张杨

摘  要：一线教育工作者要顺应时代，探索新颖、现代化的教学手段和模式。在工程力学实验教学中，教师可以引入基于虚拟现实的MOOC教学交互模式，制作精良、实用的工程力学实验视频，让实验教学更加生动、直观和有效。本文就基于虚拟现实的MOOC教学交互模式以及系统实现进行探析，旨在为工程力学实验教学提供一定思路。

关键词：虚拟现实;MOOC;教学交互模式;系统

中图分类号：G632.4;G434 文献标识码：A 文章编号：2095-9052（2021）12-0-03

MOOC是一种在线课程教育模式，具有在线、开放性等特点，在教育教学领域得到了广泛应用。虚拟现实技术能够利用计算机技术来打造超真实的虚拟环境，具有交互性和沉浸感的特点，能够有效调动人们的视觉、听觉、触觉和嗅觉等，从而提升学生获取信息的广度和深度。在高校教育教学中，一线教育工作者要结合时代发展来探索更加符合时代需求和教学改革要求的教学手段，灵活运用先进的互联网平台开展教学，加强对MOOC教学交互模式的应用。

一、MOOC教学模式及其特点

MOOC是一种充分利用互联网技术和平台而构建的在线教育课程模式，是一种开放课程，可以采用互联网来传授教学内容。MOOC最早是2007年由美国犹他州大学的David Wiley提出，流入中国后国内一些一流大学也慢慢开设了MOOC课程。现阶段这种教育形式越来越普及，已经成为一种常见的教育形式。

MOOC是大规模、在线、开放性和个性化课程英文首字母的缩写，这也突出了MOOC教学模式的特点。一是大规模。MOOC教学模式可以容纳数量非常庞大的学生，数量达到几千、几万。并且可以多所高校共同参与，实现课程资源的共享，同时还能够共享师资力量，让学生接触丰富的教学资源，学生可以自主选择适合自己的课程[1]。二是在线。MOOC教学需要通过互联网平台、計算机技术来实现，学生可以在互联网技术和平台的支撑下进入MOOC网站，然后按照学习意愿、学习需求来挑选合适的课程和学习内容。在工程力学实验教学中，教师可以制作优质的工程力学实验视频，将其传输到互联网上，学生就可以根据自己对知识的掌握情况来选择合适的视频观看。教师借助互联网能够随时、随地分享和推送课程内容。三是开放性。MOOC可以接纳很多学习者，并且这些学习者没有非常严格的身份限制。MOOC课程资源和教学内容都是全面开放的，很多课程内容都可以从高校传播到社会，对社会开放。学生进入相关平台之后，可以根据自己的需求来获取各种类型的教学内容，不会对学生的专业、身份等作出限制。四是课程个性化。在MOOC教学模式下，学生成为课堂的中心，教师需要引导学生来自主学习。MOOC教学模式彻底打破了传统教学模式的限制，让学生的学习过程更加个性化，也更符合新时期90后、00后学生的个性化学习需求，打造不一样的课堂。

二、基于虚拟现实的MOOC教学交互模式的优势与不足

（一）MOOC教学交互模式的优势

基于虚拟现实的MOOC教学交互模式需要构建MOOC虚拟交流中心，可以给学生提供沉浸式虚拟环境，让学生置身在真实情境中实践、操作，学生可以和虚拟教师面对面交流和探讨。学生进入系统之后，系统会给学生分配虚拟人物，让这个虚拟人物代替学生来操作、交流、探讨，仿佛学生自己置身在真实情境中学习。在这个系统中，学生主要是通过对系统分配虚拟人物的行为动作的控制来实现交互式学习。基于虚拟现实的MOOC教学模式能够模拟现实的学习环境，构建真实的学习场景，让学生在真实的学习氛围中学习，并深度参与课程内容的学习，实现有效交互、互动。

第一，增强学生的沉浸感。系统能够搭建具有真实感的虚拟交流室和对应的任务，给学生打造非常逼真的交流环境。学生只需要通过键盘和鼠标的操作就可以实现和其他“教师”“学生”的互动，获得身临其境的学习感受。以往人们一直在强调情境教学，指出要结合具体的内容来打造贴合、真实的教学情境，将虚拟现实技术和MOOC教学模式融合，就可以发挥出虚拟现实技术特有的优势，给学生营造超现实的情境。学生就像置身在具体情境中一样，能够产生更加真实的体验感。进入系统之后，学生虽然没有直接接触工程力学的相关实验设施，但是可以通过系统打造的真实场景来获得真实体验，获得真实的触觉、视觉等，就像学生在真正进行实验一样，并且能够有效避免真实实验过程中的一些风险。

第二，增强课堂互动。有效的互动能够提升课堂教学质量，如果师生或者生生之间缺乏互动，那么整体课堂氛围比较枯燥，学生的参与度会受到影响，最终学习效果也不可避免地会受到影响[2]。学生进入系统之后，可以和虚拟教师进行实时交流，而虚拟教师也可以对学生提出的各种问题进行解答，还能够和学生一起探讨、交流，在交流、探索中使其掌握相关课程内容。除了师生之间的交互之外，学生还可以在系统中实现和其他学生的实时交流，共同来探索学习过程中的疑点、难点。在工程力学实验教学中，学生可以在虚拟MOOC交互中心和教师、学生来共同探讨，对实验的每个环节、流程进行分析，把握实验操作的重点和难点，设计科学的实验方案。系统还可以模拟多人在线交流，实现虚拟的实时知识分享，让知识的利用率有效提升。

（二）MOOC教学交互模式的不足

MOOC教学模式虽然有着独特的优势，但是也存在着一定不足。现有的MOOC教学模式学习环境单一，缺乏学习氛围，而且对学生的自主性学习要求比较高，学生要具备良好的理解力、自控力和学习能力才能取得比较理想的效果。但是受传统教学模式的影响，学生从小习惯了被动学习，需要在教师的监督下完成学习，并且学习过程中对教师的依赖性也非常大，需要教师讲解、呈现知识。在缺乏外界有效监督的环境下，学生难以自觉、主动投入学习中。

MOOC教学模式提供给学生的是全开放式学习环境，学生缺乏自我调控和规划学习的能力，在学习过程中遇到困难很容易放弃，很难根据制定的计划来善始善终地完成课程。现有MOOC教学模式交互性比较弱，学生整体参与度不高。从学生的体验感和满意度来看，只有少数学生对现有的在线教育模式满意，部分学生认为MOOC教学模式中很难和教师进行良好的交流和互动，还有一部分学生认为MOOC教学模式缺乏良好的学习气氛。慕课教学制定了在线讨论组、线下交流等平台，但是这种交互的方式比较弱，和传统教学模式中面对面的师生交流以及生生互动相比，学生遇到问题时要解决的过程比较麻烦，学生的问题和疑很难及时解决。针对这些不足，可以构建MOOC虚拟交流中心，将虚拟现实技术应用到系统构建中，发挥出虚拟现实技术中的交互性、沉浸感来对现有MOOC教学模式的不足进行弥补。

三、基于虚拟现实的MOOC教学交互模式系统设计需求

一是学生课前没有进行高效预习。工程力学理论内容比较枯燥和抽象，学生在课前预习相关内容，以文字描述为主，预习效果不佳，对其中部分知识难以理解。另外这种单纯文字呈现的方式还会降低学生的学习欲望，学生对知识的吸收和接收效果不理想。二是教师在实验课上需要先讲解理论，然后进行实验操作演示，需要花费较长时间，学生自主操作和探索的时间就比较少。工程实验课的时间有限，教师只能选择一些比较经典、具有代表性的实验来开展详细实验。学生自己思考和探索的时间减少，会影响其对实验的熟悉掌握。三是建构主义学习理论强调学习要在具体情境中发生，在工程力学实验教学中教师也应该为学生创建直观、真实的实验情境，借助情境来激发学生的兴趣，调动学生的实验欲望，使其在真实情境中获得体验、感受。但是从目前情况来看，部分教师在实验课上没有给学生创设对应的情境，学生对理论知识的学习兴趣不高。实验前对实验的认知不够清晰，会导致学生在实际实验过程中出现各种问题。四是学生在工程力学实验操作的过程中，处于边操作、边思考、边探究的状态，无法在实验上及时吸收和巩固知识，需要依赖于课后的及时复习。而目前情况，学生课后无法对实验操作技能进行反复操练，也无法一一回忆实验的细节、流程和原理的知识等。一些实验课上学生印象不够深刻的知识，课后由于无法及时复习，很容易忘记。学生课后缺乏实验复习和巩固的优质材料，导致其对工程力学实验的学习效果不理想。

对这些问题，教师可以引入基于虚拟现实的慕课教学交互模式，在实验教学中充分利用慕课平台来优化实验教学效果。教师可以录制工程力学实验的视频，制作微课，在慕课线上学习平台上加入视频微课，通过视频的方式来呈现工程力学的实验，让枯燥的理论知识变得生动、鲜活起来。学生可以反复观看视频，对不理解的地方可以深入剖析，从而熟悉掌握工程力学实验的内容，对实验形成深刻印象。教师在慕课线上学习平台上展示微课还能够让课堂氛围更加活跃。慕课教学交互模式让预习、复习和教学模式大大改变，实现了实验教学的变革，让整体的教学结构更加科学和合理。

四、基于虚拟现实的MOOC教学交互模式的系统实现

（一）MOOC虚拟交流中心的需求分析

MOOC虚拟交流中心能够为学生提供容易操作、沉浸感强的学习环境和场景。系统要给学生提供探索知识的空间，让学生进入系统之后可以获取对应的课程，实现自主学习。慕课也不能缺少教师的参与，虽然慕课强调学生的自主、主动学习，但是教师也要在必要的时候引导学生，帮助学生解决一些学习过程中难以解决的问题[3]。在知识分享模式，学生可以建立虚拟知识讲堂，在讲堂中分享知识，达到知识共享。教师在系统中可以结合学生的具体学习情况来创设对应的虚拟答疑室，针对性为学生的学习进行答疑、辅助，让学生在教师的帮助下深度把握相关知识。教师录制和制作好工程力学实验视频之后，将其上传MOOC平台，学生可以进入探索学习模块来对工程力学实验视频进行学习，通过观看视频的方式来获取知识，了解和掌握相关实验的原理、实验步骤和流程等。在答疑模块，教师可以检查学生工程力学实验MOOC教学的实际效果，建立虚拟答疑室来加强对学生的辅导，在教师的帮助下让学生进一步掌握工程力学实验的相关知识。

（二）MOOC虚拟交流中心的功能模块场景设计

第一，探索学习模块的场景设计。探索学习模块主要是为学生提供自主学习的平台和系统，通过虚拟教室来呈现工程力学实验的相关内容，学生自主探索学习。探索学习模块的实现需要依赖于虚拟场景漫游模块、课程信息获取模块、数据库读取模块和信息展示模块来实现。对学生想要得到的教学内容和资源主要是由课程信息获取模块来获取，其可以对MOOC课程信息的资源进行调用，将相关课程信息存入数据库，提供给学生。学生在学习过程中需要进行各种探究活动，场景漫游模块则可以提供虚拟场景，让学生在其中自主探索。数据库读取模块能够读取数据库中的课程信息，对读取到的信息通过信息展示模块展示在虚拟教室中。学生进入探索学习模块之后，可以自己选择是自动探索还是自主探索，自主探索是自己控制虚拟人物，而自动探索是系统将学生自动带入虚拟教室中学习。

第二，师生答疑模块的场景设计。学生在学习过程中不可避免地会遇到各种各样的问题，这些问题需要由教师来帮助他们突破和解决，所以系统还要提供教师答疑的模块。虚拟现实技术具有交互性，答疑模块提供了在线实时答疑和离线智能答疑两个平台。当教师在线时，对学生提出的各种疑惑和问题，教师都可以构建虚拟答疑场景，为学生进行面对面答疑，实现师生之间的实时互动和交流。如果没有教师在线，学生提出的疑惑和问题可以与虚拟教师来进行交流，从知识库中找到问题的答案，对知识库的构建需要教师提前设计好。在离线智能答疑的过程中，学生提出问题，在对应的问题栏输入问题或者问题的关键词来检索，从系统的知识库中得到答案。

第三，知识分享模块的场景设计。知识分享模块是通过论坛形式来达到知识的共享，能够体现学生学习的互动性。知识分享模块下设计了知识讲解、知识博客等模块，学生进入知识讲解模块可以讲解知识，在知識博客模块可以博客方式来学习和分享知识。

（三）基于虚拟现实的MOOC教学交互模式的实际应用

将虚拟现实技术应用到MOOC教学中，能够大大增强教学的交互性，给学生的实验操作打造逼真情境。在教学实践中，教师还可以将线上、线下教学有效融合，将MOOC作为工程力学课程的在线课堂，配合线下教学，以混合式教学模式来对工程力学实验教学进行优化。教师要分多个阶段来实施，做好实验理论知识的讲解和巩固，可以从实验方法、实验原理、实验试样以及实验设备等方面来展开讲解，制作PPT课件并录制成微课，将微课上传到MOOC平台。学生可以根据自己的需求来观看，在课前预习和课后复习都可以观看视频。另外还可以通过MOOC平台来直观演示实验操作视频。教师将实验操作过程拍摄成视频，并配上字幕，在视频中将实验操作的过程、实验设备介绍、实验试样介绍、实验参数介绍、实验数据处理等各个环节清晰呈现，将实验操作的整个过程全方位呈现出来，上传到MOOC平台，让学生能够观摩学习。

课堂教学活动中，教师可以将MOOC作为信息化教学的工具融入课堂，促进线上和线下的深度融合，给学生提供丰富的教学资源。正式授课之前教师可以发布课前检测来对学生课前观看视频的效果进行检测，同时了解学生的学情，及时了解学生知识的薄弱环节，并在课堂上针对性为学生解决疑惑。课堂上要开展工程力学的实验操作，凸显学生的主体性。课后可以对学生的实验掌握进行检测，在MOOC平台发布检测作业，督促学生在规定时间内完成并提交，让学生在课后及时复习和巩固，对知识点进行归纳。教师可以充分利用师生答疑模块设置讨论题，针对重要知识点展开讨论。学生在复习过程中遇到不理解的内容，也就可以在答疑模块提问，教师可以实时为学生解答疑惑。

五、结语

工程力学实验的实践性非常强，教师可以构建基于虚拟现实的MOOC教学模式来开展工程力学实验教学，制作优质的实验视频，将其上传到MOOC平台。学生就可以根据自己的需求来观看视频，系统给学生打造沉浸感强的学习场景，学生进入探索学习模块来自主探索实验知识，教师在师生答疑模块来为学生解决学习过程中的疑惑，打造更加科学、新颖的教学模式。

参考文献：

[1]曾婷.MOOC+SPOC环境下基于虚拟现实的混合教学模式探索[J].软件导刊：教育技术，2018（4）：20-22.

[2]李方圆.基于MOOC的混合式教学传播模式探析[J].教育现代化，2019，6（A4）：229-231.

[3]王继红.基于虚拟现实的MOOC系统的应用研究[J].教育观察（下旬），2019（8）：15.

（责任编辑：董维）