桌面三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以初中《科學(xué)》天文主題為例.pdf

1、桌面三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以初中《科學(xué)》天文主題為例D e s i g n a n d I m p l e m e n t a t i o n o f D e s k t o p3 D V i r t u a lL e a r n i n gE n v i r o n m e n t ：T a k e A s t r o n o m y o f S c i e n c eC u r r i c u l u ma t J u n

2、 i o rH i g h S c h o o l f o rE x a m p l e作者：羌紅A u t h o r ：Q i a n g H o n g學(xué)位類別：理學(xué)碩士D e g r e eC a t e g o r y ：M a s t e r o f S c i e n c e學(xué)科專業(yè)：教育技術(shù)學(xué)D i s c i p l i n e s ：E d u c a t i o n a lT e c h n o l o g y研究

3、方向：教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)資源開發(fā)D i r e c t i o no f R e s e a r c h ：I n s t r u c t i o n a lD e s i g n a n d D e v e l o p m e n t o fT e a c h i n gR e s o u r c e s指導(dǎo)教師：李欣教授S u t “ P r o f ．L 。X i n b u p e r w s o r ：P r o I L 1A l

4、 n浙江師范大學(xué)教師教育學(xué)院S c h o o l o f T e a c h e r E d u c a t i o n ，Z h e j i a n gN o r m a l U n i v e r s i t y二O —O 年四月九日桌面三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一 1 ㈣刪——以初中《科學(xué)》天文主題為例摘要天文學(xué)主題是初中科學(xué)課程一個(gè)重要的組成部分，也是科學(xué)學(xué)習(xí)中比較抽象的內(nèi)容之一。目前，有關(guān)天文主題的課件主要還是以文本、靜態(tài)

5、圖像，或簡單的動畫模擬為主，缺乏情境導(dǎo)入，學(xué)習(xí)者與教學(xué)內(nèi)容的交互性不足。其結(jié)果是導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失，教學(xué)效果并不理想。本文針對上述存在的問題，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以初中《科學(xué)》課程中的“天文“ 單元作為研究的切入點(diǎn)，旨在創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，把天文教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的運(yùn)動過程等形象生動地重現(xiàn)出來，幫助學(xué)生把握天文現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，完成相關(guān)知識的自我建構(gòu)。首先，筆者通過閱讀大量國內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)，在分析其它桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)架構(gòu)方案的

6、基礎(chǔ)上確定了在3 D SM a x 中建模、在V i r t o o l s 中完成交互設(shè)定的系統(tǒng)架構(gòu)方案；其次，深入研究了相關(guān)學(xué)習(xí)理論對虛擬環(huán)境架構(gòu)的指導(dǎo)意義，并以“隱喻投射”為基礎(chǔ)，提出了場景層、學(xué)習(xí)層、導(dǎo)航層以及交互層的設(shè)計(jì)方法；第三，在確定了天文主題虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境功能模塊的基礎(chǔ)上，研究了三維建模技術(shù)、材質(zhì)貼圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了虛擬學(xué)習(xí)場景和虛擬天體模型構(gòu)建；研究了導(dǎo)航、交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對虛擬環(huán)境的漫游和虛擬天體的交互操作。最后，綜合以上

7、研究工作，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了“太陽系與星際航行“ 虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并對虛擬環(huán)境的使用效果進(jìn)行了初步的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明：真實(shí)的太空學(xué)習(xí)情境激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)策略引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，提供發(fā)現(xiàn)式的學(xué)習(xí)思維軌跡，培養(yǎng)學(xué)生高層次的思維技能，使學(xué)生對難以理解的天文知識掌握地更透徹、更牢固。下一步工作，我們將進(jìn)一步充實(shí)源知識的內(nèi)容，完善交互功能，以及實(shí)時(shí)聊天室的設(shè)計(jì)，使得虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的相關(guān)功能更趨完善。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；三維虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境；