虛擬仿真技術在新媒體設計教學中的研究

　　虛擬仿真技術隨著科技進步逐漸走進人們的視野，同時也對教育領域的實踐教學有著深深的吸引力。本文從高校網絡與新媒體設計教學內容出發，借鑒虛擬仿真技術與其他行業結合發展的經驗，將虛擬仿真技術作為新的教學手段融入課堂，深入探討新媒體設計中理論知識、操作技能與實踐創新等部分與虛擬仿真技術創建的模擬學習環境相結合的具體形式，進一步提高學生學習興趣，推進虛擬仿真技術在實踐教學中的發展。

　　《南方職業教育學刊》(雙月刊)于2010年9月經國家新聞出版總署批準公開出版發行，由廣東省教育廳主管，汕頭職業技術學院與廣州鐵路職業技術學院合辦，2011年1月創刊。

　　隨著科技迅猛發展，人們進入互聯網+信息時代，虛擬仿真技術成為當下熱門詞匯，虛擬現實中VR,教育、游戲、旅游、軍事等項目接踵而至，在極短的時間內占領各大傳媒平臺的首頁。VR技術以仿真模式，融合計算機信息技術、多媒體技術、網絡技術等，將實物轉化為模型，給人們全新體驗。虛擬仿真作為技術上的革新，主導著社會傳播方式的轉變，并且影響教育行業，它不僅對傳統教學內容有所擴充，也為教學手段和教學方法增添新的選擇，還大大提高了教學質量。

　　一、網絡與新媒體設計教學現狀分析

　　《網絡與新媒體設計》是高等教育中一門重要課程。隨著“互聯網,”時代的到來，該課程也在與時俱進，增加了許多新型傳播方式的教學內容，包括H5、微信公眾號、微博等自媒體運營的特點及手法等。網頁設計作為課程的主要教學內容，包括動靜態網頁的介紹、網頁中圖文及視頻等對象的插入、表格、表單、超鏈接、CSS樣式、框架結構、模板和庫的介紹等。傳統的教學模式以教材為中心，但實踐中發現，由于學生本身并不具備足夠的計算機基礎與網絡技術相關知識，在動靜態網頁等理論知識的認知上有些難度，一旦涉及服務器、數據庫等專業知識，容易產生概念模糊等現象。對于實際操作的部分，雖有相關實驗支持，但依舊存在一些問題。學生在沒有計算機技術、編程語言的基礎上很難理解模板和庫、CSS樣式等概念，對代碼的含義、書寫方式、書寫規范也是一知半解。部分學生認為框架結構的概念較難理解，在自己動手操作時容易出現無從下手，不知該建立怎樣的框架結構，建完框架后該如何再修改等困惑。這些問題雖然在實際教學中可以通過教師反復強調，學生多加練習以提高實踐能力，但過程相對復雜且效果并不明顯。所以在《網絡與新媒體設計》課程中，如何讓學生快速地了解靜態網頁與動態網頁的區別，通過實踐理解框架結構、CSS樣式、模板和庫等知識概念，提高對網絡與新媒體的理解和實際操作技能成為了這門課教學任務上亟待解決的重點與難點。

　　二、虛擬仿真技術在理論教學上的應用

　　虛擬仿真技術不僅可以改善傳統教學中的弱勢，還可以提高教學效率。利用VR技術構建虛擬實驗室，緩解教學資源不足的問題，推動實驗教學的現代化發展，使學生加深對實驗教學內容的理解。Burdea等人在1994年提出了虛擬現實VR技術的三個最主要特點[1]：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性是指用戶在純自然的狀態下借助設備和自身的感知覺系統對虛擬環境的投入程度;交互性是指人們可以通過專門的輸入輸出設備以自然的方式和虛擬世界中的對象進行交互操作和交流;想象性是指借助虛擬技術可以使用戶沉浸其中并獲得新的知識，從而使用戶深化概念和萌發新意。利用這三個特點可以打破時空的限制，與《網絡與新媒體設計》課程的教學難點相結合，讓學生獲得直觀、逼真的效果體驗[2]。

　　(一)基礎知識教學環節的虛擬仿真設計

　　《網絡與新媒體設計》的教學主要包括幾個方面：H5的介紹及制作、微信公眾號的創建與維護、微博等自媒體的運營、制作網站的基本步驟、網頁的基本要素、動靜態網頁的概念及區別、HTML介紹等。其中難點在于域名空間、HTML的介紹和標簽的書寫方式等，該部分理論性強，內容比較抽象。傳統的教學方式多以投影和講述為主，雖然結合案例介紹，但教學效果并不顯著。學生在沒有足夠網絡與計算機技術知識的前提下理解起來還是有難度的，形成的概念較為模糊，理解不夠真切，不能準確判斷參數的變化對結果產生的影響等。因此，如果將教學內容結合虛擬仿真技術，逐步分解知識點，把知識以動畫模型等形式呈現，使原本抽象的內容變得具體化，激發學生的學習興趣，效果就會大大增強。

　　針對制作網站基本步驟的知識點，利用虛擬仿真技術制作一個分解基本步驟的模擬空間，用于驗證、鞏固和補充課堂講授的理論知識。每一個步驟相當于一個知識點，除了正常授課之外，還可以配合相應的練習，使學生通過對模擬空間的操作建立對專業的感性認識。首先提供幾個主題和類別的網站供學生選擇，通過文字形式向學生傳達域名的概念，在模擬空間中利用圖表和文本列出域名的常見分類，并標注出域名格式。待學生了解之后，顯示相應練習，由模擬空間的系統生成不同域名及網站類型，由學生自行搭配，搭配成功后方可進入申請域名的環節。用這種方法展示環環相扣的知識點，使學生盡快熟悉今后所要從事工作的部分內容。

　　動靜態網頁的概念及區別相對復雜，學生在理解上難度較大。我們可以通過虛擬仿真技術建立一個靜態網頁的模型，利用計算機對文本、圖形、表格、動畫、音頻、視頻等多種媒體信息進行綜合處理，讓學生了解統一資源定位符，介紹后綴Htm、Html、Shtml等區別，在模型的幫助下，更容易讓學生發現靜態網頁在交互性和功能性方面的限制以及頁面瀏覽迅速、操作性強等優點。再利用模型將動態網頁的概念及特點展現出來，結合視頻更好地展示動態網頁的功能。除此之外，模型還需要再建立一個虛擬的框架結構，包括客戶端、服務器、數據庫等，利用結構圖和請求網頁、回應網頁、送出的SQL指令等向學生展示動靜態網頁的區別，生成逼真的二維和三維場景，更好地幫助學生進行理解。在虛擬仿真技術的基礎上將知識點從傳統的純文本教學模式改善為文字、圖片、表格、視頻、模型等多方面綜合的多媒體教學形式。

　　(二)框架結構教學環節的虛擬仿真設計

　　框架結構的難點包括框架屬性及設置鏈接等幾個部分。學生初次接觸后基本能找到創建框架的工具，但理解框架的構成不太容易。教學中發現，學生不理解子框架和框架集，不能將其一一對應地保存，從而影響到鏈接設置。講解框架屬性及操作時發現，當需要調整的參數變多時，學生容易出現操作失誤的現象。這些困難直接導致學生在框架的綜合訓練中產生不能結合錨點創建、導航框架修改時出現錯誤等問題。如果能借助VR頭盔和紅外筆等設備，以有效方式實現人機對話就可以強化學生的參與性和自主性，提高學習效率。

　　對于框架構成和鏈接目標部分的教學，利用計算機圖形學和圖像處理技術將大量框架的概念、作用、創建等內容以圖形或圖像的形式顯示，用虛擬仿真技術建立虛擬框架，將子框架包含在框架集之內，定義子框架和框架集的位置和數量關系。學生利用VR配套紅外筆把瀏覽器的格局分割為幾個區域，每個區域分別顯示替換窗口內容時不影響各個窗口間鏈接關系的不同網頁內容。保存框架時，學生通過點擊虛擬框架的方式對子框架和框架集進行保存，保存過程中由系統提示框架與內容是否一致，若一致，則繼續學習鏈接目標;若不一致，則著重顯示子框架和框架集的位置后重新保存，學生還可以自行設計虛擬的操作過程與方法。當學生充分掌握子框架和框架集的概念、作用等內容后，進行鏈接目標的操作，要求在虛擬子框架中設置鏈接，并且在指定的框架中打開鏈接。若是之前保存框架時出現了錯誤，那在鏈接目標處必定不能到達指定子框架。只有通過虛擬仿真技術，才能讓學生主動探索有效的實驗步驟，培養觀察能力和創新能力。

　　利用VR系統創建“虛擬教室”學習框架屬性設置及框架應用，由系統發出指令，提出對邊框寬度、顏色、超鏈接等要求，學生在虛擬教室中操作。完成操作后，由系統隨機挑選一套框架合集的練習題，要求學生按照題目并結合創造力進行框架設計，中途若操作失誤，則由系統提示并指導修改，以達到最終練習效果。這樣，原本晦澀難懂的內容可以通過虛擬仿真技術更新教學手段，讓枯燥的理論知識立體豐滿。同時借助各種功能鍵盤、頭盔顯示器等的控制臺和顯示設備，相互聯系學生端和教師端，方便教師觀察學生學習過程。

　　(三)模板與庫教學環節的虛擬仿真設計

　　制作網頁時，一些元素會被多個頁面使用，如果每次都重新制作相同元素則會浪費時間，且后期維護和修改時也相當費力。為避免重復工作，提高制作效率，可以通過模板和庫解決問題。教學中發現，學生對模板內部可編輯區域、可選區域、重復模板標記等概念不易理解，特別是對可編輯區域和鎖定區域的區別、可選區域和重復區域的用法經常混淆。

　　虛擬仿真技術可以對該部分的教學內容進行深化解析，按照預先設定好的程序展示實驗步驟、過程和結果，幫助學生理解模板與庫的概念。首先，利用虛擬仿真技術向學生展示模板的格式和普通網頁格式的不同，再對兩種格式的文件進行制作結果的分析，讓學生自主學習并且得出二者之間概念和形式上的區別。其次，借助虛擬仿真技術以動畫、視頻和模型的形式介紹可編輯區域的概念，以高性能的計算機為硬件，利用各種軟件技術生成不同網頁主題的虛擬情節、場景、環境和模板形式。先由模型系統提供頂、左、右側框架分別為可編輯區域的虛擬模板讓學生選擇，通過選擇鏈接不同目標框架，在虛擬模板中選擇相應的可編輯區域，并插入包括文字、圖片、視頻、音頻等不同對象，其他鎖定區域都不能進行編輯，方便學生了解鎖定區域和可編輯區域的特點及區別。對于重復區域和可選區域部分，可以仿照可編輯區域的教學方式，通過虛擬仿真技術模擬實驗操作流程，將添加重復區域和刪除重復區域的知識點展示給學生。用這樣的方法建立邏輯關系，并通過模型交互界面、窗口交互操作實現人與計算機之間的信息輸入與輸出，最終使知識點形象化。

　　另外，對于庫的概念可以建立一個形象、生動、高效且基于交互式多媒體技術的虛擬庫模型。在虛擬庫模型中讓學生自由編輯，然后將虛擬庫模型保存，再運用在虛擬框架或虛擬模板之中，而且可以同時插入多個虛擬庫模型，操作過程中如果需要重新定義虛擬庫模型中的內容，則可在虛擬庫模型中直接修改，若只想在虛擬框架中修改多個虛擬庫模型中的某一個，也可將需要修改的庫從虛擬庫模型中分離出來重新編輯即可完成。利用虛擬仿真技術可以將庫的概念通過模型的形式展現出來，在理論教學、原理演示以及輔助操作訓練上給學生區別于傳統教學方式的體驗，方便學生理解。

　　(四)CSS樣式教學環節的虛擬仿真設計

　　CSS樣式可以起到增強效果，美化頁面的作用。但學生對計算機語言沒有太多了解，也沒有相關知識的儲備，所以學習時易出現問題。因此，利用虛擬仿真技術實現模擬訓練，強調虛擬場景的真實性和可操作性，學生在模擬環境下完成CSS樣式的操作，就可以巧妙地解決這個問題。

　　CSS樣式教學多半的問題都聚集在創建和調用外部樣式表的部分。通過虛擬仿真技術先將CSS樣式的簡介用圖像形式表現出來，找一些案例對應不同的CSS編輯內容，讓學生對CSS樣式制作的結果感官的印象，幫助學生在實驗中更直觀地感受到實驗步驟和實驗結果的對應關系。其次，對之前基礎知識學習時給學生介紹的HTML基本結構和標簽書寫方式等內容進行回顧，讓學生了解標簽和CSS樣式之間的聯系。再來通過虛擬環境引出CSS樣式的三種類型：標簽型、類型、ID型，并利用視頻和動畫展示出三者之間的等級關系。在演示過程中將標簽型的部分常見標簽及新建CSS規則的特點著重強調，對CSS規則定義中的類別逐個分類講解，只有細致到每個參數的調整，學生才能明白最終結果和步驟之間的關系。在虛擬仿真技術的支持下，跟蹤與反饋成為人與虛擬環境交互的主要渠道，利用眼球追蹤技術發送與接收信息，便于教師觀察學生在學習時眼神聚焦的位置及停留的時間，起到連接仿真知識點與學生反饋的作用，再根據大數據分析處理，了解學生遲疑的知識點并加以解釋，從而達到交互狀態。

　　另外，學生對于CSS選擇器在理解上也是相當有難度的，多數學生會對超級鏈接四個狀態的CSS樣式編輯有些疑問，不能明確沒訪問的、訪問過的、鼠標經過超級鏈接時的和正在單擊超級鏈接時的狀態，在操作中往往也有不少失誤。傳統教學方式可以通過多次講解來讓學生加深印象，但效率不高，而新的教學方法則可以通過虛擬仿真技術建立模擬超級鏈接的過程，由學生自行選擇CSS樣式類別，系統提示選擇器名稱的正確書寫方式，并在CSS規則中任意定義所需的樣式，當四種超級鏈接狀態都定義完成后再由系統將四種選擇器名稱和CSS規則定義內容排列對比，幫助學生對四種狀態有新的認知和理解，進而達到自主學習和實踐操作的相結合。

　　三、虛擬仿真技術在綜合實踐上的應用

　　《網絡與新媒體設計》的教學內容偏向培養學生的操作能力，隨著自媒體傳播興起，教學內容有所擴展，同時加強了教師的主導作用。虛擬仿真技術的出現不僅給教師在教學方法上提供多種選擇，而且給學生建立模擬教與學的空間，提供形象逼真的學習環境，讓學生從枯燥的口述講授進入到與時俱進的科學技術之中，將課堂理論知識轉化為實踐能力，促進教學方式、實驗方法的變革，是教學形式上的一個質變。

　　虛擬仿真技術對實踐教學的部分可以從幾個方面來看。該技術為學生創建模擬環境，循序漸進地將其引入到實驗場景中，營造真實的實驗氛圍，激發學生的想象力和創造力。模擬訓練特別強調場景的沉浸性、交互性和想象性，學生在模擬環境中隨意變化時空位置完成指定操作，利用數字頭盔、手套、眼鏡、立體聲耳機等輸出裝置，提高實踐應用能力。學生分組實驗后，訓練中的每步操作都會被記錄并且分類保存，即使完成學習，也可以回看實驗過程并修正錯誤。教師可以把模擬操作過程上傳到虛擬實驗平臺上進行分析總結。

　　在經過之前對理論知識的學習之后，可以利用虛擬仿真技術給學生創建一個虛擬網絡與新媒體環境，讓學生能夠在虛擬空間展示中得到更為真實的感官體驗，增強臨場感。例如針對網頁設計的部分，給學生建立虛擬網絡空間，要求學生在虛擬網絡空間中獨立制作一個網站，網站中包含同類主題的一系列網頁、文本、圖片、音頻、視頻、表格、表單等，結合教學內容中的CSS樣式、模板與庫、框架結構等進行完善，并且最終發布到虛擬網絡空間中。發布之后教師可以直接進行評閱，在不同的模型模塊中，對學生的交互式翻轉課堂實驗過程進行形成性評價和總結性評價，概括其交互式模擬軟件應用水平、知識掌握程度及綜合實踐能力等。

　　針對例如微信公眾號設計等自媒體運營的部分，在虛擬網絡空間中要求學生用自己的微信號申請一個微信公眾號，并且每天向教師進行公眾號文章推送，與教師進行自媒體互動等。公眾號從主題、內容到形式、風格都由學生自行定義，在虛擬仿真技術建立的模擬環境中自主完成新媒體運營過程，創造親切、自然、與時俱進的成果展示方式，教師則根據學生公眾號編輯及運營成果進行課程總結。再如H5設計中，要求學生利用虛擬仿真技術進行H5的制作，利用VR結合多媒體技術以及H5編輯技術形成虛擬的作業形式，完成后可形成一張完整的拜年賀卡、生日卡片或自身名片等。通過操作技能的反復訓練，發現自己存在的問題，再回顧虛擬空間中的學習記錄，查漏補缺，掌握正確的操作方法，培養創造能力、實踐能力和操作技能。

　　四、結 語

　　虛擬仿真技術無論從技術層面還是用戶體驗都越發成熟。若是能運用到實踐教學中不僅可以給教學內容增加趣味性，還可以提供更多教學方法，學生也可以在虛擬空間中獲得更多知識。虛擬仿真技術讓《網絡與新媒體設計》教學內容從傳統的教室為中心轉變為模擬空間為中心，節省資源的同時還解決了由于經費原因而導致實驗室設備不足等問題，打破傳統教學場地的概念和教學設備的限制，改變了傳統的教學模式和手段，成功調動學生的積極性，提高了教學效果。

　　參考文獻：

　　[1]白利，張枝.虛擬仿真技術在攝影教學中的應用探索[J].福建教育學院學報，2016(9).

　　[2]孫艷琴.交互式翻轉課堂模式模擬設計與應用[J].信息與電腦，2016(1).

　　[3]王衛國，胡今鴻，劉宏.國外高校虛擬仿真教學現狀與發展[J].實驗室研究與探索，2015(5).

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