網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗與微課教學(xué)模式探索

網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗與微課教學(xué)模式探索網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗與微課教學(xué)模式探索

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-2589〔2022〕33-0172-02

隨著信息化的高速開展，網(wǎng)絡(luò)速度不斷提升，文件傳播速度大大加快，有線高速網(wǎng)絡(luò)和無線高速網(wǎng)絡(luò)將逐漸遍及，移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端等技術(shù)的快速開展將帶動網(wǎng)絡(luò)3D技術(shù)的快速開展，網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真技術(shù)逐漸成熟，網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗以其高度仿真的視覺感受將是實驗教學(xué)信息化的主要研究方向，是遠(yuǎn)程實驗教學(xué)的主要模式，是激發(fā)學(xué)生實驗興趣、提高實驗?zāi)芰Φ闹饕绞健Ｍㄟ^多角度分析網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗和微課的特點，將微課融入虛擬仿真實驗中，用微課指導(dǎo)實驗，用實驗驗證理論，理論和實踐相結(jié)合，增大虛擬仿真實驗的容量，使學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真實驗室就像進(jìn)入教室一樣，有實驗儀器，有指導(dǎo)教師，學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真實驗室后有方向、有目標(biāo)、有結(jié)果、有評價。充沛調(diào)動聽覺、視覺、觸覺感覺器官，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)根本理論和根本技能，提高動手、動腦實踐能力。

一、網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗

3D虛擬仿真技術(shù)是場景高度仿真，已經(jīng)越來越受到廣闊網(wǎng)民的歡迎。隨著相關(guān)軟件的產(chǎn)生和信息化程度的提高，使網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗的傳播成為可能。網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗具有如下特點。

〔一〕高度仿真

高度仿真是指計算機產(chǎn)生一種人為虛擬仿真環(huán)境，這種虛擬仿真環(huán)境是通過計算機圖形構(gòu)成的三維空間，空間中的一切事物源于現(xiàn)實或高于現(xiàn)實，并以各種邏輯代碼驅(qū)動產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境〞，從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬的現(xiàn)實環(huán)境感覺。具體包括下列仿真。

1.環(huán)境仿真

環(huán)境仿真包括光線、物體和自然現(xiàn)象。光線包括太陽光、燈光等各種顏色光線;物體包括多面體、異面體，多樣性的人物和動植物;自然現(xiàn)象包括風(fēng)、雨、雷、電、云、水、石、土等。

2.儀器仿真

玻璃儀器、大型儀器設(shè)備以及各行各業(yè)所需各種材質(zhì)的儀器設(shè)備都可以使用軟件制作、代碼驅(qū)動。

3.實驗現(xiàn)象仿真

發(fā)光、發(fā)聲、發(fā)電、變色、爆炸、圖譜等。

〔二〕人機交互

人機交互是指在利用計算機技術(shù)的根底上，結(jié)合有效的辦法使人和計算機之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互交流[1]。

1.界面按鈕

界面按鈕是通過鼠標(biāo)左鍵點擊按鈕，執(zhí)行代碼，根據(jù)按鈕上的文字表述的意義進(jìn)行相關(guān)操作。

2.鼠標(biāo)觸發(fā)

鼠標(biāo)觸發(fā)是指通過鼠標(biāo)的動作作用在場景中的物體上而啟用代碼執(zhí)行程序，完成相關(guān)的動作或任務(wù)。包括鼠標(biāo)左鍵動作、右鍵動作和中鍵動作。

3.觸發(fā)器觸發(fā)

觸發(fā)器觸發(fā)是場景中的某個物體接觸了場景中的另一個帶有觸發(fā)器功能的物體而啟用代碼執(zhí)行程序，完成相關(guān)的動作或任務(wù)。

〔三〕人物行走

人物是指場景中的、可以執(zhí)行命令的、可以移動的人。在場景中帶有攝像機，通過這個攝像機觀看場景，但是看不見自己的人物為“第一人稱〞，既“我要做什么〞。在場景中有攝像機跟隨，可以看見的人物為“第三人稱〞，既“他在做什么〞。通過鼠標(biāo)或鍵盤控制人物的行走，用鼠標(biāo)點擊下達(dá)指令，執(zhí)行實驗操作。

〔四〕像機察看

實驗場景都是通過攝像機進(jìn)行察看的，攝像機分為主像機和附像機，主像機是與場景中的人物同步移動，附像機是為了察看場景而設(shè)置的一個或多個像機，其目的是為了多角度察看場景中的事物和現(xiàn)象。

〔五〕運行平臺

網(wǎng)頁、PC、安卓系統(tǒng)、蘋果系統(tǒng)等多種平臺都可以流暢的運行。

二、微課

在國外，微課程〔Micro-lecture〕的雛形最早見于美國北愛荷華大學(xué)LeRoyA.McGrew教授所提出的60秒課程〔60-SecondCourse〕，以及英國納皮爾大學(xué)T.P.Kee提出的一分鐘演講〔TheOneMinuteLecture，簡稱OML〕。在國內(nèi)，自2022年廣東省佛山市教育局胡鐵生基于現(xiàn)有教育信息資源利用率低的現(xiàn)狀，率先給出微課概念以來，隨著國內(nèi)外微課實踐的不斷豐盛和相關(guān)研究的逐步深化，人們對微課的認(rèn)識也越來越深刻、全面，其概念內(nèi)涵也在不斷開展、豐盛[2]。

同時，在提倡以“學(xué)生為中心〞教育理念的時代背景下，與移動學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等融合互聯(lián)網(wǎng)精神的學(xué)習(xí)理念思潮相結(jié)合，為微課的廣泛傳播提供了教育應(yīng)用的土壤。微課是信息技術(shù)開展與教育變革時代相結(jié)合的產(chǎn)物，也是技術(shù)與教學(xué)應(yīng)用融合的高級階段。

所謂微課簡單說就是目標(biāo)單一、內(nèi)容短小、時間很短、結(jié)構(gòu)良好的視頻學(xué)習(xí)資料[3]。具體地說具有下列特點。

〔一〕微課聚集多種軟件技術(shù)

微課的靈魂在于它的技術(shù)性。包括圖片、文字、聲音、光線、顏色等多種表現(xiàn)主題的素材，制作者需要對這些素材進(jìn)行技術(shù)加工，從心理學(xué)的角度對素材進(jìn)行特效處理，主要目的就是通過這些效果共振耳膜、吸引眼球，引起學(xué)習(xí)者的視覺和聽覺的注意，盡可能地激發(fā)多種感覺器官進(jìn)行互動，激發(fā)學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力。

〔二〕微課要有獨特的發(fā)明性

微課的生命力在于它的發(fā)明性。內(nèi)容新穎、形式新奇、辦法獨特、思想超前，迎合學(xué)習(xí)者的心理、感受，形成共鳴，與其交心，這樣才能被學(xué)習(xí)者接受、吸收，才能生存和開展。

〔三〕微課內(nèi)容必須科學(xué)、合理

微課的影響力在于它的科學(xué)性。對于重要的概念性的內(nèi)容要給出參考資料，對于技術(shù)含量比擬高的操作辦法需要專家現(xiàn)身說法，對于理論性比擬強的根底知識需要錄制名師講解，對于無法實現(xiàn)仿真的結(jié)果必要時給出現(xiàn)場錄像。微課不但要注重表現(xiàn)形式的技術(shù)性、創(chuàng)新性還要兼顧內(nèi)容不能違背科學(xué)、不能違背教材、不能違背常理，這樣才能被學(xué)習(xí)者繼承、發(fā)揚和傳播。三、虛擬仿真實驗與微課結(jié)合教學(xué)設(shè)計

虛擬仿真實驗是學(xué)生實踐過程，微課是為更好地實踐提供理論指導(dǎo)。把微課教學(xué)有機地融入虛擬仿真實驗教學(xué)中是微課研發(fā)的一個方向，也將是虛擬仿真實驗教學(xué)的主要內(nèi)容。微課的內(nèi)容包括根本概念、根本理論、根本的實驗操作辦法。虛擬仿真實驗是具體的實踐過程，是在微課指導(dǎo)下，流暢的實驗操作過程。依據(jù)這個思路，得出下列設(shè)計模型：

模型中包括虛擬仿真實驗的設(shè)計過程和微課在虛擬仿真實驗的作用，本文主要論述微課的作用。

〔一〕微課引領(lǐng)實驗

學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真實驗室后將觸發(fā)微課視頻，視頻內(nèi)容包括歡迎詞、實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康?、實驗意義及實驗根底知識測試。抓住學(xué)生的心理，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，把學(xué)生吸引進(jìn)虛擬仿真實驗室中，把沒有掌握實驗根底知識的學(xué)生攔在門口。

〔二〕微課指導(dǎo)實驗

學(xué)習(xí)者進(jìn)入虛擬仿真實驗室，實驗室內(nèi)有虛擬實驗臺及實驗儀器，學(xué)生在實驗室里可以隨意游走，在實驗臺上有虛擬實驗教材，通過點擊教材可以觸發(fā)微課實驗指導(dǎo)視頻，視頻給出簡單的實驗操作流程，通過微課的指引，使其明白先干什么、后干什么，使其由一頭霧水轉(zhuǎn)變?yōu)轭^腦清醒，使其由茫然變?yōu)榛砣婚_朗，使其由不知所措變?yōu)椴僮髁鲿场?/p>

〔三〕微課提示實驗

虛擬仿真實驗比擬復(fù)雜煩瑣的內(nèi)容，在實驗重點、難點處設(shè)置實驗節(jié)點，在節(jié)點處如果操作錯誤將不能進(jìn)行下一步實驗，當(dāng)累計操作一定次數(shù)還不能正確完成實驗?zāi)敲从|發(fā)微課提示視頻，視頻將結(jié)合理論知識，提出難點，強調(diào)重點，使學(xué)習(xí)者實踐過程更加流暢，心情更加愉悅。

〔四〕微課總結(jié)實驗

整個實驗過程以百分制記錄實驗結(jié)果。根據(jù)操作時間設(shè)定不同的分值，在節(jié)點處根據(jù)出現(xiàn)的錯誤次數(shù)進(jìn)行扣分，整個實驗操作完畢，根據(jù)學(xué)習(xí)者最終的得分情況觸發(fā)不同的微課總結(jié)視頻，視頻給出不同的評價，對于難點、重點的掌握情況給予強調(diào)和激勵，當(dāng)分值到達(dá)要求才能觸發(fā)下一個實驗內(nèi)容，如果沒有到達(dá)實驗要求的分值那么程序?qū)⒎祷貙嶒為_始狀態(tài)。

四、總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)3D虛擬仿真實驗設(shè)計注重實驗的真實性。首先是視覺