三維交互式教學法

“三維交互式教學法”是通過三維交互式軟件(Virtools等)將教學內容制作成具有沉浸性、交互性、構想性、動作性、自主性的虛擬現實環境，結合多媒體教學平臺，讓學生在教師指導下按知識框架進行自主學習的教學法。筆者在 CAD室內設計教學中就嘗試運用了 “三維交互式教學法”。

一、CAD室內設計三維交互式教學法的構成要素

三維交互式教學法首先要明確本課程的教學內容，對教材進行“知識塊”處理，分模塊教學，構建知識框架;其次通過學習指導系統引導學生進行自主學習;再由課程資源系統對學習內容提供支持;最后通過診斷評價系統對學生的學習效果進行綜合評價，并反饋出學生不足的知識點以便強化訓練。

1. 教學內容系統:CAD室內設計課程介紹;教學目標、教學計劃、重點難點;模塊設計、知識塊處理、知識框架建構;實例。

2. 學習指導系統:導航條、內容檢索、關鍵字索引;問題、任務設置;提示;知識鏈接;步驟演示;方法比較;知識點總結;教師指導;小組、全班討論。

3. 課程資源系統:教學課件(三維交互式虛擬實境);工程資料、案例，現場視頻、圖片，圖紙;實體、曲面三維模型庫，材質庫，實例庫;練習庫，試題庫;室內設計指導書;相關資源的網址。

4. 診斷評價系統:練習、測驗、批改、結果對照分析、反饋出學生不足的知識點。

二、CAD室內設計三維交互式教學法的實施

1. 教學內容(模塊)設計

按照實際工作流程來設計教學流程模塊，每個模塊再細分為各知識塊，制作出相應的三維交互式虛擬實境。各模塊設計如下:

(1)CAD室內設計課程介紹:教學目標、教學計劃、知識框架。

(2)洽談工程:客戶需求;測量現場尺寸;手繪戶型平面圖、效果圖。

(3)三維形體的空間關系:空間要素;形體的特征面、六視圖和軸測圖;坐標系;組合體的空間關系。

(4)三維形體設計和簡單渲染:三維實體(基本體、組合體、拉伸體、旋轉體);三維曲面;綜合應用(“教室”、“家”的形體設計)。

(5)材質設計:直接附著類材質;貼圖類材質;綜合應用(“教室”、“家”的材質設計)。

(6)燈光設計:環境光、平行光、點光源和聚光燈;綜合應用(“教室”、“家”的燈光設計)。

(7)CAD三維效果圖:客廳、飯廳、臥室、書房、廚衛間;綜合應用(“教室”、“家”的整體設計)。

(8)平面、立面裝修圖:平面裝修圖;立面裝修圖;綜合應用(“教室”、“家”的平立面裝修圖)。

2. 模塊的教學實施

下面以一個有代表性的模塊為例來闡明實施過程。

模塊:三維形體的空間關系

(1)“環游地球”的三維交互式虛擬實境

利用地理空間要素(形狀、大小、方位、距離)發展學生的空間思維，使學生理解空間要素及參照物。老師指導學生選擇出發地點、交通工具，體驗在虛擬實境中游歷不同城市建筑物，讓學生比較采用什么工具、走哪條路線最好;接著以某物為參照，讓學生回答所選的參照物與所觀察的建筑物之間的方位、距離;然后設置問題情境:學生“站”在不同位置來觀察建筑物，為什么看到的形狀、大小不同?引導學生思考原因并找出規律。

(2)“三維形體的空間關系”的三維交互式虛擬實境

從三維模型入手，給形體的特征面著紅色，不同面著不同的顏色。讓學生體驗“站”在不同位置(視點)觀察形體，看到形體的四個方向的軸測圖及上、下、左、右、前、后六視圖;接著依次給出各個視圖，讓學生選擇從哪個方向觀察?再同時顯示出軸測圖和六視圖對照，以理解形體的六視圖和軸測圖。

將實體的特征面分別放在水平面和垂直面上，設置問題情境:同樣的形體有的豎立、有的平躺，怎樣繪出不同方向的實體呢?先讓學生將三維坐標系移到三維實體上，選擇將坐標系的XOY面(繪圖平面)放在特征面上;之后只顯示形體在XOY面上的特征面，再沿高度方向生成實體。使學生理解重點知識“轉換坐標系”的目的:只能在XOY平面上繪圖，想在哪個平面上繪圖就要把XOY平面先轉換到此平面，繪出特征面后設置高度生成實體。再讓學生歸納創建實體的過程:先轉換坐標系的XOY面至實體特征面所在的平面，接著在XOY面繪出特征面的形狀，然后設置高度生成實體。

測量各特征點的X、Y、Z坐標值，理解實體的長、寬、高，接著把坐標原點從實體上移到另一個參照點，再次測量各特征點的X、Y、Z坐標值，并加以比較，以理解三維坐標系。

最后讓學生分析組合體，左邊是六種三維基本實體，右邊是組合體，學生先在組合體中找到各種基本體，找到一個，它就會改變顏色，直到全部找出;之后組合體分散成各基本體，再由學生把它們組合起來(并、差、交)。學生在“搭積木”的游戲中，認識基本實體及其組合方式。

責任編輯潘孟良