技術與三維動畫課程教學設計結合，為三維虛擬情境的交互設計提供了重要的技術支撐，能夠更加直觀地將物體的運動狀態展現出來，從而有效提升整個課堂教學過程的趣味性，真正達到激發課堂活力的目標；2） 結合虛擬現實技術模擬生動、逼真的空間環境，讓學生能夠置身于多維和直觀的情境中，從而獲得豐富的視覺體驗，更好地激發學生的想象力；3） 虛擬現實技術與三維動畫設計的結合還能為課程教學提供強有力的技術支撐，尤其是在圖像轉換方面，三維動畫設計使得傳統的二維動畫圖像呈現出三維動態的視覺效果，使現有的圖像資源得到更大限度地利用[2]。

1.2 有利于強化教學中的交互與沉浸

基于虛擬現實技術的三維動畫課程教學設計能夠給學生帶來良好的沉浸感，促使學生全身心地投入虛擬現實技術所構造的課堂教學情境中，注重課堂教學的交互性創造，促使學生在良好的課堂氛圍中進行“對話”，從而讓學生在良好的課堂中更加深入學習[3]。同時，通過將虛擬現實技術與三維動畫課程教學相結合，基于專業的視覺技術所構建的三維動畫情境中的真實教學模型能夠讓學生產生仿佛置身其中的感受，讓整個課堂教學打破時間與空間的限制，讓學生在教學中獲得的感受變得更加真實，切實增強整個課堂教學的互動性，為強化三維動畫課程設計效率創造良好的條件。

2 基于虛擬現實技術的三維動畫課程教學設計路徑

為了提升基于虛擬現實技術的三維動畫課程教學水平，需要明確課程教學目標，構建體驗式仿真教學平臺，重塑課程教學內容框架，巧借虛擬現實技術強化實訓教學，以達到強化三維動畫課程教學效率的目標。

2.1 明確教學目標

在三維動畫課程的教學過程中，明確的教學目標是指引學生學習行為的重要方向標，促使學生在明確的學習目標指引下更加準確地掌握相關知識點和學習方法，以教學效果作為反饋的著力點，有針對性地補充學生學習中的不足，從而有效保證三維動畫課程教學的實效性[4]。對此，教師在三維動畫課程教學引入虛擬現實技術時，首先需要根據教學大綱的規定制定明確的教學目標，再結合現有的教學條件，設計合理的三維動畫課程教學過程，以此保證三維動畫課程教學預設和生成的合理性。同時，在制定教學目標時還需要結合學生的認知水平和認知能力，保證課堂教學時間應用的合理性，以便更好地把控整個課堂教學過程，為最大限度地提升三維動畫課程教學水平奠定堅實的基礎。

2.2 構建體驗式仿真教學平臺

現代信息技術的發展為三維動畫課程教學提供了良好的技術支撐。其中，虛擬現實技術能夠給人一種仿真的體驗感，讓學生將被動學習動機向主動學習轉變，再通過多維的體驗來打破傳統教學在時間與空間上對學生的限制，以此達到培養學生想象力和創造力的目標。通過將虛擬現實技術合理地應用到三維動畫課程的教學設計過程中，并根據實際情況構建體驗式仿真教學平臺，正確運用各類攝像機來進行相關場景的模擬與搭建，可以讓學生在創設的良好仿真式課堂情境中深度還原課程內容，促使學生深入感知物象的情感，從而為強化三維動畫課程教學效率創造良好的條件[5]。例如，在《秦時明月》這部長篇三維動畫的制作設計中，教師可以利用虛擬現實技術指導學生使用動作捕捉系統，讓學生懂得傳統三維動畫制作中人物動作太過僵硬的原因，這樣才能夠在后續動畫制作中讓畫面內容更豐富，讓人物角色的塑造更生動，從而有效提升三維動畫課程教學的實效性。

三維動畫課程教學設計與虛擬現實技術相結合能夠構建出與現實極為接近的場景，以此增強整個課堂教學過程的互動性，讓學生獲得沉浸式的體驗，以便全身心地投入三維動畫課程的學習過程，把學生的學習積極性和主動性被充分調動起來，這樣能夠最大限度地提升三維動畫課程教學的實效性。例如，在教授“三維模型建?！钡南嚓P知識點時，教師如果充分利用虛擬現實技術的仿真功能，緊密結合三維動畫課程內容和學生的認知能力創設沉浸式的虛擬仿真環境，不僅能為學生提供更加豐富的視覺體驗，而且還能夠消除學生過往以主觀情感對于三維體面關系的消極狀態[6]。同時，在虛擬現實與三維動畫設計的結合作用下，讓學生對建模知識的認知能夠得到大幅增強，繼而讓學生對模型各要素產生更加深刻的認知，如模型的尺寸、材質、機理等，以便在三維動畫課程教學時充分發揮出虛擬現實技術的積極作用。首先，教師可從軟件設計平臺入手，借助平臺讓虛擬現實技術與三維設計軟件達成無縫集成，隨后通過構筑不同風格與類型的建筑樣本結構，使得所構筑的建筑樣本結構能夠在虛擬現實的平臺中得到360°的全景仿真展示。例如，通過簡單的操作來實時模擬各類復雜的材質，包括水泥、石頭、金屬、木頭等；其次，為徹底消除傳統教學因單向化輸入而導致的諸多弊端，教師在引進虛擬現實技術時需提前做好腳本的交互設計工作，讓多種三維模型方法能夠在內置的模型中進行深度對比，從而形成完善的結構圖表，為學生消化吸收主要知識點提供指引。這樣原本抽象復雜的建模概念將變得簡單易懂，而學生也能借此強化模型理論知識的學習；最后，當三維制作平臺融合了虛擬現實技術時，學生便可在制作三維模型的同時隨意進行制作視角的切換。與此同時，在學生制作三維模型過程中所采取的建模方法不科學時，則難以借助虛擬現實技術來展開系統化的教學，這樣整個課堂教學內容與現代化的教學理念相違背，不利于三維動畫課程教學效率的提升。因此，通過充分利用虛擬現實技術為學生制作三維模型，促使學生全方位地進行模型觀察，便能夠逐步建立起良好的三維空間意識。虛擬現實技術與三維動畫設計的結合不僅能使抽象的三維圖形創作課程的知識內容更加具體和精準， 而且還拓展了課程教學體驗的維度和深度。例如：在三維動畫課程的教學過程中應用虛擬現實技術時，教師便可以引導學生在模擬的動畫空間中去學習，針對汽車駕駛技能、果樹栽培技能、飛機駕駛技術和醫學類解剖手術等職業技能的訓練，積極創設良好的三維動畫課程教學環境，營造良好的課程教學氛圍，促使學生在主動學習中更加深入地理解自己專業的知識。

2.3 重塑課程教學內容的框架

隨著科技的飛速發展，虛擬現實技術的使用領域不斷擴大，越來越多的三維作品開始出現在市面中，甚至有不少沉浸式、動態化的虛擬現實交互式三維作品還在市場中得到了極其廣泛的運用。種種變化不僅表明了虛擬現實技術在現實生活中的巨大影響力，也意味著我國目前對復合型的設計人才有著十分迫切的需求。因此，作為人才培養的搖籃，學校必須積極革新傳統教學內容，讓學生在學習原有知識體系的基礎上掌握主流虛擬現實引擎的關鍵技術，這樣才能契合當代社會的發展要求。同時，根據當代社會的人才需求及要求，課程教學內容不能局限于傳統技術，如三維模型制作、人物動畫設定、攝像機設計、渲染輸出等。

要向當代社會對人才的需求靠攏，如高精度的碰撞檢測算法、三維運動捕捉技術、用戶界面設計等。這樣通過全面創新三維動畫課程教學內容，才能夠更好地應對時代發展的要求。

為了有效提升三維動畫課程教學的實效性，教師在課堂教學過程中應該充分發揮虛擬現實技術的優勢，統籌結合三維動畫課程教學內容來實現數據資源共享。同時，通過采取在三維動畫平臺中構筑虛擬仿真世界三維模型的方式，促使學生掌握動畫設計的諸多要素，再由主流虛擬現實平臺相關引擎的嵌入，為創作仿真世界三維模型創造交互式的過程。這樣基于虛擬現實技術外接設備的輔助作用下，沉浸式的虛擬現實作品也將由此創生，進而使得作品周邊的諸多身份均發生變更，如設計者、參與者、旁觀者等。更重要的是，虛擬現實技術與三維動畫設計的結合使得課程無論是過程反饋還是結構形態均顯現出了比過往更加豐富的內容，由此也進一步表明了虛擬現實技術的引進使學生的換位思考能力得到顯著增強，繼而促進學生創作思路的延伸，這也同樣是三維動畫發展邊界的延伸。

例如，以VRPBUILDER虛擬現實平臺為例，該平臺賦予了學生多重選擇，學生可結合自身喜愛采取瀏覽模式，如飛行、靜觀等。當然，觀看過程也可隨時進行模式切換。這樣，學生將所見即所得，具有直觀反饋，從而避免了過往只能依靠攝像機運行軌跡而產生的生硬效果。不僅如此，系統的運行過程、控制模式還能根據需求隨時切換熱區與熱鍵，當設定行走模式時，系統將默認開啟碰撞檢測，由此可使人物實現游戲般漫游。此外，用戶還可連入外接設備，如利用手柄、鍵盤、鼠標去完成作品中虛擬部分的隨機觸發、定時觸發、腳本流程，并與三維場景中的建筑、人物等相關屬性進行互動，為強化三維動畫課程教學實效性創造良好的條件。

2.4 巧借虛擬現實技術強化實訓教學

在三維動畫課程教學目標的設計過程中，應該堅持以崗位需求為目標，這樣不但能夠讓學生了解不同崗位的具體職責，而且還能深化學生對課程內容的理解和認知。例如，基于虛擬現實技術的輔助可讓動畫中的人物、場景及視覺效果得到高度還原。因此，學生可借助展示虛擬現實技術的教學平臺，全方位地觀察動畫場景及效果呈現方式，以便理解抽象的知識，切實增強學生的崗位適應能力。然后，教師可以組織學生通過專業基礎、專業技能、專業素養課程內容學習，促使學生的個性能力和創造性思維得到更好發展，以便讓學生更好地滿足社會發展的需要。

利用積累的教學素材與現實企業的實際案例建立線上教學資源庫，既能為教學設計提供有價值的參考資料，又能借此構建虛擬現實的實訓平臺，從而讓學生的學習資源變得愈發豐富。對此，三維動畫教師亦需基于實訓平臺構建完善的三維動畫課程在線授課體系，以此為師生互動提供平臺，保證學生的自主學習效率與質量。同時，將虛擬現實技術融入三維動畫課堂，還能通過動畫式實際案例，以生動、想象的方式展示抽象的學習內容，幫助學生把握學習重點并在不斷的發展問題與解決問題時促進其自主學習能力的發展。

3 結束語

虛擬現實技術與三維動畫課程的結合不僅能夠激發學生的學習熱情，且對學生綜合能力的提升亦有諸多助益。因此，教師亦應對虛擬現實技術的引進給予高度重視，進而在革新傳統灌輸式的教學模式的同時為學生后續的學習及發展打下堅實基礎。

【通聯編輯：代影】