摘要隨著課程改革的不斷推進，“高效課堂”逐漸成為當今教育界最熱門的話題。本文以活動課程論和建構(gòu)主義教學理論為依據(jù)，探討三維虛擬與LabVIEW整合技術在創(chuàng)建物理高效課堂中應用的技術路線，并對該項技術在物理教學中的應用優(yōu)勢做了初步總結(jié)。
　　關鍵詞高效課堂；三維虛擬；LabVIEW；整合技術
　　
　　概述
　　
　　“高效課堂”概述
　　傳統(tǒng)物理課堂更多關注的是教師的教，因此常出現(xiàn)學生聽了就懂，獨立面對就沒了思路，或者培養(yǎng)出的學生解題能力很強，應試能力也不遜色，但走向?qū)嵺`卻發(fā)現(xiàn)自己是一個只會解題的“物理盲”。隨著社會對“人才”定義的刷新，素質(zhì)教育的呼聲不斷高漲，在“減負”與“升學率”兩個概念的驅(qū)動下，“高效課堂”成為當今教育界最熱門的話題。新課標和素質(zhì)教育雙重標準下的“高效課堂”應該是讓學生充分經(jīng)歷、體驗學習過程，通過經(jīng)歷和體驗獨立構(gòu)建物理模型、形成基本知識和基本技能，進而培養(yǎng)高尚的情感、積極的態(tài)度和科學的價值觀。簡單地說，就是以學生為主體，通過動態(tài)生成，讓學生獲得全維度發(fā)展的課堂才是真正意義上的高效課堂。為了真正實現(xiàn)課堂的“高效”，各種現(xiàn)代教育技術紛紛走進物理課堂，但目前課堂常用的多媒體技術多數(shù)局限于憑借一些華麗的圖片和程序化的動畫沖擊學習者的視覺，學習者難以沉浸于其中，無法親身體驗知識的形成過程，更無法發(fā)揮其想象能力，一定程度上也削弱了學生的動手能力。因此，在國際競爭與日俱增的社會大形勢下，先進的教育理念、高超的教學技藝、科學的輔助手段是“高效課堂”的必備要素，缺一不可。本文針對當前現(xiàn)代教育技術存在的缺陷，探討基于三維虛擬與LabVIEW整合技術的自主、合作、探究型高效課堂的構(gòu)建[1]。
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術概述
　　以Cult3D為核心的三維虛擬現(xiàn)實技術是由瑞典的 Cy-core公司推出的一種嶄新的網(wǎng)絡三維技術，這一技術是通過計算機生成一種逼真的三維虛擬環(huán)境，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接、自然的交互；LabVIEW是由美國國家儀器公司設計的一種基于圖形開發(fā)、調(diào)試和運行的集成化程序開發(fā)環(huán)境，能夠完成仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等任務。而且LabVIEW軟件支持對ActiveX控件的調(diào)用，利用這一接口與三維虛擬技術進行有機融合，建立一個集聲、像、動態(tài)功能于一體的三維空間環(huán)境，使人們以自然的方式與虛擬環(huán)境中的情境進行真實的體驗和交互，用戶即可以親身體驗，又可以反復操練；既克服了以往LabVIEW技術形象性差的弊端，同時又可以彌補Cult3D技術疏于精確的不足，為學習者建立一個感性認識和理性分析相統(tǒng)一的學習環(huán)境。
　　
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術構(gòu)建物理高效課堂的理論基礎
　　
　　教育學依據(jù)
　　以美國實用主義教育家杜威（J.Dewey，1859—1952）為代表的“活動課程論”主張“從做中學”，他說：“學校課程中相關的真正中心，不是科學，不是文學，不是歷史，不是地理，而是兒童本身的社會活動�！盵2]他們反對把教材視為“固定的和現(xiàn)成的”，特別強調(diào)注意游戲、活動作業(yè)。盡管這種課程理論片面夸大了學習者的個人經(jīng)驗，忽視了知識本身的邏輯結(jié)構(gòu)，但帶給物理教學啟示也不置可否。
　　物理要求的基本知識多數(shù)是從日常生活抽象出來的，要求的最基本能力是動手操作能力。實踐表明，只有親自動手體驗所獲得的記憶是最深刻的，而且由此培養(yǎng)的興趣可以進一步激發(fā)更深入探究的動機，從而形成一種良性循環(huán)。簡而言之，物理離不開體驗，即離不開“活動”。
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術因其逼真性、交互性和開放性與“活動課程理論”有著不謀而合的默契，學生在整合技術所創(chuàng)設的“活動”環(huán)境中體驗、探究、合作，獲得知識與技能，進而形成情感、態(tài)度與價值觀的提升，最終獲得全維度的發(fā)展，讓物理課堂的“高效”真正得以實現(xiàn)。
　　心理學依據(jù)
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術應用于物理教學的一個重要心理學依據(jù)是以瑞士心理學家皮亞杰(Jean Piaget，1896—1980)為代表的建構(gòu)主義學習理論。作為當代歐美興起的一種龐雜的社會科學理論，建構(gòu)主義思想來源駁雜，流派紛呈，其內(nèi)容涵蓋了知識觀、學習觀、教學觀、課程觀、師生觀等幾個方面，但其核心可以概括為：以學生為中心，在整個教學過程中由教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協(xié)作、會話等學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學生有效地實現(xiàn)對當前所學知識的意義建構(gòu)的目的[3]。這也正是我國新課程改革的核心理念。
　　之所以說建構(gòu)主義是整合技術的理論基礎，是因為整合技術為建構(gòu)主義學習觀所強調(diào)的“情境”“協(xié)作”“對話”和“意義建構(gòu)”搭建了一個很好的平臺，營造一個開放的、交互的、個性化的、研究性的學習環(huán)境，提供一個最佳的自主學習、合作學習和研究性學習的條件，為最終實現(xiàn)知識建構(gòu)提供了保障。這個平臺強調(diào)“教師為主導，學生為主體”，注重課堂的動態(tài)生成，倡導學生的整體發(fā)展，實現(xiàn)了學習理論、課改理念、學科教學和計算機技術的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
　　
　　技術實現(xiàn)
　　
　　隨著多媒體技術在課堂教學中應用的日益廣泛，人們逐漸認識到計算機輔助教學涉及學科教學、教育教學理論、計算機軟硬件技術及美學等多方面能力。本文將三維虛擬技術、LabVIEW技術與物理高效課堂建設相融合，涵蓋以Cult3D為核心的三維虛擬技術、以LabVIEW軟件為平臺的軟硬件技術以及二者的接口技術。
　　以Cult3D為核心的三維虛擬技術路線
　　1）首先用3Ds max軟件根據(jù)教學需要設計三維模型或物理場景，將建好的三維模型輸出為*.C3D格式文件。
　　2）將3Ds max中輸出的*.C3D格式文件導入Cult3D軟件，為模型或物理場景設置交互動作，設置完成后將文件保存為Cult3D Project文件，文件格式選擇為*.c3p，以便于以后修改。
　　3）最后利用Cult3D軟件中File菜單下的Save Interment file菜單將3D模型以*.CO格式導出[4]。
　�。ㄗⅲ耗Ｐ驮�3Ds max軟件和Cult3D軟件之間導出導入過程及模型使用和操作時需注意的事項和外掛插件詳見本文參考文獻[4]。）
　　LabVIEW軟件技術路線
　　LabVIEW軟件開發(fā)的應用程序由前面板、后面板（或稱流程圖）以及圖標/連結(jié)器3部分組成。前面板是應用程序的界面，即人機交互的窗口，該窗口主要由控制量和顯示量構(gòu)成，其控制量是數(shù)據(jù)輸入端，用于提供輸入數(shù)據(jù)和控制信號，而顯示量則是顯示窗口，用于顯示經(jīng)分析、處理后的數(shù)據(jù)；后面板是應用程序的代碼部分，即流程圖，也是核心，開發(fā)者在后面板上進行編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能；圖標是子程序在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點表現(xiàn)形式，而連接器則表示節(jié)點數(shù)據(jù)的輸入/輸出口，就像函數(shù)的參數(shù)。此外，LabVIEW軟件里提供的選項卡控件可以方便、快捷的對教學內(nèi)容及教學目標、重難點突破等環(huán)節(jié)進行整合[5]。
　　
　　三維虛擬與LabVIEW技術的整合路線
　　
　　LabVIEW軟件支持對ActiveX控件的調(diào)用，因此，可以實現(xiàn)LabVIEW技術與三維虛擬技術的結(jié)合。整合步驟如下：
　　1）在前面板上創(chuàng)建ActiveX Container對象；
　　2）為ActiveX Container對象創(chuàng)建Cult3D ActiveX Player控制量；

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