全媒體模式下智慧化教材的探索與實踐

岳絢

[摘要]媒體技術的革新帶來教育技術的變革，現在我們常用的教學平臺都是以積件教材理論構建完成的。在使用過程中遇到一些問題。本文以3D打印課程為例，從積件教材出發，探索與設計智慧化教材。主要改進包括：使用人工智能技術，加入“智能學習助手”;利用虛擬現實技術，加入包括VR和AR的“沉浸體驗館";利用移動互聯網應用軟件開發技術，加入“學習朋友圈”模塊。讓讀者能既能沉浸體驗學習場景和生產過程，又有智能助手協助學習，實現朋友圈信息的分享與互動。

[關鍵詞]智慧化教材;3D打印;全媒體

[中圖分類號]G642

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5918（2019）09-0146-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.09.066

[本刊網址]http：//www.hbxb.net

一、引言

教材是我國教育行業使用的基本資料，教材內容決定了學習基礎信息，因此教材內容和形式，對提高學習質量具有積極的意義。隨著互聯網的發展，傳統出版業開始轉型，紙質教材已經不能滿足市場的需要，數字教材也已進入教學過程?，F有的數字教材一般分為三個層次：印刷教材數字化、含有音頻或視頻的多媒體數字教材、積件教材。

二、多媒體教材智慧化演化趨勢

（一）印刷教材數字化。印刷教材是數字化的最基本體現，是靜態的電子書。主要優點是節約能源、綠色環保、減輕學生書包的重量、便于攜帶。

（二）含有音頻或視頻的多媒體數字教材。此類教材以傳統紙質教材為基礎，利用互聯網或其他存儲媒介，加入了視頻、音頻、課件、動畫等多媒體內容。可聽、可看，便于讀者自學。多媒體信息使教學生動有趣，提高了知識的接收時效。

（三）積件教材。十年前，多媒體教材經歷了從課件到積件的轉變。積件是根據學習需要運用多媒體信息資源的學習軟件系統。積件是由積件庫和軟件學習平臺構成。積件庫將大量的知識信息素材提供給學生自由使用，積件庫包含多媒體素材庫、維教學單元庫、虛擬積件資源庫、資料呈現方式庫和教學策略庫等。軟件學習平臺是積件庫的軟件環境。積件是一個靈活加工，自由組合學習信息資源庫的過程，學習者可以在組合平臺上進行學習或者交流。

三、全媒體模式下智慧化教材建設的創新與實踐策略——以3D打印課程為例

積件系統分為兩個部分：積件庫與積件組合平臺。積件庫包含學習資料和表現方式，積件庫將每一個獨立的知識點作為基本單元，稱為基元。積件組合平臺是方便用戶選擇積件資源庫中資源設計生產，有對基元進行管理和查詢的功能。積件教材的優點是，知識點明確，可查。在使用過程中會遇到以下一些問題：①學習方法單一，學習者被動學習，缺乏興趣;②學習者難以實踐，理實耦合度低;③學習過程缺乏雙向溝通。下文以“3D打印”課程為例，分析積件教材的缺點。

1.3D打印的工作流程有：造型設計、打印材料選擇、建模、打印機設置、打印、后期處理模型等步驟。如果要通過打印一個PLA材料的魯班鎖，讓學生了解3D打印的工作流程。積件教材采用的方法是：按工作流程或者知識點錄制多個小視頻，讓讀者觀看學習。因為學習時間長，學習方法單調枯燥，學習者會在學習過程中產生厭學的心理。如果在積件教材中加入AR的手段，讓讀者手持魔法棒，瞬間完成建模、打印等過程，能讓讀者快速理解整個工作流程，在一開始就享受到工作成果帶來的樂趣。學習過程的趣味化，不但能解決學習者被動學習的問題，還能吸引很多新學員。

2.3D打印是增材制造，有些打印材料的價格以克為單位購買，例如鈦合金的價格是3元/克。如需復原一件古墓中出土的金絲軟猬甲。完成了造型的設計與建模，卻因為打印材料的昂貴或者其他問題，不能在3D打印機上完成打印，無法預知打印結果，不能判斷前期的設計是否合理。如果我們在積件教材中加入VR技術，使用三維建模軟件3dsMax完成三維模型的創建工作，利用Unity3D制作VR作品，完成虛擬的打印車間，生成可執行文件。讓學習者游歷其間，在虛擬打印車間，完成打印工作。完成的虛擬打印作品，利用AR技術，讓真人在增強現實中試穿，測試打印作品的品質。這樣不但可以節約打印成本，縮短重復的操作過程，得到數據，還可以觸發學習者的興趣，激發學習者的形象思維能力。

3.積件系統上雖然有大量的知識信息提供給學習者自由使用，但是大多延續傳統教學中的單向灌輸方式進行教學，教學內容死板，缺乏雙向的溝通。在系統中加入含有多媒體信息識別模塊的智能學習助手和學習朋友圈。例如當我們學到“3D打印材料的選擇”這一章節，有很多需要熟記的概念，可以語音聯系助手，讓它幫助實現自動整理筆記。整理好的筆記或解決不了的疑問，分享到學習朋友圈中，就會獲得交流和幫助。

為了解決以上問題，本文嘗試在全媒體模式下，即可以使用全部的傳播工具，雜志、電影、網絡、電視、手機端、通訊端、甚至游戲手柄、3D眼鏡、AR頭盔等，對智慧化教材進行一些改進。全媒體的優勢是能通過受眾的不同需要，給讓人類提供最恰當、最細致的多種感官的媒體服務。全媒體的特點是信息傳遞全時在線、即時傳輸。全媒體模式下智慧化教材是即能讓學習者沉浸體驗學習場景和生產過程，又可以隨時分享學習收獲和疑問，也有智能助手協助學習，還會因為學習形式類似于打游戲，能吸引各種年齡的學習者。

全媒體模式下智慧化教材支持多種終端學習平臺，如PC端、手機客戶端等。包括資源管理和功能管理兩大模塊。

資源管理包括：學習資料庫、案例展示庫、資料素材庫、學習策略庫和沉浸體驗庫。沉浸體驗庫分為VR體驗館和AR體驗館。VR體驗館是利用三維軟件創建的可進行虛擬仿真的設備加工車間。AR體驗館是能進行實物與虛擬加工產品的設備檢測車間。資源管理庫里面的內容大多數采用講授法和實踐法進行學習探究。

功能管理包括：智能學習助手和學習朋友圈。智能學習助手既是老師，又是助手，它具備語音識別技術和圖像識別能力，可以檢索、查詢、糾錯、歸納、整理等功能。學習朋友圈是相似專業背景下的“學習型”朋友圈，發圈逛圈的目的都是為了討論知識碎片，合作學習。學習朋友圈的學習目標，有五個模塊：①掌握基礎知識和技能;②學會思考問題和解決問題的能力;③培養學習者的語言表達和文字書寫能力;④培養積極的學習態度;⑤培養學生的創新能力。

四、全媒體模式下智慧化教材的演化趨勢

（一）交互自然化。智慧化教材的交互性，具體體現在教材內容與學習者之間，場景與人的交互、人機交互和人人交互。學習者可以借助VR、AR技術在虛擬學習場景中沉浸體驗數字教材。讀者可以借助語音識別技術或者圖像識別技術，聯系智能學習助手，進行溝通交流、答疑解惑、完成進行協作式學習。也可以通過“學習朋友圈”把筆記和標注，展示作品，交流出錯點，方案改進策略等“分享到微博“分享到朋友圈“分享給好友”等形式，鼓勵信息接收者將信息進行多方分享與傳遞。

（二）場景可視化，教材體驗化，理實結合化。使用VR技術，以第一人稱的視角沉浸體驗學習生產場景。為了啟發學習者的創新能力，智能化教材引入VR、AR功能，創建虛擬實踐場館，提高學生實踐操作能力。學生可以戴上頭盔顯示器，把真實世界與電腦虛擬場景結合起來，感知一些現實生活中不能感受到的新信息，將概念可視化，將生產過程虛擬化，測試結果仿真化，學習過程體驗化，理論實際結合化。

（三）教材多維化，吸引力至上。傳統學習，拓展資料有限。在全媒體時代，可以實現任何人、任何時間、任何地點、以任何終端獲得任何想要的信息。電視、電腦、手機等多種終端都可以促進學習效率。可以利用云端工具，借用其他學習資源。設計上要充分利用各種新技術，為每個知識點選擇最恰當的媒體表現方式，將多種優勢集于一身，成為一個功能強大、資料齊全、界面優美、導航清晰、多項互動的、類似于玩游戲的有趣的學習環境。

（四）技術的融合。隨著大量新技術的出現，全媒體概念的提出，將支持各種應用系統的融合和擴展，能夠通過傳感器節點構成的物聯網，全方位感知不同學習模塊的特征，將現實的物理空間與虛擬的數字空間進行有機的融合。在技術領域，為簡化研究難度，通常將技術進行單一化概述，如物聯網討論人與物，物與物之間的信息傳遞;大數據對已有數據進行深度分析以獲取有用結論;人工智能關注以人的思維進行各項工作任務;虛擬現實技術可以實現全專業平臺的虛擬化。通過各個教材模塊的情景分析，實際應用中處于物理層的技術之間也是相互融合的。如智慧化教材中加入“智能組卷”，會根據學生個性特點進行相應測試，這就涉及信息的獲取存儲，大數據的深度挖掘，形成建議策略，人工智能對其進行篩選與決策，以上任務可能運算復雜，需要云技術對其進行篩選與決策。智能化教材是多種技術的融合過程的產物。

五、結語

習近平總書記強調，要“使互聯網這個最大變量變成事業發展的最大增量”。處身互聯互通的移動時代，一切變化皆有可能。大數據、虛擬仿真技術日臻成熟，5G商用在即，人工智能發展迅猛，面向未來，怎樣匯聚資源，打造全媒體模式下智慧化教材，已經不光是教師、出版從業者的問題。全媒體智慧化教材是現代社會信息傳播發展的鏈條中的重要一環，一個“萬物皆媒”的全媒體時代漸行漸近。

參考文獻：

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