助跑學(xué)校“虛仿2.0”建設(shè)，積木易搭提供一站式虛擬仿真教學(xué)解決方案

教育部高等教育司在2023年工作要點(diǎn)中提到：深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，加快“虛仿2.0”建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)指導(dǎo)，探索推進(jìn)未來(lái)學(xué)習(xí)中心試點(diǎn)，利用新一代信息技術(shù)，打造支撐學(xué)習(xí)方式變革的新型基層學(xué)習(xí)組織。

而在去年，工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國(guó)家廣播電視總局、國(guó)家體育總局等五部門還聯(lián)合印發(fā)了《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026年）》（以下簡(jiǎn)稱“行動(dòng)計(jì)劃”）。行動(dòng)計(jì)劃中提出，到2026年，推進(jìn)“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)2.0”，支持中小學(xué)校、高等教育、職業(yè)學(xué)校建設(shè)一批虛擬現(xiàn)實(shí)課堂、教研室、實(shí)驗(yàn)室與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，支持高等院校加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)學(xué)科專業(yè)建設(shè)，推動(dòng)教學(xué)模式向自主體驗(yàn)升級(jí)，打造支持自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)的沉浸式新課堂。

這意味著，國(guó)家重視并大力推進(jìn)學(xué)校虛擬仿真教學(xué)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指將3D、虛擬仿真、VR/AR等新一代信息技術(shù)融入學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生能夠在虛擬中進(jìn)行互動(dòng)、實(shí)踐和探索，從而深入了解課程內(nèi)容。通過(guò)將抽象的物理、生物、化學(xué)等課本上的知識(shí)概念可視化、沉浸化、趣味化，讓學(xué)生能夠身臨其境理解課本知識(shí)，學(xué)習(xí)方式更加趣味、高效、安全性高。

相較于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式而言，利用了3D、VR、虛擬仿真等技術(shù)及設(shè)備的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)2.0課堂具有打破時(shí)空限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)更加靈活自由；教學(xué)成本降低，教學(xué)質(zhì)量提升；安全便捷，給予學(xué)生更多實(shí)操機(jī)會(huì)；沉浸式互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維等優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，如物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、歷史等，正成為教育創(chuàng)新的新思路。

依托在3D數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域的深耕及軟硬件一體化的全鏈條式布局，國(guó)內(nèi)全棧式3D數(shù)字化解決方案提供商積木易搭為各院校提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)解決方案。結(jié)合學(xué)校學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)規(guī)劃，以學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，積木易搭為學(xué)校定制不同專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，將具備高沉浸感、深度交互的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)相結(jié)合，為學(xué)校搭建可實(shí)操、可體驗(yàn)、可觀測(cè)的開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。

1.高精度3D建模，教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、教學(xué)素材1: 1真實(shí)還原

得益于3D掃描建模技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)實(shí)世界中越來(lái)越多的實(shí)物能夠通過(guò)掃描建模的方式存在于虛擬世界中，被人們所感知。同樣，在課堂內(nèi)，教學(xué)素材的3D模型也越來(lái)越多地應(yīng)用于學(xué)校的虛擬仿真教學(xué)體系中，以進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，提升教學(xué)效果。

積木易搭自主研發(fā)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)體系，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化的3D掃描建模整體解決方案。針對(duì)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)器材及材料等單體物品，積木易搭采用高精度掃描設(shè)備 (最高精度可達(dá)0.01mm)實(shí)現(xiàn)1: 1還原設(shè)備；針對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、場(chǎng)地等，可以利用測(cè)量測(cè)繪、遙感航拍等方式進(jìn)行三維建模。

無(wú)論是大型實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、場(chǎng)地還是中小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料等，積木易搭均可實(shí)現(xiàn)高精度、高保真、高還原、高速率的掃描建模效果，滿足學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多專業(yè)、多場(chǎng)景的教學(xué)需求。

2.虛擬仿真教學(xué)課件制作，課堂教學(xué)3D可視化、沉浸式、可交互，趣味性強(qiáng)

虛擬仿真課堂的打造，自然離不開(kāi)虛擬仿真課件的制作。除了教學(xué)器材、教學(xué)素材等的3D建模之外，積木易搭還為各大院校提供虛擬仿真教學(xué)課件制作技術(shù)支持。

虛擬仿真教學(xué)課件制作遵循學(xué)科教學(xué)目標(biāo)及知識(shí)點(diǎn)邏輯，融合文字、圖片、音頻、視頻動(dòng)畫、3D等教學(xué)素材等，實(shí)現(xiàn)基于WebGL的輕量化、3D可視化、沉浸式、可交互、趣味性強(qiáng)的虛擬仿真課堂教學(xué)。積木易搭已逐步形成了一套完善的虛擬仿真教學(xué)課件開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，保證課件的功能性、兼容性、易用性以及美感等。積木易搭打造的虛擬仿真教學(xué)課件支持多終端交互應(yīng)用，方便教師利用VR、AR、全息投影等多種設(shè)備輔助教學(xué)。

同時(shí)，積木易搭為各院校搭建課件共享平臺(tái)，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)課件資源流通，完善學(xué)校VR教學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈。

3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室搭建，助力教師完成沉浸式實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)

在學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，積木易搭將3D數(shù)字化、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等新一代信息技術(shù)與學(xué)校的各學(xué)科的專業(yè)性與教學(xué)目標(biāo)深度結(jié)合，搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，將教學(xué)素材的3D模型、虛擬課件等融入其中，并提供配套的VR/AR等終端顯示設(shè)備安裝方案，為學(xué)校搭建沉浸式、可交互的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室或課堂，如虛擬生化實(shí)驗(yàn)室、虛擬物理實(shí)驗(yàn)室等。

利用虛擬仿真課堂或?qū)嶒?yàn)室，老師能夠帶領(lǐng)學(xué)生完成在現(xiàn)實(shí)世界無(wú)法完成的各種實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)，如細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、航空航天實(shí)驗(yàn)等。而通過(guò)VR/AR設(shè)備，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)活動(dòng)或課程學(xué)習(xí)對(duì)象有真實(shí)的感受體驗(yàn)過(guò)程，從而理解知識(shí)點(diǎn)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)課堂上，這種身臨其境感所帶來(lái)感官上的沖擊，不是二維平面圖文或是一個(gè)知識(shí)視頻可以比擬的。

比如，積木易搭利用3D數(shù)字化技術(shù)為某職業(yè)院校搭建地鐵站運(yùn)行監(jiān)控虛擬仿真系統(tǒng)，通過(guò)建立地鐵站臺(tái)三維模型，模擬地鐵站臺(tái)實(shí)際運(yùn)行工作狀態(tài)。戴上VR環(huán)境，學(xué)員能夠?qū)W習(xí)地鐵站臺(tái)各設(shè)備的運(yùn)營(yíng)及日常維護(hù)知識(shí)。學(xué)生通過(guò)操作高度仿真的實(shí)訓(xùn)實(shí)操設(shè)備，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，能夠快速掌握地鐵專業(yè)知識(shí)和技能，為后期工作上崗打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

積木易搭打造的學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室支持實(shí)時(shí)交互渲染，支持云渲染、端渲染、云端協(xié)同渲染，滿足不同層級(jí)用戶、多種渲染場(chǎng)景的渲染需求。

當(dāng)前，學(xué)校通過(guò)搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室來(lái)提升教學(xué)質(zhì)量的方式已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛認(rèn)可。在國(guó)外，類似斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等頂尖院校都已搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式在提升學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平等方面有著重要作用。

未來(lái)，虛擬仿真技術(shù)在常態(tài)化教學(xué)中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越流行。積木易搭也將利用3D數(shù)字化技術(shù)，為各大院校打造虛擬仿真教學(xué)課堂/實(shí)驗(yàn)室，助力各大院校課堂教學(xué)向互動(dòng)、探究、開(kāi)放、創(chuàng)新的教學(xué)方向轉(zhuǎn)變，推動(dòng)“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)2.0”建設(shè)。

審核編輯黃宇