基于混合现实情景下的C语言实训教学设计探索

王铭军

摘要：随着混合现实技术的发展，从学习知识和体验知识方面混合现实具有极大的优势。该文从多个维度探索混合现实学习情境及设计模式在教学设计中的应用，利用了悬念和交互学习的混合现实学习情境设计方法，从教学实践的分析中进行教学设计的具体实现方法。针对目前C语言实训课程教学中存在的问题，通过利用混合现实情境设计，对C语言实验项目进行分析与设计，将混合现实的特性引入C语言实训教学设计中，初步设计实现了混合现实情景下的C语言实训教学设计。实践结果表明：利用混合现实的方式学习C语言可以有效提高学生的学习积极性，取得了一定的教学效果。

关键词：混合现实；教学设计；程序语言；实训教学

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）33-0167-01

1 概述

将混合现实应用于教育，可以更形象直观地认识和感知世界，使知识能紧密地构建密融合起来，使学生沉浸于技术带来的学习环境之中，从而将教育思想和内容融入技术之中，使其为教育服务。混合现实所实现的虚拟学习场景使学习者能超越现实物质条件的限制，可以根据需要创建任何与学习相关的或有助于学习的虚拟对象，从而使学习者能够从各个视角全面地观察事物。一旦沉浸于混合现实情境之中，根据学习者的意愿，可以选择感兴趣的学习中路径来进行体验。设计者可以设计多条学习路线由学习者自由选择，选择不同的路径与教学设计时要体现的策略和意志相关。设计者从不同的思维视点和观测点来进行特定下的创作，同时观察并记录学习者的学习轨迹，以便为教学个性化设计提供数据基础。混合现实的基本特性是构想性、沉浸感及交互性。混合现实学习的情境既具有交互、沉浸及构想等特性，还具有社会性及夸张性。

2 混合现实情景下的教学设计特点

C语言实训是在对C语言的基础知识学习之后所开设的课程，旨在提高学生的编程思维能力，将原来分散学习的知识进行系统化组织。此阶段学生对C语言已经有了一个基本了解，部分学生会对自己的知识掌握程度有一个错误估计，加之实训课程开设在实验室，学生容易将其与实验混为一谈，认识不够明确，重视程度不够，造成课上学习积极性不高，甚至存在利用教学设备打游戏的现象。因此，利用混合现实进行教学设计，将学生沉浸于实验之中，可以最大程度地避免学生的消极情绪，提高学生学习的兴趣。混合现实情景下的教学设计具有如下特点：

1） 善于利用悬念构建场景。混合现实作为多种技术的集成，它具有很强的展示意识形态的作用，它既能展现技术的应用魅力，又能天然地实现与教育的有机结合，它作为一种多媒体传播媒介，能完美地展示教学的设计模式。混合现实要描绘的内容，是通过建立奇幻的世界来勾起人们的遐想，从而吸引人们沉浸于人物、空间、事物及周边所有发生的事件，并通过特定的场景设计而产生悬念。而悬念是产生学习期待的重要原因。因此，在混合现实教育设计中，要关于利用悬念来构建场景。

2） 善于利用交互构建场景。混合现实有较为丰富的交互接口，可通过旋转头部、眼睛注视点的转移、手柄等设备与场景进行交互，同时，对于深度的学习情景交互可以利用AI技术。通过交互式构建场景，可以增加学生学习的沉浸感，提升学生学习兴趣。

3 实训教学设计

猜数字游戏是C语言程序设计实训教学中的实验之一，在这个实验中，将尝试编写一个猜数游戏程序。按照混合现实情景下的教学设计，这个程序看上去有些难度，但是如果按下列要求循序渐进地编程实现，会发现其实这个程序是很容易实现的。那么，现在就开始吧，先编写第 1 个程序，然后试着在第 1 个程序的基础上编写第 2 个程序。

3.1 虚拟场景设计

程序 1 基于虚拟现实设计一个环境，这个环境下先由计算机“想”一个 1～100 之间的数请人猜（悬念设计），如果人猜对了，则虚拟现实场景给出3D图像提示“Right！”，否则虚拟现实场景给出3D图像提示“Wrong！”，并给出3D图像或動画告诉人所猜的数是大（Too high）还是小（Too low），然后根据大小的不同，在虚拟场景中进行交互，直到猜对为止，结束游戏。要求每次运行程序时机器所“想”的数不能都一样。

3.2 C语言教学设计

基于上面的虚拟场景设计，一旦学生猜对了数，则虚拟场景会自动展示：计算机“想”的数是通过C语言的rand（）函数产生，并展示该函数产生随机数的3D动画。在游戏中可能猜的次数进行统计，每猜一次用3D图像做一个记号，直到猜对为止，然后利用3D动画展示统计次数的循环语句。学生可通过对虚拟场景中的各C语言函数所代表的3D图像进行移动连接，从而产生该游戏的完整的程序。并可运行该程序，在运行时，会显示运行的流程和相应的结果。也可显示具体的C语言程序。

4 结论

运用混合现实技术进行C语言实训教学设计可以极大地改变了传统教育的教学模式，场景戏的创造是混合现实的一大特点，它的重点在于：可用故事化的方式描述严肃的程序设计问题，而利用虚拟空间化将使程序设计问题更形象，更好理解。在不久的将来，混合现实在教育领域的运用将引领传统教育的改革。没有悬念就没有冒险，没有虚幻世界就无法深度体验冲突的教学境界[1]。基于混合现实的教学设计，将为教学内容的创新设计和教育理念的深度转换在理论和实践方面提供相应的支撑。

参考文献：

[1] 李小平，张琳. 虚拟现实/增强现实下混合形态教学设计研究[J]. 电化教育研究，2017（7）：20-25.

[2] 李小平，陈建珍. 混合现实学习情境设计问题的研究[J]. 现代教育技术，2017，27（8）：12-17.