三维可视化设备辅助的《Unity3D开发》教学探索
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作者:李维 张二虎 郭宸磊
摘 要：多媒体技术和网络技术的飞速发展促使智能终端设备走进大学课堂，为教学改革提供了一种全新的载体。针对目前多媒体教学的不足，作者提出一种三维可视化设备辅助的《Unity3D开发》教学方法。将现代技术与高校教学相结合，一方面丰富教学内容，为教师提供多样的、形象的教学思路;另一方面直观地展示知识的本质，激发学生的求知欲望，最终达到理想的教学效果。
关键词：三维可视化设备;辅助教学;多媒体;Unity3D开发
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）08-0094-03
一、引言
信息技术的快速发展不仅对人们的学习、工作和生活产生深远影响，也对教育领域带来革命性变化。以往教师填鸭式地通过口述和板书将知识传播给学生，学生习惯性地被动接收知识的传统教学模式[1]，被运用计算机并借助于预先制作的教学软件来开展教学活动的多媒体教学[2]所打破，为课堂教学注入新的活力。多媒体设备与学科教学的融合已成为现代课堂的一大特色。
《Unity3D开发》是数字媒体技术专业的一门重要专业课，旨在培养学生对三维交互场景开发设计的概念、总体架构与规划、编辑器使用、GUI界面设计、脚本编写、游戏元素布局、物理模拟、输入控制、数据存储等知识的掌握，以塑造学生的整体思维能力、设计开发的创造能力以及视觉展现的表达能力[3]。在教学中，恰当运用多媒体设备，不仅会丰富课堂教学内容，激发学生学习专业知识的浓厚兴趣，而且会充分扩展知识，开拓学生视野，达到提升教学质量的效果。
但多媒体技术的广泛应用给知识的传播带来了许多便利，同时也暴露出了其局限性[4]。课堂忽略了原先的教学模式，导致各种形式主义，片面追求视觉效果，学生依赖多媒体课件，产生惰性，不想思考，影响了思维发展。教学是教师与学生之间共同发展的过程，相互促进从而使得思想和理念相互结合，形成一个学习共同体。教师在运用多媒体教学时，应结合专业特点，借助于专业设备来辅助多媒体教学，有效地利用先进技术来指导学生更好地学习。因此提出一种三维可视化设备辅助《Unity3D开发》的教学模式，来提高学生理解能力和想象能力，实现这门课程在教育方面的意义。
二、多媒体设备的局限性
多媒体设备在教育领域发挥着重要的作用，是培养高层次人才的重要工具。近年来各高校在学科发展和教育平台建设中，通过各种渠道大量购置和更新多媒体设备。但运用多媒体技术辅助专业课程教学中仍存在一些局限性问题。
1.多媒体理论受限
高校教师大多对本专业知识熟悉，对多媒体设备辅助教学的理论储备并不是太深厚。教师尽管运用了多媒体技术，产生了一系列课堂教学成果，但实际上教师工作量大，学习多媒体教学理论的途径少，几乎没有时间去开展这方面的学习。在教学中，对多媒体设计理念认识不足，素材案例不能整合到教学中，没有将多媒体设备的优势真正融入教学内容中，导致教学活动缺少整体性和连贯性，教学效果欠佳。
2.学生培养受限
教师在教学过程中过度依赖多媒体设备，妨碍了学生主体、教师主导的地位，制约了教学过程的生长性与交互性。课堂上教师如果只是一味放映多媒体课件，学生更多关注課件内容，没有师生情感共鸣的氛围和共同探讨的热情，那么本应教师与学生共同研究的内容变成了教师利用课件单向灌输式教学，大大减弱了课堂互动的效果。教师沦为课件放映者，影响学生知识理解和掌握能力的培养，导致课堂学习效果降低。
三、三维可视化设备的必要性
随着网络技术的发展和智能电子产品的普及，课堂教学正在呈现出多种高效、便捷、丰富多彩的新模式。基于三维可视化设备辅助《Unity3D开发》课程，通过科学的方法去解决教学过程中存在的问题，使教学直观性更强，教学形式更多样化。
1.辅助多媒体教学
在《Unity3D开发》教学中，丰富的三维场景内容展示离不开专业设备的支持。教师专业知识扎实，对三维可视化设备操作熟练，不用花太多精力和时间便可以应用到课堂教学中，在多媒体教学中进行内容辅助、补充和强化。教师根据教学活动、教学设计理念，合理地利用三维可视化设备填充自身的教学想法，将Unity3D开发的不同材料进行整合，为学生带来更加丰富多彩、充实有趣的课堂内容，丰富学生的知识面，以充分发挥技术辅助教学的作用。
2.形象化教学
理论是实践的基础，但往往理论课堂教学枯燥无味，学生容易失去兴趣，教学质量大打折扣。学生在教学中主要以听觉和视觉两条渠道来获取信息，其中视觉通道在学生学习兴奋度提高方面占比较大。借助于三维可视化设备，教师可以将《Unity3D开发》中的课堂理论与实践内容通过增强现实技术表达出来，从而刺激学生感官，更好地抓住学生的注意力，形成良好的学习氛围，提高教学质量。通过三维可视化设备，能使抽象的、难以理解的知识变成直观、生动、形象的视觉信息，促进学生思维能力的发展和理解能力的提高。
四、三维可视化设备辅助的教学模式
三维可视化设备辅助教学是利用增强现实技术将三维场景的展示应用于教学过程中，为学生创造一个与教学内容相关的教学情境，激发学生学习兴趣，加深学生对知识的理解，从而提高学习效率。
1.理论基础
建构主义学习理论认为知识是学生在一定情境下，通过意义建构的方式获得，教师由知识传递者转变成引导者和帮助者，学生由知识接受者转变成主动获取者，形成以“教师为主导，学生为主体”的双主教学[5]。在《Unity3D开发》课堂上，利用三维可视化设备构建三维对象和场景模型，激发学生学习热情，学生在主动参与中建构新的经验和知识，逐步培养思维拓展能力。 人本主义理论[6]认为培养人的全面发展是教学的主要目的。学生的学习需求与课堂上的学习内容相吻合，才能最大程度地激发学生的积极性和主动性。教师应该给学生提供相应的教学材料，为学生营造良好的环境，引导学生从自身角度去了解事物本质。通过三维可视化辅助教学，使《Unity3D开发》教学内容更加生动，让学生的学习愿望更加强烈，相关活动都围绕学生展开，充分发挥学生能力，达到学习目的。
2.前期准备
如何更好地利用三维可视化设备进行课题教学，切实提高《Unity3D开发》教学质量，前期准备必不可少。
首先教师需要提升专业素养。教师除了掌握教材内容外，还应该将与教材内容相关的专业知识、行业动态、学术前沿密切结合起来学习，努力提升自身综合知识修养，丰富自身知识底蕴。这样在利用三维可视化设备时，才能更好地帮助学生构建认知结构，保证教学内容的科学性。其次教师要注重三维可视化设备运用的灵活性。教师按照教学进度灵活使用专业设备，把要讲的知识加以整理与展示，促使Unity3D课堂教学丰富多彩，提高学生的学习效果。再次三维可视化设备的使用要契合教学整体设计。作为一种辅助教学的工具，使其与教学内容融为一体，是教师应该注意的重点。
3.教学设计
《Unity3D开发》教学中的三维可视化设备是辅助教师将教学内容传递给学生的重要信息载体，其承载着课程的目标和教学的目标，不仅是教师课前备课成果的展示，也是学生在课堂上获取知识的重要途径。良好的三维可视化素材可以将内容明朗地呈现在学生面前，更加高效地将信息传递给学生。
（1）创设良好情境
《Unity3D开发》教学目标中的知识与能力、过程与方法都是为培养学生情感和价值观所服务的。情感目标是教学的重点，也同时是教学的难点。教学中模型、粒子、物理感知、环境等的设计，容易让学生产生枯燥感，情感元素逐渐消失。借助于三维可视化设备，可激发学生学习场景创建的兴趣。
首先课题导入是创设良好情境的开端。Unity3D开发涉及三维坐标，单纯口头教学无法激起学生兴趣。利用三维可视化设备，借助于三维场景来构建学习情境，不知不觉中将学生带入其中，一方面将枯燥的知识以增强现实的形式表现出来，作用于多种感官，提高学生的识记和理解;另一方面利用三维媒体在短时间内将学生注意力集中到课堂上，课堂导入快而有效。
其次，在三维对象构建时运用三维可视化设备创建良好的情境可以使学生深入走进Unity3D开发技术的学习。比如在粒子特效制作时，教师利用专业设备优势将学生带入情境中，通过对粒子的创建，大小、速度、颜色、规模等参数的调整，在短时间内高效地展示更多信息，使学生实时地一目了然地掌握整个操作过程，更容易接收新鲜内容，有利于课堂效率的提升。
（2）关注学情变化
Unity3D开发的教学中以学生为主体，教学与学生息息相关。教师在整体把握课堂的同时，应针对不同学生的学习状况，采用不同的教学方法。如何利用三维可视化设备关注学情，因材施教，激发学生热情，是教学设计又一关注的重点。
首先课堂导入环节，根据学情来确定课堂教学内容的重难点。将《Unity3D开发》课程与相关专业课程知识衔接好，在已有的基础上讲授新内容，引起学生的兴趣。Unity3D开发需要三维建模技术，教师对学生学情掌握清楚后，通过三维可视化设备演示三维模型，利用提问让学生温故知新，从而顺利地进入新课程的学习，且不会使学生产生厌倦感。
其次，在课堂上从学生的理解程度和发展水平的实际情况出发，有效地将三维可视化设备与教学内容进行整体融合。对于较难描述的知识，借助于专业设备手段，来达到发展学生想象力和理解力的效果。比如在講授Unity3D开发的三维交互时，在学生直接经验或间接经验的基础上，教师用清晰的语言对脚本进行描述，辅以三维可视化设备，使学生在头脑中形成意境，促使学生再造想象空间。
4.教学效果
在基于三维可视化设备辅助的Unity3D开发教学的基础上，以本专业开展的《Unity3D开发》课程为例，选用3D全息风扇屏和智能平板两个设备对这种教学模式进行实践，图1和图2分别给出了两个模型的演示效果。通过问卷调查和测验成绩对2016级数字媒体技术专业学生进行学情分析。
首先通过问卷调查，大致了解借助于三维可视化设备进行《Unity3D开发》课程教学的可行性和有效性。90%以上的学生对设备辅助教学持积极态度，认为在导入新课、整体感知、拓展延伸等各个教学环节适合使用设备辅助教学的学生以10%的比例依次递增，大部人学生认为利用设备创设三维交互场景比较符合情境，利用三维可视化设备调动其学习Unity3D开发的兴趣。从数据可以看出，大部分学生对三维可视化设备辅助Unity3D开发教学的认可度较高，对知识的学习、思维发展、能力的提升有较大帮助。
其次对使用设备辅助教学的实验班和未使用设备辅助教学的对照班进行了两次小节测验。表1给出了在实验前后两个班学生的测验成绩。从数据结果看，实验班学生前测成绩稍微低于对照班学生成绩，在教学实验进行了一个月后对两个班学生进行测验，从成绩可知实验班的学习状况优于对照班。三维可视化设备辅助Unity3D开发教学的应用对学生的学习产生了积极影响，带来了很大帮助。
《Unity3D开发》一直是大学数字媒体技术专业的一门重要课程，在课堂教学中采用先进的三维可视化设备，优化与改善设备辅助教学的应用效果，有利于教学目标的顺利完成，也有助于激发学生学习的积极性。在教学中实现教学形态、教学方法、教学手段的多样化，达到教学效果的最优化。
参考文献：
[1]蔡宝来.传统教学论的产生及发展历程[J].教育研究， 2000（6）：61-66.
[2]李士太，王慧.传统教学与多媒体教学在高校教学中的思考[J].教育教学论坛，2010（29）：171-172.
[3]段雪琦.高职院校数字媒体应用技术专业Unity3D课程教学问题浅析[J].天工，2019（2）.
[4]何楠.论多媒体教学中存在的问题及其对策[J].黑龙江高教研究，2006（1）：127-129.
[5]王沛，康廷虎.建构主义学习理论述评[J].教师教育研究，2004（05）：18-22.
[6]刘宣文.人本主义学习理论述评[J].浙江师范大学学报，2002（1）：91-94.（编辑：鲁利瑞）
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