3D仿真教学：虚拟现实走进采矿工程教学课堂

4月25日，资源与土木工程学院首次3D（虚拟现实）教学活动在武汉工程大学流芳校区化工大楼开展。此次活动是资源与土木工程学院14级采矿专业的数字矿山实验指导和课程设计实践课，也是学院第一次开展的3D辅助教学活动。为了更加透彻的了解3D教学方法的使用，我们寻找到了采矿工程的授课老师——李志国老师。

Q

我们都知道3D技术在电影上运用比较多，很少用在实践教学中，您是怎么想到把3D技术运用到教学上的？

答

这个主要跟采矿工程的专业特质有关。首先，我们的专业课程涉及复杂的地下空间结构形态。我们学习研究的对象比较特殊，尤其是地下矿山结构工程空间形态与拓扑关系非常复杂。如果没有到现场参观、实际体验的人员很难凭书本上的二维图示想象出其具体的结构形态及空间布置。而我们所面对的现实是：矿山现场实习的高危险性、矿山企业现场安全责任等因素导致企业对学生的现场实习环节表现出消极态度，尤其是井下实习。这就为我们的相关专业课程教学带来了极大的挑战。为了解决这个难题，为了能够把教学变得更加生动，让学生更好的掌握专业知识，我们就想到了3D虚拟现实技术。虚拟现实技术近年来得到了长足发展，广泛的用于电影和其他许多行业，我们就想能不能把矿山的每条巷道、每个硐室等这些地下工程都像放3D电影一样呈现在学生视野中，并进行一定程度的交互操作，帮助他们了解矿山结构。

Q

您认为此次采矿专业的3D教学实验效果怎么样？学生们满意吗？

答

此次3D教学只是一次试验，第一次采用这种上课方法学生的兴致都很高，上课也更加认真。下课后我询问了一下，他们对这种上课方式评价很高，毕竟新的事物更能吸引学生。我觉得这两节课的效果还不错，上完课后学生提出了许多问题，这说明他们在上课的过程在思考。

Q

经过您的实验，您认为3D教学与传统教学相比，3D教学的优势在哪里？

答

3D教学的优点很明显，尤其对我们这一类涉及复杂空间结构的工程类专业，它改变了传统的教学资源展现模式，3D虚拟模式能让学生对所学习与研究的实物有更直观的空间认知，身临其境的感觉让他们更仔细的观察每一个细节，摆脱了传统图片与文字的束缚，变抽象为具体。除此之外，3D技术的使用可以加强学生的理解和记忆，同时也提高了课堂的趣味性。

Q

如果3D技术运用于日常教学，你认为哪方面还需要进一步完善?

答

3D教学是一门新科技在教学中的应用，其前提是需要大量的准备工作和虚拟现实数字资源以及高质量的虚拟现实展示平台，就像这次我给他们上课，我要先有相应的软、硬件平台和大量的3D虚拟资源及相应的工艺过程展现脚本。所以需要进一步完善的是3D展示技术和虚拟数字资源的合成以及调度，要不然难以实现。

Q

您认为3D教学会成为今后教学方式的主流之一吗？

答

现在我国还没有大范围使用3D教学技术，目前在使用中的还处于实验阶段，它到底能不能成为今后教学方式的主流之一，我认为在近段时间要视专业而定，至少涉及到复杂空间结构且现场观察、体验有困难的这一类专业，虚拟现实教学是大有舞台的。比如说我们采矿专业，井下系统是千变万化，但是学生无法接触，只能通过一些图片和文字的描述来想像，3D技术恰好弥补了这个缺陷。但未来随着传感技术、增强现实、数值仿真及人工智能等技术的发展，3D将不仅仅应用于浅层次的教学资源展示，很有可能会颠覆我们整个教育模式。想象一个场景：在家带着数字头盔游走于原子与电子之间，观察着千里之外某一实验室的一场实验。

当然，现阶段，3D教学无论是设备还是教学资源都比传统教学贵很多，教学资源准备也更加复杂，从经济与现有技术的角度来考虑，它还处于整个教学活动的辅助地位。

本次资源与土木工程学院的3D教学试验虽然结束了，但是这种教学方式对教学手段的丰富和改革起到了推动作用，它既激励了老师们面对市场环境和学生兴趣来开展教学活动，另一方面也对老师们不断追求教学能力和技术的进步提出了更高要求。不久的将来，3D教学将彻底走进校园，成为老师和学生互动教学的新平台，新的技术也将带领学子们前行。

通讯员 梁春晴 刘江