全媒体模式下智慧化教材的探索与实践

岳绚

[摘要]媒体技术的革新带来教育技术的变革，现在我们常用的教学平台都是以积件教材理论构建完成的。在使用过程中遇到一些问题。本文以3D打印课程为例，从积件教材出发，探索与设计智慧化教材。主要改进包括：使用人工智能技术，加入“智能学习助手”;利用虚拟现实技术，加入包括VR和AR的“沉浸体验馆";利用移动互联网应用软件开发技术，加入“学习朋友圈”模块。让读者能既能沉浸体验学习场景和生产过程，又有智能助手协助学习，实现朋友圈信息的分享与互动。

[关键词]智慧化教材;3D打印;全媒体

[中图分类号]G642

[文献标识码]A

[文章編号]1671-5918（2019）09-0146-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2019.09.066

[本刊网址]http：//www.hbxb.net

一、引言

教材是我国教育行业使用的基本资料，教材内容决定了学习基础信息，因此教材内容和形式，对提高学习质量具有积极的意义。随着互联网的发展，传统出版业开始转型，纸质教材已经不能满足市场的需要，数字教材也已进入教学过程。现有的数字教材一般分为三个层次：印刷教材数字化、含有音频或视频的多媒体数字教材、积件教材。

二、多媒体教材智慧化演化趋势

（一）印刷教材数字化。印刷教材是数字化的最基本体现，是静态的电子书。主要优点是节约能源、绿色环保、减轻学生书包的重量、便于携带。

（二）含有音频或视频的多媒体数字教材。此类教材以传统纸质教材为基础，利用互联网或其他存储媒介，加入了视频、音频、课件、动画等多媒体内容。可听、可看，便于读者自学。多媒体信息使教学生动有趣，提高了知识的接收时效。

（三）积件教材。十年前，多媒体教材经历了从课件到积件的转变。积件是根据学习需要运用多媒体信息资源的学习软件系统。积件是由积件库和软件学习平台构成。积件库将大量的知识信息素材提供给学生自由使用，积件库包含多媒体素材库、维教学单元库、虚拟积件资源库、资料呈现方式库和教学策略库等。软件学习平台是积件库的软件环境。积件是一个灵活加工，自由组合学习信息资源库的过程，学习者可以在组合平台上进行学习或者交流。

三、全媒体模式下智慧化教材建设的创新与实践策略——以3D打印课程为例

积件系统分为两个部分：积件库与积件组合平台。积件库包含学习资料和表现方式，积件库将每一个独立的知识点作为基本单元，称为基元。积件组合平台是方便用户选择积件资源库中资源设计生产，有对基元进行管理和查询的功能。积件教材的优点是，知识点明确，可查。在使用过程中会遇到以下一些问题：①学习方法单一，学习者被动学习，缺乏兴趣;②学习者难以实践，理实耦合度低;③学习过程缺乏双向沟通。下文以“3D打印”课程为例，分析积件教材的缺点。

1.3D打印的工作流程有：造型设计、打印材料选择、建模、打印机设置、打印、后期处理模型等步骤。如果要通过打印一个PLA材料的鲁班锁，让学生了解3D打印的工作流程。积件教材采用的方法是：按工作流程或者知识点录制多个小视频，让读者观看学习。因为学习时间长，学习方法单调枯燥，学习者会在学习过程中产生厌学的心理。如果在积件教材中加入AR的手段，让读者手持魔法棒，瞬间完成建模、打印等过程，能让读者快速理解整个工作流程，在一开始就享受到工作成果带来的乐趣。学习过程的趣味化，不但能解决学习者被动学习的问题，还能吸引很多新学员。

2.3D打印是增材制造，有些打印材料的价格以克为单位购买，例如钛合金的价格是3元/克。如需复原一件古墓中出土的金丝软猬甲。完成了造型的设计与建模，却因为打印材料的昂贵或者其他问题，不能在3D打印机上完成打印，无法预知打印结果，不能判断前期的设计是否合理。如果我们在积件教材中加入VR技术，使用三维建模软件3dsMax完成三维模型的创建工作，利用Unity3D制作VR作品，完成虚拟的打印车间，生成可执行文件。让学习者游历其间，在虚拟打印车间，完成打印工作。完成的虚拟打印作品，利用AR技术，让真人在增强现实中试穿，测试打印作品的品质。这样不但可以节约打印成本，缩短重复的操作过程，得到数据，还可以触发学习者的兴趣，激发学习者的形象思维能力。

3.积件系统上虽然有大量的知识信息提供给学习者自由使用，但是大多延续传统教学中的单向灌输方式进行教学，教学内容死板，缺乏双向的沟通。在系统中加入含有多媒体信息识别模块的智能学习助手和学习朋友圈。例如当我们学到“3D打印材料的选择”这一章节，有很多需要熟记的概念，可以语音联系助手，让它帮助实现自动整理笔记。整理好的笔记或解决不了的疑问，分享到学习朋友圈中，就会获得交流和帮助。

为了解决以上问题，本文尝试在全媒体模式下，即可以使用全部的传播工具，杂志、电影、网络、电视、手机端、通讯端、甚至游戏手柄、3D眼镜、AR头盔等，对智慧化教材进行一些改进。全媒体的优势是能通过受众的不同需要，给让人类提供最恰当、最细致的多种感官的媒体服务。全媒体的特点是信息传递全时在线、即时传输。全媒体模式下智慧化教材是即能让学习者沉浸体验学习场景和生产过程，又可以随时分享学习收获和疑问，也有智能助手协助学习，还会因为学习形式类似于打游戏，能吸引各种年龄的学习者。

全媒体模式下智慧化教材支持多种终端学习平台，如PC端、手机客户端等。包括资源管理和功能管理两大模块。

资源管理包括：学习资料库、案例展示库、资料素材库、学习策略库和沉浸体验库。沉浸体验库分为VR体验馆和AR体验馆。VR体验馆是利用三维软件创建的可进行虚拟仿真的设备加工车间。AR体验馆是能进行实物与虚拟加工产品的设备检测车间。资源管理库里面的内容大多数采用讲授法和实践法进行学习探究。

功能管理包括：智能学习助手和学习朋友圈。智能学习助手既是老师，又是助手，它具备语音识别技术和图像识别能力，可以检索、查询、纠错、归纳、整理等功能。学习朋友圈是相似专业背景下的“学习型”朋友圈，发圈逛圈的目的都是为了讨论知识碎片，合作学习。学习朋友圈的学习目标，有五个模块：①掌握基础知识和技能;②学会思考问题和解决问题的能力;③培养学习者的语言表达和文字书写能力;④培养积极的学习态度;⑤培养学生的创新能力。

四、全媒体模式下智慧化教材的演化趋势

（一）交互自然化。智慧化教材的交互性，具体体现在教材内容与学习者之间，场景与人的交互、人机交互和人人交互。学习者可以借助VR、AR技术在虚拟学习场景中沉浸体验数字教材。读者可以借助语音识别技术或者图像识别技术，联系智能学习助手，进行沟通交流、答疑解惑、完成进行协作式学习。也可以通过“学习朋友圈”把笔记和标注，展示作品，交流出错点，方案改进策略等“分享到微博“分享到朋友圈“分享给好友”等形式，鼓励信息接收者将信息进行多方分享与传递。

（二）场景可视化，教材体验化，理实结合化。使用VR技术，以第一人称的视角沉浸体验学习生产场景。为了启发学习者的创新能力，智能化教材引入VR、AR功能，创建虚拟实践场馆，提高学生实践操作能力。学生可以戴上头盔显示器，把真实世界与电脑虛拟场景结合起来，感知一些现实生活中不能感受到的新信息，将概念可视化，将生产过程虚拟化，测试结果仿真化，学习过程体验化，理论实际结合化。

（三）教材多维化，吸引力至上。传统学习，拓展资料有限。在全媒体时代，可以实现任何人、任何时间、任何地点、以任何终端获得任何想要的信息。电视、电脑、手机等多种终端都可以促进学习效率。可以利用云端工具，借用其他学习资源。设计上要充分利用各种新技术，為每个知识点选择最恰当的媒体表现方式，将多种优势集于一身，成为一个功能强大、资料齐全、界面优美、导航清晰、多项互动的、类似于玩游戏的有趣的学习环境。

（四）技术的融合。随着大量新技术的出现，全媒体概念的提出，将支持各种应用系统的融合和扩展，能够通过传感器节点构成的物联网，全方位感知不同学习模块的特征，将现实的物理空间与虚拟的数字空间进行有机的融合。在技术领域，为简化研究难度，通常将技术进行单一化概述，如物联网讨论人与物，物与物之间的信息传递;大数据对已有数据进行深度分析以获取有用结论;人工智能关注以人的思维进行各项工作任务;虛拟现实技术可以实现全专业平台的虚拟化。通过各个教材模块的情景分析，实际应用中处于物理层的技术之间也是相互融合的。如智慧化教材中加入“智能组卷”，会根据学生个性特点进行相应测试，这就涉及信息的获取存储，大数据的深度挖掘，形成建议策略，人工智能对其进行筛选与决策，以上任务可能运算复杂，需要云技术对其进行筛选与决策。智能化教材是多种技术的融合过程的产物。

五、结语

习近平总书记强调，要“使互联网这个最大变量变成事业发展的最大增量”。处身互联互通的移动时代，一切变化皆有可能。大数据、虚拟仿真技术日臻成熟，5G商用在即，人工智能发展迅猛，面向未来，怎样汇聚资源，打造全媒体模式下智慧化教材，已经不光是教师、出版从业者的问题。全媒体智慧化教材是现代社会信息传播发展的链条中的重要一环，一个“万物皆媒”的全媒体时代渐行渐近。

参考文献：

[1]汪继红.全媒体数字教材建设思考[J].电脑知识与技术，2017，13（31）：209-211.

[2]陈文芳.全媒体数字教材建设的探索与实践——以纳税申报课程为例[J].当代会计，2017（5）：75-76.

[3]李明，李慧.全媒体时代精品图书策划研究——以《室内设计与建筑装饰专业教学丛书暨高级培训教材》为例[J].新媒体研究，2018（2）：75-76.