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三维交互式教学法
“三维交互式教学法”是通过三维交互式软件(Virtools等)将教学内容制作成具有沉浸性、交互性、构想性、动作性、自主性的虚拟现实环境,结合多媒体教学平台,让学生在教师指导下按知识框架进行自主学习的教学法。笔者在 CAD室内设计教学中就尝试运用了 “三维交互式教学法”。
一、CAD室内设计三维交互式教学法的构成要素
三维交互式教学法首先要明确本课程的教学内容,对教材进行“知识块”处理,分模块教学,构建知识框架;其次通过学习指导系统引导学生进行自主学习;再由课程资源系统对学习内容提供支持;最后通过诊断评价系统对学生的学习效果进行综合评价,并反馈出学生不足的知识点以便强化训练。 1. 教学内容系统:CAD室内设计课程介绍;教学目标、教学计划、重点难点;模块设计、知识块处理、知识框架建构;实例。
2. 学习指导系统:导航条、内容检索、关键字索引;问题、任务设置;提示;知识链接;步骤演示;方法比较;知识点总结;教师指导;小组、全班讨论。
3. 课程资源系统:教学课件(三维交互式虚拟实境);工程
资料、案例,现场视频、图片,图纸;实体、曲面三维模型库,材质库,实例库;练习库,试题库;室内设计指导书;相关资源的网址。
4. 诊断评价系统:练习、测验、批改、结果对照分析、反馈出学生不足的知识点。
二、CAD室内设计三维交互式教学法的实施
1. 教学内容(模块)设计
按照实际工作流程来设计教学流程模块,每个模块再细分为各知识块,制作出相应的三维交互式虚拟实境。各模块设计如下:
(1)CAD室内设计课程介绍:教学目标、教学计划、知识框架。
(2)洽谈工程:客户需求;测量现场尺寸;手绘户型平面图、效果图。
(3)三维形体的空间关系:空间要素;形体的特征面、六视图和轴测图;坐标系;组合体的空间关系。
(4)三维形体设计和简单渲染:三维实体(基本体、组合体、拉伸体、旋转体);三维曲面;综合应用(“教室”、“家”的形体设计)。
(5)材质设计:直接附着类材质;贴图类材质;综合应用(“教
室”、“家”的材质设计)。
(6)灯光设计:环境光、平行光、点光源和聚光灯;综合应用(“教室”、“家”的灯光设计)。
(7)CAD三维效果图:客厅、饭厅、卧室、书房、厨卫间;综合应用(“教室”、“家”的整体设计)。
(8)平面、立面装修图:平面装修图;立面装修图;综合应用(“教室”、“家”的平立面装修图)。 2. 模块的教学实施
下面以一个有代表性的模块为例来阐明实施过程。 模块:三维形体的空间关系
(1)“环游地球”的三维交互式虚拟实境
利用地理空间要素(形状、大小、方位、距离)发展学生的空间思维,使学生理解空间要素及参照物。老师指导学生选择出发地点、交通工具,体验在虚拟实境中游历不同城市建筑物,让学生比较采用什么工具、走哪条路线最好;接着以某物为参照,让学生回答所选的参照物与所观察的建筑物之间的方位、距离;然后设置问题情境:学生“站”在不同位置来观察建筑物,为什么看到的形状、大小不同?引导学生思考原因并找出规律。
(2)“三维形体的空间关系”的三维交互式虚拟实境 从三维模型入手,给形体的特征面着红色,不同面着不同的颜色。让学生体验“站”在不同位置(视点)观察形体,看到
形体的四个方向的轴测图及上、下、左、右、前、后六视图;接着依次给出各个视图,让学生选择从哪个方向观察?再同时显示出轴测图和六视图对照,以理解形体的六视图和轴测图。 将实体的特征面分别放在水平面和垂直面上,设置问题情境:同样的形体有的竖立、有的平躺,怎样绘出不同方向的实体呢?先让学生将三维坐标系移到三维实体上,选择将坐标系的XOY面(绘图平面)放在特征面上;之后只显示形体在XOY面上的特征面,再沿高度方向生成实体。使学生理解重点知识“转换坐标系”的目的:只能在XOY平面上绘图,想在哪个平面上绘图就要把XOY平面先转换到此平面,绘出特征面后设置高度生成实体。再让学生归纳创建实体的过程:先转换坐标系的XOY面至实体特征面所在的平面,接着在XOY面绘出特征面的形状,然后设置高度生成实体。
测量各特征点的X、Y、Z坐标值,理解实体的长、宽、高,接着把坐标原点从实体上移到另一个参照点,再次测量各特征点的X、Y、Z坐标值,并加以比较,以理解三维坐标系。 最后让学生分析组合体,左边是六种三维基本实体,右边是组合体,学生先在组合体中找到各种基本体,找到一个,它就会改变颜色,直到全部找出;之后组合体分散成各基本体,再由学生把它们组合起来(并、差、交)。学生在“搭积木”的游戏中,认识基本实体及其组合方式。
责任编辑潘孟良