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關鍵詞:導數(shù);Excel;數(shù)學實驗;手段
New way to realizing the mathematics experiment teaching
Ahemaitijiang Yimingjiang, Rehemaitijiang Yimingjiang
Xinjiang university, Urumqi, 830046, China
Abstract: In this article, visual representation of derivative’s geometric meaning with Excel demo by using "numeric", "figure" and "move" coherent for an example, provided a simple, intuitive, efficient means to realize mathematical experiment teaching.
Key words: derivative; excel; mathematical experiment; means
計算機的廣泛應用及數(shù)學軟件包的出現(xiàn),不僅使過去很多煩瑣的數(shù)學計算變得輕而易舉,而且許多復雜的幾何圖形、抽象難懂的數(shù)學概念都可以通過計算機直觀顯示。因此以數(shù)學理論作為原理,利用計算機和軟件,學生可以親自動手、動眼、動腦;能夠可視化的顯示數(shù)學問題,解決實際問題,促使數(shù)學思維的過程視覺化、形象化,從而刺激大腦接受信息的興奮點,激發(fā)學生進一步學好數(shù)學的愿望?,F(xiàn)在大學開設的數(shù)學實驗中,選擇合適的數(shù)學軟件很重要,它是分析、解決一些數(shù)學及實際問題的關鍵。大學的數(shù)學課程學時有限,而且又是以課堂教學為主,實驗課課時較少,學生在短時間內對相關數(shù)學軟件的掌握和應用不到位。然而對Excel軟件學生很熟練,入門容易,操作簡單,且在畫函數(shù)圖像、實現(xiàn)動畫方面具有獨特的優(yōu)勢。下面以導數(shù)的幾何意義用Excel“數(shù)”“形”及“動”連貫直觀表示為例,介紹Excel在大學數(shù)學實驗課程中的應用。
1 導數(shù)的幾何意義
設曲線C是函數(shù)y=f(x)的圖像,點P(x0,y0)是曲線C上一點,點Q(x0+Δx,y0+Δy)是曲線C上與點P鄰近的任一點,作割線PQ,當點Q沿著曲線C無限地趨近于點P,割線PQ便無限地趨近于某一極限位置PT,我們就把極限位置上的直線PT,叫做曲線C在點P處的切線。
圖1
函數(shù)y=f(x)在點x0處的導數(shù)f'(x0)的幾何意義,就是曲線y=f(x)在點(x0,f(x0))處切線的斜率。
曲線割線PQ的斜率: (1)
函數(shù)在點x0處的導數(shù):
(2)
2 實驗
冪函數(shù)y=xn在區(qū)間[a,b]內點x0處的導數(shù)“數(shù)”“形”及“動”連貫直觀表示為例演示導數(shù)的幾何意義。
3 用Excel實現(xiàn)過程
第一步,輸入?yún)?shù):為了提高工作表的通用性先打開一個空的Excel文件在Sheet1中任意選取單元格(如圖2中B1,B2,B3,B4,B5,B6中分別輸入2,-1,3,0.5,=IF(B5
圖2
第二步,輸入給定區(qū)間的自變量的數(shù)值及計算對應函數(shù)值。任意選取空單元格區(qū)域(如圖3中A8和B8),分別輸入=B2和=A8^$B$1,然后A9中輸入=A8+($B$3-$B$2)/20確認,用鼠標選中B8單元格,按住左鍵,當光標變成小“十”字時向下方拖動一行,再選中A9和B9這兩個單元格,同樣的方法向下拖動到自變量的值變到區(qū)間的右端點為止,得如圖3所示的結果。
圖3
第三步,計算在a,x0,x0+Δx,b處割線和切線上點的縱坐標。用割線方程、切線方程、曲線方程y=xn和相應的Excel表達式計算割線和切線在相應點處縱坐標(如圖4所示)。
第四步,計算割線及切線斜率。用斜率計算公式 、導數(shù)計算公式 和相應的Excel表達式計算割線和切線的斜率(圖4所示)。
圖4
第五步,畫圖。在“插入”菜單下選擇“圖表”、在“圖表向導”對話空中選擇“XY散點圖”、按下一步選擇“系列”、按“添加”。在名稱內填函數(shù)圖像,X值內填=Sheet1!$A$8:$A$28,在Y值填=Sheet1!$B$8:$B$28,按“添加”在名稱內填割線,X值內填(Sheet1!$B$2,Sheet1!$B$4,Sheet1!$B$6,Sheet1!$B$3)在Y值填=(Sheet1!$D$2,Sheet13!$D$4,Sheet1!$D$6,Sheet1!$D$3),用同樣的方法添加切線和對應的X和Y的值,按確認鍵及對圖像進行修改,可得如圖5所示演示動畫。
圖5
第六步,設計迭代次數(shù)。在“工具”菜單下選擇“選項”、在“選項”對話框中按“重新計算”副對話框。選擇手動重算、最多迭代計算次數(shù)設為:1、最大誤差設為0.001。這時,如果我們按功能鍵F9,隨著Δx的變小割線沿著曲線向切線方向滑動而割線的斜率接近于切線的斜率。
4 結束語
該方法最大優(yōu)點就是簡單易學,不需要掌握其他數(shù)學軟件和程序設計語言,學生只需要了解Excel和相應的數(shù)學知識,將實際問題、數(shù)學原理和Excel結合起來,就能親自動手完成,從而培養(yǎng)學生的搜集和處理信息、獲取新知識、分析和解決問題的能力,提高學生的綜合素質??傊?,利用Excel進行數(shù)學輔助教學和數(shù)學實驗具有操作簡單,易于理解和接受的特點。Excel除了上述功能外,還有許多其他強大的功能,因此需要繼續(xù)探索Excel在數(shù)學輔助教學和數(shù)學實驗中的應用方法。
參考文獻
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關鍵詞:PhotoShop;案例教學;教學方法;自學能力
中圖分類號:TP317.4
Photoshop是一門實踐性、藝術性很強的課程。學生一開始接觸都充滿了好奇和神秘感,因此對學生來說具有一定的吸引力,能初步的引起學生學習的興趣。但是,隨著教學的不斷深入,學習內容的難度也在不斷的加大,學生會不同程度的出現(xiàn)了學習上的畏難情緒,學習興趣也開始逐漸降低,這是在Photoshop的教學中普遍存在的現(xiàn)象,也是一個不容易解決的問題。為此,在教學實踐中本人經(jīng)過不斷探索,認為采用案例教學法能較為有效的解決這一問題。
案例教學法,是指教師利用事先準備的某特定案例,把學生帶入到預期的教學情境中去,吸引學生高度的注意和激發(fā)學生學習興趣,通過案例本身所包含的知識內容,引導學生依靠自身知識結構和背景,自主發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題,最終達到培養(yǎng)學生能力為目的教學方法。
1 精彩案例的導入激發(fā)自主學習的欲望
課前要有精彩的導入,俗話說得好“好的開頭等于成功的一半”。第一節(jié)課不能僅止于欣賞,要找?guī)讉€較容易操作效果又非常實用的實例,教師演示給他們,讓他們仿照操作,讓他們也自己親自動手一試,覺得很有成就感。我先在教師機上把照片給他們?yōu)g覽,有風景、明星、動物,當放到一張我與電視主持人董卿合影時,學生就很好奇地問:“老師,你哪時候和董卿零距離接觸!”我說:“只要你們好好地把這門課學好,你們想跟誰合影都可以,而且想去哪里旅游都行?!苯酉聛?,我就把我們兩張照片打開,先把我的照片摳選下來,放到董卿的照片上,就這樣把合影照完成了,當學生看到我這么輕松實現(xiàn)時,學生就說:“老師,我們先來試一下?!边@時候,激發(fā)了他們學習的愿望。等學生做好后,我問“剛才大家都已經(jīng)和明星合影過了,是不是也很想去旅游一下,利用剛才學過的方法,你們能不能把自己與北京天安門合影呢?”學生就踴躍回答問題……。
如果每次課前都能找恰當案例進行引入,對吸引學生們的注意力,提高學生學習興趣,從而完成本課的教學任務是大有裨益的。
2 用適當?shù)陌咐龑A知識進行綜合應用
許多初學PhotoShop的學生都對PhotoShop中的菜單、工具感到枯燥無味,難于記住,理解掌握起來十分困難。但是這些菜單、工具的熟練掌握,又將直接影響到上機操作的速度。如果掌握得不扎實,就會給學生以后的學習和操作帶來不便。針對以上的問題,我意識到采用適合的、學生有興趣的案例對已學的基礎知識能更好掌握并綜合應用。
例一,國慶節(jié)快到了,我對學生說:為了慶祝國慶,我為班級的板報設計一幅圖案,我把事先做好四個燈籠寫著慶祝國慶的圖案展示出來,接下來就提問:“你們知道這個圖案是怎么完成的嗎?”學生開始仔細看圖,說出圖案里的燈籠用橢圓工具來畫個正圓,用變形工具對橢圓進行調整,直至調整成像燈籠形狀,用紅色來填充,把做好燈籠這個圖層再復制三個圖層,排列好順序,分別在四個燈籠上寫上慶祝國慶。學生有了思路,接下來可以進行操作,在操作過程中有困難再進行個別指導。
例二,我展示了一張紅底證件照。我說:“同學們,你們即將走上工作崗位了,就業(yè)前有許多單位要來面試,填寫應聘表和還有入廠后辦理一些相關保險,要用到照片。能不能通過前面學習的知識,給自己制作一張呢?”有的學生說:“這個主意好,去照相館照一張至少要二十元。”學生的興趣有了,接下來開始分析,先把原圖和效果圖展示出來。
我說:“大家從原圖可以看到什么不足呢?”
學生說:“臉上太多痘,照片很暗,皮膚不好……”。
我說:“這些瑕疵要如何處理呢?”
學生:說:“利用修補工具把照片上的痘痘除去,高斯模糊讓臉部光滑……”。
剛才大家都講得不錯,接下來你們可以為自己做張證件照了。隨著智能手機的普及,學生大都擁有拍照功能的手機。先讓他們給自己拍張人頭照,接下來就開始對照片進行處理。讓學生直觀地感受到Photoshop的強大處理功能。學生們覺得所學的知識技能幫助他們解決生活中的實際問題,能恰到好處地調動學生學習的積極性與主動性。
這種基礎知識與實際案例相結合的教學方法,一是對基礎知識的復習,二是對基礎知識的綜合應用。通過多舉幾個例子,這樣學生會更好地掌握其基礎知識,并進行綜合應用。有效的解決學生對菜單、工具感到難記的問題,為今后的的學習打下堅實的基礎。
3 利用案例,充分利用網(wǎng)絡資源,拓展學生應用能力
在做完《Photoshop CS3試題匯編》里第七單元特效濾鏡的第八題制作雨效果后,我說:“其實Photoshop就像魔術師一樣,可以無中生有,或者是移位,功能相當強大,今天你們想不想當一回魔術師?”接下來氣氛活躍起來,學生說:“做夢都想?!边@時,學生有了學習的欲望,接下來可以開始布置任務,剛才我們制作了雨效果,現(xiàn)在你們利用學過的知識,再加上網(wǎng)絡資源來完成雨變成雪的效果。任務一布置完,學生就熱火朝天忙起來了,大家都想當魔術師。
在這種教學過程中,可以先給部分基礎較好的同學進行輔導,然后讓這部分同學去輔導其他同學,這樣可以達到共同提高的目的。學生做完后,利用電子教室教學軟件,讓每個學生把自己的作品上交到教師機,把學生做得比較成功的作品展示出來,讓學生講述用什么方法來制作出來,再問其它學生有沒有用其它方法來實現(xiàn)并讓學生講述是如何完成的,通過多個學生用不同方法來制作完成,能使所學的知識點更充分地掌握應用。在Photoshop里,一個效果圖可以用多種方法來實現(xiàn)。這樣,把學生制作方法一起分享,有利于拓展學生應用能力。以此激勵他們在今后的學習中,努力探索新的技巧和操作方法。使用這種教學方法,不但可以激發(fā)學生的學習興趣,而且大大提高了教學效率。
眾所周知,隨著計算機技術的發(fā)展,計算機知識的不斷更新,要跟上時代的步伐,必須要做到“用到老,學到老”,因此自學能力的培養(yǎng),對于學生來說,顯得尤為重要。
通過教學實踐表明,精彩的案例對激發(fā)學生自主學習的欲望;引導學生對基礎知識進行綜合應用以及利用網(wǎng)絡資源,拓展學生應用能力等方面都是積極有效的。但是,案例教學至關重要的問題在于案例的選擇運用,針對不同問題;不同對象;不同層次將選取不同的案例,才能做到有針對性的解決具體問題。
參考文獻:
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關鍵詞:高職教育;文秘專業(yè);職業(yè)能力
一、高職文秘專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)現(xiàn)狀
文秘專業(yè)是當今社會上比較熱門的專業(yè)之一,社會對文秘專業(yè)畢業(yè)生的需求量相對較大。隨著市場經(jīng)濟不斷發(fā)展,中小企業(yè)不斷增加,文秘專業(yè)應該有更好的就業(yè)前景,但目前高職文秘專業(yè)學生的就業(yè)形勢卻不容樂觀,面臨一種尷尬境地:一方面畢業(yè)生求職難。許多文秘專業(yè)畢業(yè)生很難找到專業(yè)對口的工作。文秘畢業(yè)生有不少沒有具備秘書從業(yè)能力,還不是真正“文秘人才”,其他專業(yè)學生可輕松替代。每年有許多秘書崗位被其他專業(yè)學生所獲取,文秘專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)對口率不足30%。另一方面用人單位招人難。許多文秘專業(yè)畢業(yè)生專業(yè)水準難以為行業(yè)認同,行業(yè)不得不重起爐灶對進入該組織管理系統(tǒng)的秘書新人進行入門級別的秘書職業(yè)知識、業(yè)務與技能培訓?!肮┻^于求”和“供不應求”的矛盾體現(xiàn)出高職文秘專業(yè)教育存在很多問題,但最主要的問題是學校教育不能與行業(yè)崗位需求有效接軌,使高職文秘專業(yè)畢業(yè)的學生因其未具備適應行業(yè)崗位所需要的知識、技能、素質,缺乏職業(yè)能力,不能勝任秘書崗位工作。這不僅影響學生的就業(yè),還影響學校的發(fā)展。高職文秘專業(yè)要實現(xiàn)以服務為宗旨,以就業(yè)為導向的教育目標,推動專業(yè)的發(fā)展,必須加強學生的職業(yè)能力培養(yǎng),使學生具備較強的從業(yè)能力、崗位適應能力和發(fā)展創(chuàng)新能力。
二、職業(yè)能力內涵解讀
職業(yè)能力是人們從事一門或若干相近職業(yè)所必備的本領,是個體在職業(yè)、社會和私人情境中科學思維、對個人和社會負責任行事的熱情和能力,是科學的工作和學習方法的基礎。職業(yè)能力是心理、知識、素質、技能等在職業(yè)活動中的外在綜合表現(xiàn)。
秘書是黨政機關、企事業(yè)單位、社會團體、軍隊、院校以及一切合法的社會組織內部行政管理部門的職業(yè)名稱,也可以是受雇于私人的職業(yè)。秘書的主要工作是圍繞領導中樞辦文、辦會、辦事,主要職責是輔助管理、綜合服務。隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展,行業(yè)對秘書從業(yè)人員的要求也越來越高。根據(jù)近年來人才市場反饋的信息分析,高職文秘專業(yè)畢業(yè)生主要去向是縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、事業(yè)單位和各類中小企業(yè)。經(jīng)專家論證和行業(yè)調研,高職文秘專業(yè)主要對應崗位或崗位群是文員、秘書、檔案員、辦公室主任、公關員、行政助理、經(jīng)理助理、總經(jīng)理助理等,秘書人員從事以上崗位工作具備的職業(yè)能力主要包括三方面:基礎能力、專業(yè)能力和關鍵能力。
1.基礎能力?;A能力主要是指秘書人員賴以吸收外界知識的能力,也是其他能力的基礎。主要包括自律能力、良好的職業(yè)道德、敬業(yè)精神、觀察能力、記憶能力、思維能力、想象能力、計算機應用能力、外語應用能力、速記能力、各種辦公設備的使用能力等。
2.專業(yè)能力。專業(yè)能力是指秘書人員從事秘書工作所必備的崗位能力。主要包括辦文能力、辦事能力、辦會能力、表達能力(文字表達能力、口頭表達能力、體態(tài)表達能力)、管理能力(輔助決策能力、輔助計劃能力、輔助控制能力、檔案管理能力)、信息處理能力、人際交往能力等。
3.關鍵能力。關鍵能力是指秘書人員從容應對未來不可預見的挑戰(zhàn),迅速拓展新發(fā)展空間的能力。主要包括終身學習能力、解決問題的能力、溝通能力、承受能力、反應能力、執(zhí)行能力、團隊合作能力、創(chuàng)新能力等。
三、“階梯遞進”式職業(yè)能力培養(yǎng)模式及實踐
高職文秘專業(yè)學制三年,如何在三年內,針對高職學生起點低、自卑感強的狀況,運用一種教育模式培養(yǎng)他們的職業(yè)能力,讓他們能就業(yè)、就好業(yè),是我們重點解決的問題。高職文秘專業(yè)學生的基礎能力、專業(yè)能力和關鍵能力的培養(yǎng)在一定程度上存在著遞進關系,前面能力的形成是后面能力的基礎。根據(jù)這一特點,我們構建了“階梯遞進”式職業(yè)能力培養(yǎng)模式,將三年中學生的職業(yè)能力培養(yǎng)分4個階段:專業(yè)職業(yè)能力認知階段基礎能力訓練階段專業(yè)能力訓練階段關鍵能力訓練階段?!半A梯遞進式”職業(yè)能力培養(yǎng)模式構成了“由淺入深,由低到高”的應用型、技能型高技術秘書專業(yè)人才培養(yǎng)體系。
1.第一階段:職業(yè)能力認知訓練。學生的認知是一個不斷提高的過程,通過一系列行業(yè)認知訓練加深學生對專業(yè)職業(yè)能力的認識,隨著他們對未來職業(yè)的了解加深,就會對職業(yè)能力訓練的興趣增強,對專業(yè)學習的積極性和主動性越來越高。這項訓練很重要,它是學生職業(yè)能力培養(yǎng)的基礎。高職文秘專業(yè)學生的主體意識普遍不強,很多學生選擇該專業(yè)并非主觀意愿,他們不了解秘書行業(yè),不清楚文秘專業(yè)所對應的職業(yè)崗位,更不知道從事文秘工作需要具備怎樣的職業(yè)能力,學生對于學校開設的課程往往是被動地接受,學習積極性不高。針對此現(xiàn)象,筆者所在學校進行了教育改革。新生入學伊始,學校通過入學教育、專家講座見習等一系列活動的訓練,培養(yǎng)學生職業(yè)意識,讓他們了解文秘專業(yè)的行業(yè)狀況,清楚專業(yè)所對應的職業(yè)崗位,熟悉秘書崗位工作流程,知道從事文秘工作所必備的職業(yè)能力,使他們學習目標明確,學習興趣被激發(fā)。
2.第二階段:基礎能力訓練。該階段主要培養(yǎng)學生的秘書職業(yè)基礎能力。主要在1-2學期進行,通過公共課和專業(yè)基礎課,采用“軍訓”“課堂實訓”模式進行培養(yǎng)。主要開設的課程有《概論》、《基礎》、《大學英語》、《計算機應用基礎》、《體育》、《中文速錄》等。通過課程理論教學與技能培訓,讓學生掌握文秘專業(yè)基礎知識與技能,培養(yǎng)學生政治思想素質、職業(yè)道德、計算機應用能力、外語應用能力、速記能力等職業(yè)基礎能力,為下一階段學生專業(yè)能力的培養(yǎng)打下堅實基礎。
3.第三階段:專業(yè)能力訓練。該階段主要培養(yǎng)學生秘書職業(yè)專業(yè)能力。主要在第3-4學期進行,通過專業(yè)核心課程,采用“校內實訓”、“階段實習”、“考證”模式進行培養(yǎng)。主要開設的課程有《秘書理論與實務》、《秘書寫作》、《檔案管理》、《網(wǎng)絡與多媒體技術》、《辦公自動化》、《社交禮儀》、《公共關系學》、《行政管理學》、《信息與調研》和《秘書國家職業(yè)資格培訓教程》等。教學堅持理論必需夠用,注重實訓。主要采用“情境模擬”、“模塊訓練”、“教學見習”、“仿真實訓”等實訓方式,結合全國秘書證等級考試和相關的職業(yè)技能等級證書考試培訓方式,加強學生技能訓練,培養(yǎng)學生的專業(yè)能力。
4.第四階段:關鍵能力訓練。該階段主要培養(yǎng)學生的職業(yè)關鍵能力。主要在第5-6個學期進行,第5學期根據(jù)職業(yè)崗位要求強化職業(yè)技能訓練。通過校內仿真實訓、輪崗實習、社會實踐等方式,對學生進行秘書工作環(huán)境、行政單位環(huán)境、秘書日常事務處理、日常商務活動認知和運作訓練,培養(yǎng)學生的秘書職業(yè)綜合能力。第6學期校外頂崗實習由學校統(tǒng)一安排到各用人單位頂崗實習。由專業(yè)教師帶隊,在實習單位工作人員的具體指導下,在各個單位做文秘崗位工作和其他相關工作。要求能解決文秘工作遇到的各種問題,并寫出有一定質量的實習報告。通過頂崗實習,讓學生能理論聯(lián)系實際,熟悉真實的工作場景,培養(yǎng)他們從事秘書崗位工作的素養(yǎng)與能力,為學生畢業(yè)后零距離就業(yè)奠定基礎。
四、實施效果
1.加強學校與行業(yè)的銜接,縮短職業(yè)適應期。高職文秘專業(yè)培養(yǎng)學生職業(yè)能力是建立在行業(yè)需求的基礎之上,學校根據(jù)行業(yè)、人才市場對文秘技術人才的需求狀況,設計培養(yǎng)方案,確立教學目標,構建基于職業(yè)能力的課程體系,這樣大大加強了學校人才培養(yǎng)與行業(yè)需求的銜接。同時,通過對學生職業(yè)能力的培養(yǎng),還促進了學校與行業(yè)、企業(yè)的合作,學校能充分利用行業(yè)、企業(yè)的技術、設備及工作環(huán)境等教育資源,通過與行業(yè)企業(yè)合作辦學的形式,共同培養(yǎng)適合崗位需求的學生,有效地縮短了學生步入社會的職業(yè)適應期,從而實現(xiàn)了行業(yè)、學校、學生三方共贏的目的。
2.提升了學生的綜合素質,增強了學生的就業(yè)競爭力。高職文秘專業(yè)加強對學生的職業(yè)能力的培養(yǎng),一有利于學生結合自身特點學習知識提高能力和素質。通過對學生的職業(yè)能力的培養(yǎng)使高職生樹立了正確的職業(yè)觀,使他們能根據(jù)社會及企業(yè)需求,更客觀、科學地設計自己的職業(yè)生涯;調動了他們的學習積極性,增強學習效能;提高了學生的實踐動手能力,優(yōu)化了學生的能力結構,幫助學生樹立起就業(yè)自信心,實現(xiàn)了從“學生”到“職業(yè)人”的轉變。二有利于充分發(fā)掘學生的自我潛能,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識,鍛煉學生的自主能力,從而增強學生的就業(yè)競爭力。
3.推進教學改革,促進專業(yè)建設的發(fā)展。高職文秘專業(yè)加強對學生的職業(yè)能力的培養(yǎng),有利于促進專業(yè)教學改革。通過教學改革,筆者所在高職學院文秘專業(yè)已擁有校內實訓場所:文秘實訓室、語音實訓室、書法實訓室、形體實訓室、速錄實訓室、計算機實訓室、院系的會議室與科室等。另外,學校還與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合建立了校外實訓基地,確保學生在真實的崗位環(huán)境中,實現(xiàn)秘書崗位的職業(yè)化系統(tǒng)訓練,使高職文秘專業(yè)教學步入良性發(fā)展軌道。
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關鍵詞:漫游系統(tǒng);三維建模;模型優(yōu)化;游戲引擎
中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)02-0231-02
1 系統(tǒng)概述
虛擬現(xiàn)實漫游系統(tǒng)是利用三維建模軟件3ds MAX、MAYA等加以游戲引擎如UDK、Unity3D等的配合來實現(xiàn)在電腦中再現(xiàn)現(xiàn)實世界的技術。西北民族大學大學生實踐創(chuàng)新中心的設計利用3ds max軟件建立模型,Photoshop軟件處理貼圖,最后將模型導入unity3d中設計游戲引擎并。
2 數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集階段是系統(tǒng)開發(fā)的基礎,西北民族大學大學生實踐創(chuàng)新中心漫游系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括CAD圖紙的設計、建筑參數(shù)的測量、建筑實景照片的拍攝以及室內數(shù)據(jù)的收集等。
利用計算機輔助設計CAD導出的圖紙,精確搭建西北民族大學大學生實踐創(chuàng)新中心建筑模型,不僅使工作效率得到極大的提高,同時模型的精度也是非常高的。建筑的高度難以測量,利用微積分思想,通過數(shù)臺階的方式。這樣只需測量每個臺階的高度,就能通過簡單的計算得到建筑的高度。
3 模型建立
3.1建筑建模
漫游系統(tǒng)制作的第一步就是模型的建立,首先,利用已有的西北民族大學大學生實踐創(chuàng)新中心CAD圖紙(如圖1),將其導入3Ds MAX軟件,采用分層導出的方法進行外場景建筑的制作。
3.2室內建模
室內建模對于還原場景十分重要,直接關系到后期用戶界面的體驗效果。模型精確程度關系到后期紋理貼圖,模型不能過于簡單,因為如果模型過于簡單,模型就會顯得粗糙,導致很多細節(jié)都不能表現(xiàn)出來,模型容易失真。但是如果物體的每一個面都用三維模型的面來模擬,又容易產(chǎn)生大量的三角面,增加了每一次的渲染時間。
3.3 建模流程和模型優(yōu)化
3.3.1 三維建模流程
①涉及到多人參加建模,必須統(tǒng)一單位。
②模型中面片之間的最小間距大于場景中最大尺寸的二千分之一。
如果三維模型中兩個面與面之間的距離小于此數(shù)值,會出現(xiàn)這兩個面交替渲染的現(xiàn)象,從而產(chǎn)生渲染時閃爍的情況。三維模型的面片之間不允許有交叉和疊加共面現(xiàn)象,單個的模型不允許出現(xiàn)有破洞的情況,也不可以有黑色反面出現(xiàn)的情況。
③關于模型的結合問題。當三維物體的每一個模型中所有的面片都使用3DS Max軟件經(jīng)過三維建模和添加對應的材質之后,將材質相同的三維模型附加為一個整體,便于后期的移動和渲染。
④對在同一個平面上相鄰的兩個面可以刪除公共的邊,但是不要形成凹多邊形,保證每個面都是凸多邊形。
3.3.2模型優(yōu)化
由于系統(tǒng)的資源有限,為在有限資源下使程序運行更加流暢,必須對模型進行優(yōu)化。在3Ds MAX中,模型的面數(shù)對游戲流暢程度的影響極大,面數(shù)越多,資源消耗越大,從而游戲流暢程度越低,所以模型優(yōu)化的一類就是減少面數(shù)。減少面數(shù)并不能隨意的減少,只有那些沒有貼圖并且看不到的面才能優(yōu)化,否則就會影響模型的外觀。
4 材質及貼圖的制作
貼圖對于整個漫游系統(tǒng)的真實度起著至關重要的作用,整個貼圖的設計過程包括照片采集、圖像處理、貼圖。
4.1 圖片處理
利用photoshop軟件對圖片進行處理,除了對圖片的顏色、亮度、污點等調整處理之外,由于大多數(shù)照片都是以仰拍的形式進行拍照的,所以將圖片調正是貼圖質量的關鍵。將待修改圖片置入ps中,通過選擇扭曲、縮放等功能的配合使圖片調正。貼圖像素不能太高,因為圖片像素過高在3ds Max里難以導入且會增加渲染負擔。
4.2 貼圖
貼圖主要過程包括,材質球設計、將材質賦予物體、添加UVW貼圖。在對外場景建筑貼圖過程中采用孤立物體、貼圖、隱藏已貼圖物體的方式進行貼圖,使整個過程更加方便快捷。
對于地磚等進行貼圖時注意不能在材質球中更改平鋪次數(shù),可以通過UVW貼圖對平鋪次數(shù)進行修改。因為如果直接修改材質球中平鋪次數(shù),將模型導入U3D時貼圖的平鋪次數(shù)實際上將不會改變。
貼圖過程中還有一個重要的修改器--法線。在貼圖過程中我們遇到貼完圖渲染出來的卻是黑色的問題,這時為模型添加法線修改器便能輕松解決。
4.3貼圖優(yōu)化
在添加UVW貼圖后,對其進行塌陷全部命令,使模型轉換為可編輯多邊形。建模過程中會有很多命令夾雜重疊在模型上,這樣就會占用很大一部分內存和CPU,從而拖慢電腦的運行速度,對模型進行塌陷后就會去除那些多余的命令等,把所有附加在立體模型上的修改器、貼圖、形態(tài)等特征全部固化到模型上,從而節(jié)約出大量的內存提高電腦速度。
5 引擎的設計與實現(xiàn)
模型設計完成后,將模型導入unity中從而實現(xiàn)計劃的功能。目標包括:燈光、相機的設置,自尋路徑,語音播放,碰撞檢測,人機交互等功能的實現(xiàn)。
5.1 模型導入前準備
由于3ds Max和unity3d兩個不同軟件之間的差異,制作好的模型并不能直接導入到unity中,我們還必須進行一系列的處理。
單位的處理
在導出模型前,必須在3DMAX中將系統(tǒng)默認單位設置進行修改,這樣才不會在unity中出錯。在3DMAX中,默認的單位是毫米,而在unity中默認的單位是米,這兩個軟件中單位不同。如果不進行相應的處理,將會出現(xiàn)unity中的模型非常小的情況。
模型軸向的處理
模型導出前,必須在3DMAX中將模型的y軸設置為向上。因為在3DMAX中,模型的z軸是向上的,而在unity中向上的是y軸。如果不處理軸向,在3ds max中正常的模型,導入到unity中將會豎起來。
5.2功能實現(xiàn)
系統(tǒng)功能主要包括人機交互、碰撞檢測、自尋路徑等功能以及燈光、相機的設置。交互功能是實現(xiàn)漫游的重點,將‘上’、‘下’等邏輯功能封裝成角色控制器組件實現(xiàn)第一人稱視角。
碰撞檢測在3D漫游系統(tǒng)中至關重要,是模擬物體遇到障礙物時的物理反應。例如當對象遇到墻壁時,則不能繼續(xù)前進。通過為對象添加相應的碰撞器,物體便能夠實現(xiàn)碰撞檢測。
Light mapping(光照貼圖技術)是一種增強靜態(tài)場景光照效果的技術,它可以通過較少的性能消耗使得靜態(tài)場景看上去更真實、豐富,以及更具有立體感。
在使用這一技術的時候,必須進行一定的設置。
①啟動unity應用程序,打開大學生創(chuàng)新中心的模型。
②選中模型,在Inspector視圖中,勾選該對象的Static復選框即可將模
型標記為Static,即通知unity這些物體是不會移動的靜態(tài)物體,這類對象將會參與到光照貼圖的烘焙。
③依次打開菜單欄中的Window-Lightmapping選項,會彈出Lightmapping視圖。選中場景中的光源方向,在Lightmapping視圖中的Object標簽頁下會出現(xiàn)該光源的設置。
④在Lightmapping視圖中的Bake標簽頁下將Mode項選擇為Single Lightmaps類型。更改Bounces數(shù)值為2,設置Sky Light Intensity為0.4。
⑤調整Resolution數(shù)值到60,讓光影細節(jié)更精細些。
在Scene 視圖右下角的位置,在Lightmap Display 對話框中勾選Show Resolution復選框,即可看到光照圖在模型上的分辨率。
⑥單擊Lightmapping視圖右下角的Bake Scene按鈕,即開始生成Lightmaps。同時unity主窗口右下角會出現(xiàn)進度條。待進度條完成后,結果會在Scene視圖中顯示烘焙的結果。
5.3 運行結果
西北民族大學大學生實踐創(chuàng)新中心虛擬現(xiàn)實漫游系統(tǒng)運行效果如圖2,圖3。
參考文獻:
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[4] 時代印象.3ds Max 2012基礎培訓教程[M].人民郵電出版社,2012.
[關鍵詞]AutoCAD教學 任務驅動法 任務設計 實施過程設計 任務評價
《AutoCAD》是一門實踐性、應用性、綜合性很強的學科。該課程除了要求學生掌握AutoCAD軟件中基本命令外,關鍵要求學生能靈活運用這些命令快速、精確地繪制機械圖樣。
在《AutoCAD》教學中,傳統(tǒng)的教學方法是教師系統(tǒng)的講解命令,然后由學生上機操作。這樣的教學方法,盡管也可以使學生系統(tǒng)學習各個命令,但學生往往對繁多、復雜的命令目不暇接,很難對命令進行綜合使用,更談不上靈活運用,教學效率低,效果差。針對這一情況,教師應進行教學方法的改革和創(chuàng)新,尋求一種適合于他們學習的方法,既能使他們在短時間內熟練掌握這門技術,又能培養(yǎng)他們自主學習能力和獨立分析問題、解決問題的能力。
任務驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。將所要學習的新知識隱含在一個或幾個任務之中,學生通過對任務進行分析、討論,明確大體涉及哪些知識,在教師的指導和幫助下找出解決問題的方法,最后通過任務的完成實現(xiàn)對所學知識的意義建構。任務驅動教學法是以任務作為學習的起點,把完成任務作為學習的線索,使學生在其中不斷地自我評價、自我調節(jié),將完成學習任務作為學習效果的指標。
一、任務設計
運用任務驅動法進行教學,每項教學目標的實現(xiàn)都要從分析某一“任務”開始,“任務”是整個教學活動的切入點,同時,任務也是教師與學生雙向活動內容的核心,是教學中各知識點的串連點。通過完成任務,可使教師與學生達到教與學的和諧統(tǒng)一。因此,要仔細推敲教學內容和教學目標,統(tǒng)籌兼顧,循序漸進為學生設計一系列典型的、可操作、可成功、可評價的“任務”。讓學生在完成任務的過程中高效地掌握知識和技能,是關系到任務驅動法教學成敗的重要因素。
1.把抽象的知識化為具體的任務――設計階段任務
教師以一個個具體的“任務”為線索,把教學內容巧妙地隱含在每個“任務”之中,設計出有明確目標及具體要求的階段任務。
首先,在精讀教材的基礎上,教師把教學內容分成入門部分(介紹AutoCAD的主要功能、工作界面、基本操作命令等)、基礎部分(介紹基本繪圖命令和編輯命令,繪制簡單的二維平面圖形)、提高部分(介紹輔助繪圖工具、圖層、塊、文字、尺寸標注等,繪制較復雜的機械圖樣)、精通部分(介紹繪制機械圖樣的方法和技巧,提高繪圖的精度和效率)這四個模塊。
其次,教師要充分了解學生的認知結構、興趣愛好,精心地分析教學模塊,然后將模塊目標巧妙地包含在一個個學生感興趣的內容中,從而得到教學中的任務。例如,對于基礎模塊部分,由于涉及的命令有很多,教師可以把基本繪圖命令和編輯命令穿插融入到各個平面圖形的任務中,可以選擇一些既包含所學的知識點,又比較巧妙、有趣的簡面圖形作為學習任務,激發(fā)學生的學習興趣。如在講解正多邊繪圖工具時,布置如圖1所示的任務給學生學習討論。任務具體要求是以點(100,150)為中心,作一邊長為40的正方形,在該正方形的外邊再作兩個正方形,外邊的正方形四邊的中點是里邊的正方形的四個頂點。學生在完成任務過程中,只要巧妙利用正多邊繪圖工具中內接于圓和外切于圓這兩個選項,就能快速完成任務。
再次, “任務”設計要注意分散重點、難點。掌握AutoCAD繪圖是一個逐步積累的過程,“任務”設計時要遵循由淺入深的循序漸進原則,考慮“任務”的大小、知識點的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素。如對于基本繪圖命令,由于涉及的命令較多,教師可通過設計由直線構成的平面圖形、由直線、圓及圓弧構成的平面圖形、由矩形、多邊形及橢圓構成的平面圖形、由多段線和樣條曲線構成的平面圖形這四個不同復雜程度的任務,達到完成基本繪圖命令學習的教學目標。
最后,教師要設計可思考空間、富有挑戰(zhàn)性、滿足不同學生需求的任務,這樣才能調動所有學生的學習積極性,最大限度地激發(fā)學生的潛能。一般可設計三個層次的任務,第一是“臨摹任務”,第二是“改造任務”,第三是“創(chuàng)造性任務”。例如學生學完基本編輯命令后,我布置一個具有挑戰(zhàn)性的任務,提供學生思考。把圖2中一個圓通過編輯命令完成一組菱形圓(如圖3)。學生很容易想到用陣列命令來完成,但必須對陣列對話框中行數(shù)、列數(shù)、行偏移、列偏移、陣列角度的設置很熟練,才能靈活運用陣列命令快速完成任務。
在任務設計過程中,始終堅持“以興趣為主線,以實用為載體,以培養(yǎng)學生的能力為目的”。學生在階段任務的引導下,敢于動手,每一節(jié)課都有成功的喜悅,逐步對計算機繪圖產(chǎn)生了興趣,不同程度的學生通過努力可獲得或多或少的技能。
2.提高學生綜合運用知識的能力――設計主題任務
當學生的知識積累到一定程度后,教師要設計初具規(guī)模、綜合性的主題任務。學生通過階段任務完成基本繪圖命令、基本編輯命令、輔助繪圖工具、圖層、塊、尺寸標注等內容學習后,給學生足夠時間,讓學生運用前面所學的知識完成如圖4所示的齒輪零件工作圖。在整個任務完成過程中,使學生對前面所學的知識進行了一次梳理,并加以綜合運用。讓學生對自己的學習能力有了更強的信心,為完成自主創(chuàng)新任務打下了扎實的基礎。
3.提高學生靈活運用知識能力――設計創(chuàng)新任務
教師在課堂上只能給學生介紹一些常規(guī)的繪圖方法,而對于一些繪圖技巧只能靠學生在不斷的繪圖訓練中摸索。但教師可以做好學生的引路人,提供一些創(chuàng)新任務,讓學生積極去探索。如教師設計一些圖形,可引導學生靈活、巧妙運用所學的繪圖工具,達到快速、精確繪圖的目的??傊?,如何靈活運用繪圖工具,提高繪圖精度和效率,是本課程的最終要實現(xiàn)的任務。
二、實施過程設計
任務提出以后,如何實施才能實現(xiàn)預定目標?實施過程設計是非常重要,教師應該根據(jù)不同的學習內容、不同的學習階段和學生自身的因素來設計。
例如,在講解自動追蹤功能之前,我首先引導學生嘗試用前面所學知識完成如圖5所示平面圖形繪制任務,結果學生完成速度普遍較慢。能否用更好的方法來完成?學生帶著這一問題進入自動追蹤功能的學習。這時,我再通過實例講解如何利用自動追蹤功能快速確定點的位置,我一講完,學生即刻涌起再度嘗試的欲望,對繪圖方法作了調整和創(chuàng)新,很快就完成了學習任務。通過前后兩種繪圖方法的分析比較,學生深刻領會到自動追蹤功能的妙用。
又如,學生在學習塊的內容時,我精心設計了標注表面粗糙度(如圖6所示)的任務給學生學習討論。在繪制機械零件圖時,標注表面粗糙度是繪圖工作的一個重要組成部分。國家標準對表面粗糙度符號及數(shù)字的書寫都作了嚴格規(guī)定,隨著表面位置的不同,符號及數(shù)字將發(fā)生變化,因而標注表面粗糙度是一個較為復雜的學習內容。學生在種真實并具有挑戰(zhàn)性的任務驅動下,學生的學習熱情很高。這時,我再結合實例講解塊的創(chuàng)建、塊的插入、塊的存儲及塊的屬性等內容。講完后,學生就開始嘗試利用塊的功能標注表面粗糙度。這期間,學生會遇到一些問題,對共性問題,可由教師統(tǒng)一講解;對個別問題可作單獨輔導。任務完成后,鼓勵學生探索其它一些標注方法,然后同學之間互相交流,評價各種方法的優(yōu)劣。最后,由教師進行總結和回顧。在整個任務實施過程中,學生不僅掌握了塊的有關知識,還能靈活應用塊的功能快速高效地標注表面粗糙度。
通過這樣一個引試做看創(chuàng)新的過程,學生學習知識也經(jīng)歷了不會會熟練鞏固提高的過程。由此可見,任務驅動教學法在進度控制上遵循知識的連續(xù)性,學生學習有張有弛,符合學生生理和心理特點以及認識規(guī)律。這種教學,學生學得快,學得牢,其教學容量也遠遠超出了傳統(tǒng)教學在同等時間內的知識量。
三、任務評價
任務評價是任務驅動教學法中非常重要的一環(huán)。當整個任務完成時,學生已經(jīng)建立了自己的認知結構,但還不夠完善,教師應對學生的學習成果進行適當?shù)姆治?、評價。一方面,可完善學生認知結構,實現(xiàn)教學目標的目的;另一方面,對學生完成的任務及時客觀地加以評價,有利于學生個性的發(fā)展,有利于提高學生的學習熱情,使學生體驗到學習的收獲與喜悅,體驗到學習過程中的創(chuàng)作感和成就感,樹立自信心和榮譽感。
評價主要包括結果評價和過程評價,在以往的教學中,我們往往重結果輕過程,導致同學之間互相抄襲,極大扼制了學生的學習積極性。而我認為教學評價不應只看學生知識的正確性,更應該關注學生參與教學活動的態(tài)度,解決問題的能力和創(chuàng)造性,獲取知識的經(jīng)驗與教訓等。具體評價見下表1:
評價必須面對全體學生,關注每一個學生的學習過程及發(fā)展的可能性,因材施教,力求使不同層次的學生都能得到提高和發(fā)展。
總之,在《AutoCAD》教學中,采用任務驅動教學法,充分體現(xiàn)以學生為中心和以能力為本位的教育理念。不僅可激發(fā)學生的學習興趣,提高學習效率,還可以培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力。但在教學實踐中,教師應根據(jù)教學目標要求與學生學習的實際情況,把好任務的設計、實施及評價這三個關鍵環(huán)節(jié),只有這樣才能保證教學的成功。
參考文獻:
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