沉浸式虚实互动教学系统的创新与实践

　　引言

　　随着扩展现实(XR)技术与人工智能的深度融合，教育数字化转型迎来新机遇。基于XR沉浸式演播室解决方案，提出一种以大模型为智能中枢、数字人为交互载体、XR为场景支撑的创新教学模式。通过整合虚拟大模型、高精度追踪系统、LED显示系统及虚实渲染技术，构建了具备情境理解、情绪动作可控、多语言交互能力的数字人教师，并依托XR沉浸式环境实现跨空间教学互动。实证表明，该系统显著提升了教学临场感、互动效率与资源利用率，为教育数字化转型提供技术范式。受教育信息化2.0、教育新基建推动虚实融合教学的政策驱动。XR技术逐渐转变为从单一VR向“Al+大模型+数字人"多模态交互演进的趋势。为了解决传统虚拟教学存在交互生硬、场景单一、制作成本高等问题。构建以大模型为“脑"、数字人为“体”、XR为“场"的智能教育系统，实现“教-学-评"闭环升级。

　　核心技术架构

　　01

　　设备支持

　　1.虚拟演播室系统:创建出真实感、色彩逼真、富有动感的图像，实时渲染、SDI输出、支持PBR  渲染引擎、支持HDR渲染、可以 导入FBX模型、虚拟相机、贴图纹理、广电级渲染能力、物理仿真

　　2.AI自主拍摄︰人脸跟踪+广播级云台+智能跟踪轨道机器/智能拍摄摇臂机器人，依靠AI智能的强大算法，可以实现对人物进行实时的面部识别，从而进行智能跟踪，可以做到真正的现场无人化拍摄，实现无人化授课

　　02

　　场景支撑

　　场景支撑:

　　1.XR沉浸环境:LED大屏+PBR渲染技术，支持多场景切换

　　2.植入跟踪、虚拟遮挡：三维物体、字幕、 图片，以丰富制景的表现方式及更强的沉浸式体验

　　教育应用场景

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　　1.虚实融合课堂:

　　教师数字人在XR环境中讲解三维地理/历史场景，学生通过手势交互操作虚拟对象。

　　2.智能实训:

　　医学解剖等高风险操作通过数字人示范+XR模拟降低实训成本。