教育部高等教育司在2023年工作要點中提到:推進實驗教學改革,推進“虛擬仿真2.0”建設,加強國家級實驗教學示范中心和虛擬仿真建設指導實驗教學中心,探索推進未來學習中心試點物理虛擬實驗室是學科教學軟件嗎,借助新一代信息技術,構建支撐學習方式改革的新型基層學習組織。
今年,工業和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局等五部門聯合印發《產學研融合行動計劃》虛擬現實及行業應用發展(2022-2026)”。 (以下簡稱《行動計劃》)。 行動計劃提出,到2026年,推廣“虛擬仿真實驗教學2.0”,支持中小學、高等教育、職業中學建設一批虛擬現實教室、教研室、實驗室支持虛擬仿真實訓基地、高等院校加強虛擬現實實訓。 現實相關的學科和專業將推動教學模式向自主體驗升級,構建支持自主探索和協作學習的沉浸式新課堂。
這意味著國家重視并大力推廣中學虛擬仿真教學。
虛擬仿真實驗教學是指將3D、虛擬仿真、VR/AR等新一代信息技術融入中學實驗教學中,為中學生創造一個虛擬的學習和實驗環境,使中學生能夠互動,在虛擬環境中實踐和探索。 從而加深對課程內容的理解。 通過將具體化學、生物、化學等課本中的知識概念形象化、沉浸式、娛樂化,讓中學生親身理解課本知識,學習方式變得更加有趣、高效、安全。
與傳統課堂教學方式相比,借助3D、VR、虛擬仿真等技術和設備的虛擬仿真實驗教學2.0課堂可以打破時間和空間的限制,實驗教學活動更加靈活、自由; 教學成本增加,教學質量提高。 ; 安全便捷,給中學生更多實踐機會; 沉浸式互動,迸發中學生創新思維等優勢。
目前,虛擬仿真實驗教學廣泛應用于化學、化學、醫學、歷史學等各個學科,正在成為教育創新的新理念。
國外全棧3D數字解決方案提供商即墨憑借在3D數字技術領域的精耕細作和軟硬件融合的全鏈條布局,為高校提供虛擬仿真實驗室建設解決方案。 結合中學學科特點和教學規劃,以學科培養目標為導向,積木易搭建,為中學不同專業定制虛擬仿真實驗室建設方案,結合高沉浸感、深度的虛擬現實硬件系統與軟件系統交互,打造一個可供中學可操作、可體驗、可觀察的開放式虛擬仿真實驗室。
1.高精度3D建模,1:1真實還原教學實驗場景和教材
得益于3D掃描建模技術的快速發展,越來越多的現實世界中的物體可以通過掃描建模存在于虛擬世界中并被人們感知。 同樣,在課堂上,教材的3D模型越來越多地應用于中學虛擬仿真教學系統中,創新教學模式,提高教學效果。
積木自主研發的數據生產系統,可以為3D掃描建模提供標準化的整體解決方案。 對于中學實驗設備、材料等單件物品,積木易于搭建,使用高精度掃描設備(最高精度可達0.01mm)實現1:1修復設備; 對于教學和實驗場景、場地等,可以采用探測測繪、遙感航空攝影等方法進行3D建模。
(生物課人體器官3D建模)
無論是小型實驗場景、場地還是中大型實驗設備、材料等,積木都易于搭建,可以實現高精度、高保真、高還原、高速掃描建模效果,滿足中學多專業、多學科的虛擬仿真實驗教學。 場景教學需要。
2.虛擬仿真教案制作物理虛擬實驗室是學科教學軟件嗎,課堂教學3D可視化,沉浸式、互動式、趣味性
虛擬仿真課堂的建設自然離不開虛擬仿真教案的制作。 除了教學設備、教材等3D建模外, 還為各大高校虛擬仿真教學方案的制作提供技術支持。
虛擬仿真教案的制作符合學科教學目標和知識點邏輯,融合文字、圖片、音頻、視頻動畫、3D等教材,實現輕量化、3D可視化、沉浸式、交互性、趣味性基于WebGL的虛擬仿真課堂教學。 易于搭建的積木逐漸產生了一套既定的虛擬仿真教案開發標準,保證了教案的功能性、兼容性、可用性和美觀性。 采用易于搭建的積木搭建的虛擬仿真教學方案,支持多終端交互應用,方便班主任使用VR、AR、全息投影等設備輔助教學。
(結合AR技術,中學生可以在課堂上觀看3D版人體器官)
同時,積木搭建高校教案共享平臺,促進優質教案資源流通,建立分校VR教學產業鏈。
3、建設虛擬仿真實驗/實訓室,推動班主任完成沉浸式實驗/實訓教學活動
在中學虛擬仿真實驗室建設方面, 將3D數字化、虛擬現實、人工智能等新一代信息技術與中學各學科的專業性和教學目標相結合,建設虛擬仿真實驗室,整合教材。 融入3D模型、虛擬教案等,并提供配套VR/AR等終端顯示設備安裝解決方案,為中學打造沉浸式、交互式的虛擬仿真實驗室或教室,如虛擬生化實驗室、虛擬化學實驗室等。實驗室等。
(中學虛擬仿真實訓室)
借助虛擬仿真教室或實驗室,教師可以帶領中學生完成現實世界中無法完成的各種實驗/訓練教學活動,如細胞實驗、動物實驗、航天實驗等。通過VR/AR設備齊全,中學生可以真實體驗實驗活動或課程學習對象,從而理解知識點。 在虛擬仿真實驗/實訓課堂中,這些沉浸感帶來的感官沖擊是二維圖文或知識視頻無法比擬的。
例如, 借助3D數字技術,輕松為某職業院校搭建輕軌車站運行監控虛擬仿真系統。 通過搭建輕軌站臺三維模型,模擬輕軌站臺的實際運行和工作狀態。 穿上VR環境,學生還可以學習輕軌站臺上各種設備的操作和日常維護知識。 中學生只有操作高度仿真的實訓設備,開展實驗實訓,才能快速掌握輕軌專業知識和技能,為后期工作打下堅實的基礎。
(搭積木輕松搭建中學輕軌車站運行監控虛擬仿真系統)
采用易搭建的積木搭建的中學虛擬仿真實驗室,支持實時交互渲染,支持云渲染、客戶端渲染、云協同渲染,滿足不同級別用戶、各種渲染場景的渲染需求。
目前,通過建設虛擬仿真實驗室來提高中學教學質量的方法早已得到國內外的廣泛認可。 在美國,耶魯大學、加州大學伯克利分校等頂尖大學都設立了虛擬仿真實驗室進行教學活動。 虛擬仿真實驗教學方法對于提高中學實驗教學質量和水平具有重要作用。
未來,虛擬仿真技術在常態化教學中的應用將會越來越普及。 積木還將利用3D數字技術為各大院校建設虛擬仿真教學教室/實驗室,推動各大院校課堂教學向互動、探究、開放、創新的教學方向轉變,推動“虛擬仿真實驗”教學2.0”大樓。