三維可視化設備輔助的《Unity3D開發(fā)》教學探索

李維 張二虎 郭宸磊

摘要：多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展促使智能終端設備走進大學課堂，為教學改革提供了一種全新的載體。針對目前多媒體教學的不足，作者提出一種三維可視化設備輔助的《Unity3D開發(fā)》教學方法。將現(xiàn)代技術(shù)與高校教學相結(jié)合，一方面豐富教學內(nèi)容，為教師提供多樣的、形象的教學思路;另一方面直觀地展示知識的本質(zhì)，激發(fā)學生的求知欲望，最終達到理想的教學效果。

關(guān)鍵詞：三維可視化設備;輔助教學;多媒體;Unity3D開發(fā)

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2020）08-0094-03

一、引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展不僅對人們的學習、工作和生活產(chǎn)生深遠影響，也對教育領(lǐng)域帶來革命性變化。以往教師填鴨式地通過口述和板書將知識傳播給學生，學生習慣性地被動接收知識的傳統(tǒng)教學模式[1]，被運用計算機并借助于預先制作的教學軟件來開展教學活動的多媒體教學[2]所打破，為課堂教學注入新的活力。多媒體設備與學科教學的融合已成為現(xiàn)代課堂的一大特色。

《Unity3D開發(fā)》是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，旨在培養(yǎng)學生對三維交互場景開發(fā)設計的概念、總體架構(gòu)與規(guī)劃、編輯器使用、GUI界面設計、腳本編寫、游戲元素布局、物理模擬、輸入控制、數(shù)據(jù)存儲等知識的掌握，以塑造學生的整體思維能力、設計開發(fā)的創(chuàng)造能力以及視覺展現(xiàn)的表達能力[3]。在教學中，恰當運用多媒體設備，不僅會豐富課堂教學內(nèi)容，激發(fā)學生學習專業(yè)知識的濃厚興趣，而且會充分擴展知識，開拓學生視野，達到提升教學質(zhì)量的效果。

但多媒體技術(shù)的廣泛應用給知識的傳播帶來了許多便利，同時也暴露出了其局限性[4]。課堂忽略了原先的教學模式，導致各種形式主義，片面追求視覺效果，學生依賴多媒體課件，產(chǎn)生惰性，不想思考，影響了思維發(fā)展。教學是教師與學生之間共同發(fā)展的過程，相互促進從而使得思想和理念相互結(jié)合，形成一個學習共同體。教師在運用多媒體教學時，應結(jié)合專業(yè)特點，借助于專業(yè)設備來輔助多媒體教學，有效地利用先進技術(shù)來指導學生更好地學習。因此提出一種三維可視化設備輔助《Unity3D開發(fā)》的教學模式，來提高學生理解能力和想象能力，實現(xiàn)這門課程在教育方面的意義。

二、多媒體設備的局限性

多媒體設備在教育領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，是培養(yǎng)高層次人才的重要工具。近年來各高校在學科發(fā)展和教育平臺建設中，通過各種渠道大量購置和更新多媒體設備。但運用多媒體技術(shù)輔助專業(yè)課程教學中仍存在一些局限性問題。

1.多媒體理論受限

高校教師大多對本專業(yè)知識熟悉，對多媒體設備輔助教學的理論儲備并不是太深厚。教師盡管運用了多媒體技術(shù)，產(chǎn)生了一系列課堂教學成果，但實際上教師工作量大，學習多媒體教學理論的途徑少，幾乎沒有時間去開展這方面的學習。在教學中，對多媒體設計理念認識不足，素材案例不能整合到教學中，沒有將多媒體設備的優(yōu)勢真正融入教學內(nèi)容中，導致教學活動缺少整體性和連貫性，教學效果欠佳。

2.學生培養(yǎng)受限

教師在教學過程中過度依賴多媒體設備，妨礙了學生主體、教師主導的地位，制約了教學過程的生長性與交互性。課堂上教師如果只是一味放映多媒體課件，學生更多關(guān)注課件內(nèi)容，沒有師生情感共鳴的氛圍和共同探討的熱情，那么本應教師與學生共同研究的內(nèi)容變成了教師利用課件單向灌輸式教學，大大減弱了課堂互動的效果。教師淪為課件放映者，影響學生知識理解和掌握能力的培養(yǎng)，導致課堂學習效果降低。

三、三維可視化設備的必要性

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展和智能電子產(chǎn)品的普及，課堂教學正在呈現(xiàn)出多種高效、便捷、豐富多彩的新模式?；谌S可視化設備輔助《Unity3D開發(fā)》課程，通過科學的方法去解決教學過程中存在的問題，使教學直觀性更強，教學形式更多樣化。

1.輔助多媒體教學

在《Unity3D開發(fā)》教學中，豐富的三維場景內(nèi)容展示離不開專業(yè)設備的支持。教師專業(yè)知識扎實，對三維可視化設備操作熟練，不用花太多精力和時間便可以應用到課堂教學中，在多媒體教學中進行內(nèi)容輔助、補充和強化。教師根據(jù)教學活動、教學設計理念，合理地利用三維可視化設備填充自身的教學想法，將Unity3D開發(fā)的不同材料進行整合，為學生帶來更加豐富多彩、充實有趣的課堂內(nèi)容，豐富學生的知識面，以充分發(fā)揮技術(shù)輔助教學的作用。

2.形象化教學

理論是實踐的基礎(chǔ)，但往往理論課堂教學枯燥無味，學生容易失去興趣，教學質(zhì)量大打折扣。學生在教學中主要以聽覺和視覺兩條渠道來獲取信息，其中視覺通道在學生學習興奮度提高方面占比較大。借助于三維可視化設備，教師可以將《Unity3D開發(fā)》中的課堂理論與實踐內(nèi)容通過增強現(xiàn)實技術(shù)表達出來，從而刺激學生感官，更好地抓住學生的注意力，形成良好的學習氛圍，提高教學質(zhì)量。通過三維可視化設備，能使抽象的、難以理解的知識變成直觀、生動、形象的視覺信息，促進學生思維能力的發(fā)展和理解能力的提高。

四、三維可視化設備輔助的教學模式

三維可視化設備輔助教學是利用增強現(xiàn)實技術(shù)將三維場景的展示應用于教學過程中，為學生創(chuàng)造一個與教學內(nèi)容相關(guān)的教學情境，激發(fā)學生學習興趣，加深學生對知識的理解，從而提高學習效率。

1.理論基礎(chǔ)

建構(gòu)主義學習理論認為知識是學生在一定情境下，通過意義建構(gòu)的方式獲得，教師由知識傳遞者轉(zhuǎn)變成引導者和幫助者，學生由知識接受者轉(zhuǎn)變成主動獲取者，形成以“教師為主導，學生為主體”的雙主教學[5]。在《Unity3D開發(fā)》課堂上，利用三維可視化設備構(gòu)建三維對象和場景模型，激發(fā)學生學習熱情，學生在主動參與中建構(gòu)新的經(jīng)驗和知識，逐步培養(yǎng)思維拓展能力。

人本主義理論[6]認為培養(yǎng)人的全面發(fā)展是教學的主要目的。學生的學習需求與課堂上的學習內(nèi)容相吻合，才能最大程度地激發(fā)學生的積極性和主動性。教師應該給學生提供相應的教學材料，為學生營造良好的環(huán)境，引導學生從自身角度去了解事物本質(zhì)。通過三維可視化輔助教學，使《Unity3D開發(fā)》教學內(nèi)容更加生動，讓學生的學習愿望更加強烈，相關(guān)活動都圍繞學生展開，充分發(fā)揮學生能力，達到學習目的。

2.前期準備

如何更好地利用三維可視化設備進行課題教學，切實提高《Unity3D開發(fā)》教學質(zhì)量，前期準備必不可少。

首先教師需要提升專業(yè)素養(yǎng)。教師除了掌握教材內(nèi)容外，還應該將與教材內(nèi)容相關(guān)的專業(yè)知識、行業(yè)動態(tài)、學術(shù)前沿密切結(jié)合起來學習，努力提升自身綜合知識修養(yǎng)，豐富自身知識底蘊。這樣在利用三維可視化設備時，才能更好地幫助學生構(gòu)建認知結(jié)構(gòu)，保證教學內(nèi)容的科學性。其次教師要注重三維可視化設備運用的靈活性。教師按照教學進度靈活使用專業(yè)設備，把要講的知識加以整理與展示，促使Unity3D課堂教學豐富多彩，提高學生的學習效果。再次三維可視化設備的使用要契合教學整體設計。作為一種輔助教學的工具，使其與教學內(nèi)容融為一體，是教師應該注意的重點。

3.教學設計

《Unity3D開發(fā)》教學中的三維可視化設備是輔助教師將教學內(nèi)容傳遞給學生的重要信息載體，其承載著課程的目標和教學的目標，不僅是教師課前備課成果的展示，也是學生在課堂上獲取知識的重要途徑。良好的三維可視化素材可以將內(nèi)容明朗地呈現(xiàn)在學生面前，更加高效地將信息傳遞給學生。

（1）創(chuàng)設良好情境

《Unity3D開發(fā)》教學目標中的知識與能力、過程與方法都是為培養(yǎng)學生情感和價值觀所服務的。情感目標是教學的重點，也同時是教學的難點。教學中模型、粒子、物理感知、環(huán)境等的設計，容易讓學生產(chǎn)生枯燥感，情感元素逐漸消失。借助于三維可視化設備，可激發(fā)學生學習場景創(chuàng)建的興趣。

首先課題導入是創(chuàng)設良好情境的開端。Unity3D開發(fā)涉及三維坐標，單純口頭教學無法激起學生興趣。利用三維可視化設備，借助于三維場景來構(gòu)建學習情境，不知不覺中將學生帶入其中，一方面將枯燥的知識以增強現(xiàn)實的形式表現(xiàn)出來，作用于多種感官，提高學生的識記和理解;另一方面利用三維媒體在短時間內(nèi)將學生注意力集中到課堂上，課堂導入快而有效。

其次，在三維對象構(gòu)建時運用三維可視化設備創(chuàng)建良好的情境可以使學生深入走進Unity3D開發(fā)技術(shù)的學習。比如在粒子特效制作時，教師利用專業(yè)設備優(yōu)勢將學生帶入情境中，通過對粒子的創(chuàng)建，大小、速度、顏色、規(guī)模等參數(shù)的調(diào)整，在短時間內(nèi)高效地展示更多信息，使學生實時地一目了然地掌握整個操作過程，更容易接收新鮮內(nèi)容，有利于課堂效率的提升。

（2）關(guān)注學情變化

Unity3D開發(fā)的教學中以學生為主體，教學與學生息息相關(guān)。教師在整體把握課堂的同時，應針對不同學生的學習狀況，采用不同的教學方法。如何利用三維可視化設備關(guān)注學情，因材施教，激發(fā)學生熱情，是教學設計又一關(guān)注的重點。

首先課堂導入環(huán)節(jié)，根據(jù)學情來確定課堂教學內(nèi)容的重難點。將《Unity3D開發(fā)》課程與相關(guān)專業(yè)課程知識銜接好，在已有的基礎(chǔ)上講授新內(nèi)容，引起學生的興趣。Unity3D開發(fā)需要三維建模技術(shù)，教師對學生學情掌握清楚后，通過三維可視化設備演示三維模型，利用提問讓學生溫故知新，從而順利地進入新課程的學習，且不會使學生產(chǎn)生厭倦感。

其次，在課堂上從學生的理解程度和發(fā)展水平的實際情況出發(fā)，有效地將三維可視化設備與教學內(nèi)容進行整體融合。對于較難描述的知識，借助于專業(yè)設備手段，來達到發(fā)展學生想象力和理解力的效果。比如在講授Unity3D開發(fā)的三維交互時，在學生直接經(jīng)驗或間接經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，教師用清晰的語言對腳本進行描述，輔以三維可視化設備，使學生在頭腦中形成意境，促使學生再造想象空間。

4.教學效果

在基于三維可視化設備輔助的Unity3D開發(fā)教學的基礎(chǔ)上，以本專業(yè)開展的《Unity3D開發(fā)》課程為例，選用3D全息風扇屏和智能平板兩個設備對這種教學模式進行實踐，圖1和圖2分別給出了兩個模型的演示效果。通過問卷調(diào)查和測驗成績對2016級數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生進行學情分析。

首先通過問卷調(diào)查，大致了解借助于三維可視化設備進行《Unity3D開發(fā)》課程教學的可行性和有效性。90%以上的學生對設備輔助教學持積極態(tài)度，認為在導入新課、整體感知、拓展延伸等各個教學環(huán)節(jié)適合使用設備輔助教學的學生以10%的比例依次遞增，大部人學生認為利用設備創(chuàng)設三維交互場景比較符合情境，利用三維可視化設備調(diào)動其學習Unity3D開發(fā)的興趣。從數(shù)據(jù)可以看出，大部分學生對三維可視化設備輔助Unity3D開發(fā)教學的認可度較高，對知識的學習、思維發(fā)展、能力的提升有較大幫助。

其次對使用設備輔助教學的實驗班和未使用設備輔助教學的對照班進行了兩次小節(jié)測驗。表1給出了在實驗前后兩個班學生的測驗成績。從數(shù)據(jù)結(jié)果看，實驗班學生前測成績稍微低于對照班學生成績，在教學實驗進行了一個月后對兩個班學生進行測驗，從成績可知實驗班的學習狀況優(yōu)于對照班。三維可視化設備輔助Unity3D開發(fā)教學的應用對學生的學習產(chǎn)生了積極影響，帶來了很大幫助。

《Unity3D開發(fā)》一直是大學數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的一門重要課程，在課堂教學中采用先進的三維可視化設備，優(yōu)化與改善設備輔助教學的應用效果，有利于教學目標的順利完成，也有助于激發(fā)學生學習的積極性。在教學中實現(xiàn)教學形態(tài)、教學方法、教學手段的多樣化，達到教學效果的最優(yōu)化。

參考文獻：

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