吳建平 姬永倩 陳培德 余秋磊 田玲芳
摘? 要 將全息技術(shù)應(yīng)用于教室中,并將全息技術(shù)與圍觀式教學(xué)相結(jié)合,具體以初中生物課程中觀察細(xì)胞、觀察大型動(dòng)物為例,通過(guò)具體的教學(xué)設(shè)計(jì)與技術(shù)手段將整節(jié)課程以全息的方式呈現(xiàn)出來(lái),結(jié)合圍觀式教學(xué)法,以符合現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)以及知識(shí)的快速構(gòu)建,使學(xué)生在立體空間中進(jìn)行全方位觀察與學(xué)習(xí),真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主化、情境化、個(gè)性化。
關(guān)鍵詞 全息技術(shù);圍觀式教學(xué);教育技術(shù);教學(xué)設(shè)計(jì);全息教
室;初中生物
中圖分類(lèi)號(hào):G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2019)01-0020-04
1 前言
全息技術(shù)作為新興技術(shù)之一,以其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在眾多技術(shù)中脫穎而出。全息技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)物在虛擬環(huán)境中360°無(wú)死角展現(xiàn),帶給人們新的視覺(jué)體驗(yàn)。憑借這一優(yōu)勢(shì),全息技術(shù)可被應(yīng)用于教育中,以其優(yōu)勢(shì)促進(jìn)教育的發(fā)展。同時(shí),新時(shí)代的教育技術(shù)迫切需要新的力量注入來(lái)滿(mǎn)足人們對(duì)教育的高質(zhì)量需求。如今網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)都是平面的、單一的,全息技術(shù)的立體感完全克服了這一不足,將全息技術(shù)應(yīng)用于教育中是教育領(lǐng)域的重要研究課題,也是未來(lái)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。
2 全息教室的依據(jù)與可行性
技術(shù)依據(jù)? 本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的主要技術(shù)是計(jì)算機(jī)學(xué)、光學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的全息技術(shù)。全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理來(lái)記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。全息影像是真正的三維立體影像,使用者不需要佩戴立體眼鏡或其他任何的輔助設(shè)備,就可以在不同角度裸眼觀看影像,其基本機(jī)理是利用光波干涉法同時(shí)記錄物光波的振幅與相位。由于全息再現(xiàn)象光波保留了原有物光波的全部振幅與相位的信息,故再現(xiàn)象與原物有著完全相同的三維特性[2]。
理論依據(jù)? 全息技術(shù)應(yīng)用于教育中的主要理論依據(jù)有認(rèn)知理論、建構(gòu)主義理論、模擬法則理論,這三條理論都可作為全息技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)的理論基礎(chǔ)。認(rèn)知理論認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的直覺(jué)思維應(yīng)該與其行為的表現(xiàn)、圖像的識(shí)別、符號(hào)的認(rèn)識(shí)相一致?;诖?,全息技術(shù)可以為學(xué)生提供立體感強(qiáng)烈的逼真影像,從而對(duì)學(xué)生產(chǎn)生刺激,將用語(yǔ)言難以描述的實(shí)物栩栩如生地展現(xiàn)在學(xué)生面前,給予學(xué)生大量直覺(jué)思維的感知。建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)的建構(gòu)來(lái)自個(gè)人經(jīng)驗(yàn),是全息技術(shù)與教育相結(jié)合的最有利理論基礎(chǔ)。全息技術(shù)打破人與計(jì)算機(jī)的界限,為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的良好環(huán)境,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的情景化、個(gè)性化。模擬法則是以模型與生活原理之間的物理、化學(xué)機(jī)理相似為基礎(chǔ)的模擬方法,是全息技術(shù)與教育相結(jié)合的主要理論依據(jù)。通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)物相似的虛擬模型,使學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)以達(dá)到意義學(xué)習(xí)的目的[3]。
全息教室的可行性分析? 技術(shù)應(yīng)用于教育中的利弊一直是現(xiàn)代教育技術(shù)學(xué)所討論的熱點(diǎn)問(wèn)題,如何發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以?xún)?yōu)化教育,是教育技術(shù)所研究的重要問(wèn)題。教育中技術(shù)的選擇與使用要合適、適當(dāng),選擇依據(jù)不僅要考慮學(xué)習(xí)者特征,還要結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容要求以及物質(zhì)環(huán)境條件等諸多方面選擇合適的技術(shù),之后還需考慮使用該技術(shù)會(huì)給教育活動(dòng)帶來(lái)什么樣的效果,會(huì)產(chǎn)生哪些有利或不利的影響等,充分發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以促進(jìn)教育發(fā)展。
本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將全息技術(shù)應(yīng)用于課堂學(xué)習(xí)中。
首先,選擇合適的教學(xué)對(duì)象以及所呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容。本設(shè)計(jì)選擇初中學(xué)生作為教學(xué)對(duì)象,原因是處于本階段的學(xué)生對(duì)事物有著強(qiáng)烈的好奇心以及容易接受新鮮事物,更容易培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣[4]。所選擇的教學(xué)內(nèi)容是初中生物“觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”和“觀察大型動(dòng)物”。所選內(nèi)容的共同特點(diǎn)是二者均為日常生活中見(jiàn)不到的或不常見(jiàn)到的實(shí)物,同時(shí)采用觀察學(xué)習(xí)的方法更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)。再者,兩節(jié)課程需要掌握的內(nèi)容并不是很多,所以學(xué)生既可以專(zhuān)注于本節(jié)課的內(nèi)容,也不會(huì)產(chǎn)生太大的學(xué)習(xí)壓力。
其次,選擇合適的教學(xué)方法。本設(shè)計(jì)選擇圍觀式教學(xué)法,該方法既有利于全息教室的教學(xué),也有利于學(xué)生之間進(jìn)行交流討論。
最后,完成整個(gè)全息教室的搭建。
3 全息教室技術(shù)設(shè)計(jì)
將全息技術(shù)應(yīng)用于教育中的主要目的是優(yōu)化、提升課堂教學(xué)質(zhì)量和效率,為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,進(jìn)而促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。同時(shí),全息技術(shù)的應(yīng)用為教育發(fā)展提供了新的思路和方向。全息技術(shù)可以應(yīng)用于教學(xué)中的諸多方面,如課堂教學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、歷史人物、數(shù)學(xué)空間幾何圖形以及動(dòng)植物微觀細(xì)胞的展示等。
本次設(shè)計(jì)將全息技術(shù)具體應(yīng)用于初中生物“觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”和“觀察大型動(dòng)物”的教學(xué)中。充分利用全息影像強(qiáng)烈的立體感優(yōu)勢(shì),克服教師抽象的口述及觀看視頻的平面化存在的不足。全息教室的設(shè)計(jì)主要是將全息技術(shù)搬進(jìn)課堂,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容通過(guò)電腦主機(jī)、顯示器、投影儀等呈現(xiàn)出來(lái),再通過(guò)透明四面錐體對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行立體再現(xiàn),增強(qiáng)畫(huà)面的立體感。整個(gè)全息教室的搭建分為教師編寫(xiě)教案、制作課件、錄制全息視頻、編輯視頻、選擇顯示器、制作透明四面錐體以及進(jìn)行搭建等過(guò)程。整個(gè)教學(xué)體系主要依據(jù)認(rèn)知主義、建構(gòu)主義、模擬法則等理論,轉(zhuǎn)換師生角色,教師為學(xué)生助理,控制教師終端系統(tǒng)并記錄學(xué)生表現(xiàn);學(xué)生圍坐在虛擬影像周?chē)灾鲗W(xué)習(xí)并相互交流,通過(guò)學(xué)生終端進(jìn)行知識(shí)總結(jié)。教師終端與學(xué)生終端將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,最后將數(shù)據(jù)分析結(jié)果反饋給教師與學(xué)生,學(xué)生將原有知識(shí)與分析結(jié)果進(jìn)行整合,建構(gòu)出自己的知識(shí)體系。
全息教室設(shè)計(jì)原理如圖1所示。全息教室技術(shù)路線如圖2所示。全息教室教學(xué)體系設(shè)計(jì)如圖3所示。
4 全息教室的應(yīng)用設(shè)計(jì)
【設(shè)計(jì)一】全息教室:初中生物“觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”
科目:初中生物“觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)”。教學(xué)對(duì)象:初中學(xué)生。課時(shí):一課時(shí)。
1)教學(xué)內(nèi)容分析:本節(jié)課的主要內(nèi)容是對(duì)細(xì)胞進(jìn)行觀察,并了解細(xì)胞中各部分的功能。全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的立體展示,更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。
2)教學(xué)目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo):了解細(xì)胞的組成;了解細(xì)胞的各部分功能。能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。情感目標(biāo):激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)習(xí)的積極性。
3)學(xué)生特征分析:初中生已經(jīng)具備一定的社會(huì)屬性,有自己的想法和行為特點(diǎn),但由于年齡小,心理不成熟,容易受環(huán)境影響;對(duì)事物充滿(mǎn)好奇心,有探索欲,更易培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。全息教室為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供環(huán)境。
4)教學(xué)策略選擇:采用圍觀學(xué)習(xí)方式結(jié)合小組討論,教師可做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)習(xí)。全息影像的空間立體效果更有利于圍觀式學(xué)習(xí)與相互討論。
5)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)。重點(diǎn):學(xué)生對(duì)細(xì)胞進(jìn)行觀察學(xué)習(xí)。難點(diǎn):學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行整理和理解。全息視頻中將所有知識(shí)點(diǎn)都顯示在細(xì)胞旁側(cè)輔助學(xué)習(xí)。
6)教學(xué)過(guò)程。
導(dǎo)入:用一捧花引入本節(jié)課,要求學(xué)生說(shuō)出植物是由什么構(gòu)成的。
學(xué)生:植物是由細(xì)胞組成的,那細(xì)胞到底是什樣子的?
教師:那接下來(lái)我們就來(lái)通過(guò)全息視頻進(jìn)行學(xué)習(xí),看看細(xì)胞到底長(zhǎng)什么樣子。
教師引導(dǎo)學(xué)生觀看全息視頻并進(jìn)行學(xué)習(xí),讓學(xué)生通過(guò)全息視頻畫(huà)面觀察細(xì)胞以及細(xì)胞的具體結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)細(xì)胞各個(gè)組成部分的功能和作用;確認(rèn)學(xué)生觀察學(xué)習(xí)完之后,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論,相互交換所學(xué)到的知識(shí)點(diǎn),并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí);總結(jié)整節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),并對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧以加深記憶。全息教室為學(xué)生提供形象生動(dòng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu),使學(xué)生更加深入地學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力。
7)教學(xué)評(píng)價(jià):全息技術(shù)為學(xué)生提供了立體感強(qiáng)烈的細(xì)胞虛擬影像,學(xué)生能夠在觀察中進(jìn)行自主學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)寓教于樂(lè)。
全息教室設(shè)計(jì)方案如表1所示,課堂形式采用圍觀學(xué)習(xí)方式結(jié)合小組討論,預(yù)期效果及效果圖如圖4所示。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,教師由課堂的主宰者轉(zhuǎn)換為學(xué)生的助理,讓學(xué)生通過(guò)觀看立體感強(qiáng)烈的虛擬細(xì)胞進(jìn)行自主學(xué)習(xí),為學(xué)生提供適當(dāng)幫助,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。
注意事項(xiàng):全息影像應(yīng)突出對(duì)細(xì)胞的展示以及文字解釋;在教學(xué)過(guò)程中,播放全息視頻時(shí)要找準(zhǔn)透明四面錐體與顯示器的位置,以免影響全息視頻的成像效果。
【設(shè)計(jì)二】全息教室:初中生物“觀察大型動(dòng)物”
科目:初中生物“觀察大型動(dòng)物”。教學(xué)對(duì)象:初中學(xué)生。課時(shí):一課時(shí)。
1)教學(xué)內(nèi)容分析:本節(jié)課的主要內(nèi)容是對(duì)生活中不常見(jiàn)到的大型動(dòng)物進(jìn)行觀察,具體以北極熊、海象、鯊魚(yú)為例。全息教室為學(xué)生提供立體感強(qiáng)烈的虛擬影像。
2)教學(xué)目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo):了解大型動(dòng)物;知道大型動(dòng)物的生活習(xí)性。能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生的觀察力。情感目標(biāo):激勵(lì)學(xué)生保護(hù)大自然、保護(hù)動(dòng)物。
3)學(xué)生特征分析:初中學(xué)生活潑好動(dòng),具有較強(qiáng)的觀察能力,在學(xué)習(xí)方面,注意力、記憶力、理解能力、思維能力、表達(dá)能力等不斷增強(qiáng)。全息課堂為學(xué)生提供可觀察學(xué)習(xí)的環(huán)境。
4)教學(xué)策略選擇:采用圍觀學(xué)習(xí)方式結(jié)合小組討論,教師可做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)習(xí)。全息影像的空間立體效果更有利于圍觀式學(xué)習(xí)與相互討論。
5)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)。重點(diǎn):學(xué)生對(duì)北極熊、海象、鯊魚(yú)進(jìn)行觀察。難點(diǎn):學(xué)生對(duì)大型動(dòng)物的認(rèn)識(shí)總結(jié)。虛擬立體影像更有助于學(xué)生觀察。
6)教學(xué)過(guò)程。
導(dǎo)入:同學(xué)們喜歡動(dòng)物嗎?那么大型的動(dòng)物又知道哪些,了解多少呢?
學(xué)生:有熊、鯊魚(yú)、恐龍……
教師:那接下來(lái)我們就來(lái)通過(guò)全息視頻進(jìn)行學(xué)習(xí),看看北極熊、海象、鯊魚(yú)。
教師引導(dǎo)學(xué)生觀看全息視頻并進(jìn)行學(xué)習(xí),讓學(xué)生通過(guò)全息影像觀察北極熊、海象、鯊魚(yú),描述它們的身體形態(tài)、生活習(xí)性;確認(rèn)學(xué)生觀察完之后,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論,并相互交換所學(xué)到的知識(shí)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí);總結(jié)整節(jié)課的知識(shí)點(diǎn),并對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回顧以加深記憶。全息教室為學(xué)生提供了更為形象生動(dòng)的動(dòng)物影像,學(xué)生可以自由觀察、自主學(xué)習(xí),鍛煉自學(xué)能力。
7)教學(xué)評(píng)價(jià):大型動(dòng)物是學(xué)生生活中不常見(jiàn)到的且有必要了解的,全息教室為學(xué)生提供了立體感強(qiáng)烈的觀察模型,學(xué)生能夠在觀察中進(jìn)行自主學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)寓教于樂(lè)。
全息教室設(shè)計(jì)方案如表2所示,課堂形式采用圍觀學(xué)習(xí)方式結(jié)合小組討論,預(yù)期效果及效果圖如圖5所示。本節(jié)課展示大型動(dòng)物以北極熊、海象、鯊魚(yú)為例,利用全息技術(shù)為學(xué)生提供立體感強(qiáng)烈的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境,更有利于學(xué)生進(jìn)行觀察和學(xué)習(xí),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
注意事項(xiàng):全息視頻中解釋語(yǔ)句要簡(jiǎn)潔、明了;在安裝整個(gè)設(shè)備時(shí),注意將電腦顯示器水平放置并進(jìn)行固定;下課注意設(shè)備的保存。
5 結(jié)語(yǔ)
全息教室的創(chuàng)新點(diǎn)? 全息教室將給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)全新的、臨場(chǎng)感極強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境;給教師帶來(lái)更有效
率、實(shí)用的教學(xué)方式,是現(xiàn)代教育技術(shù)的突破方向;打破傳統(tǒng)的以講授為主的教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的情景化、自主化和個(gè)性化,促進(jìn)意義學(xué)習(xí)的發(fā)生;打破平面化、單一化的多媒體教學(xué)方式,以立體的視角進(jìn)行教學(xué)。
全息教室的實(shí)際意義? 將全息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中,解決了現(xiàn)階段教育所面臨的困境,也為教育發(fā)展提供了新的方向和思路。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教學(xué)相較于傳統(tǒng)教育有著一定的優(yōu)勢(shì),無(wú)論是教師與學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變,還是學(xué)習(xí)方式的靈活,都為人們創(chuàng)造了更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。但問(wèn)題也隨之產(chǎn)生,如教學(xué)模式單一,教學(xué)交互性差,退學(xué)率高,結(jié)業(yè)證書(shū)大多不被認(rèn)可,忽視學(xué)生的自主性和個(gè)性化,等等。信息化教育發(fā)展迫切需要新的力量注入,解決問(wèn)題,推動(dòng)發(fā)展。
全息技術(shù)的虛擬影像立體感強(qiáng)烈,可以營(yíng)造出一個(gè)趨于真實(shí)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。這一優(yōu)勢(shì)為學(xué)生提供了不同于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生完全自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)和建構(gòu)自己的知識(shí)體系,進(jìn)而提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握、提高效率,優(yōu)化教學(xué)過(guò)程,提高教學(xué)質(zhì)量,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),促進(jìn)意義學(xué)習(xí)的發(fā)生[5]。同時(shí),全息技術(shù)在教育中加入了情景化學(xué)習(xí)、益智游戲、協(xié)作學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程教育等手段,豐富了教育形式,也突破了現(xiàn)階段教育的瓶頸。筆者相信,全息技術(shù)與教育的結(jié)合將會(huì)是教育未來(lái)發(fā)展的新方向。■
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