虚拟实验

1.实验方法步骤

一、实验方法描述：

用户进入实验平台如图39所示，首先进行教师或学生身份认定，教师进入后可以设置虚拟教学的基本内容，对学生虚拟实验进行指导（包括可能容易出错的内容增加提示信息），考核学生虚拟实验教学作业；学生可以选择不同的实验程序和内容进行学习或考核。

图39 敦煌石窟历史实践教学虚拟仿真实验平台

学生进行敦煌石窟历史实践教学虚拟仿真实验的具体内容包括：虚拟敦煌石窟参观与学习、虚拟敦煌石窟复原考核和Minecraft中虚拟挖掘和建设敦煌石窟。实验流程如图40所示。

图40 实验流程图

1.虚拟石窟考察与体验式学习

通过课程学习，学生对敦煌石窟的历史、发展、特点等知识都有了一定的基础，学生进入敦煌石窟历史实践教学虚拟仿真实验平台对虚拟敦煌石窟进行参观与学习，如图41，42所示，这些石窟包括3D复原石窟和全景拍摄石窟。本部分实验要求学生撰写学习报告。

2.虚拟石窟深度学习与石窟复原考核

学生在学习敦煌石窟知识并进行虚拟参观和学习之后，学生需要通过实验平台所提供的基本数字资源库与洞窟模型，进行重点石窟的深度学习，并完成石窟虚拟仿真复原考核实验，包括石窟形制、石窟朝代、石窟壁画、壁画中包含的故事等知识点。

3.Minecraft中虚拟挖掘和建设敦煌石窟

在学习了石窟知识以及在虚拟仿真实验平台中进行了虚拟石窟的深度学习以及进行了石窟历史的考核之后，学生需要在Minecraft平台中进行石窟的虚拟挖掘与建设，并在其中模拟石窟管理使用的相关内容。

图41 软件登录界面

图42 虚拟仿真实验类型选择

(2)学生交互性操作步骤说明：

敦煌石窟的虚拟复原以及挖掘是必选实验，其中石窟的虚拟复原在实验中心的石窟虚拟复原实验平台进行，石窟挖掘在平台的Minecraft系统中进行。其实验步骤如下：

（一）石窟虚拟复原步骤：

步骤1：选择复原石窟号，如图43所示。

图43 选择复原石窟界面

步骤2：选择该石窟形制（系统会给出一些干扰项），如图44所示。

系统会给出所有可能的石窟形制供学生根据上一步选择的窟号进行选择，本步骤考察的是学生对于所学石窟基础知识：石窟形制。系统给出的选项：殿堂窟、中心塔柱窟、覆斗顶形窟、佛坛窟等。

图44 石窟形制选择界面

步骤3：选择石窟建设朝代，如图45所示。

石窟所建设的朝代也是本课程学习所需要掌握的基础知识之一，因此学生选择了窟号之后，该石窟的所属朝代就是确定的，因此需要准确给出它们的建设朝代。系统给出的选项包括：十六国、北朝、隋、唐、五代、西夏、元等。

（注意：学生进入系统实验，前三步完成之后不能进行退回重选）

图45 石窟朝代选择界面

完成前三步之后，系统根据学生选择的石窟号给出该石窟的空白3D模型，以及各个壁的壁画候选，每个壁都有不同数量的干扰项，如图46所示。

图46 石窟壁画复原界面

接下来的步骤中，学生需要在该3D石窟模型中进行石窟窟顶、窟顶四壁以及东西南北四壁的壁画的选择复原工作。

图47 石窟壁画西壁复原界面

（注意：以下步骤可以在复原过程中进行退回修改）

以下步骤是进行石窟壁画复原的过程：以莫高窟第45窟西壁壁画为例，如图48所示，在系统给出的3D复原石窟的模型中，如图47所示，学生能够进行壁画复原的选择（左下角圆形按钮为选项选择），正下方的缩略图是石窟壁画的缩略图。学生在复原整壁壁画的过程中，需要首先点击需要复原的壁，系统高亮显示此壁之后，学生可以从正下方的缩略图中选择与该壁对应的壁画，点击壁画之后，石窟的这个壁就贴上了选择的壁画。每个壁的壁画都是按照这种方法进行复原，这些步骤在实验过程中是可以返回修改的。

步骤4：复原窟顶壁画；

步骤5：复原窟顶南壁壁画；

步骤6：复原窟顶北壁壁画；

步骤7：复原窟顶西壁壁画；

步骤8：复原窟顶东壁壁画；

步骤9：复原石窟南壁壁画；

步骤10：复原北壁壁画；

步骤11：复原西壁壁画；

步骤12：复原东壁壁画；

步骤13：复原造像（如果有），并摆放；

步骤14：复原壁画细节、局部（每个壁画一般包含3至5个知识点）；

前面的步骤完成的是一个石窟的整体的还原，考察的是学生对于所学石窟历史知识的整体把握，本步骤是整个实验包含知识点最多的步骤。敦煌壁画中不但包含丰富的佛教信息，还保留有很多反映盛唐世俗生活的图像资料，为研究唐代刑罚、监狱及中西交通状况提供了详实直观的资料，极其珍贵。因此，壁画局部的还原和考核是更高层次的知识考察，如图48所示的莫高窟第45窟。

图48 莫高窟第45窟南壁观音经变

其中，南壁观音经变中方框1表现的是海船遇难，观音救度的情节。图中大帆船航行于狂风恶浪之间，船夫奋力撑篙、摇橹。帆船桅杆的顶部清楚地画出五级挂帆扣，以示该船可根据风力随时调整速度；这在敦煌石窟所有船图像中是绝无仅有的。在船体一侧，绘有船夫们的操作台——廊，但可能是因为乘客较少，船夫都在舷板上操作。在船的尾部，有一船夫把棹掌握航向，此棹有舵的作用，这幅图像比较全面和细致的描绘了唐代舟船及其行进情景。方框2表现的是胡商遇盗，观音救度的情节。图中崇山峻岭间，六位高鼻深目、虬髯、戴胡帽、着圆领袍服的胡商，在一处山谷中，面对山崖后走出的身着唐服、手持长刀的强盗，胡商们个个战战兢兢，双手合十，正在和强盗头领交谈，地下堆放着货物，胡商身后是两头驮载货物的毛驴。这幅图像是丝路商业活动的真实再现，是理解中古时期丝路交通贸易的重要图像资料。方框3表现的是观音菩萨满足善男信女求子的心愿。图中男子着圆领襕袍，戴软脚幞头，腰系革带。身旁男童着绿色圆领袍服，无帽冠，古代未成年男童不戴冠，生动地展示了父子二人的服饰，可作为研究中古时期服饰的图像资料。

敦煌石窟历史实践教学虚拟仿真实验系统中知识点的考核与图48给出的莫高窟第45窟的知识点相对应，如图49所示。