深入推進教學改革探索3D智能教學

謝華　潘楓

【摘 要】3D教學是教學創新的重要成果，已經成為教育教學應用中必不可少的教學模式。利于加強學校與時俱進的校本課程建設，促進學生創造性思維及能力培養，為學生探究式科技學習及科技競賽提供先進技術支持，為學校教師提高現代信息技術及工具支持，進而推動我校教育信息化建設，帶動教育現代化發展。

【關鍵詞】教學改革；智能教學；3D智能

【中圖分類號】G633.55 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）21-0155-02

著名教育家陶行知曾說過“要解放孩子的頭腦、雙手、腳、空間、時間，使他們充分得到自由的生活，從自由的生活中得到真正的教育”。在實踐中，我們充分認識到3D教學方式貫穿從“創意到實現”的完整的學習與認知過程，鼓勵“手腦并用”，是培養學生的跨學科學習能力、團隊協作能力和數字表達能力的一種創新教學方式。

3D教學是教學創新的重要成果，已經成為教育教學應用中必不可少的教學模式。它在傳統教室的基礎上為學生拓展可交互的、沉浸式的學習空間，每一位教師都成為情景創造者，將虛擬世界與現實世界結合，讓學生在自由的環境中感受知識、理解知識、學習知識。我校3D教室于2016年12月建成并投入使用，將有利于加強學校與時俱進的校本課程建設，促進學生創造性思維及能力培養，為學生探究式科技學習及科技競賽提供先進技術支持，為學校教師提高現代信息技術及工具支持。

新津一小始建于清光緒31年（1905年），坐落于新津縣五津街道正東街80號。現有教學班47個，學生2100余人，專任教師138人，其中全國優秀教師1人，市、縣級學科帶頭人和優秀青年教師25人。

學校以“建設品質一小、繽紛一小，辦人民滿意的學校”為辦學目標，主張“愛潤童真，心澤智慧”，圍繞培養適應未來發展的創新型人才作為出發點和落腳點。學校將現代信息技術與課堂教學深度融合，積極探索“互聯網+”的新模式。利用全自動錄播教室搭建校際交流平臺，促進城鄉教育均衡發展；創新育人方式，促進學生全面發展。學校先后榮獲“成都市現代信息技術教育示范校”“成都市藝術教育特色學校”“ 成都市廉潔文化進校園優質示范學校”“ 四川省依法治校示范學校”“四川省第一屆文明校園”等稱號。

一、3D教室建設背景

當前，各行各業都正在面臨一場前所未有的信息技術風暴的挑戰，教育也已經被信息技術的發展逼到了不得不改革的位置上。21世紀以來，3D技術有了重大的飛躍，成為目前最熱門、最前沿、最先進的新型信息技術，與教育的深度融合深深的影響著教育的創新與變革，“3D教學模式”成為近年來受到熱門關注的創新教學形式，3D技術也成為教育界最受革命影響的技術。3D技術打破傳統的教學模式，在新形式、新理念、新資源、新裝備等多方面進行教育應用創新，它將教學由單一的二維平面化教學轉向多樣的三維可視化立體教學，促進教學方式與學習方式的創新變革，為學生構建沉浸式的教學環境。3D教學已經在國際上得到了認可，雖然國內起步較晚，但是越來越多的教育工作者認識到了3D教育的重要性，3D虛擬實驗室、3D智能教室等虛擬仿真教學環境，構建虛擬教學下教學環境、教學資源、教學模式三位一體的教學體系。學校在教學實踐中發現，有一些枯燥、抽象、難以理解的知識點，例如圖形與幾何、科學等有些知識點的教學效果不如其他知識點好。例如角的大小，雖然老師實物乃至視頻短片輔助教學，但學生對掌握程度依然不夠理想。學校多次考察體驗后，引進了3D智能教室，探索3D教學創新模式。

二、系統規劃

1.建設規劃。

在這樣的背景下，學校應該怎樣進行變革？變革的目標怎樣設定？新津一小的發展愿景是從現有的核心課程、培養目標、教師專業發展、標準與測試、課堂教學、學習環境與資源、管理與服務等各個要素去探索、改變和突破。為了真正實現這一目標，我校將從已有的資源和現狀進行科學規劃，推動學校的建設按照項目式進行有計劃、有步驟的科學管理，從而更好地統一思想，協調行動，增強工作的自覺性，減少盲目性，調動學校干部和教師的積極性和創造精神，合理地安排和使用人力、物力，少走彎路，少受挫折，保障工作順利進行，避免失誤。為此，我校深入推進教學改革，在探索與創新中引入先進的3D教學模式，同時開展多樣實效的科研活動，建設未來學校，讓教學創新走出國門，邁向國際化。

2.建設配置方案。

根據我校需求，一家出版傳媒股份有限公司無償向學校提供了3D智能教室解決方案，提供3D激光投影機、3D服務器、3D信號處理系統等智能硬件系統，配備包含小學數學、科學、安全教育等3D教育資源，輔助學校的教學創新及教育信息化建設。我校加強組織領導，統籌協調發展成立新津一小3D智能教室建設領導小組，加強對3D智能教室的規劃、管理、指導、檢查等工作。

新津一小3D教室裝備配置清單如下：

三、學科建設和運行機制

1.學科建設。

著名教育家陶行知曾說過“要解放孩子的頭腦、雙手、腳、空間、時間，使他們充分得到自由的生活，從自由的生活中得到真正的教育”。3D教學是教學創新的重要成果，已經成為教育教學應用中必不可少的教學模式。它在傳統教室的基礎上為學生拓展可交互的、沉浸式的學習空間，每一位教師都成為情景創造者，將虛擬世界與現實世界結合，讓學生在自由的環境中感受知識、理解知識、學習知識。

我校建立3D教室，引進這一新興技術項目，是符合新課改《課程標準》要求。因著它在網絡教育、教學領域的廣泛應用前景，我校在以下學科中做了一些嘗試：

（1）科學實驗教學。

小學科學教學涉及化學、物理、生物等領域，主要以實驗儀器的介紹與展示、參觀那些不可能進入的實驗空間，但是在平常的教學中要達到實驗目標比較困難，如日食月食的形成、火山噴發、人體血液的流通等。

利用3D技術展現后，可以讓我們觀看日食月食的形成、火山噴發原因和具體場景、血細胞通過心臟的全過程，甚至可以讓我們進入人的身體內旅游。因此對這些知識不需要過多地加以描述，但使用的效果卻十分令人滿意。

在興趣態度方面，100%的學生表示對3D技術很有興趣，并愿意使用它來進行學習：95%的學生認為它能夠較好地解決科學教學中的難點，對于理解所學知識內容有很大的幫助；100%的學生認為它是一種很好的多媒體教學資源。

（2）在語文學科的應用。

小學語文教學旨在通過文章的學習感悟我國語言文字的魅力，但小學階段學生主要以形象思維能力為主，所以在課堂中往往需要一些具體的形象，如教學《絲綢之路》，通過3D技術再現張騫開辟絲綢之路時路途的遙遠、環境的惡劣等艱辛；教學《長江三峽》通過進一步感受虛擬的三峽全景圖像，就能重溫那早已被江水淹沒的三峽地貌和古代文明了。而且3D技術還可以帶領學生參觀世界上不可能到達的博物館，研究從未對公眾開放過的私人收藏的繪畫或雕塑，從而進一步感受語言文字背后所蘊含著的巨大魅力。

（3）在數學中的應用。

幾何知識作為數學基礎知識的重要組成部分，一直是基礎教育數學課程的重要內容。掌握必要的形體知識，形成一定的空間觀念，是認識、改造人類生存空間的需要。研究表明，兒童時代是空間知覺即形體直觀認知能力的重要發展階段。而在教學中如何把抽象的知識直觀化，幫助學生更好的理解和掌握所學知識是教師教學中的難點，3D技術就成為數學教學中的有力助手。如：角的教學，學生通過對圖形的認識，幫助學生切實建立起立體圖形的表象。

（4）在藝術教育中的應用。

小學藝術教育主要是學生的感悟體驗，我們可以利用3D技術引導學生更好地感受藝術之美，如我們可以使用3D技術.帶領學生去參觀各種建筑，進而學習建筑原理或找尋裝飾的構思，甚至可以到全世界各地的經典建筑中尋找建筑設計的靈感。

2.運行機制。

（1）建立我校教育信息化建設運行保障機制。確保我校教育信息化重點項目的實施。爭取財政預算中安排教育信息化建設專項經費，用于保證維護升級、教育教學資源建設、學校信息化建設、人員培訓等項目。

（2）加強制度建設，提高管理效能。進一步完善和規范管理機制，健全質量標準、建設標準的規范化管理，加強資金管理、質量管理等制度建設。完善教育信息化工作渠道，建立健全教育信息化工作目標責任制，加大對教育信息化工作的考核力度，將現代教育技術應用納入對教師的常規考核，確保我校教育信息化工作向著科學化、規范化、制度化、常規化方向發展。

（3）加強隊伍建設，完善激勵機制。加大教育信息化專業技術和信息化管理隊伍建設力度，重視、培養和引進信息技術專業人才，確保學校有信息技術專業人員。建立和完善信息化建設和應用激勵機制，對資源建設和應用成績突出的教研組和個人予以表彰和獎勵。引導和激勵廣大教師積極采用現代教育技術手段用于教育教學改革和創新。

四、建設成效

對3D教學創新模式的探索，我們才剛剛起步，但我們充分認識到3D教學方式貫穿從“創意到實現”的完整的學習與認知過程，鼓勵“手腦并用”，是培養學生的跨學科學習能力、團隊協作能力和數字表達能力的一種創新教學方式。3D互動教學系統就是利用虛擬技術模擬難以講解的教學場景，對于在現實生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程，以及一些不可能出現的場景，在3D教室呈現，為學生創設一個情景化的學習環境，多維度呈現學習內容，調動學生視覺、聽覺、動覺等多感官參與，讓學生們感受到極強的逼真感，使抽象的概念和理論更加直觀化、形象化。3D互動教學是一個嶄新的教育方式，是視聽教育的未來發展方向，必將開創一個全新教學模式。通過我們的初步探索，略顯成效。

1.學生方面。

通過視頻觀看、互動答疑、課后拓展練習、模擬實驗等操作，深化學生的立體空間感，提高學生的虛擬空間思維能力，讓學生感受知識的魅力、享受探索的樂趣，讓學習變得更簡單有趣。上課變得跟看電影一樣有趣，上課不再是負擔，而是一種樂趣，顯著提高學生的積極性。再者，由于3D教學過程中，學生的注意力非常集中，外在干擾少，學習效果有明顯提高。

2.教師方面。

3D教學中的教學資源，分為不同年級、不同學科、不同知識點，不僅能將知識點生動立體講解，還能大大減輕老師的教學負擔。強化3D教學師資力量。“師者，傳道授業解惑也”。知識的源頭是教師，專業的、優質的教師為培養高水平的學生提供了基本的保障。教師通過知識與技術的整合實踐不斷的進行教學創新，不斷的提升3D教育技術使用能力，為學生提供堅實的學習基礎。

3.學校方面。

（1）3D教學資源讓課堂更豐富。

3D技術可以根據教學需要塑造各種各樣的教學場景，將知識由抽象轉變為具象，在一定程度上減輕了教師課堂教學的壓力。3D教學資源的立體化也減輕了不少在空間構成上的負擔，打破空間時間問題。如關于宇宙空間的事物我們只能通過衛星拍過來的照片或者視頻來了解，科學實驗中周期較長的要等很久才能觀察到結果，等等這類問題都是教學中遇到的，而3D教學用虛擬模擬真實創造真實，超強的3D效果讓學生猶如置身宇宙之中，實驗之中將實驗觀察時速加快，既可以避免生命體的死亡，又能觀察到正確的結果。

（2）3D教育裝備讓教學更便捷。

資源與設備是密不可分的，3D教育裝備以3D教學資源為核心，這些裝備操作簡便，讓教學過程變得更輕松。通過裝備運用、教學應用的培訓活動，教師多嘗試使用就可以熟練操作設備。教師將自己的理論與實踐相結合起來，使用3D教學資源可以是教學達到極致。3D教學影響甚至改變了傳統教學模式，其直觀生動的教學形象營造出沉浸式的教學氛圍，調動了學生的學習興趣，減輕了教師的教學壓力，讓學生全身心的參與到知識環境中。雖然目前我校3D教育還處于發展階段，各部分組織不盡完善，正因如此3D教育才有更好與更高的發展空間，推動我校教育信息化建設，帶動教育現代化發展。

五、總結

總之，我校3D教室的建立，將有利于加強學校與時俱進的校本課程建設，促進學生創造性思維及能力培養，為學生探究式科技學習及科技競賽提供先進技術支持，為學校教師提高現代信息技術及工具支持。