2021年11月24日 星期三
山东建筑大学
VR全时空实现“智能+教育”课堂变革
何文玲

    当前,虚拟现实(VR)技术与教育教学的深度融合已成为时代选择,其打破时空限制、身临其境的叙事方式成为传统教育改革的切入点。2004年,在VR尚未被熟知时,山东建筑大学机电工程学院陈清奎教授便牵头成立了虚拟现实实验室,带领团队开展VR技术研究,并着重在教育教学领域深耕细作,致力于“打造没有围墙的大学”,实现全民“普惠VR”。

    2021年,《关于2020年度教育信息化教学应用实践共同体项目的通知》发布,由山东建筑大学作为项目牵头单位、陈清奎教授作为项目负责人,联合山东大学、中国海洋大学、中国石油大学(华东)等16个单位申报的“基于‘VR云平台’的装备制造类专业全时空教学模式应用实践共同体”项目成功获批。基于此项目,陈清奎团队将在全国50余所高校进行VR全时空教学模式应用的推广落地及共建共享,持续推进教育信息化的深度融合和普及发展,这让他们距离实现“普惠VR”的梦想更近了一步。

    坚守初心使命,潜心教书育人,创新开拓擦亮教育底色

    自1985年以来,山东建筑大学陈清奎教授及其团队一直从事CAD/CAM/CAE、动漫技术以及VR技术研究开发工作。作为高校教师,他们坚守立德树人根本任务,以提升大学教育教学质量为己任,致力于将先进技术深度融入教学,创造灵活多样的教学方法,让教学内容更加丰富、有趣。

    知不足则求变。多年的教学实践中,团队成员对传统教育模式,尤其是理工科教育上存在的弊端和不足深有体会:“实验操作和教材平面之间的差距很大,学生没有充分的条件动手实践,只能凭借想象,难以理解实际的实验操作流程和设备组成结构;教师仅凭说教和几个模型,很难教明白知识的难点和重点。”为了破解这一难题,团队将虚拟现实技术、体感交互技术、增强现实技术等与传统教学相结合,完成了教学模式和方法的创新,开发出了“教师宜教,学生易学”的机械工程学科虚拟仿真教学系统,使学生与教师都能够在高度仿真的虚拟场景中进行学习、实验、授课、考核等工作,在提升教学效果的同时节省了大量时间和费用。

    深耕VR技术应用,教学科研成果丰硕

    VR技术在机械工程学科的成功实践,很快便在山东建筑大学引起了强烈反响,使其应用的脚步逐渐扩展至多个专业,尤其是作为学校特色的土木建筑学科。陈清奎团队开发了建筑工程及装备VR教学系统,不仅能三维展示建筑建设的全过程,还可以可视化互动。在这一成果的助力下,国家建筑工程及装备虚拟仿真实验教学中心在山东建筑大学成功落地,并在2013年的审批中列山东省之首、在教育部门专家打分中列全国第5名。以此为基础建设的国家产教融合项目建筑工程装备虚拟仿真创新实训分中心,助力山东建筑大学成为山东省首所国家产教融合示范工程本科高校。

    陈清奎团队在认真完成日常教学工作的同时,努力保持、提高队员科研能力和业务水平,先后主持完成了“基于Solid Edge系统平台的工程机械虚拟设计制造技术开发及应用”等70余个教学科研项目;获2005年山东省科技进步二等奖、全国高校Solid Edge教学大赛一等奖、山东省教学成果一等奖等奖项,获国家发明专利20余项、软件著作权50余项,出版专著《计算机辅助教学研究》,主编出版3D版教材9本,主持获批“机械制图”等5门山东省一流课程;主编教材《液压与气压传动(3D版)》获山东省优秀教材。

    同时,陈清奎教授依托其创立的济南科明数码技术股份有限公司,进一步推进多学科的虚拟仿真教学资源开发工作。陈清奎教授说,VR技术与教学可以深度融合,教师和企业家的身份也不矛盾,校企联合协同育人,既有利于教学,也能促进公司发展。

    精心打造VR云平台,实现全时空“教”与“学”

    打破更多的“围墙”,实现更好的教育。2019年,陈清奎团队受教育部门下属教学指导单位委托,独家承担机械工程学科虚拟仿真实验共享平台的建设。通过VR云平台可以打造全时空的教学、学习模式,保障学生的学习活动不受时间和地点的限制。特别是在先进技术还无法触达的经济欠发达地区,学生没有条件访问昂贵的高科技实验室,基于VR云平台打造的虚拟实验室使其成为可能。

    2020年,新冠肺炎疫情防控期间,线上教学成了很好的选择,大年初十,陈清奎团队紧急集结,加班加点,全力加速建设教学云平台,仅用了不到20天,科明365VR教学云平台正式上线,并免费开放1200多个VR教学资源,惠及全国657所学校、10万余名学生。

    未来,山东建筑大学陈清奎团队将持续加大在VR教育教学领域的布局,加强科研创新和推广应用,为促进虚拟仿真教学模式的教学应用常态化,以及教育教学向智能化、网络化、信息化的高速发展继续贡献力量!

    (何文玲)

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中国教育报
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