以“互動”為特征的教學(xué)素材開發(fā)方法與實踐

摘要:本文在分析開發(fā)多媒體教學(xué)素材使用方法的基礎(chǔ)上，提出了以“互動”為特征的教學(xué)素材開發(fā)方法，并重點介紹了三維交互式教學(xué)素材的開發(fā)案例，對教師開發(fā)教學(xué)素材具有很好的啟發(fā)意義。

關(guān)鍵詞:交互式;教學(xué)素材;互動

教學(xué)素材的類型一般包括文本、圖片、聲音、視頻、動畫等，是多媒體教學(xué)不可缺少的組成部分。正是由于具有豐富的素材，才使多媒體輔助教學(xué)能起到意想不到的效果，大大調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生有更形象生動的學(xué)習(xí)體驗。

為提高教學(xué)質(zhì)量，必須構(gòu)建多媒體輔助教學(xué)的新理念、新視野、新方法[1]。我們這里講的教學(xué)素材是指將一些用語言難以表達的內(nèi)容制作成交互式的動感情景，它不僅是教師上課講解使用的教學(xué)工具，更主要的是讓學(xué)生也能參與其中，加深學(xué)生對所學(xué)知識的掌握和理解。本文針對當前多媒體教學(xué)素材開發(fā)的現(xiàn)狀，提出了以“互動”為特征的教學(xué)素材開發(fā)方法，并通過三維交互式教學(xué)素材的開發(fā)案例，對互動式教學(xué)素材的開發(fā)進行了探討。

1教學(xué)素材的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，計算機輔助教學(xué)已十分普遍，所使用的教學(xué)素材主要包括:

(1)PPT電子教案。這是一種應(yīng)用最廣泛的教學(xué)素材，一切由教師決定，素材以文字為主，穿插一些圖片、動畫和視頻演示[2]。在教學(xué)過程中，為了控制教學(xué)進度，教學(xué)演示往往一帶而過，如果學(xué)生思想略不集中，往往達不到預(yù)期的教學(xué)效果。

另外，部分教師未能制作較高質(zhì)量或個性化的電

子教案，有濫用多媒體的傾向，不僅浪費了教學(xué)資源，也直接影響了教學(xué)質(zhì)量。

(2) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件。該類課件信息量較大，可提供各種教學(xué)資源，包括電子教案、教學(xué)大綱、教學(xué)案例、練習(xí)、測試、實驗和參考資料等，也可以進行點對點的交互或大眾討論式交互，還可以提供輔導(dǎo)、答疑、作業(yè)及相應(yīng)的指導(dǎo)、評價等服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)多媒體課件的關(guān)鍵不再是多媒體的表現(xiàn)形式，而是網(wǎng)絡(luò)的交互。學(xué)生在網(wǎng)上自主選擇學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)內(nèi)容，參與教學(xué)活動，彌補課堂教學(xué)的不足。

然而，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)課件使用的視頻和動畫素材都是非互動式的，可控性和可操作性不強，學(xué)生無法參與其中。一些單純的動畫播放無法提高學(xué)生的瀏覽興趣，而一些冗長的視頻內(nèi)容更使學(xué)生無暇光顧，使這些教學(xué)資源利用率不高。

2交互式教學(xué)素材的開發(fā)

交互式教學(xué)素材的開發(fā)主要表現(xiàn)在以動畫為主體的素材開發(fā)上。交互動畫是指在動畫作品播放時支持事件響應(yīng)和交互功能的一種動畫，即動畫播放時可以接受某種控制，這種控制可以是動畫播放者的某種操作，也可以是動畫制作時預(yù)先準備的操作。這種交互性為學(xué)生提供了參與和控制動畫播放內(nèi)容的手段，學(xué)生由被動接受變?yōu)橹鲃舆x擇，逐漸沉浸到自我學(xué)習(xí)氣氛中，取得良好的學(xué)習(xí)效果。

基金項目:廣東省高校計算機公共課程教學(xué)改革項目(A04);廣東省高校教改示范課程案例資源建設(shè)項目(GDCS023);華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)與研究立項項目(JG09038)。

作者簡介:徐東風(fēng)(1963-)，男，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院(軟件學(xué)院)計算機科學(xué)與工程系副教授，本科，研究方向為計算機教學(xué)與科研。

電腦動畫可分為二維動畫和三維動畫，下面介紹一些常用二維和三維交互式動畫素材的開發(fā)方法。

(1) 二維交互式動畫素材的制作。二維動畫是平面上的動畫，制作時只要設(shè)置變形、移動、縮放，定義關(guān)鍵幀，其余工作由電腦自動完成。在教學(xué)素材制作中，使用最多的是Flash軟件，它畫質(zhì)優(yōu)美、短小精悍，同時也具有交互的特征。由于交互功能的使用需要通過腳本語言編程來實現(xiàn)，相對普通Flash動畫的制作有一定難度，所以它的交互特征大多體現(xiàn)在Flash游戲軟件的開發(fā)上，在教學(xué)素材開發(fā)方面應(yīng)用不多。其實開發(fā)交互式Flash動畫并不難，可以通過ActionScript腳本語言編程來實現(xiàn)。

ActionScript語言是面向?qū)ο蟮哪_本語言，它采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想和Flash中的事件驅(qū)動程序，以場景中的關(guān)鍵幀、按鈕、影片剪輯等組件為對象，用ActionScript來定義和編寫。在Flash中運用腳本語言，不僅可以根據(jù)用戶的要求動態(tài)控制動畫的各種行為，還能讓其做出反應(yīng)，實現(xiàn)動畫的交互功能。[3]

Flash中有三類交互動畫的制作方法:

① 實現(xiàn)按鈕動作。使用ActionScript，在按鈕上添加交互功能，通過按鈕控制動畫的播放、停止、上一片斷、下一片斷等功能。

② 實現(xiàn)幀動作。使用ActionScript，在幀上添加交互功能。

③ 實現(xiàn)片斷交互。使用ActionScript，在電影剪輯(片段)上添加交互功能。

另外，還可以利用ActionScript控制動畫中各種對象的屬性，達到更好的演示效果，如調(diào)整動畫播放速度、讓圖片可見、不可見、放大縮小等。[3]

對于非專業(yè)Flash動畫制作者而言，初次采用編寫腳本的方式開發(fā)交互式動畫可能會遇到一些困難，當完成一個案例素材的制作后，再去制作類似交互過程就簡單多了。

(2) 三維交互式動畫素材的制作。三維動畫是在一個虛擬的三維空間中演示物體的運動效果，熟練操縱三維軟件需要花費大量的精力和時間。三維動畫的制作過程一般包括建模、渲染、動畫幾個步驟。目前較多使用的三維軟件有3D Max、Maya等，但這些軟件在交互方面功能較弱。要開發(fā)三維交互式動畫，較多應(yīng)用的是一些虛擬現(xiàn)實軟件。早期開發(fā)采用VRML語言編程，但一般用戶掌握難度較大。目前國內(nèi)外的虛擬可視化制作軟件不需編程或只編寫少量腳本就可實現(xiàn)三維交互的演示效果，難度不是很大。下面我們通過一個電腦裝配過程的制作案例說明三維交互式教學(xué)素材制作流程。

3三維交互式教學(xué)素材的開發(fā)

三維交互式動畫的制作包含2個步驟:

(1) 三維建模。三維建模是制作三維動畫的基礎(chǔ)，用戶可以使用各種建模工具軟件建模，也可以在第三方開發(fā)的圖形庫中選購或下載。近年來，一些公司開發(fā)了專門針對3D對象建構(gòu)的可視化開發(fā)工具，為不熟悉編程的人員提供了方便。這些專門的開發(fā)工具盡管用法和功能各異，但開發(fā)過程一般都包括:

① 建立或編輯三維場景模型。

② 增強圖形質(zhì)量。

③ 設(shè)置場景中的交互。

④ 優(yōu)化場景模型文件。

其中三維建模是3D圖形制作的關(guān)鍵，對于特別復(fù)雜的場景，也可以用照片建模技術(shù)建立三維模型。

本案例使用的模型中，顯示器、機箱、鍵盤的制作主要使用3D Max建模，即直接創(chuàng)建基本的顯示器、機箱、鍵盤模型幾何體，然后再通過修改器中的可編輯網(wǎng)格調(diào)整物體形狀，或通過使用放樣、曲面片造型、組合物體來制作顯示器、機箱、鍵盤等模型，最后賦予模型關(guān)鍵幀動畫。而另一些模型，如CPU、內(nèi)存、顯卡、主板等，因為表面比較復(fù)雜，建模有一定難度，在對外觀要求不高的情況下，采用貼圖的方法替代具體的模型制作，減少建模時間，降低資源占用率，提高三維網(wǎng)頁程序的運行速度。使用3D Max制作出的電腦模型最終效果如圖1所示。

圖1電腦外觀三維模型

(2) 交互過程的實現(xiàn)。本案例使用國產(chǎn)WebMax平臺和3D Max軟件，并結(jié)合JavaScript腳本語言實現(xiàn)了一個虛擬電腦裝配過程。

WebMax是國內(nèi)自主研發(fā)的網(wǎng)上三維虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)平臺，具有獨特的壓縮技術(shù)、真實的畫面表現(xiàn)、豐富的互動功能，用戶可以直接在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽三維互動內(nèi)容。

使用WebMax，系統(tǒng)設(shè)置了兩種不同類型的按鈕:裝配功能控制按鈕和視角瀏覽按鈕。裝配功能控制按鈕包括開始安裝、調(diào)出配件、安裝配件、卸載配件、完成安裝和是否可以單獨查看電腦配件等六個控制按鈕。視角瀏覽按鈕包括電腦模型的上下左右移動、放大縮小、前視圖、后視圖、左視圖、右視圖、上視圖、下視圖和默認視圖等13個方向按鈕。按鈕布局如圖2所示，圖中左直角為裝配功能控制按鈕，右上角為視角瀏覽按鈕。

使用WebMax提供的JavaScript函數(shù)，可以進行交互功能的程序編碼。利用WebMax本身自帶的交互功能，并結(jié)合JavaScript腳本語言，可以實現(xiàn)開始安裝、調(diào)出配件、安裝配件、卸載配件、完成安裝、單獨查看電腦配件、方向視圖等交互功能。圖3為演示過程中的一個裝配界面。

圖2按鈕設(shè)計布局圖圖3電腦裝配過程圖

本案例開發(fā)的工作流程如下:

① 利用3D Max建模，并導(dǎo)出WebMax能夠使用的s3d格式文件。

② 把得到的s3d文件導(dǎo)入WebMax中，進行界面設(shè)計，定制一般的交互功能。

③ WebMax打包生成網(wǎng)頁。

④ 利用WebMax提供的JavaScript函數(shù)，在導(dǎo)出的網(wǎng)頁里編寫代碼，進行復(fù)雜交互性功能的設(shè)計。

制作三維交互式動畫素材，從建模到交互過程的實現(xiàn)方法有很多，選取合適的軟件開發(fā)環(huán)境也是一個很重要的環(huán)節(jié)。無論采用何種三維建模軟件和交互式開發(fā)平臺，整個開發(fā)流程與圖4的過程基本相似。

圖4設(shè)計過程流程圖

4結(jié)束語

在課堂教學(xué)中，教師既可以演示使用交互式教學(xué)素材，利用其動感情景吸引學(xué)生的注意力，提高教學(xué)效果，也可以將其安裝在網(wǎng)絡(luò)多媒體課件中，讓學(xué)生在網(wǎng)上自主選擇相關(guān)素材，進行互動式學(xué)習(xí)。

在后一種教學(xué)方式中，教師應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生自主對問題進行研究、解決。當學(xué)生對某一個問題產(chǎn)生興趣并努力解決它時，他對該問題的了解也是最深刻的[4]。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)到的不再是單純的知識點，而是獲得該知識的過程，這樣就可以“知其然，亦知其所以然”，在互動過程中也體驗到了學(xué)習(xí)的樂趣。

參考文獻:

[1] 林惠強，徐東風(fēng)，劉財興. 以“致用”為導(dǎo)向的“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”教學(xué)研究與實踐[J]. 計算機教育，2008，10(20):153-156.

[2] 徐東風(fēng). 大學(xué)計算機基礎(chǔ)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[3] 王劍. ActionScript在Flash中制作交互動畫的高級應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(25):26.

[4] 趙俊美. 模擬電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程中Flash交互動畫的應(yīng)用[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用，2004(6):40-42.

Method and Practice of Developing Teaching Materials based on Interdependent

XU Dong-feng1， CHEN Yan2， LIN Hui-qiang1， LIANG Yun1

(1. College of Information， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China;2.College of Engineering， South

China Agricultural University， Guangzhou 510642， China)

Abstract: According to the method of developing recently multimedia teaching materials， a new way of developing teaching materials is proposed in this paper. This new method is interdependent. And it pays more attention on the development of the three-dimensionally alternating teaching materials. The method and point of this paper can be considered as good reference for everyone.

Key words: alternating; teaching material; interdependent

(編輯:張玥)