摘要隨著課程改革的不斷推進(jìn)，“高效課堂”逐漸成為當(dāng)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(xué)理論為依據(jù)，探討三維虛擬與LabVIEW整合技術(shù)在創(chuàng)建物理高效課堂中應(yīng)用的技術(shù)路線，并對該項技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢做了初步總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞高效課堂；三維虛擬；LabVIEW；整合技術(shù)
　　
　　概述
　　
　　“高效課堂”概述
　　傳統(tǒng)物理課堂更多關(guān)注的是教師的教，因此常出現(xiàn)學(xué)生聽了就懂，獨立面對就沒了思路，或者培養(yǎng)出的學(xué)生解題能力很強，應(yīng)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(fù)”與“升學(xué)率”兩個概念的驅(qū)動下，“高效課堂”成為當(dāng)今教育界最熱門的話題。新課標(biāo)和素質(zhì)教育雙重標(biāo)準(zhǔn)下的“高效課堂”應(yīng)該是讓學(xué)生充分經(jīng)歷、體驗學(xué)習(xí)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(jìn)而培養(yǎng)高尚的情感、積極的態(tài)度和科學(xué)的價值觀。簡單地說，就是以學(xué)生為主體，通過動態(tài)生成，讓學(xué)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(shù)紛紛走進(jìn)物理課堂，但目前課堂常用的多媒體技術(shù)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(xué)習(xí)者的視覺，學(xué)習(xí)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(xué)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(jìn)的教育理念、高超的教學(xué)技藝、科學(xué)的輔助手段是“高效課堂”的必備要素，缺一不可。本文針對當(dāng)前現(xiàn)代教育技術(shù)存在的缺陷，探討基于三維虛擬與LabVIEW整合技術(shù)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(shù)概述
　　以Cult3D為核心的三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)是由瑞典的 Cy-core公司推出的一種嶄新的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)，這一技術(shù)是通過計算機(jī)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(shè)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(wù)。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(shù)進(jìn)行有機(jī)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(jìn)行真實的體驗和交互，用戶即可以親身體驗，又可以反復(fù)操練；既克服了以往LabVIEW技術(shù)形象性差的弊端，同時又可以彌補Cult3D技術(shù)疏于精確的不足，為學(xué)習(xí)者建立一個感性認(rèn)識和理性分析相統(tǒng)一的學(xué)習(xí)環(huán)境。
　　
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術(shù)構(gòu)建物理高效課堂的理論基礎(chǔ)
　　
　　教育學(xué)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(xué)”，他說：“學(xué)校課程中相關(guān)的真正中心，不是科學(xué)，不是文學(xué)，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(xué)習(xí)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(xué)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(jìn)一步激發(fā)更深入探究的動機(jī)，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(shù)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(xué)生在整合技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的“活動”環(huán)境中體驗、探究、合作，獲得知識與技能，進(jìn)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(xué)依據(jù)
　　三維虛擬與LabVIEW整合技術(shù)應(yīng)用于物理教學(xué)的一個重要心理學(xué)依據(jù)是以瑞士心理學(xué)家皮亞杰(Jean Piaget，1896—1980)為代表的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。作為當(dāng)代歐美興起的一種龐雜的社會科學(xué)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(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀、課程觀、師生觀等幾個方面，但其核心可以概括為：以學(xué)生為中心，在整個教學(xué)過程中由教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)生有效地實現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)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(shù)的理論基礎(chǔ)，是因為整合技術(shù)為建構(gòu)主義學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)環(huán)境，提供一個最佳的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)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(dǎo)，學(xué)生為主體”，注重課堂的動態(tài)生成，倡導(dǎo)學(xué)生的整體發(fā)展，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)理論、課改理念、學(xué)科教學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
　　
　　技術(shù)實現(xiàn)
　　
　　隨著多媒體技術(shù)在課堂教學(xué)中應(yīng)用的日益廣泛，人們逐漸認(rèn)識到計算機(jī)輔助教學(xué)涉及學(xué)科教學(xué)、教育教學(xué)理論、計算機(jī)軟硬件技術(shù)及美學(xué)等多方面能力。本文將三維虛擬技術(shù)、LabVIEW技術(shù)與物理高效課堂建設(shè)相融合，涵蓋以Cult3D為核心的三維虛擬技術(shù)、以LabVIEW軟件為平臺的軟硬件技術(shù)以及二者的接口技術(shù)。
　　以Cult3D為核心的三維虛擬技術(shù)路線
　　1）首先用3Ds max軟件根據(jù)教學(xué)需要設(shè)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(dǎo)入Cult3D軟件，為模型或物理場景設(shè)置交互動作，設(shè)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(dǎo)出[4]。
　�。ㄗⅲ耗Ｐ驮�3Ds max軟件和Cult3D軟件之間導(dǎo)出導(dǎo)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(xiàn)[4]。）
　　LabVIEW軟件技術(shù)路線
　　LabVIEW軟件開發(fā)的應(yīng)用程序由前面板、后面板（或稱流程圖）以及圖標(biāo)/連結(jié)器3部分組成。前面板是應(yīng)用程序的界面，即人機(jī)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(yīng)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(jìn)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(biāo)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(xué)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)、重難點突破等環(huán)節(jié)進(jìn)行整合[5]。
　　
　　三維虛擬與LabVIEW技術(shù)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(shù)與三維虛擬技術(shù)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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