虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)混合式教學(xué)模式研究

曹小鳳 劉晉鋼 成璐

摘?要：信息技術(shù)的快速發(fā)展大力推動(dòng)了教學(xué)模式的改革。針對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)性差、課上疑難問(wèn)題無(wú)法及時(shí)解決的問(wèn)題，文章在基于傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程線上線下混合教學(xué)模式進(jìn)行研究，通過(guò)課前督學(xué)、課堂重點(diǎn)難點(diǎn)講解、課后討論等方式，將以“教師講授為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以“學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主”的模式轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，鍛煉獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

1?概述

信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及對(duì)傳統(tǒng)的教育模式產(chǎn)生了極大的影響，教學(xué)模式的改革勢(shì)在必行。混合式教學(xué)是結(jié)合了在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)的一種“線上”+“線下”的教學(xué)［12］。兩種組織形式的有機(jī)結(jié)合將學(xué)習(xí)者由被動(dòng)的學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，并進(jìn)一步由淺入深地引向深度學(xué)習(xí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語(yǔ)音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)的現(xiàn)代仿真技術(shù)，可以極大地提高人機(jī)交互的功能，達(dá)到真實(shí)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和嗅覺(jué)的體驗(yàn)效果［3］。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程作為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的必修課程，要求學(xué)生具有較高的實(shí)踐操作能力，不僅要對(duì)前沿技術(shù)有所了解，還要能運(yùn)用技術(shù)進(jìn)行綜合性作品的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在影視娛樂(lè)、教育教學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、醫(yī)療保健、軍事國(guó)安、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用［4］。面對(duì)這樣一門重要的專業(yè)課程，如何提升學(xué)生動(dòng)手操作能力，讓學(xué)生積極有效地參與課堂學(xué)習(xí)中，從而學(xué)以致用，更好地培養(yǎng)所需的專業(yè)人才，因此亟須進(jìn)行教學(xué)模式的改革。

2?混合式教學(xué)的內(nèi)涵

混合式教學(xué)是將傳統(tǒng)課堂、混合學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)形式，通過(guò)教學(xué)活動(dòng)來(lái)提升學(xué)生的協(xié)作和自主學(xué)習(xí)的能力［5］。2019年，中國(guó)教育報(bào)中指出：混合式教學(xué)，未來(lái)學(xué)校教學(xué)組織的新模式。在一次全國(guó)范圍的對(duì)教師“未來(lái)你心目中最理想的教學(xué)方式”調(diào)研中，混合式教學(xué)呼聲高于解決式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法、小組合作教學(xué)等方式，位居榜首。混合式教學(xué)模式有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，教師在這種教學(xué)模式下也得到了很大的提高。混合式教學(xué)要求任課教師根據(jù)課程特點(diǎn)科學(xué)合理地組織設(shè)計(jì)，把線上和線下貫通起來(lái)，這種“因課施教”的組織設(shè)計(jì)是最費(fèi)精力、最考驗(yàn)教師的環(huán)節(jié)，也是這一新型教學(xué)模式的精髓所在［6］。

3?引入混合式教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)基本都是由老師講解理論或演示項(xiàng)目開(kāi)發(fā)步驟，學(xué)生跟著操作，遇到學(xué)生提出的問(wèn)題課上解決。這種情況下，一方面，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致課程進(jìn)度偏慢，因?yàn)閷?duì)于編程的問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)各種無(wú)法預(yù)料的情況；另一方面，教師在教學(xué)過(guò)程中的操作是不可重復(fù)的，而每位學(xué)生的接受程度又有差異，就會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生無(wú)法跟上進(jìn)度，課下的復(fù)習(xí)也無(wú)從下手。這樣下來(lái)，只要存在跟不上進(jìn)度的情況，后期的項(xiàng)目很難完整地完成，教學(xué)效果也不理想。利用前期大面積網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重塑課程教學(xué)模式，合理構(gòu)建適應(yīng)課程的“混合式教學(xué)模式”勢(shì)在必行。

4?混合式教學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程中的應(yīng)用

4.1?教學(xué)形式多樣化

本課程是面向計(jì)算機(jī)工程系的數(shù)字媒體技術(shù)大三學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，由于本課程是借助WebGL語(yǔ)言學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如果沿用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言學(xué)習(xí)中的先學(xué)基本語(yǔ)法，再寫程序的模式，因?yàn)橹挥?8學(xué)時(shí)，勢(shì)必是無(wú)法掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的。本課程代碼的比重大，如果單純學(xué)習(xí)語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)，較為枯燥，利用48學(xué)時(shí)來(lái)掌握一門編程語(yǔ)言是不太可能的。因此，運(yùn)用混合式教學(xué)模式將課程設(shè)計(jì)分成了課前、課中和課后三段式［7］。混合式教學(xué)組織模式如表1所示。

多樣化的教學(xué)手段和教學(xué)形式能夠融合不同學(xué)生學(xué)習(xí)和性格的差異，以前在課堂很少發(fā)言、性格內(nèi)向的學(xué)生在這種信息化的平臺(tái)也能暢所欲言、大膽地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

4.2?教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)化

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源能夠有效提升教學(xué)深度和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)，自主學(xué)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)的時(shí)間和地點(diǎn)也更加靈活，這種在線教學(xué)資源和教學(xué)過(guò)程的構(gòu)建也為學(xué)生的課下知識(shí)的鞏固起到一定的指導(dǎo)作用。本課程構(gòu)建的線上資源主要包括：

（1）課程視頻：這部分主要包含教師講授的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)這部分資源的利用，學(xué)生可以對(duì)課程的內(nèi)容有系統(tǒng)化的了解，其中不僅包含了理論知識(shí)的講解，還有實(shí)踐操作的內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自身情況來(lái)觀看視頻學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)間和次數(shù)因人而異。圖1展示了某時(shí)間段該課程的學(xué)習(xí)情況，從學(xué)習(xí)情況可以了解近段時(shí)間學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的興趣度，從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生感興趣的部分，為后期的教學(xué)工作提供指導(dǎo)。

（2）實(shí)驗(yàn)操作演示：這部分是根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，里面包含了實(shí)現(xiàn)的案例，學(xué)生通過(guò)觀看相關(guān)案例，可以進(jìn)行并實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同案例的構(gòu)建激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)意化設(shè)計(jì)。圖2、3、4分別展示了實(shí)驗(yàn)一的不同案例效果。

4.3?考核形式個(gè)性化

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)工程系數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)大三學(xué)生第二學(xué)期開(kāi)設(shè)的專業(yè)必修課，課程具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)及人才培養(yǎng)方案構(gòu)建了多元化的考核辦法，更加注重課程的過(guò)程性考核，使考核結(jié)果更具客觀性、可靠性和全面性。本課程的考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（60%）和實(shí)驗(yàn)成績(jī)（40%）構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)以考勤（10%）+課堂項(xiàng)目完成情況（20%）+課后作業(yè)（10%）+項(xiàng)目大作業(yè)（20%）構(gòu)成，其中項(xiàng)目大作業(yè)考核則采用作品答辯的形式，分組完成大作業(yè)作品，根據(jù)組內(nèi)分工的不同，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、編程能力、設(shè)計(jì)能力及分析與解決問(wèn)題的應(yīng)用能力進(jìn)行考核。

4.4?在線教學(xué)特色創(chuàng)新工作

4.4.1?采用分層遞進(jìn)疊加式教學(xué)案例

課程的教學(xué)案例是在HBuilderX平臺(tái)下開(kāi)發(fā)，組織方式采用分層遞進(jìn)疊加式。每章的案例都是從起始案例開(kāi)始，逐步增加需求，添加代碼。程序從小變大，由易到難，學(xué)生快速掌握寫WebGL程序的思想路徑。

4.4.2?“案例驅(qū)動(dòng)+翻轉(zhuǎn)教學(xué)”的教學(xué)模式

在線教學(xué)采用案例激發(fā)學(xué)生的興趣，在后期的學(xué)習(xí)中，特意把沒(méi)有完全調(diào)試通過(guò)的錄頻上傳到平臺(tái)上，在召集學(xué)生整體講解時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們指出錯(cuò)誤所在，既檢測(cè)了學(xué)生是否看在線編碼視頻，又激起他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在后期學(xué)生的綜合成績(jī)?cè)u(píng)定中，會(huì)將學(xué)生在線互動(dòng)的效果納入進(jìn)來(lái)。在線討論如圖5所示。

4.4.3?線上資源支撐

為了滿足學(xué)生隨時(shí)隨地、碎片化的學(xué)習(xí)模式，在超星學(xué)習(xí)平臺(tái)上構(gòu)建了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在線文檔，學(xué)習(xí)課件、微課視頻，便于學(xué)生采用線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式。

5?課程教學(xué)改革設(shè)想

在今后課程教學(xué)過(guò)程中，堅(jiān)持本次在線課程的策略，從豐富教學(xué)案例、編寫在線文檔、在線課程教材，展開(kāi)在線課程的翻轉(zhuǎn)課堂。

5.1?需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題

（1）進(jìn)一步豐富教學(xué)資源：增加案例、編寫教材、增加微視頻等，便于學(xué)生提升應(yīng)用能力。

（2）加強(qiáng)校企合作，吸引企業(yè)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目走入課堂。

（3）凝練教學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)，深化教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計(jì)能力，提高工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（4）積極推進(jìn)教學(xué)成果轉(zhuǎn)化。

5.2?改革方向和改進(jìn)措施

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向下，根據(jù)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)特征，逐步完善了課程應(yīng)用性體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，但是還需要持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，豐富教學(xué)手段，完善教學(xué)設(shè)備，改善教學(xué)條件。具體改進(jìn)措施如下：

（1）校企結(jié)合，在實(shí)際崗位中錘煉學(xué)生的綜合技能。

（2）優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)體系。

（3）因材分組教學(xué)，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

混合式教學(xué)模式是教育現(xiàn)代化和面向未來(lái)的重要手段，采用混合式教學(xué)模式，教師通過(guò)不斷優(yōu)化和完善教學(xué)資源庫(kù)，使教學(xué)設(shè)計(jì)更細(xì)化。學(xué)生通過(guò)課前線上預(yù)習(xí)、課中鞏固和課后加強(qiáng)的方式，能夠更加深入融入學(xué)習(xí)中，提高自主學(xué)習(xí)能力。混合式教學(xué)模式為高校建立全新的課堂形式提供了更多的可能性，以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)理念也得到了較好的體現(xiàn)，呈現(xiàn)出良好的教學(xué)效果。尤其對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)等實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，這種混合式教學(xué)的效果更加明顯，線上的過(guò)程性考核更易于表現(xiàn)，學(xué)生參與度更高。對(duì)于教師來(lái)講，混合式教學(xué)對(duì)我們提出了新的要求：第一，要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，對(duì)教學(xué)的設(shè)計(jì)要更精細(xì)；第二，跟上信息化時(shí)代的潮流，能熟練運(yùn)用教學(xué)平臺(tái)，做好線上與線下銜接，讓平臺(tái)更好地服務(wù)于線下的教學(xué)；第三，多學(xué)習(xí)借鑒成功的混合式教學(xué)案例，將其運(yùn)用于自身課程的教學(xué)過(guò)程中。

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基金項(xiàng)目：太原工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目21020516，項(xiàng)目名稱：《虛擬現(xiàn)實(shí)與技術(shù)》課程混合式教學(xué)研究；2022年山西省教學(xué)改革項(xiàng)目：J20221105，項(xiàng)目名稱：《虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用型本科教材建設(shè)》

作者簡(jiǎn)介：曹小鳳（1989—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系講師，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)；劉晉鋼（1975—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系副教授，研究方向：虛擬現(xiàn)實(shí)；成璐（1988—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系講師，研究方向：自然語(yǔ)言處理、情感分析。