基于Web 3D技术的混合式教学方法研究
——以《装饰工艺材料与预算》课程为例
成 果 湖南信息学院
摘要： 针对《装饰工艺材料与预算》课程内容复杂、广泛且应用性强，但实际授课中缺乏实践教学训练平台的问题，作者试图在《装饰工艺材料与预算》课程的教学中加入利用Web3D技术为平台的混合式教学方法，与原有的课堂教学课堂的沟通形式组成混合式学习，以提高学生的学习兴趣，提高课程的教学效果。
关键词： 混合式教学；Web3D技术
一、湖南信息学院《装饰工艺材料与预算》课程概述
《装饰工艺材料与预算》是我校环境设计专业的学科基础课。本课程涉及到许多前沿的材料性能和施工技术的掌握。笔者在实际教学中发现，课程中大部分知识点涉及很多复杂的施工工艺结构，只靠节点图不能直观地表达出来，如果学生的空间思维能力不强，就难以理解。虽然到工地实习能够解决一部分问题，但在实际教学中，把学生都带到施工现场进行解说要受到很多条件制约，比如学生的安全问题以及学校的制度问题等。目前我校《装饰工艺材料与预算》课程教学侧重传统的理论教学，教学资源以图文、动画、视频为主，缺乏实践教学训练平台，学生的动手能力得不到锻炼，也没有条件让学生实地体验各种工艺操作，导致理论知识与实践教学存在脱节的现象。
针对问题，作者试图在《装饰工艺材料与预算》课程的教学中加入利用Web3D技术为平台的混合式教学方法，与原有的课堂教学课堂的沟通形式组成混合式学习，以提高学生的学习兴趣，提高课程的教学效果。
Web3D是虚拟现实的最新表现形式，可以在网页上运行，使虚拟现实资源能够在网络中快速的传播。Web3D属于桌面级虚拟现实技术，有许多沉浸性高的虚拟现实系统虽然能使用户得到最真实的现场感，但是它需要额外的昂贵的外部设备来支撑，所以只能在少数大学实验室中应用。而Web3D技术所需成本较低，对硬件设备要求也不高，在展示产品、虚拟空间的创建、虚拟场景的构建等方面都有着广泛的应用。教育过程中一个非常重要的过程就是知识信息的呈现，而web3D在呈现知识信息方面优势巨大，它能给教学领域提供逼真的VR学习资源、学习情境体验，达到巩固和加速学生在课后学习知识和技能的效果，因此它在教学和在线教育领域具有十分广阔的应用前景。
二、湖南信息学院《装饰工艺材料与预算》课程的教学模式存在的问题
1.教学模式比较保守
传统课堂教学主要以教师为主导，教师作为课堂的主导者，直接影响着课程的教学质量。从教学领域上划分，该课程主要是在“材料应用”和“工程构造”这两个学习领域，由于课本内容比较枯燥且内容复杂，需要教师在教材的基础上通过多种方式将课本书面知识转换为简单、易懂的知识呈献给大家。这也对教师的教学提出很大的要求，从教学方法上来说，大部分教师以讲授为主，进行填鸭式教学，学生只是被动的接受知识，从而导致课堂情绪低落。
在人类社会中，父母子女、兄弟姐妹乃至近亲族裔之间的血缘亲情是一种最自然、最深层、最强烈的情感活动，有史以来，它在维系人类人际关系方面发挥着十分重要的纽带和平衡作用。孔子和孟子强调血亲情理具有根本至上的终极地位，主张“孝子之至，莫大乎尊亲。”在沈从文的文学创作中，无论是乡村与都市系列小说，还是散文，都存在大量的血缘亲情叙事。无法抗拒的血缘亲情一定程度上影响和制约了沈从文的创作抉择与走向，笔者将透过沈从文无法抗拒的血缘亲情叙事，从传统文化视角来捕捉影响沈从文创作的血亲情理因子。
让传统媒体与虚拟现实教学相结合，在过去的课程设计中，文字和图像基本上占据了整个页面，传统媒体在进行知识传递方面发挥了重要的作用，流畅的教学设计可以使课程兼具知识性和趣味性，并能够实现一定的互动。然而，传统媒体都是基于二维的，对于结构复杂的对象无能为力，因此将虚拟现实整合到课程中是切实可行的。虚拟现实技术用于教学有着诸多优势。例如它能够实现较逼真的立体效果，用户可以通过鼠标和键盘从各个角度查看对象内部结构，部件形状和施工过程演示，再结合传统媒体的文字、图片对理论知识点进行教学。
厂房建设以发展联合建筑为主，内部空间进行合理、明确的功能分区，将功能相近又互不影响的空间布置在一起，工作区域与非工作区域分开，工作线路与参观线路用不同道路线表示，生产车间与其辅助用房的安全出口分开设计。做到厂房内部动静分明，工艺流程一目了然，人员疏散线路安全流畅。
2.无法对课程内容的深度和广度进行拓展和及时检验
教师的观念决定教育的结果，要提高装饰工艺材料课程的教学效率，首先要转变教师的传统观念，在教学过程中适应新课标的发展，要突出学生的主体地位，教师的主导作用，让装饰工艺材料课程教学由传统的“被动接受型教育”转换为“主动创造型教育”，让教师认识到学生才是课堂的主体，教师是课堂的组织者和引导者，是教学活动的参与者、探索者和体验者。处理好“教”与“学”的关系，采用启发式的教学方式，让学生的灵活的思维方式得到更好的发挥。加强课堂管理，监督学生的出勤和平时学习情况。利用虚拟教学平台，展示学生作品及学生精彩问答，达到督促学生的学习，优化教学过程的作用。
3.教学评价方法过于简单
针对以上问题，笔者打算在该课中利用基于Web3D技术的混合式教学，设计合适的教学活动，寻找解决问题的应对策略。
三、提出对应策略
缺乏行之有效的对教学过程的评价方法，平时成绩大部分就是考勤分，而期末成绩往往是试卷考试，这种评价方法省事，但因而也不能客观全面的反映学生的学习效果，提不起学生对该课程的学习兴趣，大多数学生缺乏学习动机，混学分现象更为严重。装饰工艺材料课程涉及知识的全面性决定该课程的教学评价应具有多样性。教学评价形式单一，不能贯穿于教学过程的始终。其次，由于班级学生人数多，学生掌握知识的速度也有不同，无法满足所有学生的需求。
1.转变教师主导的传统观念
由于课时有限，而该课程的内容又过于丰富且复杂，光靠学习和讲授课本内容并不能满足。只靠课堂讲义和笔记，课后很难査漏补缺乃至扩展知识。加之传统课堂教学设计模式的局限性，学生的个体差异无法得到照顾，因而很难根据学生的个体能力教育学生，做到因人而异。
2.丰富课程资源，优化课堂模式。
同时，在实际的教学课堂中，学生更习惯于被动接受知识，过分依赖教科书，依靠教师。在涉及到一些施工节点时，通常是要学生以手绘的形式去记忆，学生在绘图过程中只是把绘图当做完成任务，并没有理解结构，而且教师也没有有效的方式来检验学生是否掌握了知识，严重阻碍了课堂的教学效率。
随着云计算、大数据、物联网等信息技术与传统物流业态深度融合，特别是移动互联网应用终端的普及，正在给公路货运行业带来深刻的变革。
3.加强师生交流与生生交流，形成师生互动的多媒体组合课堂
教师可以直接拿虚拟平台作为教学的教材。教师可先利用平台中的虚拟展览馆，激发学生的学习兴趣，再导入本节要学习的内容。教师可采用“讲解+板书”的方式，配合材料实物进行演示，如瓷砖、石材、地板的小样等。
4.提供丰富多样的教学评价方法。
据徐宏勋分析，高速公路联通长株潭上千万人口，城市人群有时间、经济条件较好的，大都愿意回归田园生活，而来浔龙河生态艺术小镇消费的大都是车程30分钟到1个小时的城里人。浔龙河生态艺术小镇目前具备容纳4万常住人口，500万流动人口的能力，仅2017年的樱花节就接待游客达145万人次。而这一切，都因为高速公路而变为可能。
教学评价是教学的重要组成部分，合理的教学评价能够有效的反馈学生的学习效果和教师的教学效果。它不仅可以优化教学过程，还可以促进学生学习。除了结合虚拟教学平台外，还可利用雨课堂设计在线课堂、课堂投票、课后调查问卷等丰富多样的教学评价手段，通过大数据挖掘，科学评估学生学习过程和平时成绩。
依次求出50组测试序列的各个特征值及血压真实值后，需探究特征值与血压之间的影响效果。本文通过式（9），计算特征值v与真实血压值p的相关系数ri。式中，vi表示第i组序列的特征值，通过式（10）计算，表示50个特征值v的平均值；通过式（11）计算，表示50个真实血压值p的平均值。求得各个特征值与收缩压SBP、舒张压DBP的相关性，如表1所示。
四、教学改革方案及实践过程
1.“1+1”模式的虚拟实践教学环节
“1+1”模式的虚拟实践教学环节即常规教学结合虚拟实践教学环节，虚拟实践平台作为实践教学的补充和重要一环，被纳入《装饰工艺材料和预算》课程的教学体系中。此虚拟平台作为教学环节可以安排在每一个课程教学节点的最后阶段，也可以根据不同章节的教学需求穿插在中间。例如，在常规教学阶段，可提前安排学生学习与课程相关的理论知识，并充分准备相关的设计资料，如施工图、工程节点图等；然后进入虚拟实践环节，根据课程规划，按步骤完成虚拟实践操作流程。离开虚拟练习课程后，学生收集并整理在虚拟实践过程中获得的各项操作结果，在课堂上，将现场视频中的常规操作与教师进行比较，验证虚拟实践，并改进实施方案。
2.构建虚拟实践教学环境
虚拟实践教学环境是开展虚拟实践教学的基础，是课程虚拟实践教学环节构建的重要组成部分。想要为学生提供良好的知识获取、处理、沟通和感受的环境和条件，以及营造丰富的情境和氛围供学生探索，就必须建立完善的虚拟教学平台环境。虚拟实践教学环境可以分为视觉性的软件环境和实现交互的硬件环境。我们的教学平台已经搭建好了可实现交互的硬件环境，可以上网进行下载操作，但是还在试运行阶段，系统不是很稳定，后续开发还在进行中，系统测试稳定后可在机房统一安装软件进行大规模的实践操作。
3.开发虚拟实践教学的管理与评估机制
虚拟实践教学的管理和评价机制采用“初期规划”→“中期实践验证”→“后期考评总结”的思路。根据教学大纲要求，教师在实际教学环节中布置任务书，并在虚拟教学平台中设置先关的练习环节。最后，将虚拟实践平台中的练习结果与实际任务书结合，再次总结和完善，在实际运用中不断验证和完善虚拟实践教学的管理和评估机制。学生以网络登录界面用作管理门户，根据分配的任务重新进行定制，在虚拟教学平台上领取相关任务，获取互动实践经验，然后与实际任务结合，进行总结、改进和完善，最后提交虚拟实践教学环节的成绩单。在虚拟实践教学环节中，制定实际目标的定量评价规则是关键，需要进一步改进。
基于Web3D技术的虚拟教学平台应用到《装饰工艺材料与预算》课程教学中，是深化教学改革，提高教学效率的有效手段。学生通过网络和计算机随时随地可以进入虚拟平台学习，提高了学生的学习效率，激发了学生的学习兴趣，跟去实地考察相比，免去了不必要的危险和不便示范的操作流程，都可以通过桌面直观呈现出来，既深化了学生的理解，也培养了学生的创新思维。目前虚拟现实技术不能完全取代传统的课堂教学，虽然它存在一些不足，但只要我们将两者有机地结合起来，就能实现现代化教学，同时它也是未来现代化教育教学领域新的发展方向。
参考文献：
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[3]宗胜旺.基于网络的混合式教学设计与应用研究[D].石家庄：河北大学,2010.
中图分类号： G640
文献识别码： A
文章编号： 1001-828X(2019)030-0370-02