3D數字化教學(xué)資源對未來(lái)課堂建設以及促進(jìn)智慧學(xué)習的發(fā)展起決定性作用。3D教學(xué)讓教學(xué)智慧便捷，讓課堂生動(dòng)有趣，讓學(xué)生笑顏滿(mǎn)堂。
本文由《遠程教育雜志》授權發(fā)布
作者：王洪梅、王運武、吳健
摘要：
隨著(zhù)3D顯示技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展，將它應用到未來(lái)課堂成為了一種非常有效的輔助教學(xué)手段。未來(lái)學(xué)習是在先進(jìn)技術(shù)支撐的環(huán)境中進(jìn)行的，其學(xué)習資源要符合學(xué)習者時(shí)代需求。以3D圖片、3D視頻等為主的3D數字化教學(xué)資源具有高度立體逼真和臨場(chǎng)感強的特性，不僅讓觀(guān)者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，帶給學(xué)習者前所未有的視覺(jué)體驗，而且為未來(lái)課堂提供了重要的資源支撐。3D數字化教學(xué)資源對未來(lái)課堂的建設以及促進(jìn)智慧學(xué)習的發(fā)展起決定性作用，只有在充分了解3D數字化教學(xué)資源建設現狀及存在問(wèn)題的基礎上，充分利用現有的關(guān)鍵技術(shù)全 面推進(jìn)3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)課堂中的建設與應用，才能為智慧學(xué)習時(shí)代學(xué)生學(xué)習能力以及問(wèn)題解決能力乃至創(chuàng )新精神的塑造提供更多的幫助。
關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習；未來(lái)課堂；3D技術(shù)；3D數字化教學(xué)資源；推進(jìn)策略
一、引言
現代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅使學(xué)習者的學(xué)習環(huán)境發(fā)生了巨大變化，也改變了學(xué)習者的學(xué)習方式，豐富的數字化教學(xué)資源為學(xué)習者提供了全新的學(xué)習體驗。智慧學(xué)習是一種學(xué)習者自我指導的、以學(xué)習者為中心、具有完整學(xué)習體驗的新型學(xué)習范式[1]。3D顯示技術(shù)通常帶給人們更真實(shí)、更精細、更震撼的視覺(jué)感受，因此，在廣告、影視、游戲、工業(yè)設計、建筑設計、輔助教學(xué)、多媒體制作等領(lǐng)域均被廣泛應用[2]。以3D圖片、3D視頻、3D動(dòng)畫(huà)為主的3D數字化教學(xué)資源作為未來(lái)課堂中一種非常有效的輔助教學(xué)手段，能夠使學(xué)習者完全沉浸在虛擬的三維場(chǎng)景中。學(xué)習者在心理上產(chǎn)生更為真實(shí)完整的學(xué)習體驗，進(jìn)而對所學(xué)的知識有更深刻地理解。戴爾（Dell）指出，“教學(xué)中所采用的媒體越是多樣化，其所形成的概念就越豐富越牢固[3]?！币圆煌夹g(shù)為支撐的未來(lái)課堂強調知識的可視化，注重學(xué)習者的個(gè)性化學(xué)習、快樂(lè )學(xué)習以及高效學(xué)習需求。隨著(zhù)3D數字化教學(xué)資源的出現，其進(jìn)一步豐富了未來(lái)課堂中的開(kāi)放教學(xué)資源，增強了資源的多樣性和情境性，有助于啟發(fā)學(xué)習者積極的學(xué)習心態(tài)，激發(fā)和維持學(xué)習者學(xué)習動(dòng)機，促進(jìn)智慧學(xué)習的發(fā)生。
二、3D數字化教學(xué)資源、未來(lái)課堂與智慧學(xué)習的三元關(guān)系
現代教育理念更多關(guān)注學(xué)習者探索知識的過(guò)程，隨著(zhù)3D技術(shù)的迅速發(fā)展，以3D圖片、3D視頻、3D動(dòng)畫(huà)為主的一種新的教學(xué)資源被應用于未來(lái)課堂教學(xué)環(huán)境中，這將進(jìn)一步豐富數字化教學(xué)資源的形態(tài)，為學(xué)習者的智慧學(xué)習創(chuàng )造了多種條件。目前，國內外許多學(xué)者從不同視角針對未來(lái)課堂、智慧學(xué)習以及3D影像的課堂應用等，作了大量的研究，而探討關(guān)于三者之間存在的關(guān)系研究還較為鮮見(jiàn)。本研究將以3D數字化教學(xué)資源與智慧學(xué)習的相關(guān)研究為基礎，結合未來(lái)課堂所強調的以人為本、體驗學(xué)習的特性，探索三者之間的存在的三元關(guān)系，如圖1所示。
從圖1可以看出，在三元關(guān)系中能起決定作用的是資源建設，因為有了好的資源才能促進(jìn)學(xué)習者的學(xué)習興趣，也能夠使技術(shù)在未來(lái)課堂中得到充分應用。3D數字化教學(xué)資源是指，用3D照相機、3D攝像機、3D掃描儀等設備拍攝、掃描，通過(guò)3D制作軟件編輯創(chuàng )作，在3D電視、3D投影儀、全息投影膜等媒體呈現出來(lái)的新興數字化教學(xué)資源。它以學(xué)習者為中心，創(chuàng )設能滿(mǎn)足學(xué)習者多元化、個(gè)性化、智慧化發(fā)展需求的高沉浸式的智慧學(xué)習環(huán)境。未來(lái)課堂強調課堂學(xué)習方式的多元化，強調滿(mǎn)足學(xué)習者的自主、個(gè)性化和泛在學(xué)習需求[4]。而3D數字化教學(xué)資源將抽象的知識內容具體化、立體化，以學(xué)習者為中心，可最大程度的構建便于獲得直接經(jīng)驗的學(xué)習環(huán)境，為學(xué)習者創(chuàng )設具有完整體驗的學(xué)習情境，使學(xué)習者在學(xué)習的過(guò)程中體會(huì )到更多的學(xué)習樂(lè )趣，并且能夠促使學(xué)習者加深對知識內容的理解和記憶。
瑞士著(zhù)名教育家斐斯泰洛齊指出，“教學(xué)首先應致力于一切從感覺(jué)得到的事物的確切知識為基礎”[5]。3D數字化教學(xué)資源作為未來(lái)課堂中重要的教學(xué)資源，不僅能夠加強學(xué)習者視聽(tīng)感官的刺激，而且能夠使學(xué)習者具有完整的學(xué)習體驗。教師利用先進(jìn)的3D技術(shù)呈現各種立體逼真的教學(xué)內容，使知識更加可視化。在三維場(chǎng)景中學(xué)習知識，學(xué)生能夠身臨其境地體驗學(xué)習對象，增強學(xué)生的學(xué)習情感體驗和學(xué)習興趣。3D數字化教學(xué)資源不僅滿(mǎn)足了未來(lái)課堂所強調的以人為本、學(xué)生全面發(fā)展的思想，而且作為一種新的教學(xué)資源形態(tài)，為實(shí)現智慧學(xué)習提供了必要的支持。
三、3D數字化教學(xué)資源建設現狀及存在的問(wèn)題
（一）3D數字化教學(xué)資源的建設現狀
未來(lái)課堂代表的是未來(lái)的一種學(xué)習方式，因此我們應該追蹤當前最先進(jìn)的技術(shù)，在保證上述原則的基礎上，盡可能的選用新的、先進(jìn)的技術(shù)[6]。將新型的3D顯示技術(shù)引入未來(lái)課堂中，并建設豐富的、優(yōu)質(zhì)的3D數字教學(xué)資源供學(xué)習者選擇。這不僅滿(mǎn)足了學(xué)習者的學(xué)習需求，而且為智慧學(xué)習所強調的在具有全面感知的學(xué)習情境中靈活自如地進(jìn)行學(xué)習提供了重要的支持。3D數字化教學(xué)資源可以創(chuàng )設最自然、最直觀(guān)的學(xué)習情景，為學(xué)習者提供逼真的3D內容，使之獲得沉浸式的學(xué)習體驗，促進(jìn)學(xué)生對知識的創(chuàng )新和遷移。
在國外，許多學(xué)者專(zhuān)家將3D技術(shù)應用于教學(xué)中，通過(guò)一系列的建設實(shí)施提出3D數字化教學(xué)資源應用于教育教學(xué)中具有的優(yōu)勢和潛在的價(jià)值。在美國巨石谷學(xué)區和謝爾頓學(xué)校的實(shí)驗研究中，教師積極使用3D仿真課件庫（Classroom3）中的3D教學(xué)資源，讓學(xué)生自己探索太陽(yáng)系，在學(xué)習過(guò)程中學(xué)習者踴躍參與，借助形象真實(shí)、生動(dòng)易懂的3D視頻教學(xué)資源，學(xué)習者可以更加容易地理解數學(xué)中的一些抽象概念，并且記憶更加深刻[7]。英國謝菲爾德中學(xué)引入3D教學(xué)技術(shù)[8]。教師普遍認為，3D教學(xué)是最重要且最具有深遠意義的嘗試，起初只是在一個(gè)教室里采用3D技術(shù)，為學(xué)生呈現所學(xué)的內容，同時(shí)也讓教師們快速地了解3D技術(shù)如何使學(xué)習內容更具有情境性。當觀(guān)看3D數字化教學(xué)內容時(shí)，屏幕上展示的3D內容使學(xué)生充滿(mǎn)了好奇與興趣，這也培養了學(xué)生的質(zhì)疑和探索問(wèn)題的能力。例如，學(xué)校將3D技術(shù)用在7年級和8年級學(xué)生的教學(xué)上，當教師用3D視頻給學(xué)生們講述第一次世界大戰的戰壕時(shí)，學(xué)生對3D內容都很感興趣，這使得課堂上學(xué)習氣氛呈現前所未有的精彩。Boulder Valley學(xué)區率先使用DLP技術(shù)的投影儀[9]，給學(xué)生佩戴3D眼鏡，采用全套的3D教學(xué)設備展示3D數字化教學(xué)資源。該學(xué)區的相關(guān)教育技術(shù)負責人認為，3D影像即將打開(kāi)一個(gè)全新的學(xué)習世界，能對課程提供最核心的支持。促進(jìn)學(xué)生智慧學(xué)習需要有優(yōu)質(zhì)的智慧學(xué)習資源作為保障，而眾多教學(xué)實(shí)驗都證明了，將3D數字化教學(xué)資源應用于未來(lái)是非常有價(jià)值的，這種全新的教學(xué)體驗無(wú)疑會(huì )大大提高學(xué)生的學(xué)習效率。
在國內，3D技術(shù)在課堂教學(xué)中的應用越來(lái)越被關(guān)注，而3D數字化教學(xué)資源的建設正處于實(shí)驗試用探索階段。2012年7月，香港理工大學(xué)教授Hareton Leung等人測試了3D教學(xué)對比2D教學(xué)的優(yōu)勢，并發(fā)表了測試結果。在相同時(shí)間內，參與3D學(xué)習的16名學(xué)生可以將課程內容完整地復述出來(lái)，而2D班的25名學(xué)生只有17名可以復述出來(lái)雖然之前的研究都表明，3D技術(shù)應用于教學(xué)是有益處的，但是在香港，3D應用于教學(xué)還存在一定的困難，很多學(xué)生因為近視的原因，在觀(guān)看3D的時(shí)候需要佩戴兩副眼鏡。此外，國內實(shí)施了“綠色班班通”3D教學(xué)實(shí)驗項目[11]，建設了專(zhuān)門(mén)用于3D教學(xué)的未來(lái)教室，配置了3D投影機及其相關(guān)的3D設備，通過(guò)呈現3D影像等數字化教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng )建出逼真、高沉浸感的學(xué)習環(huán)境，為學(xué)生帶來(lái)了豐富的學(xué)習體驗。自2012年元旦開(kāi)始，中國首個(gè)3D電視試驗頻道開(kāi)始播出。3D頻道播出節目?jì)热莅w育、動(dòng)漫、專(zhuān)題、綜藝類(lèi)節目以及大型的實(shí)況轉播，具有體驗時(shí)尚及身臨其境的視覺(jué)感受[12]。2016年11月1日，山東省威海市皇冠中學(xué)將3D立體顯示技術(shù)引入課堂，將其應用到生物、物理、化學(xué)等學(xué)科的教學(xué)中，以提升學(xué)生的學(xué)習興趣，提高教學(xué)質(zhì)量[13]。如圖2所示，學(xué)生在生物課上觀(guān)看3D視頻教學(xué)課件。在傳統課堂教學(xué)中，教師通常使用二維圖形來(lái)解釋三維空間的概念，學(xué)生很難作形象地理解；而3D數字化教學(xué)資源能把講解的知識內容立體顯示化，而且通過(guò)向學(xué)生展示逼真的3D內容，使之獲得沉浸式的體驗，能夠幫助學(xué)生迅速理解知識，對于提升未來(lái)課堂教學(xué)效果大有裨益。
（二）3D數字化教學(xué)資源建設存在的問(wèn)題
未來(lái)課堂強調如何充分應用各種先進(jìn)的技術(shù)和資源來(lái)進(jìn)一步支持教學(xué)活動(dòng)。3D顯示技術(shù)與3D數字化教學(xué)資源的創(chuàng )新應用，使得未來(lái)課堂的教學(xué)活動(dòng)存在更多的發(fā)展空間。一系列逼真的3D內容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，培養了學(xué)生的創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力，在一定程度上可以提高教育教學(xué)水平。然而，由于在3D數字化教學(xué)資源建設的過(guò)程中，存在成本高、投資大以及在相關(guān)技術(shù)和實(shí)踐方面的原因，用于未來(lái)課堂教學(xué)的3D數字化教學(xué)資源匱乏。建設符合學(xué)生智慧學(xué)習需求的3D數字化教學(xué)資源的過(guò)程任重而道遠。
1、建設3D數字化教學(xué)資源成本高、難度大
3D數字化教學(xué)資源的制作成本較為昂貴，3D圖片和3D視頻的制作需要3D攝像機、拍攝輔助設備、3D編輯存儲設備等設施。首先，需要購買(mǎi)大量的專(zhuān)業(yè)的錄制編輯器材和制作軟件。其次，拍攝的環(huán)境也較為嚴謹和苛刻，就3D視頻制作所付出的成本和精力都遠超傳統模式下的視頻制作。過(guò)高的成本使得3D數字化教學(xué)資源在當下的教育教學(xué)領(lǐng)域應用中乏人問(wèn)津。
2、3D數字化教學(xué)資源制作人才缺乏
3D教學(xué)必須強化師資培養，打造精良的專(zhuān)兼職教師梯隊，為相關(guān)人員提供一個(gè)協(xié)作和迭代設計的環(huán)境和工具，以支持3D環(huán)境下的學(xué)習進(jìn)程[14]。將3D技術(shù)引入未來(lái)課堂中的目的在于改變學(xué)習者的學(xué)習環(huán)境，而3D數字化教學(xué)資源不僅是技術(shù)環(huán)境中不可或缺的一部分，也是資源環(huán)境中重要的核心組成部分。然而，目前專(zhuān)業(yè)3D人才短缺，體現為總體數量不足和素質(zhì)偏低、專(zhuān)業(yè)和層次結構不合理、知識和技能不匹配、職業(yè)素養有待提高四個(gè)方面[15]。培養3D技術(shù)開(kāi)發(fā)人才與創(chuàng )作團隊是建設3D數字化教學(xué)資源的關(guān)鍵。在教育教學(xué)領(lǐng)域中，缺乏3D數字化教學(xué)資源的原因除了其制作的成本高、難度大的因素以外，更重要的是缺乏3D技術(shù)開(kāi)發(fā)人才。與傳統數字化教學(xué)資源內容的制作相比，3D數字化教學(xué)資源的設計與制作對專(zhuān)業(yè)人員的要求、拍攝設備、制作與編輯技術(shù)、特效技術(shù)以及存儲設備等都提出了更高的要求，人才因素是3D數字化教學(xué)資源開(kāi)發(fā)的進(jìn)程、質(zhì)量與成本的關(guān)鍵。由于這些技術(shù)難題，致使3D數字化教學(xué)資源十分稀少，大大限制了3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)教育領(lǐng)域中快速發(fā)展。
3、3D數字化教學(xué)資源稀缺
在國內，3D技術(shù)的教育教學(xué)應用往往滯后于廣告、電影、游戲等其他行業(yè)，特別是符合當前教學(xué)者、學(xué)習者學(xué)習需求的3D數字化教學(xué)資源比較稀缺，3D數字化教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)需要大量的時(shí)間，此外還需要具備掌握專(zhuān)業(yè)知識與具有足夠實(shí)踐經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)制作團隊，并且能夠共同合作，提出集成解決方案，這一系列的任務(wù)需要投入大量的人力和精力。由于，未來(lái)課堂裝配3D硬件設備的條件有限，能體驗并享有3D數字化教學(xué)資源帶來(lái)的視覺(jué)享受以及學(xué)習優(yōu)勢的學(xué)習者并不多見(jiàn)。由此可見(jiàn)，3D數字化教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)與建設刻不容緩，這也將成為未來(lái)資源建設的一個(gè)新熱點(diǎn)。
4、3D數字化教學(xué)資源的推廣政策和激勵機制薄弱
推廣3D數字化教學(xué)資源在教學(xué)中的中應用，需要政府的大力引導，教育部積極發(fā)動(dòng)各部門(mén)應重視3D學(xué)習環(huán)境以及3D資源在教育領(lǐng)域中的建設，政府提供一定的資金支持，鼓勵學(xué)校和公司合作共同制作符合教育教學(xué)相關(guān)理念的高質(zhì)量作品，為教師提供大量的專(zhuān)業(yè)性的3D視頻、課件等3D數字化教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng )造一個(gè)充滿(mǎn)啟發(fā)性、趣味性的學(xué)習環(huán)境，使學(xué)生的創(chuàng )造性思維、自主學(xué)習能力等得到全面發(fā)展。
5、3D眼鏡給學(xué)習者帶來(lái)一些不便
觀(guān)看3D數字化教學(xué)資源需要搭配特定的眼鏡，但長(cháng)時(shí)間佩戴3D眼鏡容易引起視覺(jué)疲勞，觀(guān)看的舒適度大大降低，很多學(xué)生因為近視的原因，在觀(guān)看3D的時(shí)候需要佩戴兩副眼鏡，并且3D眼鏡穿戴前后需要做消毒處理，因為有可能會(huì )感染眼睛疾病，因此，將3D應用于教學(xué)還存在一定的困難。
四、3D數字化教學(xué)資源建設的關(guān)鍵技術(shù)
智慧學(xué)習時(shí)代需要用技術(shù)創(chuàng )造符合學(xué)習者認知特點(diǎn)的數字化教學(xué)資源，通過(guò)3D技術(shù)建設優(yōu)質(zhì)的3D數字化教學(xué)資源，可以為學(xué)生提供生動(dòng)逼真的學(xué)習材料，加強視聽(tīng)感官的刺激，提高學(xué)習者感知效率，促進(jìn)學(xué)生的感知記憶。但是，要想更好地將3D數字化教學(xué)資源應用于未來(lái)教育教學(xué)領(lǐng)域中，必須掌握其建設所具備的關(guān)鍵技術(shù)，了解3D成像原理、3D主流顯示技術(shù)、全息技術(shù)、AR/VR技術(shù)以及未來(lái)3D技術(shù)發(fā)展趨勢，借鑒國外的3D數字化教學(xué)資源制作的先進(jìn)技術(shù)，建設符合學(xué)習者智慧學(xué)習需求的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。
（一）3D數字化教學(xué)資源建設的支撐技術(shù)
3D數字化教學(xué)資源應用于未來(lái)課堂需要一定的技術(shù)環(huán)境支撐，比如，3D影像投影儀、3D眼鏡、電腦等。3D顯示技術(shù)是利用一系列的光學(xué)方法使人左右眼產(chǎn)生視差從而接受到不同的畫(huà)面，再在大腦形成3D立體效果的技術(shù)（16+。在3D數字化教學(xué)資源建設中，3D主流顯示技術(shù)、全息技術(shù)、AR/VR技術(shù)對于未來(lái)課堂教學(xué)環(huán)境的構建起著(zhù)至關(guān)重要的作用，其相關(guān)類(lèi)另叭特點(diǎn)以及教學(xué)應用的相關(guān)分析如表1所示。
通過(guò)以上對比，我們不難發(fā)現，在未來(lái)教育領(lǐng)域中，幾種不同的3D數字化教學(xué)資源建設的主流技術(shù)都有各自?xún)?yōu)勢。在未來(lái)課堂教學(xué)中，比較重視學(xué)生對知識的探索，也關(guān)注學(xué)生的情感體驗，不論是3D顯示技術(shù)，還是VR/AR技術(shù)都對學(xué)生的情感體驗、知識探索以及實(shí)踐能力等方面產(chǎn)生了較大的影響，也為學(xué)生的智慧學(xué)習提供了支持。
（二）3D數字化教學(xué)資源建設的先進(jìn)制作技術(shù)
1、3D立體圖片的制作
針對制作3D立體圖片，筆者通過(guò)搜索發(fā)現，有不少關(guān)于3D圖片制作的網(wǎng)絡(luò )教程。而合成3D紅藍立體圖片的工具主要有Photoshop和i3D Photo兩款軟件。首先，使用普通相機拍攝的兩張素材照片，拍攝完成第一張，水平移動(dòng)相機再拍一張，模擬左右眼得到的圖像素材，并準備一副紅藍濾色立體眼鏡。以3D圖片合成軟件i3D Photo”為例，首先，打開(kāi)軟件新建一個(gè)項目，其次，選取所拍的照片并分別對應右眼和左眼，再按確定，如圖3所示。完成以上步驟后進(jìn)行效果查看，如果重影較大，可以查看上圖提示并點(diǎn)擊下自動(dòng)對齊，完成作品后，可戴紅藍立體眼鏡觀(guān)看制作的3D圖片。
2、3D視頻與3D動(dòng)畫(huà)的制作技術(shù)
3D數字化教學(xué)資源的制作是在相應的3D制作設備中進(jìn)行的，核心設備包括3D攝像機（3D攝錄一體機、雙機3D攝像機）、3D編輯軟件、存儲設備和一些相應的輔助設備。3D和2D的制作技術(shù)存在很大的差異，3D的關(guān)鍵制作技術(shù)是3D拍攝技術(shù)和3D后期技術(shù)，其整個(gè)制作流程如圖4所示[18]。3D拍攝技術(shù)主要是3D攝像機操作技術(shù)、雙機3D攝像光軸控制技術(shù)、3D拍攝支架調校技術(shù)等；后期技術(shù)則更為復雜，包括三維合成技術(shù)、CG技術(shù)、虛擬植入技術(shù)、動(dòng)畫(huà)Flash、摳像技術(shù)、藍幕技術(shù)、E-Motion動(dòng)作捕捉技術(shù)（10）View-D轉換技術(shù)、立體效果校正技術(shù)、顏色亮度校正技術(shù)等[19]。
目前，常見(jiàn)的3D視頻與3D動(dòng)畫(huà)的編輯軟件有Adobe premiere、Ulead COOL 3D、Edius、3dMax等，其中這些軟件也是2D視頻編輯時(shí)常用的軟件，但隨著(zhù)版本的不斷更新，這些軟件己增加了3D編輯的功能，這為3D數字化教學(xué)資源的建設提供了更多的平臺和幫助。目前，3D拍攝團隊多為原來(lái)2D拍攝團隊，對3D的編輯也是處在不斷探索的階段，培養專(zhuān)業(yè)3D人才、開(kāi)發(fā)先進(jìn)的3D數字化教學(xué)資源將成為未來(lái)3D教學(xué)的發(fā)展趨勢。
3、2D至3D視頻轉換技術(shù)
2D轉3D視頻技術(shù)可以充分利用大量已拍攝的2D圖片或者視頻來(lái)制作3D視頻，如前所述，由于使用3D攝像機拍攝成本高、制作3D視頻難度大、周期長(cháng)等難題，很難在短時(shí)間內解決3D數字化教學(xué)資源急缺的問(wèn)題。所以，近年來(lái)很多學(xué)者對2D轉3D視頻中各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了一系列研究，目前，2D轉3D技術(shù)主要有以下兩種：基于模型的轉換方法（MBC）和基于圖像的轉換方法（IBC）[20]。今后，隨著(zhù)人們的不斷探索，需要在2D轉3D技術(shù)為主要代表的立體視頻制作技術(shù)方面，加大研究力度，逐漸提高普通2D視頻轉3D視頻技術(shù)的使用效果，進(jìn)一步促進(jìn)3D產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展，使學(xué)習者在教育教學(xué)領(lǐng)域都能享受到3D帶來(lái)的魅力。
五、3D數字化教學(xué)資源建設的推進(jìn)策略
在智慧學(xué)習時(shí)代，提倡利用恰當的技術(shù)、資源、環(huán)境與方法，科學(xué)選擇知識性和實(shí)踐性的內容進(jìn)行有效學(xué)習、高效學(xué)習、創(chuàng )新學(xué)習、創(chuàng )造學(xué)習。3D數字化教學(xué)資源集視、聽(tīng)覺(jué)等綜合體驗于一體，可以有效地構建便于獲得直接經(jīng)驗的學(xué)習環(huán)境，使學(xué)習者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)，主動(dòng)參與到體驗學(xué)習的過(guò)程。它為實(shí)現智慧學(xué)習提供了必要的支持，也為未來(lái)課堂提供了豐富的教學(xué)資源。3D數字化教育資源的建設涉及面比較廣、開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、資金投人大。根據當前已有的研究理論基礎，針對3D數字化教學(xué)資源建設的現狀及問(wèn)題訴求，充分利用現有的關(guān)鍵技術(shù)，有針對性的提出解決資源建設重難點(diǎn)問(wèn)題的策略，全面推進(jìn)3D數字化教學(xué)資源建設，對于學(xué)生學(xué)習能力以及問(wèn)題意識的培養乃至創(chuàng )新精神的塑造均具有重要意義。
（一）加大對3D數字化教學(xué)資源建設基礎理論研究的支持力度
教學(xué)資源是各種教學(xué)活動(dòng)得以開(kāi)展的有利條件，教學(xué)資源的好壞也直接關(guān)系到教學(xué)效果的好壞。3D數字化教學(xué)資源是在信息時(shí)代與3D技術(shù)相互融合下呈現出的獨特一面，即資源的立體化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化。3D數字化教學(xué)資源的建設符合未來(lái)課堂提出的要求，即以學(xué)習者為中心，強調知識的可視化，能滿(mǎn)足學(xué)習者多元化、個(gè)性化發(fā)展需求。在國外，針對3D資源建設已經(jīng)有相關(guān)的項目正在展開(kāi)，如，比較典型的“未來(lái)教育與學(xué)習（LIFE）”項目，對歐洲7國的師生進(jìn)行調研，以獲取3D教學(xué)對學(xué)生課堂專(zhuān)心度和學(xué)習成績(jì)的影響[21]。然而，在國內，針對3D數字化教學(xué)資源建設的相關(guān)基礎理論研究較薄弱，應通過(guò)國家項目引導，加大對理論基礎研究的支持力度。3D數字化教學(xué)資源能夠構建立體逼真的學(xué)習環(huán)境，不僅彌補了以往教學(xué)情境的不足，也促進(jìn)了學(xué)習者對知識技能的構建、保持和運用。將3D資源應用于未來(lái)課堂具有一定的開(kāi)拓性和前瞻性。因此，亟需加強3D數字化教學(xué)資源建設的基礎理論研究，從而能夠在理論的支撐下充分利用先進(jìn)的3D制作技術(shù)和轉換技術(shù)進(jìn)行3D數字化教學(xué)資源的設計與開(kāi)發(fā)，建設優(yōu)質(zhì)的3D資源，為學(xué)習者創(chuàng )設真實(shí)的學(xué)習情境，激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習興趣，幫助學(xué)習者更好地理解、內化學(xué)習內容。
（二）加強3D技術(shù)開(kāi)發(fā)人才隊伍建設，增強3D資源應用與服務(wù)能力
3D電影、3D照相、3D打印、3D虛擬世界等新技術(shù)的出現迅速改變著(zhù)人們的生活方式。3D視覺(jué)是目前的一個(gè)發(fā)展趨勢，在未來(lái)教育教學(xué)領(lǐng)域中，3D技術(shù)及其資源的開(kāi)發(fā)與應用將發(fā)揮具大的潛力。只有培養3D技術(shù)開(kāi)發(fā)人才，創(chuàng )作出高品質(zhì)的3D數字化教學(xué)資源，才能滿(mǎn)足未來(lái)智慧學(xué)習的發(fā)展需求。在3D數字化教學(xué)資源建設過(guò)程中，培養3D技術(shù)開(kāi)發(fā)人才與創(chuàng )作團隊是關(guān)鍵，人才隊伍是3D數字化教育資源建設的具體承擔者和組織者，它關(guān)系到3D數字化教學(xué)資源能否實(shí)實(shí)在在地服務(wù)于教育。特別是在3D數字化資源緊缺的環(huán)境中，必須要加強人才隊伍建設，培養能熟悉掌握3D數字化資源建設的關(guān)鍵技術(shù)的隊伍，克服制作技術(shù)難題，增強3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)課堂中的應用與服務(wù)能力。
（三）加速建設3D學(xué)習環(huán)境，滿(mǎn)足以學(xué)習者為中心的智慧學(xué)習需求
奧托?戴克（H. Otto Dahlke）認為：“教學(xué)活動(dòng)是在一定的物理環(huán)境中進(jìn)行的，這個(gè)環(huán)境在一些非常重要的方面限制和規定著(zhù)學(xué)生學(xué)習和發(fā)展的可能性，環(huán)境這個(gè)舞臺一旦搭起來(lái)，那么在這個(gè)舞臺上將要進(jìn)行的演出活動(dòng)就已經(jīng)被部分地決定了[22]?！奔铀俳ㄔO3D學(xué)習環(huán)境，把一些難理解的概念或者復雜且難接觸的實(shí)驗或場(chǎng)景通過(guò)3D展示，能使學(xué)生更好的融入學(xué)習情境，讓學(xué)生更貼切地感知所傳授的知識內容。3D學(xué)習環(huán)境應通過(guò)購買(mǎi)和安裝3D教學(xué)的設備，如3D投影、3D電視、3D眼鏡以及VR/AR技術(shù)和全息技術(shù)相關(guān)的裝備等，為學(xué)習者提供優(yōu)質(zhì)的3D教學(xué)設備，創(chuàng )造一種新型的高沉浸感的學(xué)習環(huán)境。目前，在國外已很多國家進(jìn)行了3D教學(xué)，如，印度已經(jīng)有1400多所學(xué)校使用3D技術(shù)教學(xué)。在國內也有部分學(xué)校建設3D學(xué)習環(huán)境，3D數字化資源也逐漸開(kāi)始進(jìn)入學(xué)習者的學(xué)習生活中，如，蘭州四中集聲光電、數字投影系統等立體模型于一體的3D教室，和湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的3D視影仿真數字學(xué)習平臺[23]，其不僅為學(xué)習者提供了一種全新的體驗式學(xué)習環(huán)境，而且還滿(mǎn)足了未來(lái)課堂所強調的交互與參與的特性，激發(fā)了學(xué)習者的主動(dòng)性。
3D數字化教學(xué)資源建設的終極目標是為了促進(jìn)學(xué)習者的智慧學(xué)習，因此，是否能夠滿(mǎn)足學(xué)習者的智慧學(xué)習需求是評判資源質(zhì)量的好壞的關(guān)鍵。根據教學(xué)與學(xué)習者的需求，為學(xué)習者創(chuàng )設3D學(xué)習情境并呈現高品質(zhì)的3D數字化教學(xué)資源，創(chuàng )造更多有趣且具有啟發(fā)性的課堂，提供個(gè)性化的獨特學(xué)習體驗，提高學(xué)習者的參與度，也能有效地激發(fā)了學(xué)習者的學(xué)習興趣與學(xué)習動(dòng)機。使學(xué)習者更好地融入學(xué)習情境中探尋知識，建立持久的學(xué)習熱情，與此同時(shí)可以擴展學(xué)習者的技術(shù)視野和經(jīng)驗，進(jìn)一步幫助他們未來(lái)對現有基礎的創(chuàng )新超越。
（四）加快普及和推廣3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)課堂中的應用
3D技術(shù)為教育教學(xué)提供了立體逼真的學(xué)習資源，其能夠在學(xué)習過(guò)程中創(chuàng )設一種真實(shí)的情境，使教學(xué)內容對學(xué)習者具有很強的吸引力，學(xué)習者通過(guò)體驗、感悟去內化知識。3D資源的情境性、逼真性有助于激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習動(dòng)機，在學(xué)習的過(guò)程中能夠體會(huì )到更多的學(xué)習樂(lè )趣，并進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生身心大腦高度參與學(xué)習過(guò)程。3D數字化教學(xué)資源在一定程度上對于教育領(lǐng)域具有重大的影響。
目前，在國內3D數字化教學(xué)資源在教育中的應用存在一定的困難與障礙。3D產(chǎn)品價(jià)格昂貴，初期投入成本較大，其硬件主要包括3D投影儀、3D攝像機，3D電視等，后續的維修保養及管理等費用較高。此外，3D數字化教學(xué)資源稀少，軟件開(kāi)發(fā)與制作技術(shù)難度大，普通的學(xué)校較難承受。因此，3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)課堂中的推廣和普及仍面臨較多困難。王龍[24]指出，以政府為主體，以政策驅動(dòng)為動(dòng)力，是保障我國教育體系資源建設的基礎。3D數字化教學(xué)資源建設及其普及是一項復雜的系統工程，要大力建設和推廣高質(zhì)量的3D數字化教學(xué)資源，必須促使多種力量共同參與，包括政府、學(xué)校、企業(yè)、社會(huì )媒體等。政府作為目前我國資源開(kāi)發(fā)的經(jīng)費來(lái)源的主力，應當扮演資源建設的規劃者、組織者、傳播者。學(xué)校則是政府引導下參與3D數字化教學(xué)資源建設的主力軍，學(xué)校通過(guò)以硬件建設、3D數字化學(xué)習環(huán)境建設為先，依靠政府的資源建設項目驅動(dòng)，推廣3D數字化教學(xué)資源在教學(xué)中的應用，為師生提供大量的專(zhuān)業(yè)性的3D數字化教學(xué)資源，為學(xué)生創(chuàng )造一個(gè)充滿(mǎn)啟發(fā)性、趣味性的學(xué)習環(huán)境，使學(xué)生的創(chuàng )造性思維、自主學(xué)習能力等得到全面發(fā)展。
六、結語(yǔ)
未來(lái)課堂強調學(xué)習者的個(gè)性需求，3D數字化教學(xué)資源為學(xué)習者提供立體、逼真、直觀(guān)的學(xué)習內容，不僅讓觀(guān)者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，帶給學(xué)習者前所未有的視覺(jué)體驗，而且使學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中高度參與，有助于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新思維。然而，在3D數字化教學(xué)資源建設的過(guò)程中，如何克服制作成本高、難度大的現實(shí)問(wèn)題？如何培養大量諳熟3D技術(shù)、全息技術(shù)以及VR/AR技術(shù)的人才？如何通過(guò)相關(guān)政策和激勵機制，使越來(lái)越多的學(xué)校建設3D數字化學(xué)習環(huán)境，并推廣3D數字化教學(xué)資源在未來(lái)教學(xué)中的應用？等問(wèn)題仍然是我們需要進(jìn)一步關(guān)注的重點(diǎn)。另外，裸眼3D教學(xué)資源將會(huì )是一種主流趨勢，將其應用于教育具有巨大的優(yōu)勢，應加大對裸眼3D技術(shù)在教學(xué)中的應用研究，將裸眼3D教學(xué)資源更好的應用到教育教學(xué)實(shí)踐中，以期為提高教育教學(xué)水平和實(shí)現智慧學(xué)習提供更多的支持。
作者簡(jiǎn)介：王洪梅，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：數字化資源的建設、教學(xué)微視頻；王運武，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院副教授，碩士生導師，博士，研究方向：智慧學(xué)習環(huán)境、教育信息化發(fā)展規劃等；吳健，江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：數字化深入閱讀。
轉載自：《遠程教育雜志》2017年2期 第35卷總第239期