三维学习课件在混合式教学中的应用研究
兰厅+温亚莉+刘慧灵+李欣+李欢欢
摘要：随着虚拟仿真技术的发展，三维学习课件以其操作可控性、内容直观性逐渐运用于教育教学领域中，它克服了传统教学“填鸭式”教学的弊端，为学生带来真切充实的学习体验，在混合式教学中发挥了巨大的优势。该文详细介绍三维学习课件具体的开发流程，并以《空间解析几何》课件开发为例，具体阐述三维学习课件在混合式教学中的应用优势。
关键词：三维学习课件；混合式教学；3ds Max
中图分类号：G436 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）12-0112-02
目前，混合式教学模式逐步得到人们的关注，而传统的二维课件已经无法满足混合式教学的需要，三维学习课件以其沉浸性、生动性的特点，在教育教学中愈发不可忽视。三维学习课件可以有效地避免教学过程灌输式的教学，使得学生主动参与到教师设定的教学环节中，顺利实现师生间有效的交互。三维学习型课件以其在混合式教学中的强大教学优势和发展潜力，逐渐受到教育工作者的青睐，而后在教育领域广泛应用。
1 三维学习课件
1.1 三维学习课件的特点
三维学习课件是基于虚拟现实技术所营造出三维学习空间的一种课件，它在二维课件的基础上得到了很好的拓展与延伸，并打破了传统的"以教促学"的方式，使学生获取知识、技能的方式得以转变，从而很好的巩固学生学习知识的过程。让学生亲身去体验和感受仿真的学习环境，比空洞抽象的说教更具说服力，学生主动和老师交互，比老师单方面的知识灌输更能提升学习效率。
1.2 三维学习课件的制作要点
1）三维场景设计
三维场景的设计需要根据课程性质和需要来决定，选取合适的学习内容并在此基础上构建场景。在场景构建中，应用3ds Max三维制作软件，进行模型创建、UV展开、材质贴图、灯光设置、渲染等一系列的流程，最终生成虚拟场景。
2）交互功能设计
在三维学习课件构建的场景中，因为各部分的主题和学习内容不同，学习者需要知道自己现在处于什么位置，学习到哪个阶段，有时还需要进行展厅和学习内容的切换，因而要设置一个实时导航来帮助学习者找到自己的位置和明确学习主题[1]。在构建的场景时，要注意各部分的主题和学习内容之间的联系，学生要知道自己处于学习活动的哪一个阶段，需要实时的切换课件中虚拟的场景和不同阶段的学习内容，根据学习者所扮演角色的位置变化，从而让学生明确学习内容和目标。
1.3 三维学习课件的应用优势
三维学习课件利用了虚拟现实技术，可以建立多种虚拟学习场景，具有传统二维课件难以比拟的优势：
1）节省成本：一般情况下，学校的设备、经费、场地等硬件条件不足，使得很多课堂中需要演示的实验无法进行，而三维课件使得学生在足不出户的情况下可以身临其境地感受真实的学习场景，确保教学效果的提升，极大地节省了构建真实场景的成本。
2）打破空间、时间的限制：利用虚拟现实技术制作的三维学习型课件，使得学生的学习活动突破了时空的限制，学生在学习时可以进入不同的虚拟场景中，对一些物体进行细致的观察。同时这种三维学习型课件可以在很短的时间内，呈现给学生一些事物的变化过程，一般需要几十年甚至上百年才能观察到的现象，通过三维学习型课件老师可以在几十秒内生动的向学生阐明。
3）规避风险：三维学习型课件利用虚拟现实技术进行虚拟实验，学生在虚拟教学实验环境中，可以放心地尝试课件中的各种交互活动，不会带来真实实验中可能出现的任何危险。
2 混合式教学
2.1 混合式教学及其特点
1）传统教学与数字化教学
传统教学是一种基于纸质教材、书包、传统教室的教学，传统教学的教学结构是线性的，以教师的单向传播为主，学生是被动的接收者。教师的专业背景、知识取向和个人喜好等均对教学内容有着决定性的影响，从某种意义上说，教师在教学中处于中心和权威地位，掌握主要的话语权。
数字化教学是指教师和学习者在数字化的教学环境中 ，遵循现代教育理论和规律，运用数字化的教学资源，以数字化教学模式进行培养适应新世纪需要的具有创新意识和创新能力的复合型人才的教学活动。通过实现从环境、资源到应用的全部数字化，在传统校园基础上构建一个数字空间，以拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的运行效率，最终实现教育过程的全面信息化。
2）混合式教学特点
混合式教学就是把传统教学的优势与数字化教学的优势结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性、引导性与创造性[2]。混合式教学并不是一种全新的教学方法或理论，而是随着教育信息化的深入逐渐得到了普遍的关注。
3）混合式教学的优势
混合式教学融合了传统教学和数字化教学两者的优势，为师生提供了多种交互渠道，使教师的主导作用以及学生的主体作用得以充分的发挥。混合式教学充分发挥了学生的主观能动性，为学生提供了自由、开放的学习空间，学生可以在恰当的时间利用适当的学习技术以达到最好的学习目标，它不仅能够开阔学生的视野，调动学生的学习积极性，并且能够培养学生的创造力和想象力，使他们树立终身学习的学习理念。
2.2 三维学习课件在混合式教学中的应用优势
1）三维场景的优势
环境操控性。三维场景的展示主要是通过调整场景在网页中的显示窗口来控制人物的行走方向和场景移动，学习者可以选择“自主漫游”的模式对当前所处的环境进行观察和学习。同样也可以采用“整体漫游”的模式观察整体教学过程，在学习过程中，学习者可以任意的打开或关闭背景音乐。
扩展延伸性。三维场景中的信息展示是以数字化的方式呈现出来的，信息的数字化储存实现了展示、典藏和研究功能，大量的信息储存在数据库中，当进行人机交互时，系统会自动的呈现查询的信息，同时，随着时间的推移、事物的变迁，三维场景中的数据库信息会及时更新。
人机互动性。在采用仿真技术的三维场景中，人机交互性是最鲜明的特色。在整个交互过程中，主要有导航图交互、视音频交互、多媒体交互等。通过人机交互，我们会更加清楚的了解自己所处的位置，体会在虚拟现实世界之中的乐感。
方便快捷性。该系统的运行是在计算机上，学习者只需要通过宽带的连接，便可以随时随地在网上进行学习。传统的教学模式是在课堂上老师一对多的单纯讲授，在课堂结束以后，很多同学在课后无法对课上的知识进行反思。三维课件的创建实现了远程教育，很大程度上方便学习者。
信息丰富性。传统模式中信息的展示是以纸质为主，而三维场景中主要通过文本信息与视音影片相结合的方式向观众呈现。此外，系统借助强大储存量的数据库实现了信息的海量管理，提高了信息的负载量和获取量。
2）健全的反馈机制
师生双向反馈。在传统的课堂教学中，教师并不清楚学生是否理解并掌握知识，而三维学习课件中的师生反馈模块可以使学生在预习的同时将不懂的知识反馈给老师，教师根据学生的反馈情况作出即时性的答复，还可以根据学生预习的情况进行备课，从而避免了盲目授课。
评价性反馈。学生在预习完章节内容之后，老师可以根据学生对知识的掌握情况给予指导性的意见，在教学过程中每一位同学的情况各不相同，因此教师的评价也要因人而异，教师要尊重学生的个性化发展，着力培养学生的创新精神和创新意识。
精心设计。三维学习课件在进行反馈设计时，应严格遵循学生的学习规律，把握重点和难点，在知识探索阶段充分发挥学习者的想象力和创造力，在知识巩固阶段重点反馈学生对知识难点的掌握情况 。
3 三维学习课件在混合式教学中的应用案例
3.1 案例设计
为了研究三维课件是否能提高教学效果，我们选取了两个专业相同、教学进度相同、人数接近的班级，其中一个班级使用三维课件进行辅助教学，另一个班级仍采用传统的方法进行教学，最后比较两个班的学习效果以及学生的表现来确定使用三维学习课件是否能提升教学效果。
3.2 案例教学实施
以高中数学《空间解析几何》这一章节为例，选取河南师范大学附属中学高二一班和二班的同学为实验组和对照组，分别标记为A班和B班，两个班级的情况基本一致且为同一个数学老师。在学习《空间解析几何》这一章节时，A班学生使用三维课件进行课前预习和课堂学习，B班则使用传统的课件，在学习完这一章节后，分别对两个班级进行测试。
3.3 课堂教学反馈
1）学习积极性提升
课堂学生的学习情况往往能决定学生的学习效果，A班同学的课堂积极性以及出勤率明显高于B班，学生能对老师提问的问题作出及时的反馈，且正确率高于B班的同学。
2）学习态度的转变
学生学习主动性的发挥取决于学生的学习态度，A班学生的学习态度得到了明显的改变，学生自觉地完成作业，主动地与老师互动交流及时提出问题、解决问题，并由传统的灌输式教学转变为学生的“我要学”。
3.4 教学效果总结
相关知识点授课结束后，立刻进行了知识点考查，考查的内容基本都是课堂中讲过的和讨论过的知识点，其中A班的平均分为78.4，B班的平均分为64.8。综合来看，使用三维学习课件授课的教学效果明显高于未使用三维学习课件授课的学习效果。
4 结束语
作为虚拟现实技术在教育中应用的一类产品，三维学习课件的优势日趋明显，其可视化、直观化、形象化的特点使学生的学习积极性得到明显的提高，对端正学生的学习态度、提升学生的学习能力等起着重要的作用。在教育信息化快速发展的今天，混合式教学必将代替传统的教学模式，三维学习课件不仅适用于《空间解析几何》，更适用于其他的任意课程，在将来三维学习课件甚至能够的成为所有课程的教学辅助手段。
参考文献：
[1] 高义栋，杨小飞.虚拟导游实训系统中交互功能的设计与实现——以《比干庙导游实训VR教学平台》为例[J].现代教育技术，2013（5）：117-121.
[2] 马志强，孔丽丽，曾宁.国内近十年混合式学习研究趋势分析——基于2005-2015教育技术领域学位论文[J].现代远距离教育，2015（6）.
