周立元 王曉光 習為民

(海南經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院 機電與汽車工程學院，海南 ?？?571127)

2020年受新冠疫情的影響，疫情地區(qū)的師生無法到校開展正常的線下教學。響應教育部“停課不停教，停課不停學”的號召，廣大師生緊急備戰(zhàn)，克服重重困難，多數(shù)教師“邊學、邊做、邊教”，倉促中開展線上直播授課。盡管對疫情期間的線上教學效果存在諸多爭議，但這次被疫情所“逼”出來的線上教學，卻為推動教育信息化、提高教師信息化教學能力，為促進教學改革和教學資源建設提供了難得的實踐機會。線上教學的開展依托網(wǎng)絡通訊硬件、教學平臺軟件、豐富的教學資源和良好的教學設計。其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會對線上教學產(chǎn)生嚴重影響。在此，以汽車專業(yè)課程線上直播教學為例，從教學設計、VR資源利用及教學實踐等方面提出實施方案，探索線上教學的方法與手段。

1 線上教學平臺的對比與選擇

線上教學平臺相當于虛擬課堂，是師生進行網(wǎng)上教學活動的空間。選擇高效、適用、易用的線上教學平臺，特別是網(wǎng)課直播平臺，是線上教學質(zhì)量的基本保障。目前網(wǎng)課直播平臺數(shù)量很多、種類繁雜，其中包括各類網(wǎng)?；蚪逃龣C構的專用平臺和大量具備一定教學功能的直播平臺。專用平臺盡管教學功能和管理功能強大，但因其是針對某一領域而開發(fā)，一般需要付費授權，使用受限。通用直播平臺因其安裝、使用方便，且大多是免費的，給教師留下很多選擇的余地。但通用直播平臺存在教學功能不強、服務器速度較慢、使用高峰期存在較嚴重的卡頓現(xiàn)象。目前，多數(shù)學校都搭建有網(wǎng)絡教學平臺，雖然教學功能很強，但直播功能很弱，如藍墨云班課、智慧樹等[1]。因此，為了能快速高效地開展直播教學，在原有教學平臺的基礎上，再選擇一個方便易用的直播平臺，兩者優(yōu)勢互補，是比較理想的選擇。經(jīng)反復對比和試驗，筆者最終選擇了“藍墨云班課+QQ電話”的組合方案。藍墨云班課教學平臺具有較強的教學資源管理、教學活動設計和學情大數(shù)據(jù)分析等功能，支持移動端在線學習模式，特別適合于遠程教學。QQ電話是騰訊QQ自帶的多方通話功能，簡單易用，速度快，卡頓現(xiàn)象較少，無需額外安裝軟件，僅通過QQ群即可使用。其分享屏幕、開啟視頻、通話管理等功能，基本能滿足直播教學的需要。

2 線上教學活動的設計與實施

依托藍墨云班課教學平臺和SVIEW三維瀏覽器，圍繞數(shù)字化教學資源，借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學理念，按照問題導向和任務驅(qū)動的思路來進行教學活動設計[2]。通過藍墨云班課教學平臺開展課前、課中、課后的全天候教學活動，由大數(shù)據(jù)記錄和分析學生的學習成長過程，對學習效果作出客觀公正的評價。利用數(shù)字化教材開展遠程授課；利用SVIEW三維瀏覽器進行VR教學和虛擬拆裝訓練；師生協(xié)同共享共建數(shù)字化教學資源。教學活動設計思路如圖1所示。

圖1 課程教學活動的設計思路圖

2.1 課前

課前發(fā)布預習作業(yè)+學習資源上傳。教師在課前利用“頭腦風暴”和“作業(yè)”功能將下節(jié)課的主要內(nèi)容設計成知識點和技能點，主題以基本結(jié)構原理認知和典型案例分析為主，以問題和任務的形式呈現(xiàn)，并附以學習指導。并將該知識點和技能點相關的微課、動畫、課件等上傳至藍墨云班課的資源中，以幫助學生完成課前預習和查閱相關資料。

2.2 課中

課中為復習小測試+輕直播互動+典型案例分析。針對前次課的知識點設計5道左右客觀題(選擇和判斷)，進行3分鐘左右的復習測試。測試結(jié)束后，針對錯誤率最高的1—2題講評5分鐘，以此作為復習和導課(如圖2所示)。

圖2 測試結(jié)果分析圖

課中教學活動以互動討論、答疑解惑為主，對相關知識點的講解最好控制在10分鐘左右。利用QQ電話的“分享屏幕”功能，通過數(shù)字化教材結(jié)合三維仿真交互動畫進行授課；再結(jié)合課前預習的頭腦風暴主題，通過“輕直播”進行有針對性的交流互動。每個知識點和技能點后可適當穿插一些小測試，隨時檢驗學習效果。

2.3 課后

課后發(fā)布復習作業(yè)+輕直播答疑。利用藍墨的“作業(yè)活動”功能發(fā)布作業(yè)。作業(yè)不只是單一的問答題，可以采用如查閱資料、探究性的主題任務、利用三維瀏覽器SVIEW錄制結(jié)構認知和拆裝動畫等多種形式。一般一個單元(章)布置一至兩次作業(yè)，課后學生可以隨時在輕直播上留言提問，教師隨時回復，也可以定時在線答疑。

3 線上教學資源的開發(fā)與應用

網(wǎng)絡直播教學需要豐富的數(shù)字化教學資源作為支撐。為此，在線上教學過程中，本著邊教邊建、師生共建的思路，探索并實踐了利用SVIEW三維瀏覽器進行VR資源和數(shù)字教材等的集成開發(fā)及合理利用。

3.1 VR教學資源

汽車專業(yè)課程需要學生了解汽車零部件結(jié)構和工作原理，掌握實踐操作技能。而線上直播教學無法接觸設備實物，無法進行現(xiàn)場實操。因此，實踐教學就成為線上直播教學的一大瓶頸[3]。本次線上教學利用了虛擬仿真技術來彌補線上實踐教學的不足，通過開發(fā)和設計適合遠程操作的VR資源，開展線上虛擬仿真教學。

通過CAD建模工具(如Solidworks、CATIA等)逆向測繪機械零部件形成三維素材。三維模型建好以后，通過SVIEW輕量化三維(VR)資源集成系統(tǒng)進行VR資源開發(fā)。SVIEW主要包括編輯器、格式轉(zhuǎn)換器和三維瀏覽器(看圖紙)三大模塊，利用SVIEW編輯器進行三維模型編輯和動畫設計，再利用SVIEW三維瀏覽器進行遠程虛擬仿真教學。

(1) 結(jié)構原理仿真助教。教師可利用SVIEW三維瀏覽器直接進行結(jié)構原理展示(如圖3所示)，代替線下教學的實物展示，形象生動，方便學生理解。

圖3 利用SVIEW瀏覽器交互完成結(jié)構與原理仿真圖

(2)學生遠程交互助學。學生在課外遠程訪問VR資源，通過實時交互來進行自主學習和協(xié)作學習。

(3)在線編輯開發(fā)資源。利用SVIEW的在線編輯功能，以作業(yè)的形式，由學生自主或師生協(xié)作完成汽車總成部件的分組、名稱標識和動畫制作，進行VR教學資源的二次開發(fā)。

(4)虛擬裝配輔助實訓。利用SVIEW三維瀏覽器的虛擬拆裝功能，遠程完成學生的汽車拆裝訓練和實訓考核。學生通過拆裝訓練能在一定程度上熟悉汽車零部件的裝配關系及拆裝步驟。

3.2 數(shù)字化教材

數(shù)字化教材不同于紙質(zhì)平面教材，是集成了豐富多媒體素材資源的立體化教材。本課程的數(shù)字化教材在設計上，充分考慮了其助教和助學功能，既能代替課件開展網(wǎng)上直播授課，又能幫助學生完成課后自主學習。教材體系上采用了以知識點和技能點為基本元素的碎片化體系結(jié)構，方便師生按需取舍，也利于后期內(nèi)容更新與擴展。教材結(jié)構上有豐富的導航功能、多樣化的資源指引和友好的學習指導，利于學生自主學習。教材內(nèi)容上利用數(shù)字融媒體技術，鏈接多媒體資源和交互VR資源，展示復雜原理，輔助實踐操作。

在數(shù)字化教材的開發(fā)中，利用SVIEW三維瀏覽器進行圖片、動畫和視頻等設計，如通過三維模型爆炸視圖、剖切視圖等功能生成三維立體圖片；利用三維交互功能生成三維動畫和視頻[4]；利用SVIEW三維瀏覽器的二維碼分享功能生成相應的VR資源鏈接，可通過手機等移動設備掃碼訪問，完成遠程VR操作。如圖4所示，將利用三維瀏覽器生成的三維素材插入到教材中。

圖4 由SVIEW三維瀏覽器生成的教材插圖和二維碼鏈接圖

在數(shù)字教材的使用上，可以直接進行線上輔助教學，無需再制作教學課件。利用其中多樣化資源指引，方便資源查找，提高了授課的效率。數(shù)字化教材也可以采用WORD文檔或PDF文檔的形式來加以使用，方法是將圖片、動畫、視頻等資源以超鏈接的方式插入文檔中。線上授課時，選擇“閱讀視圖”和“導航窗格”(如圖5所示)，這樣就可以像PPT課件一樣來使用。

圖5 將WORD文檔的數(shù)字化教材以“閱讀視圖”模式展示圖

4 線上教學過程的監(jiān)控與評價

線上直播授課的最大難點在于對學生學習狀態(tài)的掌控和對教學效果的評價。在線直播教學中對學生學習的干擾因素主要有與學習無關的社交媒體信息、學習環(huán)境、網(wǎng)速及軟硬件條件等。根據(jù)相關研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計，疫情期間大學生線上學習的注意力保持時間約為20分鐘左右[5]。在線上直播課程中要把學生的注意力“搶”回來，需要從學生學習的情趣上、教學內(nèi)容的選擇上、教學過程的監(jiān)控手段上和教學效果的評價方法上下功夫。

4.1 興趣點監(jiān)控

學生注意力的核心來源于興趣點，如果學生對學習內(nèi)容不感興趣，任何強制性監(jiān)控手段也只是抓住其人，未必能抓住其心。在教學過程中，對關鍵知識點和技能點，通過問卷調(diào)查等方式及時反饋學生的關注點和興趣點，從而調(diào)整教學內(nèi)容、教學方法和教學手段。如選擇學生喜歡的汽車車型，采用三維仿真VR技術表現(xiàn)汽車結(jié)構與原理，提供豐富的維修案例等。

4.2 “打卡”監(jiān)控

除了定期考勤(課前、課中、課后)之外，上課期間，不定期抽選學生“打卡”。例如，指定個別學生開啟攝像頭“打卡”；要求某組學生對某個知識點已經(jīng)理解的打卡“666”，沒有理解的則打卡“000”。對未打卡的學生提出警告。打卡監(jiān)控并不完美，但能對上網(wǎng)課的學生起到即時約束作用。

4.3 大數(shù)據(jù)全程評價

藍墨云班課教學平臺對學生參與的所有活動都有經(jīng)驗值積分，在教學過程中盡量通過藍墨云班課開展教學活動，這樣可以完整記錄學生學習活動的軌跡，做到對學生客觀公正的評價。藍墨云班課教學平臺不但能記錄學生的學習活動和成長過程，還具有一定的大數(shù)據(jù)分析功能。通過定期對學生學習活動的參與程度和資源瀏覽情況等學情分析，對表現(xiàn)優(yōu)秀的學生給予表揚和鼓勵，對表現(xiàn)欠佳的學生提出預警，并及時調(diào)整教學策略。圖6為某經(jīng)驗值較低學生的學情分析圖。

圖6 經(jīng)驗值較低的學生學情分析圖

從圖6可以看出，該同學與優(yōu)秀同學的主要差距在于頭腦風暴、查閱資源和考評測試上。整體來看，所有學生的作業(yè)和測試情況都不太理想。

5 結(jié)語

以藍墨云班課與QQ電話為平臺的線上直播教學，通過優(yōu)化教學設計，數(shù)字教材與VR資源的有效結(jié)合，提高了線上直播教學的效率與效果。經(jīng)過疫情期間一個學期的線上教學實踐，通過對云班課教學活動統(tǒng)計和學生學情大數(shù)據(jù)分析，匯總后的學生綜合學習成績與往屆相比并沒有較大波動，成績分布也在正常合理范圍之內(nèi)。但是，由于考核內(nèi)容偏重于理論知識，對實操技能盡管有虛擬仿真訓練和考核，還是不能全面客觀地反映學生真實的技能水平。因此，對于實踐性較強的課程，線上直播教學只能作為一種補充教學形式，不能代替線下教學。

隨著VR技術在教育領域的廣泛應用，如裸眼3D、虛擬學校、虛擬課堂等的出現(xiàn)，將給線上直播教學帶來深刻的變革。在VR環(huán)境下的教學資源呈現(xiàn)、存儲與檢索策略，將是今后線上直播教學研究和改進的一大方向。

線上直播教學平臺應該充分利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，為師生在教學策略、教學資源管理和個性化學習方面提供幫助；盡可能地將所有教學活動都納入到教學平臺(云班課)管理，以便通過平臺對學生學習情況自動記錄跟蹤，對其下一步學習提出合理化建議，切實做到個性化學習和指導。