基于混合現(xiàn)實(shí)情景下的C語言實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)探索

王銘軍

摘要：隨著混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，從學(xué)習(xí)知識(shí)和體驗(yàn)知識(shí)方面混合現(xiàn)實(shí)具有極大的優(yōu)勢。該文從多個(gè)維度探索混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境及設(shè)計(jì)模式在教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，利用了懸念和交互學(xué)習(xí)的混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)方法，從教學(xué)實(shí)踐的分析中進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)方法。針對目前C語言實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問題，通過利用混合現(xiàn)實(shí)情境設(shè)計(jì)，對C語言實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，將混合現(xiàn)實(shí)的特性引入C語言實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，初步設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了混合現(xiàn)實(shí)情景下的C語言實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)。實(shí)踐結(jié)果表明：利用混合現(xiàn)實(shí)的方式學(xué)習(xí)C語言可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得了一定的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：混合現(xiàn)實(shí)；教學(xué)設(shè)計(jì)；程序語言；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）33-0167-01

1 概述

將混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育，可以更形象直觀地認(rèn)識(shí)和感知世界，使知識(shí)能緊密地構(gòu)建密融合起來，使學(xué)生沉浸于技術(shù)帶來的學(xué)習(xí)環(huán)境之中，從而將教育思想和內(nèi)容融入技術(shù)之中，使其為教育服務(wù)?；旌犀F(xiàn)實(shí)所實(shí)現(xiàn)的虛擬學(xué)習(xí)場景使學(xué)習(xí)者能超越現(xiàn)實(shí)物質(zhì)條件的限制，可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建任何與學(xué)習(xí)相關(guān)的或有助于學(xué)習(xí)的虛擬對象，從而使學(xué)習(xí)者能夠從各個(gè)視角全面地觀察事物。一旦沉浸于混合現(xiàn)實(shí)情境之中，根據(jù)學(xué)習(xí)者的意愿，可以選擇感興趣的學(xué)習(xí)中路徑來進(jìn)行體驗(yàn)。設(shè)計(jì)者可以設(shè)計(jì)多條學(xué)習(xí)路線由學(xué)習(xí)者自由選擇，選擇不同的路徑與教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要體現(xiàn)的策略和意志相關(guān)。設(shè)計(jì)者從不同的思維視點(diǎn)和觀測點(diǎn)來進(jìn)行特定下的創(chuàng)作，同時(shí)觀察并記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，以便為教學(xué)個(gè)性化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；旌犀F(xiàn)實(shí)的基本特性是構(gòu)想性、沉浸感及交互性。混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)的情境既具有交互、沉浸及構(gòu)想等特性，還具有社會(huì)性及夸張性。

2 混合現(xiàn)實(shí)情景下的教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

C語言實(shí)訓(xùn)是在對C語言的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)之后所開設(shè)的課程，旨在提高學(xué)生的編程思維能力，將原來分散學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化組織。此階段學(xué)生對C語言已經(jīng)有了一個(gè)基本了解，部分學(xué)生會(huì)對自己的知識(shí)掌握程度有一個(gè)錯(cuò)誤估計(jì)，加之實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)在實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生容易將其與實(shí)驗(yàn)混為一談，認(rèn)識(shí)不夠明確，重視程度不夠，造成課上學(xué)習(xí)積極性不高，甚至存在利用教學(xué)設(shè)備打游戲的現(xiàn)象。因此，利用混合現(xiàn)實(shí)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，將學(xué)生沉浸于實(shí)驗(yàn)之中，可以最大程度地避免學(xué)生的消極情緒，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。混合現(xiàn)實(shí)情景下的教學(xué)設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：

1） 善于利用懸念構(gòu)建場景?；旌犀F(xiàn)實(shí)作為多種技術(shù)的集成，它具有很強(qiáng)的展示意識(shí)形態(tài)的作用，它既能展現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用魅力，又能天然地實(shí)現(xiàn)與教育的有機(jī)結(jié)合，它作為一種多媒體傳播媒介，能完美地展示教學(xué)的設(shè)計(jì)模式?；旌犀F(xiàn)實(shí)要描繪的內(nèi)容，是通過建立奇幻的世界來勾起人們的遐想，從而吸引人們沉浸于人物、空間、事物及周邊所有發(fā)生的事件，并通過特定的場景設(shè)計(jì)而產(chǎn)生懸念。而懸念是產(chǎn)生學(xué)習(xí)期待的重要原因。因此，在混合現(xiàn)實(shí)教育設(shè)計(jì)中，要關(guān)于利用懸念來構(gòu)建場景。

2） 善于利用交互構(gòu)建場景。混合現(xiàn)實(shí)有較為豐富的交互接口，可通過旋轉(zhuǎn)頭部、眼睛注視點(diǎn)的轉(zhuǎn)移、手柄等設(shè)備與場景進(jìn)行交互，同時(shí)，對于深度的學(xué)習(xí)情景交互可以利用AI技術(shù)。通過交互式構(gòu)建場景，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的沉浸感，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3 實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)

猜數(shù)字游戲是C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)之一，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將嘗試編寫一個(gè)猜數(shù)游戲程序。按照混合現(xiàn)實(shí)情景下的教學(xué)設(shè)計(jì)，這個(gè)程序看上去有些難度，但是如果按下列要求循序漸進(jìn)地編程實(shí)現(xiàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)這個(gè)程序是很容易實(shí)現(xiàn)的。那么，現(xiàn)在就開始吧，先編寫第 1 個(gè)程序，然后試著在第 1 個(gè)程序的基礎(chǔ)上編寫第 2 個(gè)程序。

3.1 虛擬場景設(shè)計(jì)

程序 1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境下先由計(jì)算機(jī)“想”一個(gè) 1～100 之間的數(shù)請人猜（懸念設(shè)計(jì)），如果人猜對了，則虛擬現(xiàn)實(shí)場景給出3D圖像提示“Right！”，否則虛擬現(xiàn)實(shí)場景給出3D圖像提示“Wrong！”，并給出3D圖像或動(dòng)畫告訴人所猜的數(shù)是大（Too high）還是小（Too low），然后根據(jù)大小的不同，在虛擬場景中進(jìn)行交互，直到猜對為止，結(jié)束游戲。要求每次運(yùn)行程序時(shí)機(jī)器所“想”的數(shù)不能都一樣。

3.2 C語言教學(xué)設(shè)計(jì)

基于上面的虛擬場景設(shè)計(jì)，一旦學(xué)生猜對了數(shù)，則虛擬場景會(huì)自動(dòng)展示：計(jì)算機(jī)“想”的數(shù)是通過C語言的rand（）函數(shù)產(chǎn)生，并展示該函數(shù)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的3D動(dòng)畫。在游戲中可能猜的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每猜一次用3D圖像做一個(gè)記號(hào)，直到猜對為止，然后利用3D動(dòng)畫展示統(tǒng)計(jì)次數(shù)的循環(huán)語句。學(xué)生可通過對虛擬場景中的各C語言函數(shù)所代表的3D圖像進(jìn)行移動(dòng)連接，從而產(chǎn)生該游戲的完整的程序。并可運(yùn)行該程序，在運(yùn)行時(shí)，會(huì)顯示運(yùn)行的流程和相應(yīng)的結(jié)果。也可顯示具體的C語言程序。

4 結(jié)論

運(yùn)用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行C語言實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)可以極大地改變了傳統(tǒng)教育的教學(xué)模式，場景戲的創(chuàng)造是混合現(xiàn)實(shí)的一大特點(diǎn)，它的重點(diǎn)在于：可用故事化的方式描述嚴(yán)肅的程序設(shè)計(jì)問題，而利用虛擬空間化將使程序設(shè)計(jì)問題更形象，更好理解。在不久的將來，混合現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的運(yùn)用將引領(lǐng)傳統(tǒng)教育的改革。沒有懸念就沒有冒險(xiǎn)，沒有虛幻世界就無法深度體驗(yàn)沖突的教學(xué)境界[1]。基于混合現(xiàn)實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，將為教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和教育理念的深度轉(zhuǎn)換在理論和實(shí)踐方面提供相應(yīng)的支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李小平，張琳. 虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)下混合形態(tài)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J]. 電化教育研究，2017（7）：20-25.

[2] 李小平，陳建珍. 混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)問題的研究[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（8）：12-17.