古老行業(yè)與現(xiàn)代科技的碰撞—虛擬現(xiàn)實走進采礦工程教學課堂

作者：梁春晴，劉江時間：2017-04-28 瀏覽：

4月25日，資源與土木工程學院首次3D（虛擬現(xiàn)實）教學活動在武漢工程大學流芳校區(qū)化工大樓開展。此次活動是資源與土木工程學院14級采礦專業(yè)的數(shù)字礦山實驗指導和課程設計實踐課，也是學院第一次開展的3D輔助教學活動。為了更加透徹的了解3D教學方法的使用，我們尋找到了采礦工程的授課老師—李志國老師。

記者：我們都知道3D技術在電影上運用比較多，用在實踐教學中還是頭一次聽說，您是怎么想到把3D技術運用到教學上的？
李老師：這個主要跟采礦工程的專業(yè)特質有關。首先，我們的專業(yè)課程涉及復雜的地下空間結構形態(tài)。我們學習研究的對象比較特殊，尤其是地下礦山結構工程空間形態(tài)與拓撲關系非常復雜。如果沒有到現(xiàn)場參觀、實際體驗的人員很難憑書本上的二維圖示想象出其具體的結構形態(tài)及空間布置。而我們所面對的現(xiàn)實是：礦山現(xiàn)場實習的高危險性、礦山企業(yè)現(xiàn)場安全責任等因素導致企業(yè)對學生的現(xiàn)場實習環(huán)節(jié)表現(xiàn)出消極態(tài)度，尤其是井下實習。這就為我們的相關專業(yè)課程教學帶來了極大的挑戰(zhàn)。為了解決這個難題，為了能夠把教學變得更加生動，讓學生更好的掌握專業(yè)知識，我們就想到了3D虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)實技術近年來得到了長足發(fā)展，廣泛的用于電影和其他許多行業(yè)，我們就想能不能把礦山的每條巷道、每個硐室等這些地下工程都像放3D電影一樣呈現(xiàn)在學生視野中，并進行一定程度的交互操作，幫助他們了解礦山結構。
記者：您認為此次采礦專業(yè)的3D教學實驗效果怎么樣？學生們滿意嗎？
李老師：此次3D教學只是一次試驗，第一次采用這種上課方法學生的興致都很高，上課也更加認真。下課后我詢問了一下，他們對這種上課方式評價很高，畢竟新的事物更能吸引學生。我覺得這兩節(jié)課的效果還不錯，上完課后學生提出了許多問題，這說明他們在上課的過程在思考。
記者：經(jīng)過您的實驗，您認為3D教學與傳統(tǒng)教學相比，3D教學的優(yōu)勢在哪里？
李老師：3D教學的優(yōu)點很明顯，尤其對我們這一類涉及復雜空間結構的工程類專業(yè)，它改變了傳統(tǒng)的教學資源展現(xiàn)模式，3D虛擬模式能讓學生對所學習與研究的實物有更直觀的空間認知，身臨其境的感覺讓他們更仔細的觀察每一個細節(jié)，擺脫了傳統(tǒng)圖片與文字的束縛，變抽象為具體。除此之外，3D技術的使用可以加強學生的理解和記憶，同時也提高了課堂的趣味性。

記者：如果3D技術運用于日常教學，你認為哪方面還需要進一步完善?
李老師：3D教學是一門新科技在教學中的應用，其前提是需要大量的準備工作和虛擬現(xiàn)實數(shù)字資源以及高質量的虛擬現(xiàn)實展示平臺，就像這次我給他們上課，我要先有相應的軟、硬件平臺和大量的3D虛擬資源及相應的工藝過程展現(xiàn)腳本。所以需要進一步完善的是3D展示技術和虛擬數(shù)字資源的合成以及調度，要不然難以實現(xiàn)。
記者：您認為3D教學會成為今后教學方式的主流之一嗎？

李老師：現(xiàn)在我國還沒有大范圍使用3D教學技術，目前在使用中的還處于實驗階段，它到底能不能成為今后教學方式的主流之一，我認為在近段時間要視專業(yè)而定，至少涉及到復雜空間結構且現(xiàn)場觀察、體驗有困難的這一類專業(yè)，虛擬現(xiàn)實教學是大有舞臺的。比如說我們采礦專業(yè)，井下系統(tǒng)是千變?nèi)f化，但是學生無法接觸，只能通過一些圖片和文字的描述來想像，3D技術恰好彌補了這個缺陷。但未來隨著傳感技術、增強現(xiàn)實、數(shù)值仿真及人工智能等技術的發(fā)展，3D將不僅僅應用于淺層次的教學資源展示，很有可能會顛覆我們整個教育模式。想象一個場景：在家?guī)е鴶?shù)字頭盔游走于原子與電子之間，觀察著千里之外某一實驗室的一場實驗。
當然，現(xiàn)階段，3D教學無論是設備還是教學資源都比傳統(tǒng)教學貴很多，教學資源準備也更加復雜，從經(jīng)濟與現(xiàn)有技術的角度來考慮，它還處于整個教學活動的輔助地位。
本次資源與土木工程學院的3D教學試驗雖然結束了，但是這種教學方式對教學手段的豐富和改革起到了推動作用，它既激勵了老師們面對市場環(huán)境和學生興趣來開展教學活動，另一方面也對老師們不斷追求教學能力和技術的進步提出了更高要求。不久的將來，3D教學將徹底走進校園，成為老師和學生互動教學的新平臺，新的技術也將帶領學子們前行。

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