基于云班课+VR资源的线上直播教学设计与实践

周立元 王晓光 习为民

(海南经贸职业技术学院 机电与汽车工程学院，海南 海口 571127)

2020年受新冠疫情的影响，疫情地区的师生无法到校开展正常的线下教学。响应教育部“停课不停教，停课不停学”的号召，广大师生紧急备战，克服重重困难，多数教师“边学、边做、边教”，仓促中开展线上直播授课。尽管对疫情期间的线上教学效果存在诸多争议，但这次被疫情所“逼”出来的线上教学，却为推动教育信息化、提高教师信息化教学能力，为促进教学改革和教学资源建设提供了难得的实践机会。线上教学的开展依托网络通讯硬件、教学平台软件、丰富的教学资源和良好的教学设计。其中任何一个环节出现问题，都会对线上教学产生严重影响。在此，以汽车专业课程线上直播教学为例，从教学设计、VR资源利用及教学实践等方面提出实施方案，探索线上教学的方法与手段。

1 线上教学平台的对比与选择

线上教学平台相当于虚拟课堂，是师生进行网上教学活动的空间。选择高效、适用、易用的线上教学平台，特别是网课直播平台，是线上教学质量的基本保障。目前网课直播平台数量很多、种类繁杂，其中包括各类网校或教育机构的专用平台和大量具备一定教学功能的直播平台。专用平台尽管教学功能和管理功能强大，但因其是针对某一领域而开发，一般需要付费授权，使用受限。通用直播平台因其安装、使用方便，且大多是免费的，给教师留下很多选择的余地。但通用直播平台存在教学功能不强、服务器速度较慢、使用高峰期存在较严重的卡顿现象。目前，多数学校都搭建有网络教学平台，虽然教学功能很强，但直播功能很弱，如蓝墨云班课、智慧树等[1]。因此，为了能快速高效地开展直播教学，在原有教学平台的基础上，再选择一个方便易用的直播平台，两者优势互补，是比较理想的选择。经反复对比和试验，笔者最终选择了“蓝墨云班课+QQ电话”的组合方案。蓝墨云班课教学平台具有较强的教学资源管理、教学活动设计和学情大数据分析等功能，支持移动端在线学习模式，特别适合于远程教学。QQ电话是腾讯QQ自带的多方通话功能，简单易用，速度快，卡顿现象较少，无需额外安装软件，仅通过QQ群即可使用。其分享屏幕、开启视频、通话管理等功能，基本能满足直播教学的需要。

2 线上教学活动的设计与实施

依托蓝墨云班课教学平台和SVIEW三维浏览器，围绕数字化教学资源，借鉴翻转课堂的教学理念，按照问题导向和任务驱动的思路来进行教学活动设计[2]。通过蓝墨云班课教学平台开展课前、课中、课后的全天候教学活动，由大数据记录和分析学生的学习成长过程，对学习效果作出客观公正的评价。利用数字化教材开展远程授课；利用SVIEW三维浏览器进行VR教学和虚拟拆装训练；师生协同共享共建数字化教学资源。教学活动设计思路如图1所示。

图1 课程教学活动的设计思路图

2.1 课前

课前发布预习作业+学习资源上传。教师在课前利用“头脑风暴”和“作业”功能将下节课的主要内容设计成知识点和技能点，主题以基本结构原理认知和典型案例分析为主，以问题和任务的形式呈现，并附以学习指导。并将该知识点和技能点相关的微课、动画、课件等上传至蓝墨云班课的资源中，以帮助学生完成课前预习和查阅相关资料。

2.2 课中

课中为复习小测试+轻直播互动+典型案例分析。针对前次课的知识点设计5道左右客观题(选择和判断)，进行3分钟左右的复习测试。测试结束后，针对错误率最高的1—2题讲评5分钟，以此作为复习和导课(如图2所示)。

图2 测试结果分析图

课中教学活动以互动讨论、答疑解惑为主，对相关知识点的讲解最好控制在10分钟左右。利用QQ电话的“分享屏幕”功能，通过数字化教材结合三维仿真交互动画进行授课；再结合课前预习的头脑风暴主题，通过“轻直播”进行有针对性的交流互动。每个知识点和技能点后可适当穿插一些小测试，随时检验学习效果。

2.3 课后

课后发布复习作业+轻直播答疑。利用蓝墨的“作业活动”功能发布作业。作业不只是单一的问答题，可以采用如查阅资料、探究性的主题任务、利用三维浏览器SVIEW录制结构认知和拆装动画等多种形式。一般一个单元(章)布置一至两次作业，课后学生可以随时在轻直播上留言提问，教师随时回复，也可以定时在线答疑。

3 线上教学资源的开发与应用

网络直播教学需要丰富的数字化教学资源作为支撑。为此，在线上教学过程中，本着边教边建、师生共建的思路，探索并实践了利用SVIEW三维浏览器进行VR资源和数字教材等的集成开发及合理利用。

3.1 VR教学资源

汽车专业课程需要学生了解汽车零部件结构和工作原理，掌握实践操作技能。而线上直播教学无法接触设备实物，无法进行现场实操。因此，实践教学就成为线上直播教学的一大瓶颈[3]。本次线上教学利用了虚拟仿真技术来弥补线上实践教学的不足，通过开发和设计适合远程操作的VR资源，开展线上虚拟仿真教学。

通过CAD建模工具(如Solidworks、CATIA等)逆向测绘机械零部件形成三维素材。三维模型建好以后，通过SVIEW轻量化三维(VR)资源集成系统进行VR资源开发。SVIEW主要包括编辑器、格式转换器和三维浏览器(看图纸)三大模块，利用SVIEW编辑器进行三维模型编辑和动画设计，再利用SVIEW三维浏览器进行远程虚拟仿真教学。

(1) 结构原理仿真助教。教师可利用SVIEW三维浏览器直接进行结构原理展示(如图3所示)，代替线下教学的实物展示，形象生动，方便学生理解。

图3 利用SVIEW浏览器交互完成结构与原理仿真图

(2)学生远程交互助学。学生在课外远程访问VR资源，通过实时交互来进行自主学习和协作学习。

(3)在线编辑开发资源。利用SVIEW的在线编辑功能，以作业的形式，由学生自主或师生协作完成汽车总成部件的分组、名称标识和动画制作，进行VR教学资源的二次开发。

(4)虚拟装配辅助实训。利用SVIEW三维浏览器的虚拟拆装功能，远程完成学生的汽车拆装训练和实训考核。学生通过拆装训练能在一定程度上熟悉汽车零部件的装配关系及拆装步骤。

3.2 数字化教材

数字化教材不同于纸质平面教材，是集成了丰富多媒体素材资源的立体化教材。本课程的数字化教材在设计上，充分考虑了其助教和助学功能，既能代替课件开展网上直播授课，又能帮助学生完成课后自主学习。教材体系上采用了以知识点和技能点为基本元素的碎片化体系结构，方便师生按需取舍，也利于后期内容更新与扩展。教材结构上有丰富的导航功能、多样化的资源指引和友好的学习指导，利于学生自主学习。教材内容上利用数字融媒体技术，链接多媒体资源和交互VR资源，展示复杂原理，辅助实践操作。

在数字化教材的开发中，利用SVIEW三维浏览器进行图片、动画和视频等设计，如通过三维模型爆炸视图、剖切视图等功能生成三维立体图片；利用三维交互功能生成三维动画和视频[4]；利用SVIEW三维浏览器的二维码分享功能生成相应的VR资源链接，可通过手机等移动设备扫码访问，完成远程VR操作。如图4所示，将利用三维浏览器生成的三维素材插入到教材中。

图4 由SVIEW三维浏览器生成的教材插图和二维码链接图

在数字教材的使用上，可以直接进行线上辅助教学，无需再制作教学课件。利用其中多样化资源指引，方便资源查找，提高了授课的效率。数字化教材也可以采用WORD文档或PDF文档的形式来加以使用，方法是将图片、动画、视频等资源以超链接的方式插入文档中。线上授课时，选择“阅读视图”和“导航窗格”(如图5所示)，这样就可以像PPT课件一样来使用。

图5 将WORD文档的数字化教材以“阅读视图”模式展示图

4 线上教学过程的监控与评价

线上直播授课的最大难点在于对学生学习状态的掌控和对教学效果的评价。在线直播教学中对学生学习的干扰因素主要有与学习无关的社交媒体信息、学习环境、网速及软硬件条件等。根据相关研究数据统计，疫情期间大学生线上学习的注意力保持时间约为20分钟左右[5]。在线上直播课程中要把学生的注意力“抢”回来，需要从学生学习的情趣上、教学内容的选择上、教学过程的监控手段上和教学效果的评价方法上下功夫。

4.1 兴趣点监控

学生注意力的核心来源于兴趣点，如果学生对学习内容不感兴趣，任何强制性监控手段也只是抓住其人，未必能抓住其心。在教学过程中，对关键知识点和技能点，通过问卷调查等方式及时反馈学生的关注点和兴趣点，从而调整教学内容、教学方法和教学手段。如选择学生喜欢的汽车车型，采用三维仿真VR技术表现汽车结构与原理，提供丰富的维修案例等。

4.2 “打卡”监控

除了定期考勤(课前、课中、课后)之外，上课期间，不定期抽选学生“打卡”。例如，指定个别学生开启摄像头“打卡”；要求某组学生对某个知识点已经理解的打卡“666”，没有理解的则打卡“000”。对未打卡的学生提出警告。打卡监控并不完美，但能对上网课的学生起到即时约束作用。

4.3 大数据全程评价

蓝墨云班课教学平台对学生参与的所有活动都有经验值积分，在教学过程中尽量通过蓝墨云班课开展教学活动，这样可以完整记录学生学习活动的轨迹，做到对学生客观公正的评价。蓝墨云班课教学平台不但能记录学生的学习活动和成长过程，还具有一定的大数据分析功能。通过定期对学生学习活动的参与程度和资源浏览情况等学情分析，对表现优秀的学生给予表扬和鼓励，对表现欠佳的学生提出预警，并及时调整教学策略。图6为某经验值较低学生的学情分析图。

图6 经验值较低的学生学情分析图

从图6可以看出，该同学与优秀同学的主要差距在于头脑风暴、查阅资源和考评测试上。整体来看，所有学生的作业和测试情况都不太理想。

5 结语

以蓝墨云班课与QQ电话为平台的线上直播教学，通过优化教学设计，数字教材与VR资源的有效结合，提高了线上直播教学的效率与效果。经过疫情期间一个学期的线上教学实践，通过对云班课教学活动统计和学生学情大数据分析，汇总后的学生综合学习成绩与往届相比并没有较大波动，成绩分布也在正常合理范围之内。但是，由于考核内容偏重于理论知识，对实操技能尽管有虚拟仿真训练和考核，还是不能全面客观地反映学生真实的技能水平。因此，对于实践性较强的课程，线上直播教学只能作为一种补充教学形式，不能代替线下教学。

随着VR技术在教育领域的广泛应用，如裸眼3D、虚拟学校、虚拟课堂等的出现，将给线上直播教学带来深刻的变革。在VR环境下的教学资源呈现、存储与检索策略，将是今后线上直播教学研究和改进的一大方向。

线上直播教学平台应该充分利用大数据分析和人工智能技术，为师生在教学策略、教学资源管理和个性化学习方面提供帮助；尽可能地将所有教学活动都纳入到教学平台(云班课)管理，以便通过平台对学生学习情况自动记录跟踪，对其下一步学习提出合理化建议，切实做到个性化学习和指导。