李响 雷翕雯

摘 要：教室是教书育人的主要场所，为了将现代化技术引入教室设计，文章开展了三维虚拟视觉在教室设计中的应用研究。通过对应用三维虚拟视觉技术设计教室意义的分析，提出布设三维虚拟视觉教室功能属性的设计行为，结合智能课堂系统，动态化地抓取各类学习相关数据，为老师精准提供每一个学生的学习状态数据，从而使教室进一步体现因材施教、以学生为中心的核心教育理念。文章从基础性教室构成、支撑性设备构成、综合管理设备、综合服务内容方面进行分析，确保教室设计投入使用后具备较高的可使用能力。此外，将智慧教室内的所有硬件装置连接到互联网上，确保教室内信息与教室外信息的良好通信，保证教室室内环境的稳定性，完成对教室的设计。

关键词：三维虚拟视觉;教室设计;现代学习空间;智能课堂

0 引言

在设计智能化教室过程中，应正确意识到“教室”是学习的地方，而不是教课的地方。学习行为在教室中的发生，是指在经验与知识面前，学生意识逐渐改变、综合能力不断提升的过程。而在此过程中，学校也不再单纯作为教授学习内容和知识的地方，而应是一个具备社会性质、情感性质、创造性质的空间。学习本身是一个附带性的活动，不管教师执行任何教学行为，均属于开展组织性学习工作[1]。而学校也不是工厂，现代化教育背景下的学校，属于工业革命的产物，即学生按照铃声进入不同的教室，接受不同的加工。在学校学习空间内如何将智能化与信息技术设备深度融合、把复杂的设备使用简化成无感知的智慧学习空间体验，成了有关单位的研究重点。

好的空间设计要基于新的教育理念，同时，好的空间设计也是激发新教育理念的有效载体。为了进一步发挥“教室”在教学工作实施中的作用，本文将引进三维虚拟视觉技术，开展教室设计的研究，并希望通过对教室的设计，实现对素质教育工作与计算机技术的有机结合，做到对组织性教学行为的推进。

1 应用三维虚拟视觉技术设计教室的意义

学校要培养什么样的人？怎么实施培养？什么样的学习环境才能让学生通过学习体验获取这些能力？这些问题均是学校设计教室应当全面考虑的。在现代化教育发展背景下，创造力是当今和未来的学校所追求的。在对现如今的学校教室环境的调研与走访中发现，面对数以亿计的信息页面、音乐、服务、课程及技能构建的具体工具，丰富的资源财富，大部分学校教室设计是存在显著性不完备问题的[2]。而作为进步的教育工作者，学校应该把新思想带到学校设计中来，使学校在尊重学习者需求的前提下，实现对教室的现代化建设。

学习空间环境建设（改造）是为了构建学生对学习内在的渴望与能力所提出的。应用三维虚拟视觉技术创建的学校教室，可以让学生享有多姿多彩的体验，能够提供学生丰富的学习机会。但事实上，学生在学校的学习时常辛苦且无趣。只有当学生能够看到理论与实践的直接关联，并理解完成学业会让个体收益，才能明白他们学习的长远价值。而应用三维虚拟视觉技术，便可以实现建立独立教学空间之间的人文生态联系走廊，将学习空间改造成为学习社区。结合三维虚拟视觉技术的应用，不仅可以使学校学习空间环境的设计转变为以学生为中心的设计理念，影响课程、教学法、日程安排以及对学生的评估方式，还可以对学校行政、运营以及管理造成正面影响。

综合不同学习空间的作用，可以提供学生更多的活动场所，包括小组合作、放松、冥想、社交、饮食、园艺、照顾动物、体育健身、社区服务、阅读、研究、展示、合作型学习等场所[3]。因此，应用三维虚拟视觉技术设计教室的意义也在于为学生创造活动、学习、游戏等一体化空间。在三维虚拟视觉技术的指示下，教学实践可从孤军奋战转变为团队合作;教学方法可从以老师为中心，到以学生为中心;课程内容可从各个科目，到跨学科课程;学习社区可从单一教室，到联成网络。

自从互联网成了生活不可或缺的一部分，現今任何人通过网络都可以向世界知名专家学习。改造学习空间，可让学生从被动的网络吸收者，转变成活跃的贡献者。因此，应用三维虚拟视觉技术设计教室是具有现实意义的。

2 应用三维虚拟视觉设计教室的措施

2.1 布设三维虚拟视觉教室功能属性

在设计教室室内环境中，应将布设教室属性作为前提工作，掌握不同信息化技术在智慧学习空间的应用及优势，提出无处不在的网络覆盖、万物互联的智能化管理、随处可以体验的新技术新科技、遍布各个角落的智能交互场景、数字化的学习资源、随时可以查阅的学习过程、基于数据采集分析的人工智能助学助教、及时分析引导纠正偏科、弥补知识盲区、人脸识别、语义分析、学习情感分析、学习预警预测等教室功能属性。

新科技工具的应用要做到解放学生和老师，使两种主体对象具有更多时间专注学习和教学研讨。老师的行为也应发生从教学到引导的转变，真正实现“教师”到“导师”。在三维虚拟视觉教室中，要求教师将基础知识的学习交给网络学习系统。在新型学习空间里，教师与学生进行的不单单是授课，而更多的是解惑，且通过智能课堂系统，可动态化地抓取各类学习相关数据，为老师精准提供每一个学生的学习状态数据，实现一生一策的教学，从而使教室进一步体现因材施教、以学生为中心的核心教育理念。

2.2 基于三维虚拟视觉的教室互动场景设计

为了满足学校教室的更多需求，引进三维虚拟视觉，对教室内互动场景进行设计。在此过程中，考虑到在此种教室内参与学习学生的特殊性，要确保每一名学员都可以及时参与到学习过程中，保障异步教学工作的顺利实施。在教室的另一端，教师需要将终端与教室进行通信连接处理，并安装话筒与摄像头作为辅助配置。同时，在教室的上端部位安装录屏软件。当教师在终端开始授课时，可直接通过操作计算机面板上的“录像”功能按键，对摄像头进行控制。此时，教室内的摄像头便开始执行工作。当课程完成后，教师也可直接在终端操作计算机面板，点击“停止”功能按键，将完成录制的视频存储在计算机数据库内。通过此种方式，教师便可以将每次在教室内的教学视频保留，再使用计算机的通信功能，将录制完成的视频内容，上传到教学网站上。

当学生在教室内时，虚拟面板将执行学习准备。调用在计算机内教师上传的教学视频，并将其自动投影在显示屏幕上，此种方式便可以通过教室实现异步学习[4]。在过程中，三维虚拟视觉教室可将授课的教师与听课的学生进行虚拟化处理，在无实体信息交互的过程中，教师与学生的活动包括：作业在线修改、一对一智能答题、信息资源交互与讨论、问题在线解答等。综合上述提出的内容，此行为执行的流程可表示为：创建聊天会话—消息组织性传递—文件上传—文件下载—共享资源—触发脚本功能—连接场景服务器—连接数据服务器—连接超文本传输协议—检索发生行为—执行程序化行为。

2.3 应用智慧理念设计教室室内环境

在完成上述相关研究的基础上，应用智慧理念，对教室室内环境展开设计研究。在此过程中，要严格遵循“共享性”“开放性”“标准性”等原则，将资源整合处理、教学分层执行作为教室设计的指导核心。综合上述分析，对应用智慧理念的教室室内环境框架进行规划（见表1）。

按照上述表1所述的内容，在对教室进行空间布设的过程中，可远程协同教学技术、设备自动化调控技术、多屏同步显示技术等共同应用到教室终端。通过对教室俯视图的观看，合理规划及摆放书桌与教学讲台，并且应当注重学生在学习中与教师的互动性原则，营造出多种学生可实现与教师信息交互的场景。例如：教师与学生互动交流场景、小组讨论场景、精品課程讨论场景等，确保教室设计投入使用后具备较高的可使用能力。

同时，应在教室内安装智能感知系统，实时感知教室室内环境，包括温度、光照强度、空气湿度等。并将系统与控制终端进行连接，当系统感知到教室环境存在不适宜问题时，系统将自动对其调节，包括：上调或下调温度、控制照明等。另外，将智慧教室内的所有硬件装置连接到互联网上，确保教室内信息与教室外信息的良好通信，保证教室室内环境的稳定性，实现对教室的设计。

3 结语

为了确保学校教室可在教学工作中发挥更为有效的价值，本文引进三维虚拟视觉技术，开展教室设计的研究，并提出布设三维虚拟视觉教室功能属性、基于三维虚拟视觉的教室互动场景设计、应用智慧理念设计教室室内环境等措施。综合本文的研究，真实做到对传统教室设计的改进与优化，确保为教育工作的有序实施提供信息化建设方向，实现对素质教育工作与计算机技术的有机结合，做到对组织性教学行为的推进。

[参考文献]

[1]苏晓明，黄博超，宋超俗.基于Radiance软件模拟的高校教室平面进深优化设计研究—以内蒙古大学南校区主楼为例[J].建筑与文化，2020（2）：76-77.

[2]黄博超，苏晓明，郝占国.基于天然采光的高校教室窗洞口宽度优化设计研究—以呼和浩特地区为例[J].建筑节能，2020（6）：40-45.

[3]刘晓健，袁景玉，刘晓亮.高校教室天然光节能调控装置设计研究—以天津地区为例[J].四川建筑科学研究，2020（4）：96-100.

[4]曹瑞华，李曙婷，周崐.基于室内自然光环境品质提高的西北地区中小学校教室窗户优化设计研究[J].建筑与文化，2019（4）：45-47.

（编辑 姚 鑫）