岳絢

[摘要]媒體技術(shù)的革新帶來教育技術(shù)的變革，現(xiàn)在我們常用的教學平臺都是以積件教材理論構(gòu)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(fā)，探索與設(shè)計智慧化教材。主要改進包括：使用人工智能技術(shù)，加入“智能學習助手”;利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，加入包括VR和AR的“沉浸體驗館";利用移動互聯(lián)網(wǎng)應用軟件開發(fā)技術(shù)，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(chǎn)過程，又有智能助手協(xié)助學習，實現(xiàn)朋友圈信息的分享與互動。

[關(guān)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(wǎng)址]http：//www.hbxb.net

一、引言

教材是我國教育行業(yè)使用的基本資料，教材內(nèi)容決定了學習基礎(chǔ)信息，因此教材內(nèi)容和形式，對提高學習質(zhì)量具有積極的意義。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)出版業(yè)開始轉(zhuǎn)型，紙質(zhì)教材已經(jīng)不能滿足市場的需要，數(shù)字教材也已進入教學過程?，F(xiàn)有的數(shù)字教材一般分為三個層次：印刷教材數(shù)字化、含有音頻或視頻的多媒體數(shù)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(shù)字化。印刷教材是數(shù)字化的最基本體現(xiàn)，是靜態(tài)的電子書。主要優(yōu)點是節(jié)約能源、綠色環(huán)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(shù)字教材。此類教材以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，利用互聯(lián)網(wǎng)或其他存儲媒介，加入了視頻、音頻、課件、動畫等多媒體內(nèi)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(jīng)歷了從課件到積件的轉(zhuǎn)變。積件是根據(jù)學習需要運用多媒體信息資源的學習軟件系統(tǒng)。積件是由積件庫和軟件學習平臺構(gòu)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(xiàn)方式庫和教學策略庫等。軟件學習平臺是積件庫的軟件環(huán)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(shè)的創(chuàng)新與實踐策略——以3D打印課程為例

積件系統(tǒng)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(xiàn)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(shè)計生產(chǎn)，有對基元進行管理和查詢的功能。積件教材的優(yōu)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(shè)計、打印材料選擇、建模、打印機設(shè)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(diào)枯燥，學習者會在學習過程中產(chǎn)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(shè)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(jié)果，不能判斷前期的設(shè)計是否合理。如果我們在積件教材中加入VR技術(shù)，使用三維建模軟件3dsMax完成三維模型的創(chuàng)建工作，利用Unity3D制作VR作品，完成虛擬的打印車間，生成可執(zhí)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(shù)，讓真人在增強現(xiàn)實中試穿，測試打印作品的品質(zhì)。這樣不但可以節(jié)約打印成本，縮短重復的操作過程，得到數(shù)據(jù)，還可以觸發(fā)學習者的興趣，激發(fā)學習者的形象思維能力。

3.積件系統(tǒng)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(xù)傳統(tǒng)教學中的單向灌輸方式進行教學，教學內(nèi)容死板，缺乏雙向的溝通。在系統(tǒng)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(jié)，有很多需要熟記的概念，可以語音聯(lián)系助手，讓它幫助實現(xiàn)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(wǎng)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(yōu)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(chǎn)過程，又可以隨時分享學習收獲和疑問，也有智能助手協(xié)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(chuàng)建的可進行虛擬仿真的設(shè)備加工車間。AR體驗館是能進行實物與虛擬加工產(chǎn)品的設(shè)備檢測車間。資源管理庫里面的內(nèi)容大多數(shù)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(shù)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(yè)背景下的“學習型”朋友圈，發(fā)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(chǔ)知識和技能;②學會思考問題和解決問題的能力;③培養(yǎng)學習者的語言表達和文字書寫能力;④培養(yǎng)積極的學習態(tài)度;⑤培養(yǎng)學生的創(chuàng)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(xiàn)在教材內(nèi)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(shù)在虛擬學習場景中沉浸體驗數(shù)字教材。讀者可以借助語音識別技術(shù)或者圖像識別技術(shù)，聯(lián)系智能學習助手，進行溝通交流、答疑解惑、完成進行協(xié)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(jié)合化。使用VR技術(shù)，以第一人稱的視角沉浸體驗學習生產(chǎn)場景。為了啟發(fā)學習者的創(chuàng)新能力，智能化教材引入VR、AR功能，創(chuàng)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(jié)合起來，感知一些現(xiàn)實生活中不能感受到的新信息，將概念可視化，將生產(chǎn)過程虛擬化，測試結(jié)果仿真化，學習過程體驗化，理論實際結(jié)合化。

（三）教材多維化，吸引力至上。傳統(tǒng)學習，拓展資料有限。在全媒體時代，可以實現(xiàn)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?？梢岳迷贫斯ぞ撸栌闷渌麑W習資源。設(shè)計上要充分利用各種新技術(shù)，為每個知識點選擇最恰當?shù)拿襟w表現(xiàn)方式，將多種優(yōu)勢集于一身，成為一個功能強大、資料齊全、界面優(yōu)美、導航清晰、多項互動的、類似于玩游戲的有趣的學習環(huán)境。

（四）技術(shù)的融合。隨著大量新技術(shù)的出現(xiàn)，全媒體概念的提出，將支持各種應用系統(tǒng)的融合和擴展，能夠通過傳感器節(jié)點構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)，全方位感知不同學習模塊的特征，將現(xiàn)實的物理空間與虛擬的數(shù)字空間進行有機的融合。在技術(shù)領(lǐng)域，為簡化研究難度，通常將技術(shù)進行單一化概述，如物聯(lián)網(wǎng)討論人與物，物與物之間的信息傳遞;大數(shù)據(jù)對已有數(shù)據(jù)進行深度分析以獲取有用結(jié)論;人工智能關(guān)注以人的思維進行各項工作任務;虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)全專業(yè)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(shù)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(jù)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(shù)據(jù)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(shù)對其進行篩選與決策。智能化教材是多種技術(shù)的融合過程的產(chǎn)物。

五、結(jié)語

習近平總書記強調(diào)，要“使互聯(lián)網(wǎng)這個最大變量變成事業(yè)發(fā)展的最大增量”。處身互聯(lián)互通的移動時代，一切變化皆有可能。大數(shù)據(jù)、虛擬仿真技術(shù)日臻成熟，5G商用在即，人工智能發(fā)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(jīng)不光是教師、出版從業(yè)者的問題。全媒體智慧化教材是現(xiàn)代社會信息傳播發(fā)展的鏈條中的重要一環(huán)，一個“萬物皆媒”的全媒體時代漸行漸近。

參考文獻：

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