基于Adobe平台工程训练立体教材的建设研究

黄海龙 曲晓海

吉林大学工程训练中心 吉林长春 130025

基于Adobe平台工程训练立体教材的建设研究

黄海龙 曲晓海

吉林大学工程训练中心 吉林长春 130025

在分析立体教材的优越性及工程训练系列教材的特点的基础上，提出了依托于Adobe制作、应用、支撑平台的工程训练系列立体教材的建设方案，具体包括立体教材、立体实训指导书、立体实训报告册以及立体考试题库的建设，并给出切实可行的建设思路、实施过程和应用策略。在此基础上尝试性地提出了以传统纸质教材为基础的与移动学习相结合的新教材形式和以纸质试卷为基础的与移动终端数字化教学资源相结合的基于场景和过程的新考核方式。其应用为推进工程训练实践教学的信息化教学改革和提高教学效率、效果具有重要意义。

高等教育；实践教学；信息化；数字化教学资源；立体教材

教材是教师授课和学生学习的主要材料，是教学的主要媒体，通常按照课程的标准或教学大纲的规定，分学科门类编辑，包括文字教材和视听教材等［1］。教材对实现教学目标有举足轻重的作用，起着承载课程内容、传递教学信息的功能。

立体教材也称一体化教材、多元化教材，是指通过多种教学资源的支撑而提出的某课程内容的整体教学解决方案，能够最大限度地满足教师教学需要和学生学习需要，提高教学质量，促进教学改革［2］。

工程训练实践教学是一门实践性的技术基础课，是学生学习工程材料、机械制造基础与机械制造系列课程必不可少的必修课程，也是建立机械制造生产过程的概念，获取机械制造基本知识的奠基课程。工程训练教学强调以实践教学为主，学生应进行独立的实践操作。在训练过程中有机地将基本工艺理论和基本工艺实践结合起来，同时重视学生工艺实践技能的提高［3］。工程训练教材紧扣工程训练教学大纲，将机械制造基本工艺理论、基本工艺的实践操作步骤和基本工艺的考核方式进行有机结合，以实践教学平台为载体，工艺知识的展现与实践为目标，是工程训练教学大纲深层次的具体化和详细化，以传递教学信息。

信息技术的发展使得教材的形式和内容发生了巨大的变化，集成多种数字化教学资源的多媒体形式的立体教材由此产生。立体化教材通过文字、插图、动画、声音、视频、网络流媒体和虚拟仿真交互等静、动态数字资源媒体形式呈现，对于更新教学观念、变革教学模式、提高教学效率具有重要的意义［4，5］。本文提出了在信息技术支撑下依托于Adobe平台的工程训练系列立体教材的建设方案，具体包括立体教材、立体实训指导书、立体实训报告册和立体考试题库四部分，并详细阐述了立体教材的建设和应用平台、基本建设思路和应用策略，该研究成果对工程训练教学的信息化建设具有重要意义。

1 立体教材的建设

1.1 Adobe平台介绍

1.1.1 制作平台Adobe Acrobat

Adobe Acrobat是由Adobe公司发布的PDF文档制作软件，可以快捷方便地创建、制作、保存文档。在进行立体教材制作时，通过Acrobat的资源添加工具可以添加文本、图像等静态教学资源和动画、视频、三维模型仿真交互操作等动态教学资源［6］。

1.1.2 应用平台Adobe Reader

Adobe Reader是Adobe公司发布的PDF文件阅读软件，它可以使用户在多平台下打开PDF文档，并能与PDF文档进行交互，查看文档中的各种静态和动态教学资源。在进行立体教材建设过程中，在该应用平台下用户可与各种教学资源进行交互操作。

1.1.3 Adobe的支撑平台

Adobe文档格式PDF被广泛应用于互联网及移动终端，在Windows和Mac平台的PC机上，教师可以方便自主地使用Adobe Acrobat制作平台结合各种数字化教学资源编辑制作立体教材，并且利用Adobe Reader应用平台浏览查看PDF教材进行学习。在iOS移动终端，包括iOS手机和iPad，使用Adobe Acrobat可以任意浏览PDF教材，并对除虚拟仿真实训平台以外的所有数字化教学资源进行交互操作；在安卓和Windows移动终端，可以使用Adobe Reader任意浏览PDF教材，并对除虚拟仿真实训平台以外的所有数字化教学资源进行交互操作。

1.2 知识点整体规划

依据工程训练教学大纲规划现代工程训练实践教学知识体系，并按照教学大纲实验项目卡对每个知识点进行详细分析，形成现代工程训练实践教学体系知识框架如图1所示［7］。

图1 现代工程训练实践教学体系知识框架

1.3 数字化教学资源建设

依据现代工程训练实践教学体系知识框架，对每个教学模块下的每个教学环节所涉及的知识点，包括加工工艺方法的应用范围、原材料、典型加工零件、工具量具夹具的使用方法、设备的结构分析、设备的工作原理、设备的操作规程和操作方法、安全常识等知识，根据每个知识点自身的特点建设形式适合的数字化教学资源，包括图片、录音、动画、视频录像、虚拟仿真实训平台、三维模型、微课视频资源等［8］，通过直观生动的数字化教学资源简洁明了地解读工程训练实践教学知识点。

1.3.1 图片资源建设

图片教学资源是指通过静态的图片或者照片展示知识点，如注塑成型技术训练模块，搜集、整理和建设关于各种塑料原材料颗粒和各种塑料制品的图片或照片，通过大量的静态图片资源使学生一目了然地了解各个行业塑料成型制品的应用。

1.3.2 动画资源建设

动画教学资源是指通过二维平面动画或者三维立体动画展示工程训练实践教学大纲中抽象的、难于理解的知识点，如各种机床设备的内部传动原理等。如注塑成型技术训练模块，通过二维平面动画资源直观展示各种塑料成型原理（注塑成型原理、挤出成型原理、吹塑成型原理、吸塑成型原理等），通过三维立体动画资源展示各种常见注塑成型模具结构（单分型面注塑模、双分型面注塑模、斜导柱侧抽芯注塑模、自动脱螺纹注塑模等），使学生能够轻松掌握工艺原理和设备结构组成。

1.3.3 视频录像资源建设

视频录像教学资源是指按照教学设计要求通过摄像机直接录制的实景视频，包括工程训练教学中设备的操作方法以及实训的操作步骤等。如注塑成型技术训练模块，使用摄像机录制注塑模具的标准拆卸和装配过程、注塑模具的安装与调试过程、注塑机的注塑成型操作等，并经过视频剪辑处理后形成录像教学资源。录像视频资源在最大程度上保证了实训环境的真实性，使学生对实训环境、设备和操作流程产生直观感性的认识。

1.3.4 虚拟仿真实训平台建设

虚拟仿真实训平台是指利用虚拟现实技术对实践教学环境、设备、工艺规则建立虚拟仿真实训平台，使学生在虚拟仿真环境下进行反复的仿真操作，增加对工艺规则的熟练度和安全操作常识，然后在进行真实的动手实践操作。如注塑成型技术模块，建立注塑模具拆装虚拟仿真实训平台和注塑模具安装与调试虚拟仿真实训平台，通过虚实结合的方式提高学生的学习兴趣和教学效果。

1.3.5 三维模型资源建设

三维模型教学资源的建设是指对工程训练实践教学中各个教学模块的实训设备、工具、量具、原材料进行数学建模，通过生成指定的u3d格式后插入至PDF立体教材文档，通过对三维数学模型的放缩、平移、旋转等交互操作，对各种教学设备进行内、外部结构展示［9］。如注塑成型技术模块，通过建设各种典型结构注塑模具以及注塑成型设备的三维模型资源，使学生对模具和设备进行结构分析和感性认识。

1.3.6 录音资源建设

录音教学资源是指工程训练教材的音频版和知识点的讲解录音，通过将音频教学资源插入PDF立体教材，使立体教材采用听觉与视觉相结合的方式呈现工程训练知识点，增加了教材的趣味性和生动性。

1.3.7 微课资源建设

微课教学资源的建设是指针对工程训练实践教学体系知识框架规划的小的实践教学知识点和小的教学环节，结合已建设的图片、动画、录像、仿真、三维模型、虚拟仿真实训平台等教学资源进行微教学设计，通过录音、录屏、录像和视频剪辑的方式记录围绕知识点讲解的整个过程，形成微课教学视频。如注塑成型技术教学模块，将原有教学环节进行分解，建设塑料成型制品介绍、注塑成型特点、注塑成型原理、单分型面注塑模工作原理等知识点微课视频，辅助学生线上线下、课内课外学习。

1.4 立体教材建设

1.4.1 立体教材的建设

工程训练立体教材的建设是结合传统金工实习和工程训练新技术两部分内容，以现代制造技术为主的工程实践教学相关理论内容的讲解。由于工程训练教材在整个工程训练教学体系中定位为相关理论的讲解，故在教材中通过图片、二三维动画、三维模型、微课等教学资源辅助讲解相关的知识点，通过Adobe Acrobat整理教材的文字素材，并通过图片、动画、视频等插入工具在PDF教材中插入图片、动画和微课等教学资源，通过3D模型插入工具在PDF教材中插入u3d三维模型资源，并进行相应的排版处理并生成PDF教材文档。

1.4.2 立体实训指导书的建设

工程训练实训指导书的编制是在工程训练教材基础上，针对学生实践操作内容相关的工艺标准、原材料、工具、量具、卡具、设备以及详细的操作步骤等内容，用于指导学生自主实践操作的说明书。立体实训指导书将传统的通过文字描述的操作步骤电子化、仿真化，通过三维模型、录像、微课、仿真等教学资源辅助实验步骤的讲解，增强了指导书的直观性和真实性。立体实训指导书在建设过程中，通过Adobe Acrobat平台整理指导书的文字素材；通过三维模型插入工具在PDF指导书中插入u3d模型用于展示各个实践教学环节所用的原材料、工具、量具、卡具；通过视频插入工具插入录像和微课等教学资源辅助实验步骤操作过程的讲解；通过按钮超链接虚拟仿真实训平台exe可执行文件，辅助学生进行虚拟仿真实训操作。最后进行相应的排版处理并生成PDF指导书文档，立体实训指导书的应用，提高了学生实训操作的熟练度和学习兴趣。

1.4.3 立体实训报告册的建设

工程训练实训报告册是对实践效果的检验和课后的巩固提高。由于工程训练教学主要以实践操作为主，在对学生进行课内检验和课后巩固提高时也应紧紧围绕学生的实践操作。在传统的实训报告册中只能以文字的形式针对学生的实践操作过程的某个环节提出问题，课后学生在完成实习报告时需仔细回忆操作过程，并做成解答。在问题的提出和回答过程中都很难对场景做出真实性的描述。建设立体实训报告册，通过Adobe Acrobat平台整理实训报告册内容，并通过视频插入工具在PDF实训报告册中插入视频资源，通过按钮超链接虚拟仿真实训平台exe可执行程序，并依托于操作过程的视频录像或者虚拟仿真实训平台中的某个点提出问题，学生在观看视频教学资源或者虚拟仿真操作过程中根据提出的问题做出解答，最大程度地还原了操作过程的真实性和实现了基于场景和操作过程的检验与考核。

1.4.4 立体考试题库的建设

在立体实习报告册建设的基础上，整理多媒体试题，形成立体考试题库。通过对立体考试题库的应用延伸，使立体考试题库与组卷系统、移动APP、互联网相结合，实现全新的基于场景和过程的信息化考核模式。

2 立体教材的应用

2.1 数字化资源共享平台的应用

触摸屏数字化资源共享平台是工程训练中心的数字化教学资源共享窗口，将立体教材在每一个触摸屏上进行共享，在每一个实践教学模块或者公共教学区域，学生利用课间时间随时通过触摸屏窗口浏览实践教学课程内容相关的立体教材和数字化教学资源进行补充式学习。

2.2 互联网平台的应用

将建设好的立体教材共享在中心网站首页对应的教材模块，使所有的学习者随时可以打开相关网络链接，利用立体化教材进行网上学习或者利用在线考试系统进行基于场景和过程的立体化在线考试［10］。

2.3 移动终端平台的应用

工程训练立体教材在移动终端上的应用有3点。

（1）将PDF文档的立体教材直接放于安卓平台、iOS平台、Windows平台的移动终端上，通过Adobe Reader打开相应的教材进行移动学习［11］。

（2）在立体考试题库的基础上开发自动组卷系统和移动终端App，通过自动组卷系统从立体考试题库中随机抽题组建试卷并打印纸质试卷，采用传统纸质试卷进行考试，对于每一道试题，在纸质试卷对应试题位置生成数字化教学资源静态图片识别码，通过开发的指定移动终端App扫描纸质试卷上题干的静态图片识别码，获取题目的数字化教学资源，并获得考核题目信息，实现传统纸质试卷考试模式下的基于场景和过程的信息化实践技能考核［12］。

（3）将建设好的PDF立体教材进行纸质版教材出版，对于立体教材中的每一个数字化教学资源以相应的静态图片识别码取代，开发材集成教材所有数字化资源的移动终端App，通过App扫描纸质教材中的静态识别码获取相应知识点的教学资源，实现以纸质教材为基础，移动学习相结合的数字化学习新形式。

3 结束语

本文详细介绍了依托于Adobe制作、应用、支撑平台的工程训练系列立体教材的建设思路，具体包括现代工程训练教学体系规划、不同知识点不同类型数字化教学资源的建设以及立体教材、立体实训指导书、立体实训报告册、立体考试题库的定位和建设思路，并给出了立体教材在触摸屏资源共享平台、互联网平台和移动终端平台的应用策略，为推动高等工程教育的教学改革探索出一条实用可行的途径。

信息技术日新月异，移动学习在新时代的学习方式中占据越来越重要的地位，本文尝试性地提出了，以传统纸质教材为基础的与移动学习相结合的新教材形式和以纸质试卷为基础的与移动终端数字化教学资源相结合的基于场景和过程的新的考核方式，其优越性得到了众多教育界同仁的认可，但需要更加长时间的检验和更加广泛的认可。

［1］ 钟启泉.教材概念的界定与教材编制的原则及技术（一）［J］.上海教育，2001（8）：51-53.

［2］ 黄荣怀，郭芳.立体化教材的设计与开发［J］.现代教育技术，2008，10（18）：105-109.

［3］ 惠记庄，刘海明，邹亚科.现代工程训练中心建设及训练模式的探索［J］.实验技术与管理，2009（3）：115-118.

［4］ 申闫春.大学英语多媒体立体教材建设［J］.外语电化教学，1994（4）：9-10.

［5］ 张道真.为建设一套立体教材而努力［J］.外语电教，1983（4）：9-10.

［6］ 陈永杰，邢宝山，张祥合，李桃.利用Adobe Acrobat7.0实现PDF格式文件的转换［J］.编辑学报，2006（6）：437-438.

［7］ 李上，刘波林.标准化学科知识体系构建研究［J］. 中国标准化，2013（8）：42-46.

［8］ 刘新阳.近年我国高校数字化教学资源建设与应用研究分析［J］. 电化教育研究，2012（3）：29-34.

［9］ 苗英华，苏鸿根.U3D文件在PDF中的应用及其C++编程实现［J］.计算机应用与软件，2010（3）：224-227.

［10］ 王利钢.在线学习平台的课程设计与应用研究［D］.南京：南京邮电大学，2013.

［11］ 熊志刚.移动学习及其资源设计研究［D］.上海：华东师范大学，2005.

［12］ 邓绯.无纸化考试系统研究与设计［D］.成都：西南交通大学，2005.

Research on the Construction of Three-Dimensional Material in Engineering Training Teaching Based on Adobe

Huang Hailong， Qu Xiaohai

Engineering Training Center， Jilin University， Changchun， 130025， China

The paper focuses onthe analysis of the superiority of three-dimensional teaching material and the features of engineering training teaching material.andthen the construction scheme of the engineering training three-dimensional teaching material was proposed based on production，application and support platform of Adobe. Which focuses on the construction of the three-dimensional teaching material， threedimensional training instruction， three-dimensional training report and the three-dimensional examination question bank， etc， and then proposed the practical construction ideas， implementation process and application strategy. On this basis，the essay tries to put forward a new textbook form based on the combination of traditional paper teaching materials and mobile learning and a new examination mode of basing on scene and process which based on the combination of traditional examination papers and mobile terminal digital teaching resources. Which is very important for promoting higher engineering training practice teaching reform and improving teaching effciency and effect.

higher Education； practice teaching； informatization； digital instructional resources； three-dimensional teaching material

2015-06-08

黄海龙，硕士，工程师。

吉林大学2015年度本科教学改革研究立项项目“工程训练创新人才培养模式的研究”（编号：1514）；吉林省高教学会2015年度高教科研项目“工程训练中心建设研究”（编号：JGJX2015B2）。