基于云班課+VR資源的線上直播教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

周立元 王曉光 習(xí)為民

(海南經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，海南 ?？?571127)

2020年受新冠疫情的影響，疫情地區(qū)的師生無法到校開展正常的線下教學(xué)。響應(yīng)教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的號(hào)召，廣大師生緊急備戰(zhàn)，克服重重困難，多數(shù)教師“邊學(xué)、邊做、邊教”，倉(cāng)促中開展線上直播授課。盡管對(duì)疫情期間的線上教學(xué)效果存在諸多爭(zhēng)議，但這次被疫情所“逼”出來的線上教學(xué)，卻為推動(dòng)教育信息化、提高教師信息化教學(xué)能力，為促進(jìn)教學(xué)改革和教學(xué)資源建設(shè)提供了難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)。線上教學(xué)的開展依托網(wǎng)絡(luò)通訊硬件、教學(xué)平臺(tái)軟件、豐富的教學(xué)資源和良好的教學(xué)設(shè)計(jì)。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)對(duì)線上教學(xué)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在此，以汽車專業(yè)課程線上直播教學(xué)為例，從教學(xué)設(shè)計(jì)、VR資源利用及教學(xué)實(shí)踐等方面提出實(shí)施方案，探索線上教學(xué)的方法與手段。

1 線上教學(xué)平臺(tái)的對(duì)比與選擇

線上教學(xué)平臺(tái)相當(dāng)于虛擬課堂，是師生進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)活動(dòng)的空間。選擇高效、適用、易用的線上教學(xué)平臺(tái)，特別是網(wǎng)課直播平臺(tái)，是線上教學(xué)質(zhì)量的基本保障。目前網(wǎng)課直播平臺(tái)數(shù)量很多、種類繁雜，其中包括各類網(wǎng)校或教育機(jī)構(gòu)的專用平臺(tái)和大量具備一定教學(xué)功能的直播平臺(tái)。專用平臺(tái)盡管教學(xué)功能和管理功能強(qiáng)大，但因其是針對(duì)某一領(lǐng)域而開發(fā)，一般需要付費(fèi)授權(quán)，使用受限。通用直播平臺(tái)因其安裝、使用方便，且大多是免費(fèi)的，給教師留下很多選擇的余地。但通用直播平臺(tái)存在教學(xué)功能不強(qiáng)、服務(wù)器速度較慢、使用高峰期存在較嚴(yán)重的卡頓現(xiàn)象。目前，多數(shù)學(xué)校都搭建有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，雖然教學(xué)功能很強(qiáng)，但直播功能很弱，如藍(lán)墨云班課、智慧樹等[1]。因此，為了能快速高效地開展直播教學(xué)，在原有教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，再選擇一個(gè)方便易用的直播平臺(tái)，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是比較理想的選擇。經(jīng)反復(fù)對(duì)比和試驗(yàn)，筆者最終選擇了“藍(lán)墨云班課+QQ電話”的組合方案。藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)具有較強(qiáng)的教學(xué)資源管理、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)和學(xué)情大數(shù)據(jù)分析等功能，支持移動(dòng)端在線學(xué)習(xí)模式，特別適合于遠(yuǎn)程教學(xué)。QQ電話是騰訊QQ自帶的多方通話功能，簡(jiǎn)單易用，速度快，卡頓現(xiàn)象較少，無需額外安裝軟件，僅通過QQ群即可使用。其分享屏幕、開啟視頻、通話管理等功能，基本能滿足直播教學(xué)的需要。

2 線上教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

依托藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)和SVIEW三維瀏覽器，圍繞數(shù)字化教學(xué)資源，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念，按照問題導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動(dòng)的思路來進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)[2]。通過藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)開展課前、課中、課后的全天候教學(xué)活動(dòng)，由大數(shù)據(jù)記錄和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)過程，對(duì)學(xué)習(xí)效果作出客觀公正的評(píng)價(jià)。利用數(shù)字化教材開展遠(yuǎn)程授課；利用SVIEW三維瀏覽器進(jìn)行VR教學(xué)和虛擬拆裝訓(xùn)練；師生協(xié)同共享共建數(shù)字化教學(xué)資源。教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)思路圖

2.1 課前

課前發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)+學(xué)習(xí)資源上傳。教師在課前利用“頭腦風(fēng)暴”和“作業(yè)”功能將下節(jié)課的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)成知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，主題以基本結(jié)構(gòu)原理認(rèn)知和典型案例分析為主，以問題和任務(wù)的形式呈現(xiàn)，并附以學(xué)習(xí)指導(dǎo)。并將該知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)相關(guān)的微課、動(dòng)畫、課件等上傳至藍(lán)墨云班課的資源中，以幫助學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)和查閱相關(guān)資料。

2.2 課中

課中為復(fù)習(xí)小測(cè)試+輕直播互動(dòng)+典型案例分析。針對(duì)前次課的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)5道左右客觀題(選擇和判斷)，進(jìn)行3分鐘左右的復(fù)習(xí)測(cè)試。測(cè)試結(jié)束后，針對(duì)錯(cuò)誤率最高的1—2題講評(píng)5分鐘，以此作為復(fù)習(xí)和導(dǎo)課(如圖2所示)。

圖2 測(cè)試結(jié)果分析圖

課中教學(xué)活動(dòng)以互動(dòng)討論、答疑解惑為主，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解最好控制在10分鐘左右。利用QQ電話的“分享屏幕”功能，通過數(shù)字化教材結(jié)合三維仿真交互動(dòng)畫進(jìn)行授課；再結(jié)合課前預(yù)習(xí)的頭腦風(fēng)暴主題，通過“輕直播”進(jìn)行有針對(duì)性的交流互動(dòng)。每個(gè)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)后可適當(dāng)穿插一些小測(cè)試，隨時(shí)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

2.3 課后

課后發(fā)布復(fù)習(xí)作業(yè)+輕直播答疑。利用藍(lán)墨的“作業(yè)活動(dòng)”功能發(fā)布作業(yè)。作業(yè)不只是單一的問答題，可以采用如查閱資料、探究性的主題任務(wù)、利用三維瀏覽器SVIEW錄制結(jié)構(gòu)認(rèn)知和拆裝動(dòng)畫等多種形式。一般一個(gè)單元(章)布置一至兩次作業(yè)，課后學(xué)生可以隨時(shí)在輕直播上留言提問，教師隨時(shí)回復(fù)，也可以定時(shí)在線答疑。

3 線上教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)需要豐富的數(shù)字化教學(xué)資源作為支撐。為此，在線上教學(xué)過程中，本著邊教邊建、師生共建的思路，探索并實(shí)踐了利用SVIEW三維瀏覽器進(jìn)行VR資源和數(shù)字教材等的集成開發(fā)及合理利用。

3.1 VR教學(xué)資源

汽車專業(yè)課程需要學(xué)生了解汽車零部件結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握實(shí)踐操作技能。而線上直播教學(xué)無法接觸設(shè)備實(shí)物，無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操。因此，實(shí)踐教學(xué)就成為線上直播教學(xué)的一大瓶頸[3]。本次線上教學(xué)利用了虛擬仿真技術(shù)來彌補(bǔ)線上實(shí)踐教學(xué)的不足，通過開發(fā)和設(shè)計(jì)適合遠(yuǎn)程操作的VR資源，開展線上虛擬仿真教學(xué)。

通過CAD建模工具(如Solidworks、CATIA等)逆向測(cè)繪機(jī)械零部件形成三維素材。三維模型建好以后，通過SVIEW輕量化三維(VR)資源集成系統(tǒng)進(jìn)行VR資源開發(fā)。SVIEW主要包括編輯器、格式轉(zhuǎn)換器和三維瀏覽器(看圖紙)三大模塊，利用SVIEW編輯器進(jìn)行三維模型編輯和動(dòng)畫設(shè)計(jì)，再利用SVIEW三維瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬仿真教學(xué)。

(1) 結(jié)構(gòu)原理仿真助教。教師可利用SVIEW三維瀏覽器直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)原理展示(如圖3所示)，代替線下教學(xué)的實(shí)物展示，形象生動(dòng)，方便學(xué)生理解。

圖3 利用SVIEW瀏覽器交互完成結(jié)構(gòu)與原理仿真圖

(2)學(xué)生遠(yuǎn)程交互助學(xué)。學(xué)生在課外遠(yuǎn)程訪問VR資源，通過實(shí)時(shí)交互來進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。

(3)在線編輯開發(fā)資源。利用SVIEW的在線編輯功能，以作業(yè)的形式，由學(xué)生自主或師生協(xié)作完成汽車總成部件的分組、名稱標(biāo)識(shí)和動(dòng)畫制作，進(jìn)行VR教學(xué)資源的二次開發(fā)。

(4)虛擬裝配輔助實(shí)訓(xùn)。利用SVIEW三維瀏覽器的虛擬拆裝功能，遠(yuǎn)程完成學(xué)生的汽車拆裝訓(xùn)練和實(shí)訓(xùn)考核。學(xué)生通過拆裝訓(xùn)練能在一定程度上熟悉汽車零部件的裝配關(guān)系及拆裝步驟。

3.2 數(shù)字化教材

數(shù)字化教材不同于紙質(zhì)平面教材，是集成了豐富多媒體素材資源的立體化教材。本課程的數(shù)字化教材在設(shè)計(jì)上，充分考慮了其助教和助學(xué)功能，既能代替課件開展網(wǎng)上直播授課，又能幫助學(xué)生完成課后自主學(xué)習(xí)。教材體系上采用了以知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)為基本元素的碎片化體系結(jié)構(gòu)，方便師生按需取舍，也利于后期內(nèi)容更新與擴(kuò)展。教材結(jié)構(gòu)上有豐富的導(dǎo)航功能、多樣化的資源指引和友好的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教材內(nèi)容上利用數(shù)字融媒體技術(shù)，鏈接多媒體資源和交互VR資源，展示復(fù)雜原理，輔助實(shí)踐操作。

在數(shù)字化教材的開發(fā)中，利用SVIEW三維瀏覽器進(jìn)行圖片、動(dòng)畫和視頻等設(shè)計(jì)，如通過三維模型爆炸視圖、剖切視圖等功能生成三維立體圖片；利用三維交互功能生成三維動(dòng)畫和視頻[4]；利用SVIEW三維瀏覽器的二維碼分享功能生成相應(yīng)的VR資源鏈接，可通過手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備掃碼訪問，完成遠(yuǎn)程VR操作。如圖4所示，將利用三維瀏覽器生成的三維素材插入到教材中。

圖4 由SVIEW三維瀏覽器生成的教材插圖和二維碼鏈接圖

在數(shù)字教材的使用上，可以直接進(jìn)行線上輔助教學(xué)，無需再制作教學(xué)課件。利用其中多樣化資源指引，方便資源查找，提高了授課的效率。數(shù)字化教材也可以采用WORD文檔或PDF文檔的形式來加以使用，方法是將圖片、動(dòng)畫、視頻等資源以超鏈接的方式插入文檔中。線上授課時(shí)，選擇“閱讀視圖”和“導(dǎo)航窗格”(如圖5所示)，這樣就可以像PPT課件一樣來使用。

圖5 將WORD文檔的數(shù)字化教材以“閱讀視圖”模式展示圖

4 線上教學(xué)過程的監(jiān)控與評(píng)價(jià)

線上直播授課的最大難點(diǎn)在于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的掌控和對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。在線直播教學(xué)中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的干擾因素主要有與學(xué)習(xí)無關(guān)的社交媒體信息、學(xué)習(xí)環(huán)境、網(wǎng)速及軟硬件條件等。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，疫情期間大學(xué)生線上學(xué)習(xí)的注意力保持時(shí)間約為20分鐘左右[5]。在線上直播課程中要把學(xué)生的注意力“搶”回來，需要從學(xué)生學(xué)習(xí)的情趣上、教學(xué)內(nèi)容的選擇上、教學(xué)過程的監(jiān)控手段上和教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法上下功夫。

4.1 興趣點(diǎn)監(jiān)控

學(xué)生注意力的核心來源于興趣點(diǎn)，如果學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容不感興趣，任何強(qiáng)制性監(jiān)控手段也只是抓住其人，未必能抓住其心。在教學(xué)過程中，對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，通過問卷調(diào)查等方式及時(shí)反饋學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)和興趣點(diǎn)，從而調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段。如選擇學(xué)生喜歡的汽車車型，采用三維仿真VR技術(shù)表現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)與原理，提供豐富的維修案例等。

4.2 “打卡”監(jiān)控

除了定期考勤(課前、課中、課后)之外，上課期間，不定期抽選學(xué)生“打卡”。例如，指定個(gè)別學(xué)生開啟攝像頭“打卡”；要求某組學(xué)生對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)理解的打卡“666”，沒有理解的則打卡“000”。對(duì)未打卡的學(xué)生提出警告。打卡監(jiān)控并不完美，但能對(duì)上網(wǎng)課的學(xué)生起到即時(shí)約束作用。

4.3 大數(shù)據(jù)全程評(píng)價(jià)

藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生參與的所有活動(dòng)都有經(jīng)驗(yàn)值積分，在教學(xué)過程中盡量通過藍(lán)墨云班課開展教學(xué)活動(dòng)，這樣可以完整記錄學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的軌跡，做到對(duì)學(xué)生客觀公正的評(píng)價(jià)。藍(lán)墨云班課教學(xué)平臺(tái)不但能記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和成長(zhǎng)過程，還具有一定的大數(shù)據(jù)分析功能。通過定期對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的參與程度和資源瀏覽情況等學(xué)情分析，對(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生給予表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，對(duì)表現(xiàn)欠佳的學(xué)生提出預(yù)警，并及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。圖6為某經(jīng)驗(yàn)值較低學(xué)生的學(xué)情分析圖。

圖6 經(jīng)驗(yàn)值較低的學(xué)生學(xué)情分析圖

從圖6可以看出，該同學(xué)與優(yōu)秀同學(xué)的主要差距在于頭腦風(fēng)暴、查閱資源和考評(píng)測(cè)試上。整體來看，所有學(xué)生的作業(yè)和測(cè)試情況都不太理想。

5 結(jié)語

以藍(lán)墨云班課與QQ電話為平臺(tái)的線上直播教學(xué)，通過優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，數(shù)字教材與VR資源的有效結(jié)合，提高了線上直播教學(xué)的效率與效果。經(jīng)過疫情期間一個(gè)學(xué)期的線上教學(xué)實(shí)踐，通過對(duì)云班課教學(xué)活動(dòng)統(tǒng)計(jì)和學(xué)生學(xué)情大數(shù)據(jù)分析，匯總后的學(xué)生綜合學(xué)習(xí)成績(jī)與往屆相比并沒有較大波動(dòng)，成績(jī)分布也在正常合理范圍之內(nèi)。但是，由于考核內(nèi)容偏重于理論知識(shí)，對(duì)實(shí)操技能盡管有虛擬仿真訓(xùn)練和考核，還是不能全面客觀地反映學(xué)生真實(shí)的技能水平。因此，對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，線上直播教學(xué)只能作為一種補(bǔ)充教學(xué)形式，不能代替線下教學(xué)。

隨著VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如裸眼3D、虛擬學(xué)校、虛擬課堂等的出現(xiàn)，將給線上直播教學(xué)帶來深刻的變革。在VR環(huán)境下的教學(xué)資源呈現(xiàn)、存儲(chǔ)與檢索策略，將是今后線上直播教學(xué)研究和改進(jìn)的一大方向。

線上直播教學(xué)平臺(tái)應(yīng)該充分利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，為師生在教學(xué)策略、教學(xué)資源管理和個(gè)性化學(xué)習(xí)方面提供幫助；盡可能地將所有教學(xué)活動(dòng)都納入到教學(xué)平臺(tái)(云班課)管理，以便通過平臺(tái)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況自動(dòng)記錄跟蹤，對(duì)其下一步學(xué)習(xí)提出合理化建議，切實(shí)做到個(gè)性化學(xué)習(xí)和指導(dǎo)。