Web3D新技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究

陽西述，唐宜清

（1.湖南第一師范學(xué)院信息科學(xué)與工程系，長沙410205；2.長沙師范學(xué)校教育技術(shù)中心，長沙410100）

我國人口眾多，優(yōu)質(zhì)教育資源卻較少，以計算機網(wǎng)絡(luò)為平臺的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育可以讓眾多的受教育者通過網(wǎng)絡(luò)來共享優(yōu)質(zhì)教育資源。然而，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育還存在著許多不足，例如：學(xué)生在進行遠(yuǎn)程教育時總覺得遠(yuǎn)離學(xué)校、缺少身臨其境受教育的體驗；學(xué)生在學(xué)習(xí)理工科課程時，由于缺少實驗儀器，無法試做實驗；學(xué)生學(xué)習(xí)英語等課程缺乏三維交互環(huán)境等等。這些原因會導(dǎo)致學(xué)員在遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)時缺少興趣、沒有恒心，甚至半途而廢。

Web3D即互聯(lián)網(wǎng)上的三維技術(shù)，是一門新興的現(xiàn)代信息技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality,VR）在互聯(lián)網(wǎng)上的實現(xiàn)形式[1]。虛擬現(xiàn)實具有高度的沉浸性、交互性和想象力，能夠?qū)崿F(xiàn)自然模擬、逼真體驗，能夠創(chuàng)建酷似客觀環(huán)境又超越客觀時空、能沉浸其中又能駕馭其上的和諧人機交互環(huán)境。國內(nèi)外有許多專業(yè)人士從事Web3D技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)上物品展覽、虛擬建筑、虛擬旅游等方面的研究[2-4]。若將Web3D新技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育，則可以用Web3D制作出虛擬三維場景（模型）并在網(wǎng)絡(luò)上傳輸[5]，遠(yuǎn)程教育學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)可與三維場景（模型）進行交互操作，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)時將具有較強的現(xiàn)場感、沉浸感和想象力，能顯著提高遠(yuǎn)程教育學(xué)生的興趣，對遠(yuǎn)程教育的發(fā)展將會起到極大的促進作用[1]。可是Web3D技術(shù)眾多，遠(yuǎn)程教育中究竟采用什么樣的Web3D技術(shù)，Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的理論基礎(chǔ)是什么，Web3D新技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育學(xué)生的學(xué)習(xí)、教師的管理和教學(xué)如何適應(yīng)？下面進行詳細(xì)探討。

一、Web3D應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的理論基礎(chǔ)

（一）經(jīng)驗之塔理論

美國教育家戴爾（Edger Dale）的“經(jīng)驗之塔”理論把人們獲得知識與能力的各種經(jīng)驗，依照抽象程度分為三大類[6]，形成金字塔式的結(jié)構(gòu)。金字塔的底部稱為“做的經(jīng)驗”，在這個層次中，每個學(xué)習(xí)者都不是旁觀者，而是活動的參與者；金字塔中部稱為“觀察的經(jīng)驗”，這是學(xué)習(xí)者通過看、聽實際事物或者實際事物的圖像與聲音而獲得的經(jīng)驗；金字塔的頂部稱為“抽象的經(jīng)驗”。戴爾認(rèn)為，人們學(xué)習(xí)知識一是由自己的直接經(jīng)驗獲得，二是通過自己的間接經(jīng)驗獲得。當(dāng)學(xué)習(xí)是由直接到間接、由具體到抽象時，獲得知識和技能就比較容易。

Web3D應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，通過學(xué)習(xí)者與三維虛擬環(huán)境的交互操作[7]，可以彌補遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)者“做的經(jīng)驗”缺失和“觀察經(jīng)驗”的不足。

（二）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)論

以皮亞杰為代表的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，知識是學(xué)習(xí)者在一定的情境中，借助學(xué)習(xí)過程中其他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得[8]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)論認(rèn)為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素。強調(diào)學(xué)習(xí)過程中情境和意義建構(gòu)的重要性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是在一定情景下發(fā)生的，知識只有在一定情景下才有意義，學(xué)習(xí)不是被動的接受信息，而是主動建構(gòu)知識的意義。建構(gòu)主義同時強調(diào)一定情景下協(xié)作式學(xué)習(xí)對意義建構(gòu)的重要作用。

Web3D應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育，可以為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者建立起網(wǎng)絡(luò)虛擬三維環(huán)境，讓遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者“身臨其境”地學(xué)習(xí)，有助于對知識的意義建構(gòu)。

（三）三代信息技術(shù)和三代遠(yuǎn)程教育

伽里森(Garrison)、尼珀(Nipper)和貝茨(Bates)提出的三代信息技術(shù)和三代遠(yuǎn)程教育的理論認(rèn)為，第一代信息技術(shù)是郵政傳遞、電報和電話技術(shù)，第二代信息技術(shù)是廣播電視、錄音錄像技術(shù)，第三代信息技術(shù)即計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Web3D技術(shù)屬于第三代信息技術(shù)后期技術(shù)。采用信息技術(shù)為手段的遠(yuǎn)程教育，也相應(yīng)地劃分為三代：函授教育，廣播電視教育和以計算機網(wǎng)絡(luò)為平臺的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育[9]。Web3D是第三代信息技術(shù)后期新技術(shù)，將對第三代遠(yuǎn)程教育產(chǎn)生前所未有的新影響。

（四）遠(yuǎn)程教育工業(yè)化理論

以為彼德斯（Peters）為代表的遠(yuǎn)程教育工業(yè)化理論認(rèn)為，遠(yuǎn)程教育以工業(yè)化為基礎(chǔ)，隨著工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。遠(yuǎn)程教育的教學(xué)管理也要按照工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)進行，而不能按照傳統(tǒng)的方法進行教學(xué)與管理。彼德斯認(rèn)為遠(yuǎn)程教育具有機械化、標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化、大規(guī)模批量生產(chǎn)、集中壟斷和分布式等特點，遠(yuǎn)程教學(xué)與管理要有細(xì)化的勞動分工，要做好充分的準(zhǔn)備工作，采用科學(xué)控制方法，有計劃有組織地進行。Web3D新技術(shù)環(huán)境下的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育也應(yīng)按照教育工業(yè)化理論來進行分工和管理。

二、現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)用Web3D新技術(shù)層次

Web3D是一種嶄新的多媒體技術(shù)，它不僅集圖、聲、視于一體，能夠虛擬三維物體和環(huán)境。但是，用Web3D虛擬出來的三維對象或場景的容量不能太大，這樣才方便地在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。當(dāng)今世界有許多種Web3D技術(shù)可供選擇，例如VRML、X3D、Cult3D、Viewpoint、Java3D、Webmax、Flash3D(Flex)等等。Web3D組織將VRML/X3D規(guī)定為Web3D標(biāo)準(zhǔn)（現(xiàn)已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI規(guī)定為Web3D國際標(biāo)準(zhǔn)）。但是Web3D技術(shù)依然繁多，至今沒有一種Web3D技術(shù)能夠一統(tǒng)天下。根據(jù)各種Web3D技術(shù)的特點和遠(yuǎn)程教育的性質(zhì)特點，我們選擇Vrml/X3D、Cult3D和Flash3D作為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中應(yīng)用的Web3D技術(shù)。

遠(yuǎn)程教育中，凡是需要借助于網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)來建構(gòu)三維虛擬模型、虛擬情景、虛擬實驗的課程，都可以采用Web3D技術(shù)來輔助教與學(xué)。如幾何、英語、物理、電子信息類課程等等。通過Web3D建構(gòu)的虛擬模型、虛擬情景、虛擬實驗，可增強學(xué)生對抽象內(nèi)容的意義建構(gòu)，從而加深理解、促進學(xué)習(xí)。根據(jù)Web3D技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的程度不同，我們將其分為以下三個層次：

第一層次是Web3D基本應(yīng)用，把Web3D當(dāng)作一種與其他媒體技術(shù)并行的一種技術(shù)，將Web3D技術(shù)制作的模型，當(dāng)作素材嵌入到遠(yuǎn)程教育課件中去。例如在化學(xué)教學(xué)中，將Web3D三維分子模型嵌入進化學(xué)課件中去。

第二層次是Web3D中級應(yīng)用，一堂遠(yuǎn)程教育課程的教學(xué)課件，主要使用Web3D技術(shù)制作而成，就是整個一堂課基本采用Web3D技術(shù)制作。例如將整個一堂課或一單元教學(xué)內(nèi)容作為一個整體，采用Web3D技術(shù)來構(gòu)建。

第三層次是Web3D高級綜合應(yīng)用，采用Web3D技術(shù)制作虛擬三維教室，甚至設(shè)計制作網(wǎng)上虛擬三維校園。這將使學(xué)習(xí)者完全融入到虛擬校園、虛擬教室里，到虛擬的環(huán)境中去學(xué)習(xí)。

三、Web3D新技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育學(xué)生的學(xué)習(xí)

根據(jù)建構(gòu)主義和經(jīng)驗之塔學(xué)習(xí)理論，教育應(yīng)以學(xué)生為主體，遠(yuǎn)程教育尤其如此。Web3D新技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)，除了一般遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)的共性，如不限時間和地點、學(xué)生自主學(xué)習(xí)等特點外，由于Web3D非常好的交互性，還可以充分調(diào)動遠(yuǎn)程教育學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的主動性；Web3D較好的沉浸性和想像力，可以讓接受遠(yuǎn)程教育的學(xué)生集中注意力于網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)，對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)產(chǎn)生和保持長久的興趣。

Web3D新技術(shù)有許多優(yōu)點，但畢竟是一種新型信息技術(shù)。對學(xué)生在Web3D新技術(shù)環(huán)境下的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)提出了新的要求。

首先，學(xué)習(xí)目標(biāo)要明確。通過查看有關(guān)文檔，明確Web3D新技術(shù)環(huán)境下遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的目標(biāo)，以便有的放矢、高效學(xué)習(xí)。

其次，大致了解遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中所用Web3D技術(shù)。由于Web3D技術(shù)有多種，在網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)時，先要注意閱讀有關(guān)說明，知道當(dāng)前課程采用哪種Web3D技術(shù)，是否需要下載并安裝相應(yīng)的Web3D插件，以便遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)能順利進行。

再次，熟悉交互操作的方式。Web3D具有非常好的交互性、沉浸性，但每個Web3D軟件與學(xué)習(xí)者交互的方式并不完全相同。要注意查看有關(guān)說明，及時掌握該Web3D軟件與用戶的交互方式：交互菜單、按鈕，鼠標(biāo)、鍵盤操作功能，知道用鼠標(biāo)如何操控Web3D模型或場景等。

此外，還要注意協(xié)作學(xué)習(xí)。要與其他Web3D遠(yuǎn)程教育學(xué)員進行協(xié)作，與Web3D遠(yuǎn)程教育的老師以適當(dāng)形式溝通，以便克服困難、提高效率。

四、Web3D新技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育對教師的要求

建構(gòu)主義理論認(rèn)為，人作為認(rèn)知主體對知識的獲取不是被動地接受，而是主動加工建構(gòu)的，即學(xué)習(xí)知識是“認(rèn)知主體”的內(nèi)部心理過程。遠(yuǎn)程教育要以學(xué)生為中心，老師為指導(dǎo)，強調(diào)學(xué)生是知識建構(gòu)的主體，對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)以及主動建構(gòu)、整合。教師是學(xué)生的指導(dǎo)者，是幫助學(xué)生積極主動完成知識建構(gòu)的領(lǐng)路人。建構(gòu)主義和“經(jīng)驗之塔”學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)該以學(xué)生為中心，教師應(yīng)該是教學(xué)計劃的制訂者、網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計者和學(xué)生學(xué)習(xí)活動的服務(wù)者（輔導(dǎo)者）。

Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育以后，對教師的要求提高了。教師在設(shè)計與制作遠(yuǎn)程教育課程之前，要熟練地掌握多種Web3D技術(shù)，能采用Web3D軟件（或語言）制作簡單的Web3D素材。但是，復(fù)雜的Web3D實驗、復(fù)雜的Web3D場景制作，不是人人可以在短時間里學(xué)會的，而是要有一定基礎(chǔ)、花較長時間和較多精力才能學(xué)會的。

根據(jù)彼德斯現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工業(yè)化理論，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育應(yīng)該采用規(guī)模化和工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)來運作。遠(yuǎn)程教育的教師，應(yīng)該有較細(xì)的分工和密切的協(xié)作。Web3D新技術(shù)環(huán)境下的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育教師，擬分為以下三類。

第一類教師是網(wǎng)站技術(shù)老師，他們是負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程教育服務(wù)器與網(wǎng)頁網(wǎng)站架構(gòu)的專門教師。

第二類教師是Web3D課件老師，他們既掌握Web3D等媒體技術(shù)又懂教學(xué)原理，主要負(fù)責(zé)Web3D模型的設(shè)計與多媒體教學(xué)課件的設(shè)計制作。

第三類教師是教學(xué)設(shè)計與管理教師，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程教育課程的設(shè)計、教學(xué)管理、答疑等工作。這類教師，也要適當(dāng)懂得一些Web3D等媒體技術(shù)，會用Web3D制作一些簡單的Web3D素材、簡單課件，會進行網(wǎng)絡(luò)答疑指導(dǎo)作業(yè)等。

三類教師要既要分工、又要協(xié)作，共同努力完成Web3D新環(huán)境下遠(yuǎn)程教育教學(xué)任務(wù)。

五、Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實踐

作者將Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育過程中，采用Web3D技術(shù)開發(fā)了若干個Web3D虛擬三維模型、虛擬三維實驗，還開發(fā)了一個Web3D虛擬課堂；架設(shè)了一個基于PHP+MYSQL+Web3D的遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)站模型，通過這個網(wǎng)站模型，進行了簡易的Web3D遠(yuǎn)程教學(xué)實驗，檢測了Web3D在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用，學(xué)生反映很好。但目前掌握Web3D新技術(shù)的教師太少，要想在遠(yuǎn)程教育中普及Web3D新技術(shù)，還有較大困難。

六、結(jié)語

Web3D是一門全新的信息技術(shù)，Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育后，能使遠(yuǎn)程教育具有沉浸感、想象力和高度的交互性；能使學(xué)生對遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，能讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性、積極性，對教學(xué)效率的提高具有顯著作用。Web3D新技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育以后，但對遠(yuǎn)程教育老師來說，在教學(xué)設(shè)計、課件制作等方面要求提高了，只有培訓(xùn)大量懂得Web3D技術(shù)制作的教師和Web3D教學(xué)設(shè)計的老師，才能大范圍地在遠(yuǎn)程教育中推廣。將Web3D新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，在迎接新媒體技術(shù)的挑戰(zhàn)、推動我國現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展等方面，有重要現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)的歷史意義。相信Web3D新技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的明天很美好。

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