三維學(xué)習(xí)課件在混合式教學(xué)中的應(yīng)用研究

蘭廳+溫亞莉+劉慧靈+李欣+李歡歡

摘要：隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，三維學(xué)習(xí)課件以其操作可控性、內(nèi)容直觀性逐漸運(yùn)用于教育教學(xué)領(lǐng)域中，它克服了傳統(tǒng)教學(xué)“填鴨式”教學(xué)的弊端，為學(xué)生帶來真切充實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在混合式教學(xué)中發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢(shì)。該文詳細(xì)介紹三維學(xué)習(xí)課件具體的開發(fā)流程，并以《空間解析幾何》課件開發(fā)為例，具體闡述三維學(xué)習(xí)課件在混合式教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：三維學(xué)習(xí)課件；混合式教學(xué)；3ds Max

中圖分類號(hào)：G436 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）12-0112-02

目前，混合式教學(xué)模式逐步得到人們的關(guān)注，而傳統(tǒng)的二維課件已經(jīng)無法滿足混合式教學(xué)的需要，三維學(xué)習(xí)課件以其沉浸性、生動(dòng)性的特點(diǎn)，在教育教學(xué)中愈發(fā)不可忽視。三維學(xué)習(xí)課件可以有效地避免教學(xué)過程灌輸式的教學(xué)，使得學(xué)生主動(dòng)參與到教師設(shè)定的教學(xué)環(huán)節(jié)中，順利實(shí)現(xiàn)師生間有效的交互。三維學(xué)習(xí)型課件以其在混合式教學(xué)中的強(qiáng)大教學(xué)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Γ饾u受到教育工作者的青睞，而后在教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

1 三維學(xué)習(xí)課件

1.1 三維學(xué)習(xí)課件的特點(diǎn)

三維學(xué)習(xí)課件是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所營造出三維學(xué)習(xí)空間的一種課件，它在二維課件的基礎(chǔ)上得到了很好的拓展與延伸，并打破了傳統(tǒng)的"以教促學(xué)"的方式，使學(xué)生獲取知識(shí)、技能的方式得以轉(zhuǎn)變，從而很好的鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程。讓學(xué)生親身去體驗(yàn)和感受仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，比空洞抽象的說教更具說服力，學(xué)生主動(dòng)和老師交互，比老師單方面的知識(shí)灌輸更能提升學(xué)習(xí)效率。

1.2 三維學(xué)習(xí)課件的制作要點(diǎn)

1）三維場景設(shè)計(jì)

三維場景的設(shè)計(jì)需要根據(jù)課程性質(zhì)和需要來決定，選取合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建場景。在場景構(gòu)建中，應(yīng)用3ds Max三維制作軟件，進(jìn)行模型創(chuàng)建、UV展開、材質(zhì)貼圖、燈光設(shè)置、渲染等一系列的流程，最終生成虛擬場景。

2）交互功能設(shè)計(jì)

在三維學(xué)習(xí)課件構(gòu)建的場景中，因?yàn)楦鞑糠值闹黝}和學(xué)習(xí)內(nèi)容不同，學(xué)習(xí)者需要知道自己現(xiàn)在處于什么位置，學(xué)習(xí)到哪個(gè)階段，有時(shí)還需要進(jìn)行展廳和學(xué)習(xí)內(nèi)容的切換，因而要設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)導(dǎo)航來幫助學(xué)習(xí)者找到自己的位置和明確學(xué)習(xí)主題[1]。在構(gòu)建的場景時(shí)，要注意各部分的主題和學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的聯(lián)系，學(xué)生要知道自己處于學(xué)習(xí)活動(dòng)的哪一個(gè)階段，需要實(shí)時(shí)的切換課件中虛擬的場景和不同階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)習(xí)者所扮演角色的位置變化，從而讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)。

1.3 三維學(xué)習(xí)課件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

三維學(xué)習(xí)課件利用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立多種虛擬學(xué)習(xí)場景，具有傳統(tǒng)二維課件難以比擬的優(yōu)勢(shì)：

1）節(jié)省成本：一般情況下，學(xué)校的設(shè)備、經(jīng)費(fèi)、場地等硬件條件不足，使得很多課堂中需要演示的實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，而三維課件使得學(xué)生在足不出戶的情況下可以身臨其境地感受真實(shí)的學(xué)習(xí)場景，確保教學(xué)效果的提升，極大地節(jié)省了構(gòu)建真實(shí)場景的成本。

2）打破空間、時(shí)間的限制：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的三維學(xué)習(xí)型課件，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)突破了時(shí)空的限制，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)可以進(jìn)入不同的虛擬場景中，對(duì)一些物體進(jìn)行細(xì)致的觀察。同時(shí)這種三維學(xué)習(xí)型課件可以在很短的時(shí)間內(nèi)，呈現(xiàn)給學(xué)生一些事物的變化過程，一般需要幾十年甚至上百年才能觀察到的現(xiàn)象，通過三維學(xué)習(xí)型課件老師可以在幾十秒內(nèi)生動(dòng)的向?qū)W生闡明。

3）規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)：三維學(xué)習(xí)型課件利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地嘗試課件中的各種交互活動(dòng)，不會(huì)帶來真實(shí)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的任何危險(xiǎn)。

2 混合式教學(xué)

2.1 混合式教學(xué)及其特點(diǎn)

1）傳統(tǒng)教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)是一種基于紙質(zhì)教材、書包、傳統(tǒng)教室的教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)的教學(xué)結(jié)構(gòu)是線性的，以教師的單向傳播為主，學(xué)生是被動(dòng)的接收者。教師的專業(yè)背景、知識(shí)取向和個(gè)人喜好等均對(duì)教學(xué)內(nèi)容有著決定性的影響，從某種意義上說，教師在教學(xué)中處于中心和權(quán)威地位，掌握主要的話語權(quán)。

數(shù)字化教學(xué)是指教師和學(xué)習(xí)者在數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境中 ，遵循現(xiàn)代教育理論和規(guī)律，運(yùn)用數(shù)字化的教學(xué)資源，以數(shù)字化教學(xué)模式進(jìn)行培養(yǎng)適應(yīng)新世紀(jì)需要的具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才的教學(xué)活動(dòng)。通過實(shí)現(xiàn)從環(huán)境、資源到應(yīng)用的全部數(shù)字化，在傳統(tǒng)校園基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間，以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間維度，提升傳統(tǒng)校園的運(yùn)行效率，最終實(shí)現(xiàn)教育過程的全面信息化。

2）混合式教學(xué)特點(diǎn)

混合式教學(xué)就是把傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)與數(shù)字化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性、引導(dǎo)性與創(chuàng)造性[2]?；旌鲜浇虒W(xué)并不是一種全新的教學(xué)方法或理論，而是隨著教育信息化的深入逐漸得到了普遍的關(guān)注。

3）混合式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

混合式教學(xué)融合了傳統(tǒng)教學(xué)和數(shù)字化教學(xué)兩者的優(yōu)勢(shì)，為師生提供了多種交互渠道，使教師的主導(dǎo)作用以及學(xué)生的主體作用得以充分的發(fā)揮?；旌鲜浇虒W(xué)充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，為學(xué)生提供了自由、開放的學(xué)習(xí)空間，學(xué)生可以在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間利用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)技術(shù)以達(dá)到最好的學(xué)習(xí)目標(biāo)，它不僅能夠開闊學(xué)生的視野，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并且能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，使他們樹立終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)理念。

2.2 三維學(xué)習(xí)課件在混合式教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1）三維場景的優(yōu)勢(shì)

環(huán)境操控性。三維場景的展示主要是通過調(diào)整場景在網(wǎng)頁中的顯示窗口來控制人物的行走方向和場景移動(dòng)，學(xué)習(xí)者可以選擇“自主漫游”的模式對(duì)當(dāng)前所處的環(huán)境進(jìn)行觀察和學(xué)習(xí)。同樣也可以采用“整體漫游”的模式觀察整體教學(xué)過程，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者可以任意的打開或關(guān)閉背景音樂。

擴(kuò)展延伸性。三維場景中的信息展示是以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)出來的，信息的數(shù)字化儲(chǔ)存實(shí)現(xiàn)了展示、典藏和研究功能，大量的信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的呈現(xiàn)查詢的信息，同時(shí)，隨著時(shí)間的推移、事物的變遷，三維場景中的數(shù)據(jù)庫信息會(huì)及時(shí)更新。

人機(jī)互動(dòng)性。在采用仿真技術(shù)的三維場景中，人機(jī)交互性是最鮮明的特色。在整個(gè)交互過程中，主要有導(dǎo)航圖交互、視音頻交互、多媒體交互等。通過人機(jī)交互，我們會(huì)更加清楚的了解自己所處的位置，體會(huì)在虛擬現(xiàn)實(shí)世界之中的樂感。

方便快捷性。該系統(tǒng)的運(yùn)行是在計(jì)算機(jī)上，學(xué)習(xí)者只需要通過寬帶的連接，便可以隨時(shí)隨地在網(wǎng)上進(jìn)行學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是在課堂上老師一對(duì)多的單純講授，在課堂結(jié)束以后，很多同學(xué)在課后無法對(duì)課上的知識(shí)進(jìn)行反思。三維課件的創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育，很大程度上方便學(xué)習(xí)者。

信息豐富性。傳統(tǒng)模式中信息的展示是以紙質(zhì)為主，而三維場景中主要通過文本信息與視音影片相結(jié)合的方式向觀眾呈現(xiàn)。此外，系統(tǒng)借助強(qiáng)大儲(chǔ)存量的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了信息的海量管理，提高了信息的負(fù)載量和獲取量。

2）健全的反饋機(jī)制

師生雙向反饋。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師并不清楚學(xué)生是否理解并掌握知識(shí)，而三維學(xué)習(xí)課件中的師生反饋模塊可以使學(xué)生在預(yù)習(xí)的同時(shí)將不懂的知識(shí)反饋給老師，教師根據(jù)學(xué)生的反饋情況作出即時(shí)性的答復(fù)，還可以根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)的情況進(jìn)行備課，從而避免了盲目授課。

評(píng)價(jià)性反饋。學(xué)生在預(yù)習(xí)完章節(jié)內(nèi)容之后，老師可以根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況給予指導(dǎo)性的意見，在教學(xué)過程中每一位同學(xué)的情況各不相同，因此教師的評(píng)價(jià)也要因人而異，教師要尊重學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí)。

精心設(shè)計(jì)。三維學(xué)習(xí)課件在進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，把握重點(diǎn)和難點(diǎn)，在知識(shí)探索階段充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的想象力和創(chuàng)造力，在知識(shí)鞏固階段重點(diǎn)反饋學(xué)生對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的掌握情況 。

3 三維學(xué)習(xí)課件在混合式教學(xué)中的應(yīng)用案例

3.1 案例設(shè)計(jì)

為了研究三維課件是否能提高教學(xué)效果，我們選取了兩個(gè)專業(yè)相同、教學(xué)進(jìn)度相同、人數(shù)接近的班級(jí)，其中一個(gè)班級(jí)使用三維課件進(jìn)行輔助教學(xué)，另一個(gè)班級(jí)仍采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行教學(xué)，最后比較兩個(gè)班的學(xué)習(xí)效果以及學(xué)生的表現(xiàn)來確定使用三維學(xué)習(xí)課件是否能提升教學(xué)效果。

3.2 案例教學(xué)實(shí)施

以高中數(shù)學(xué)《空間解析幾何》這一章節(jié)為例，選取河南師范大學(xué)附屬中學(xué)高二一班和二班的同學(xué)為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，分別標(biāo)記為A班和B班，兩個(gè)班級(jí)的情況基本一致且為同一個(gè)數(shù)學(xué)老師。在學(xué)習(xí)《空間解析幾何》這一章節(jié)時(shí)，A班學(xué)生使用三維課件進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)，B班則使用傳統(tǒng)的課件，在學(xué)習(xí)完這一章節(jié)后，分別對(duì)兩個(gè)班級(jí)進(jìn)行測(cè)試。

3.3 課堂教學(xué)反饋

1）學(xué)習(xí)積極性提升

課堂學(xué)生的學(xué)習(xí)情況往往能決定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，A班同學(xué)的課堂積極性以及出勤率明顯高于B班，學(xué)生能對(duì)老師提問的問題作出及時(shí)的反饋，且正確率高于B班的同學(xué)。

2）學(xué)習(xí)態(tài)度的轉(zhuǎn)變

學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)揮取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，A班學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度得到了明顯的改變，學(xué)生自覺地完成作業(yè)，主動(dòng)地與老師互動(dòng)交流及時(shí)提出問題、解決問題，并由傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的“我要學(xué)”。

3.4 教學(xué)效果總結(jié)

相關(guān)知識(shí)點(diǎn)授課結(jié)束后，立刻進(jìn)行了知識(shí)點(diǎn)考查，考查的內(nèi)容基本都是課堂中講過的和討論過的知識(shí)點(diǎn)，其中A班的平均分為78.4，B班的平均分為64.8。綜合來看，使用三維學(xué)習(xí)課件授課的教學(xué)效果明顯高于未使用三維學(xué)習(xí)課件授課的學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)束語

作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中應(yīng)用的一類產(chǎn)品，三維學(xué)習(xí)課件的優(yōu)勢(shì)日趨明顯，其可視化、直觀化、形象化的特點(diǎn)使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到明顯的提高，對(duì)端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力等起著重要的作用。在教育信息化快速發(fā)展的今天，混合式教學(xué)必將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)模式，三維學(xué)習(xí)課件不僅適用于《空間解析幾何》，更適用于其他的任意課程，在將來三維學(xué)習(xí)課件甚至能夠的成為所有課程的教學(xué)輔助手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高義棟，楊小飛.虛擬導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中交互功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以《比干廟導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)VR教學(xué)平臺(tái)》為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013（5）：117-121.

[2] 馬志強(qiáng)，孔麗麗，曾寧.國內(nèi)近十年混合式學(xué)習(xí)研究趨勢(shì)分析——基于2005-2015教育技術(shù)領(lǐng)域?qū)W位論文[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2015（6）.