深入推進(jìn)教學(xué)改革探索3D智能教學(xué)

謝華　潘楓

【摘 要】3D教學(xué)是教學(xué)創(chuàng)新的重要成果，已經(jīng)成為教育教學(xué)應(yīng)用中必不可少的教學(xué)模式。利于加強(qiáng)學(xué)校與時俱進(jìn)的校本課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維及能力培養(yǎng)，為學(xué)生探究式科技學(xué)習(xí)及科技競賽提供先進(jìn)技術(shù)支持，為學(xué)校教師提高現(xiàn)代信息技術(shù)及工具支持，進(jìn)而推動我校教育信息化建設(shè)，帶動教育現(xiàn)代化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改革；智能教學(xué)；3D智能

【中圖分類號】G633.55 【文獻(xiàn)標(biāo)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(shí)踐中，我們充分認(rèn)識到3D教學(xué)方式貫穿從“創(chuàng)意到實(shí)現(xiàn)”的完整的學(xué)習(xí)與認(rèn)知過程，鼓勵“手腦并用”，是培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和數(shù)字表達(dá)能力的一種創(chuàng)新教學(xué)方式。

3D教學(xué)是教學(xué)創(chuàng)新的重要成果，已經(jīng)成為教育教學(xué)應(yīng)用中必不可少的教學(xué)模式。它在傳統(tǒng)教室的基礎(chǔ)上為學(xué)生拓展可交互的、沉浸式的學(xué)習(xí)空間，每一位教師都成為情景創(chuàng)造者，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界結(jié)合，讓學(xué)生在自由的環(huán)境中感受知識、理解知識、學(xué)習(xí)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(qiáng)學(xué)校與時俱進(jìn)的校本課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維及能力培養(yǎng)，為學(xué)生探究式科技學(xué)習(xí)及科技競賽提供先進(jìn)技術(shù)支持，為學(xué)校教師提高現(xiàn)代信息技術(shù)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(xiàn)有教學(xué)班47個，學(xué)生2100余人，專任教師138人，其中全國優(yōu)秀教師1人，市、縣級學(xué)科帶頭人和優(yōu)秀青年教師25人。

學(xué)校以“建設(shè)品質(zhì)一小、繽紛一小，辦人民滿意的學(xué)校”為辦學(xué)目標(biāo)，主張“愛潤童真，心澤智慧”，圍繞培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展的創(chuàng)新型人才作為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。學(xué)校將現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”的新模式。利用全自動錄播教室搭建校際交流平臺，促進(jìn)城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展；創(chuàng)新育人方式，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)校先后榮獲“成都市現(xiàn)代信息技術(shù)教育示范校”“成都市藝術(shù)教育特色學(xué)校”“ 成都市廉潔文化進(jìn)校園優(yōu)質(zhì)示范學(xué)校”“ 四川省依法治校示范學(xué)校”“四川省第一屆文明校園”等稱號。

一、3D教室建設(shè)背景

當(dāng)前，各行各業(yè)都正在面臨一場前所未有的信息技術(shù)風(fēng)暴的挑戰(zhàn)，教育也已經(jīng)被信息技術(shù)的發(fā)展逼到了不得不改革的位置上。21世紀(jì)以來，3D技術(shù)有了重大的飛躍，成為目前最熱門、最前沿、最先進(jìn)的新型信息技術(shù)，與教育的深度融合深深的影響著教育的創(chuàng)新與變革，“3D教學(xué)模式”成為近年來受到熱門關(guān)注的創(chuàng)新教學(xué)形式，3D技術(shù)也成為教育界最受革命影響的技術(shù)。3D技術(shù)打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在新形式、新理念、新資源、新裝備等多方面進(jìn)行教育應(yīng)用創(chuàng)新，它將教學(xué)由單一的二維平面化教學(xué)轉(zhuǎn)向多樣的三維可視化立體教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新變革，為學(xué)生構(gòu)建沉浸式的教學(xué)環(huán)境。3D教學(xué)已經(jīng)在國際上得到了認(rèn)可，雖然國內(nèi)起步較晚，但是越來越多的教育工作者認(rèn)識到了3D教育的重要性，3D虛擬實(shí)驗(yàn)室、3D智能教室等虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建虛擬教學(xué)下教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)模式三位一體的教學(xué)體系。學(xué)校在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有一些枯燥、抽象、難以理解的知識點(diǎn)，例如圖形與幾何、科學(xué)等有些知識點(diǎn)的教學(xué)效果不如其他知識點(diǎn)好。例如角的大小，雖然老師實(shí)物乃至視頻短片輔助教學(xué)，但學(xué)生對掌握程度依然不夠理想。學(xué)校多次考察體驗(yàn)后，引進(jìn)了3D智能教室，探索3D教學(xué)創(chuàng)新模式。

二、系統(tǒng)規(guī)劃

1.建設(shè)規(guī)劃。

在這樣的背景下，學(xué)校應(yīng)該怎樣進(jìn)行變革？變革的目標(biāo)怎樣設(shè)定？新津一小的發(fā)展愿景是從現(xiàn)有的核心課程、培養(yǎng)目標(biāo)、教師專業(yè)發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)與測試、課堂教學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)境與資源、管理與服務(wù)等各個要素去探索、改變和突破。為了真正實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我校將從已有的資源和現(xiàn)狀進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，推動學(xué)校的建設(shè)按照項(xiàng)目式進(jìn)行有計(jì)劃、有步驟的科學(xué)管理，從而更好地統(tǒng)一思想，協(xié)調(diào)行動，增強(qiáng)工作的自覺性，減少盲目性，調(diào)動學(xué)校干部和教師的積極性和創(chuàng)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(jìn)行，避免失誤。為此，我校深入推進(jìn)教學(xué)改革，在探索與創(chuàng)新中引入先進(jìn)的3D教學(xué)模式，同時開展多樣實(shí)效的科研活動，建設(shè)未來學(xué)校，讓教學(xué)創(chuàng)新走出國門，邁向國際化。

2.建設(shè)配置方案。

根據(jù)我校需求，一家出版?zhèn)髅焦煞萦邢薰緹o償向?qū)W校提供了3D智能教室解決方案，提供3D激光投影機(jī)、3D服務(wù)器、3D信號處理系統(tǒng)等智能硬件系統(tǒng)，配備包含小學(xué)數(shù)學(xué)、科學(xué)、安全教育等3D教育資源，輔助學(xué)校的教學(xué)創(chuàng)新及教育信息化建設(shè)。我校加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展成立新津一小3D智能教室建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，加強(qiáng)對3D智能教室的規(guī)劃、管理、指導(dǎo)、檢查等工作。

新津一小3D教室裝備配置清單如下：

三、學(xué)科建設(shè)和運(yùn)行機(jī)制

1.學(xué)科建設(shè)。

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(xué)是教學(xué)創(chuàng)新的重要成果，已經(jīng)成為教育教學(xué)應(yīng)用中必不可少的教學(xué)模式。它在傳統(tǒng)教室的基礎(chǔ)上為學(xué)生拓展可交互的、沉浸式的學(xué)習(xí)空間，每一位教師都成為情景創(chuàng)造者，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界結(jié)合，讓學(xué)生在自由的環(huán)境中感受知識、理解知識、學(xué)習(xí)知識。

我校建立3D教室，引進(jìn)這一新興技術(shù)項(xiàng)目，是符合新課改《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求。因著它在網(wǎng)絡(luò)教育、教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，我校在以下學(xué)科中做了一些嘗試：

（1）科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)涉及化學(xué)、物理、生物等領(lǐng)域，主要以實(shí)驗(yàn)儀器的介紹與展示、參觀那些不可能進(jìn)入的實(shí)驗(yàn)空間，但是在平常的教學(xué)中要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)比較困難，如日食月食的形成、火山噴發(fā)、人體血液的流通等。

利用3D技術(shù)展現(xiàn)后，可以讓我們觀看日食月食的形成、火山噴發(fā)原因和具體場景、血細(xì)胞通過心臟的全過程，甚至可以讓我們進(jìn)入人的身體內(nèi)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(tài)度方面，100%的學(xué)生表示對3D技術(shù)很有興趣，并愿意使用它來進(jìn)行學(xué)習(xí)：95%的學(xué)生認(rèn)為它能夠較好地解決科學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)，對于理解所學(xué)知識內(nèi)容有很大的幫助；100%的學(xué)生認(rèn)為它是一種很好的多媒體教學(xué)資源。

（2）在語文學(xué)科的應(yīng)用。

小學(xué)語文教學(xué)旨在通過文章的學(xué)習(xí)感悟我國語言文字的魅力，但小學(xué)階段學(xué)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(xué)《絲綢之路》，通過3D技術(shù)再現(xiàn)張騫開辟絲綢之路時路途的遙遠(yuǎn)、環(huán)境的惡劣等艱辛；教學(xué)《長江三峽》通過進(jìn)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(shù)還可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀世界上不可能到達(dá)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(jìn)一步感受語言文字背后所蘊(yùn)含著的巨大魅力。

（3）在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用。

幾何知識作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的重要組成部分，一直是基礎(chǔ)教育數(shù)學(xué)課程的重要內(nèi)容。掌握必要的形體知識，形成一定的空間觀念，是認(rèn)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(rèn)知能力的重要發(fā)展階段。而在教學(xué)中如何把抽象的知識直觀化，幫助學(xué)生更好的理解和掌握所學(xué)知識是教師教學(xué)中的難點(diǎn)，3D技術(shù)就成為數(shù)學(xué)教學(xué)中的有力助手。如：角的教學(xué)，學(xué)生通過對圖形的認(rèn)識，幫助學(xué)生切實(shí)建立起立體圖形的表象。

（4）在藝術(shù)教育中的應(yīng)用。

小學(xué)藝術(shù)教育主要是學(xué)生的感悟體驗(yàn)，我們可以利用3D技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生更好地感受藝術(shù)之美，如我們可以使用3D技術(shù).帶領(lǐng)學(xué)生去參觀各種建筑，進(jìn)而學(xué)習(xí)建筑原理或找尋裝飾的構(gòu)思，甚至可以到全世界各地的經(jīng)典建筑中尋找建筑設(shè)計(jì)的靈感。

2.運(yùn)行機(jī)制。

（1）建立我校教育信息化建設(shè)運(yùn)行保障機(jī)制。確保我校教育信息化重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施。爭取財(cái)政預(yù)算中安排教育信息化建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，用于保證維護(hù)升級、教育教學(xué)資源建設(shè)、學(xué)校信息化建設(shè)、人員培訓(xùn)等項(xiàng)目。

（2）加強(qiáng)制度建設(shè)，提高管理效能。進(jìn)一步完善和規(guī)范管理機(jī)制，健全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化管理，加強(qiáng)資金管理、質(zhì)量管理等制度建設(shè)。完善教育信息化工作渠道，建立健全教育信息化工作目標(biāo)責(zé)任制，加大對教育信息化工作的考核力度，將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用納入對教師的常規(guī)考核，確保我校教育信息化工作向著科學(xué)化、規(guī)范化、制度化、常規(guī)化方向發(fā)展。

（3）加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，完善激勵機(jī)制。加大教育信息化專業(yè)技術(shù)和信息化管理隊(duì)伍建設(shè)力度，重視、培養(yǎng)和引進(jìn)信息技術(shù)專業(yè)人才，確保學(xué)校有信息技術(shù)專業(yè)人員。建立和完善信息化建設(shè)和應(yīng)用激勵機(jī)制，對資源建設(shè)和應(yīng)用成績突出的教研組和個人予以表彰和獎勵。引導(dǎo)和激勵廣大教師積極采用現(xiàn)代教育技術(shù)手段用于教育教學(xué)改革和創(chuàng)新。

四、建設(shè)成效

對3D教學(xué)創(chuàng)新模式的探索，我們才剛剛起步，但我們充分認(rèn)識到3D教學(xué)方式貫穿從“創(chuàng)意到實(shí)現(xiàn)”的完整的學(xué)習(xí)與認(rèn)知過程，鼓勵“手腦并用”，是培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和數(shù)字表達(dá)能力的一種創(chuàng)新教學(xué)方式。3D互動教學(xué)系統(tǒng)就是利用虛擬技術(shù)模擬難以講解的教學(xué)場景，對于在現(xiàn)實(shí)生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程，以及一些不可能出現(xiàn)的場景，在3D教室呈現(xiàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個情景化的學(xué)習(xí)環(huán)境，多維度呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生視覺、聽覺、動覺等多感官參與，讓學(xué)生們感受到極強(qiáng)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(xué)是一個嶄新的教育方式，是視聽教育的未來發(fā)展方向，必將開創(chuàng)一個全新教學(xué)模式。通過我們的初步探索，略顯成效。

1.學(xué)生方面。

通過視頻觀看、互動答疑、課后拓展練習(xí)、模擬實(shí)驗(yàn)等操作，深化學(xué)生的立體空間感，提高學(xué)生的虛擬空間思維能力，讓學(xué)生感受知識的魅力、享受探索的樂趣，讓學(xué)習(xí)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(fù)擔(dān)，而是一種樂趣，顯著提高學(xué)生的積極性。再者，由于3D教學(xué)過程中，學(xué)生的注意力非常集中，外在干擾少，學(xué)習(xí)效果有明顯提高。

2.教師方面。

3D教學(xué)中的教學(xué)資源，分為不同年級、不同學(xué)科、不同知識點(diǎn)，不僅能將知識點(diǎn)生動立體講解，還能大大減輕老師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。強(qiáng)化3D教學(xué)師資力量。“師者，傳道授業(yè)解惑也”。知識的源頭是教師，專業(yè)的、優(yōu)質(zhì)的教師為培養(yǎng)高水平的學(xué)生提供了基本的保障。教師通過知識與技術(shù)的整合實(shí)踐不斷的進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，不斷的提升3D教育技術(shù)使用能力，為學(xué)生提供堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

3.學(xué)校方面。

（1）3D教學(xué)資源讓課堂更豐富。

3D技術(shù)可以根據(jù)教學(xué)需要塑造各種各樣的教學(xué)場景，將知識由抽象轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦螅谝欢ǔ潭壬蠝p輕了教師課堂教學(xué)的壓力。3D教學(xué)資源的立體化也減輕了不少在空間構(gòu)成上的負(fù)擔(dān)，打破空間時間問題。如關(guān)于宇宙空間的事物我們只能通過衛(wèi)星拍過來的照片或者視頻來了解，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中周期較長的要等很久才能觀察到結(jié)果，等等這類問題都是教學(xué)中遇到的，而3D教學(xué)用虛擬模擬真實(shí)創(chuàng)造真實(shí)，超強(qiáng)的3D效果讓學(xué)生猶如置身宇宙之中，實(shí)驗(yàn)之中將實(shí)驗(yàn)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(jié)果。

（2）3D教育裝備讓教學(xué)更便捷。

資源與設(shè)備是密不可分的，3D教育裝備以3D教學(xué)資源為核心，這些裝備操作簡便，讓教學(xué)過程變得更輕松。通過裝備運(yùn)用、教學(xué)應(yīng)用的培訓(xùn)活動，教師多嘗試使用就可以熟練操作設(shè)備。教師將自己的理論與實(shí)踐相結(jié)合起來，使用3D教學(xué)資源可以是教學(xué)達(dá)到極致。3D教學(xué)影響甚至改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，其直觀生動的教學(xué)形象營造出沉浸式的教學(xué)氛圍，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減輕了教師的教學(xué)壓力，讓學(xué)生全身心的參與到知識環(huán)境中。雖然目前我校3D教育還處于發(fā)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(fā)展空間，推動我校教育信息化建設(shè)，帶動教育現(xiàn)代化發(fā)展。

五、總結(jié)

總之，我校3D教室的建立，將有利于加強(qiáng)學(xué)校與時俱進(jìn)的校本課程建設(shè)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維及能力培養(yǎng)，為學(xué)生探究式科技學(xué)習(xí)及科技競賽提供先進(jìn)技術(shù)支持，為學(xué)校教師提高現(xiàn)代信息技術(shù)及工具支持。