基于VR技術(shù)的高校《Java程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革分析

摘要：在新媒體技術(shù)不斷普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展過程中，促使VR技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。各個高校開始重視VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)課件中的應(yīng)用，以促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。對此，本文簡單介紹VR技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域中的理論基礎(chǔ)，并提出通過VR技術(shù)進(jìn)行仿真課件設(shè)計(jì)與制作的教學(xué)改革策略。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù) ?Java程序設(shè)計(jì) ?課堂教學(xué)

前言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）技術(shù)是近年普及傳播較為廣泛的技術(shù)，該技術(shù)又被稱為靈境技術(shù)。VR技術(shù)屬于現(xiàn)代信息技術(shù)以及其他技術(shù)通過集成方式形成的全新技術(shù)，主要借助電腦模擬三維空間虛擬世界，為用戶提供觸覺、聽覺以及視覺等感官模擬，屬于高級的人機(jī)交互技術(shù)。此種模擬技術(shù)具有以下特征：想象（Imagaination）、沉浸（Immersion）以及交互（Interacion）。當(dāng)前，在各個領(lǐng)域中已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用VR技術(shù)，比如城市規(guī)劃、課件制作、視景仿真以及均是訓(xùn)練等。

基于現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展背景，為了保證教學(xué)效果一些高校以及教師已經(jīng)探索應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開展輔助教學(xué)活動。例如，通過Authorware開展課件設(shè)計(jì)與制作，借助Flash技術(shù)進(jìn)行虛擬仿真課件制作，借助VR技術(shù)進(jìn)行具備交互功能學(xué)習(xí)軟件等。

1 VR技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域中的理論基礎(chǔ)

教育中VR技術(shù)應(yīng)用具有一定教學(xué)理論與學(xué)習(xí)理論。在人本主義、行為主義以及認(rèn)知主義中，學(xué)習(xí)理論在VR技術(shù)應(yīng)用于教育過程中具有較高地位。以現(xiàn)代學(xué)習(xí)觀發(fā)展角度分析，上述學(xué)習(xí)理論并不存在對立問題，僅僅是研究側(cè)重點(diǎn)以及應(yīng)用階段性存在差異。VR技術(shù)應(yīng)用于教育中，促使行為主義學(xué)習(xí)理論實(shí)現(xiàn)拓展。通過VR環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生的觀察行為能夠操作、控制虛擬對象，促使可貫徹行為得到有效拓展，同時使得可貫徹行為評價內(nèi)容與方式等方面出現(xiàn)變化。第二，VR技術(shù)的構(gòu)想性、沉浸性以及交互性，可以將外部動機(jī)有效進(jìn)行內(nèi)部動機(jī)轉(zhuǎn)變，同時能夠促使學(xué)習(xí)動機(jī)長久性得到進(jìn)一步強(qiáng)化，以此角度分析，VR技術(shù)能夠?qū)⑿袨橹髁x理論中動機(jī)效能充分發(fā)揮出來。第三，VR技術(shù)能夠促使操作性知識得到有效演示，強(qiáng)化此方面知識教學(xué)效率以及效果。

認(rèn)知心理按照知識外化程度將知識劃分為程序性知識以及陳述性知識兩種類型。陳述知識和概念有著較大關(guān)聯(lián)，是指學(xué)生個體有意識地尋找線索，可以通過數(shù)據(jù)、文字等形式進(jìn)行表達(dá)或是知識分享。對于程序知識，則和學(xué)生個體方法、經(jīng)驗(yàn)以及技能相關(guān)，屬于個人化知識，僅可以借助作業(yè)形式對存在的知識進(jìn)行間接推斷。VR技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域中，可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)陳述知識與程序知識。學(xué)習(xí)程序知識過程中需要考慮學(xué)生體驗(yàn)，而VR技術(shù)則能夠借助多重感知，促使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中獲得良好學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

對于人本主義理論更加注重意義學(xué)習(xí)作用，強(qiáng)調(diào)意義學(xué)習(xí)具有自我評價性、滲透性、自發(fā)性以及參與性等特征與要素。VR技術(shù)在促進(jìn)意義學(xué)習(xí)效果方面的優(yōu)勢較為顯著。借助提供沉浸感強(qiáng)化學(xué)生參與性。借助構(gòu)建健康學(xué)習(xí)氛圍不斷促進(jìn)外部動機(jī)向轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生求知欲以及學(xué)習(xí)自主性。借助創(chuàng)造情境以及強(qiáng)化交互促進(jìn)隱性知識實(shí)際滲透效果。借助對操作對象和操作過程進(jìn)行模擬對評價體系進(jìn)行優(yōu)化，提高自評效果。

對于建構(gòu)主義理論，主要為認(rèn)知主義理論延伸與發(fā)展。VR技術(shù)屬于構(gòu)建主義理論不斷突破、創(chuàng)新現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的成果。建構(gòu)理論的情境理論為VR技術(shù)應(yīng)用于教育理論提供良好理論基礎(chǔ)以及理論支撐。由此能夠發(fā)現(xiàn)，VR技術(shù)和建構(gòu)理論之間具有緊密關(guān)聯(lián)。構(gòu)建理論借助VR技術(shù)應(yīng)用，同時通過實(shí)踐活動獲得足夠驗(yàn)證，VR技術(shù)借助建構(gòu)理論指導(dǎo)被教育領(lǐng)域所應(yīng)用，充分實(shí)現(xiàn)相互促進(jìn)的目標(biāo)。

總體而言，VR技術(shù)具有想象、交互以及沉浸的特征，和建構(gòu)理論中意義建構(gòu)、情境創(chuàng)設(shè)以及協(xié)作繪畫的元素，在交際過程中會激發(fā)全新火花，兩者之間具有較大相似性。

2 基于VR技術(shù)的高校《Java程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革

2.1應(yīng)用VR技術(shù)進(jìn)行高?！禞ava程序設(shè)計(jì)》虛擬仿真交互課件設(shè)計(jì)

結(jié)合筆者《Java程序設(shè)計(jì)》多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可以制作以下類型課件：借助屏錄軟件進(jìn)行視頻課件制作、仿真交互自學(xué)課件以及理論知識與實(shí)踐操作集成課件。在《Java程序設(shè)計(jì)》中，筆者將主要載體確定為開發(fā)典型項(xiàng)目任務(wù)，對于課程內(nèi)容循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)，將充實(shí)Java知識與項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)融合，根據(jù)“教學(xué)做”模式開展教學(xué)活動。在選擇項(xiàng)目過程中，筆者選擇了“龜兔賽跑”、“貪吃蛇”以及其他小游戲開發(fā)等，將游戲開發(fā)融合于課堂教學(xué)中，不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計(jì)興趣，同時還能夠引導(dǎo)學(xué)生了解和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用相關(guān)的知識。教學(xué)中均是根據(jù)任務(wù)引動、知識解析以及實(shí)訓(xùn)任務(wù)的過程進(jìn)行。所以，在設(shè)計(jì)虛擬仿真交互課件過程中主要進(jìn)行以下改革。

2.1.1借助屏錄軟件進(jìn)行視頻課件制作。為了保證學(xué)生課后自學(xué)效率，筆者將網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，把《Java程序設(shè)計(jì)》編程所需掌握知識點(diǎn)以及課程小節(jié)通過屏錄軟件進(jìn)行流媒體文件制作（課件類型可以選擇Flash類型，也可以選擇其它類型），之后將課件發(fā)到班級QQ群或是學(xué)校網(wǎng)站中，便于學(xué)生下載學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過在線觀看或是下載等形式學(xué)習(xí)，《Java程序設(shè)計(jì)》的知識視頻以及音頻學(xué)習(xí)課件，能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)Java程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)興趣，另外，能夠?qū)刂瓢粹o進(jìn)行操作，對于不理解或是沒聽清的知識進(jìn)行反復(fù)觀看，能夠有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

2.1.2仿真交互自學(xué)課件。教學(xué)改革的目的主要就是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，在現(xiàn)代教學(xué)理論中要求將學(xué)生作為中心，將學(xué)生自學(xué)積極性充分調(diào)動起來，使其能夠主動建設(shè)自身知識體系，因此，設(shè)計(jì)仿真課件時應(yīng)該充分激發(fā)學(xué)生游戲心態(tài)，主動參與教學(xué)活動中。學(xué)生能夠按照所學(xué)Java語言知識自行開發(fā)“龜兔賽跑”、“連連看”以及“貪吃蛇”等小游戲，若是由于某些代碼錯誤而造成運(yùn)行問題，則可以通過按鈕提示相關(guān)知識要點(diǎn)，可以讓學(xué)生認(rèn)識到自己的錯誤，有效加深學(xué)生對相關(guān)知識的印象，在自學(xué)過程中可以有效避免錯誤，進(jìn)而充分了解《Java程序設(shè)計(jì)》基本知識以及提高自身實(shí)操水平。

2.1.3理論知識與實(shí)踐操作集成課件。與項(xiàng)目化驅(qū)動課程內(nèi)容，筆者與同事共同進(jìn)行《Java程序設(shè)計(jì)》仿真課件制作。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師主要以Java語言知識講解為主，通過幻燈片形式演示教學(xué)內(nèi)容，在程序講解過程中進(jìn)行介紹，此種方式枯燥、單板，無法有效集中學(xué)生注意力，對于課程內(nèi)容難以充分理解，缺乏學(xué)習(xí)興趣。所以，通過VR技術(shù)進(jìn)行動態(tài)課件制作，例如，對Java算法運(yùn)行進(jìn)行動態(tài)演示，同時對關(guān)鍵知識點(diǎn)標(biāo)注相應(yīng)文字進(jìn)行解析。教學(xué)過程中，在教師選擇幻燈片進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容演示過程中，講解具體算法時，可以將交互課件提供給學(xué)生讓其反復(fù)觀看，充分算法思想理解之后，再進(jìn)行程序代碼學(xué)習(xí)即能夠充分理解，同時仿真課件涵蓋《Java程序設(shè)計(jì)》的全部知識內(nèi)容，同時其中參考資料較為豐富，可以有效提高教學(xué)效果。

2.2《Java程序設(shè)計(jì)》教學(xué)實(shí)踐

該課程具有實(shí)踐性強(qiáng)以及邏輯思維強(qiáng)等特點(diǎn)，同時教學(xué)內(nèi)容難以理解以及龐雜，要求學(xué)生能夠借助《Java程序設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)，提高自身邏輯思維以及編程能力。但是該課程學(xué)時僅有幾十學(xué)時，教學(xué)時間較少，無法保證學(xué)生充分掌握教材中所有知識。

2.2.1在課堂教學(xué)中對理論與實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合。開展課堂教學(xué)活動中，每節(jié)課均應(yīng)該制定一個小目標(biāo)，所需了解的知識點(diǎn)，開展案例講解過程中，需要對這些知識點(diǎn)進(jìn)行充分強(qiáng)調(diào)。學(xué)生完成必要知識點(diǎn)講解之后，在課程中應(yīng)該進(jìn)行有效應(yīng)用。

挑選一個實(shí)踐功能與多媒體教學(xué)一體的機(jī)房，保證教師與學(xué)生人手一臺計(jì)算機(jī)，教師開展理論與案例講解過程中，借助廣播軟件開展控制演示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行動手實(shí)踐，進(jìn)一步消化知識，促進(jìn)學(xué)生實(shí)際編程技能。

2.2.2借助仿真課件開展輔助教學(xué)。為了借助仿真課件中一些學(xué)習(xí)模塊將學(xué)生興趣與熱情激發(fā)出來，有效拓展學(xué)生視野，“學(xué)生自學(xué)”單元將企業(yè)具體項(xiàng)目開發(fā)作為參考進(jìn)行模擬的單元，并對相關(guān)知識進(jìn)行具體細(xì)分，完全以工作過程對教材知識進(jìn)行解析?！敖處熃虒W(xué)”單元，以教材小結(jié)為基礎(chǔ)，進(jìn)行Flash課件屏錄。為了便于學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)要求放入到“實(shí)踐指導(dǎo)”單元中，可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)習(xí)或是復(fù)習(xí)，保證學(xué)生可以充分掌握各個流程，了解實(shí)驗(yàn)要求。

2.2.3借助仿真課件實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)效果鞏固與測試。此種仿真課件教學(xué)改革模式，在該課程中的課件網(wǎng)站“疑難解答”以及“習(xí)題解答”庫中疑難問題答疑以及習(xí)題等較為豐富，同時學(xué)生可以通過關(guān)鍵詞檢索尋找自己需要的知識內(nèi)容，有效減少搜索范圍。借助仿真課件教學(xué)能夠充分激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生主動溫習(xí)相關(guān)知識，同時能夠進(jìn)行學(xué)生學(xué)習(xí)效果測試。

考核模塊。為了對學(xué)生“Java程序技術(shù)”知識點(diǎn)掌握情況進(jìn)行有效評價，構(gòu)建考核單元，實(shí)現(xiàn)考核自動化與無紙化評分目的。題型涵蓋程序糾正題、選擇題以及判斷題三種類型。學(xué)生可以通過考核單元隨時展開自測，教師可以提前布置考題進(jìn)行考試，同時能夠及時更新題庫?！禞ava程序技術(shù)》考核成績主要分為，學(xué)生日常實(shí)驗(yàn)考核成績、日常“回答問題”與出勤等課堂表現(xiàn)以及實(shí)操測試成績，三類成績在最終成績中的占比分別為30%、20%與501%。

3 結(jié)語

VR虛擬技術(shù)用于《Java程序技術(shù)》教學(xué)中，能夠?yàn)閷W(xué)生制作有趣的課件，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握知識，為其未來從事相關(guān)工作夯實(shí)基礎(chǔ)。相關(guān)高校以及教師開展《Java程序技術(shù)》教學(xué)改革工作時，可以通過VR技術(shù)采用借助屏錄軟件進(jìn)行視頻課件制作、仿真交互自學(xué)課件、理論知識與實(shí)踐操作集成課件等方法實(shí)現(xiàn)改革目標(biāo)。

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作者簡介

楊中杰（1985年3月），男，漢族，籍貫：黑龍江慶安;工學(xué)學(xué)士，講師，研究方向：大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘。