21世紀(jì)以來(lái)，3D技術(shù)有了重大的飛躍，成為目前最熱門、最前沿、最先進(jìn)的新型信息技術(shù)，與教育的深度融合深深的影響著教育的創(chuàng)新與變革，“3D教學(xué)模式”成為近年來(lái)受到熱門關(guān)注的創(chuàng)新教學(xué)形式，3D技術(shù)也成為教育界最受革命影響的技術(shù)。3D技術(shù)打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在新形式、新理念、新資源、新裝備等多方面進(jìn)行教育應(yīng)用創(chuàng)新，它將教學(xué)由單一的二維平面化教學(xué)轉(zhuǎn)向多樣的三維可視化立體教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新變革，為學(xué)生構(gòu)建沉浸式的教學(xué)環(huán)境。3D教學(xué)已經(jīng)在國(guó)際上得到了認(rèn)可，雖然國(guó)內(nèi)起步較晚，但是越來(lái)越多的教育工作者認(rèn)識(shí)到了3D教育的重要性，3D虛擬實(shí)驗(yàn)室、3D智能教室等虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建虛擬教學(xué)下教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)模式三位一體的教學(xué)體系。
一、創(chuàng)新教學(xué)模式-3D教育
3D教育由3D教學(xué)資源、3D教育裝備、3D教學(xué)培訓(xùn)構(gòu)成。3D教學(xué)簡(jiǎn)言之就是通過(guò)3D教育技術(shù)突破了時(shí)間和空間的限制，創(chuàng)造一個(gè)幾近真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦蠡?，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境下感受“真實(shí)”。
著名教育家陶行知曾說(shuō)過(guò)“要解放孩子的頭腦、雙手、腳、空間、時(shí)間，使他們充分得到自由的生活，從自由的生活中得到真正的教育”。3D教學(xué)是教學(xué)創(chuàng)新的重要成果，已經(jīng)成為教育教學(xué)應(yīng)用中必不可少的教學(xué)模式。它在傳統(tǒng)教室的基礎(chǔ)上為學(xué)生拓展可交互的、沉浸式的學(xué)習(xí)空間，每一位教師都成為情景創(chuàng)造者，將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界結(jié)合，讓學(xué)生在自由的環(huán)境中感受知識(shí)、理解知識(shí)、學(xué)習(xí)知識(shí)。
3D技術(shù)將教育發(fā)展推向黃金發(fā)展階段，由此可見，如何更好的發(fā)揮3D技術(shù)在教育中的優(yōu)勢(shì)，探索3D技術(shù)與教育的融合是我國(guó)教育發(fā)展的必要途徑。
二、3D教學(xué)應(yīng)用研究
目前3D教學(xué)創(chuàng)新雖然還處于探索階段，但其在教育教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)是不容忽視的。3D教學(xué)內(nèi)容可縱橫古今中外，大到宇宙空間小到分子原子，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中看到真實(shí)、觸到真實(shí)。
(一)新環(huán)境-用虛擬創(chuàng)造真實(shí)
3D技術(shù)以3D智能教室、未來(lái)教室、VR智慧教室等智慧型教室為平臺(tái)，為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)虛擬的、仿真的教學(xué)環(huán)境，讓其在虛擬的情境中有真實(shí)的體驗(yàn)。
特點(diǎn)一：3D技術(shù)可塑性。3D教學(xué)可根據(jù)知識(shí)教學(xué)需要，利用3D技術(shù)的可塑性塑造各種各樣的教學(xué)場(chǎng)景，如歷史課上，帶領(lǐng)學(xué)生回到過(guò)去親身經(jīng)歷所發(fā)生的歷史事件;生物課上，帶領(lǐng)學(xué)生跟著血液在血管里穿梭了解各個(gè)身體部位;科學(xué)課上，帶領(lǐng)學(xué)生一起遨游宇宙，觀察每一個(gè)星系每一顆星球，等等。
特點(diǎn)二：沉浸式教學(xué)。日常教學(xué)使用的圖片、2D視頻等多媒體教學(xué)模式?jīng)]有真實(shí)的構(gòu)建場(chǎng)景，學(xué)生在自己不感興趣的時(shí)候注意力會(huì)轉(zhuǎn)移到其它的地方，但是3D教學(xué)營(yíng)造的是“沉浸式、交互式”的教學(xué)環(huán)境，三維立體的展示將學(xué)生的注意力全部引向教學(xué)內(nèi)容，避免周圍其他事物的干擾。
特點(diǎn)三：交互式教學(xué)。3D教學(xué)在3D視頻基礎(chǔ)上引入交互操作，深化理論與實(shí)踐相融合，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要增加練習(xí)操作，讓學(xué)生在實(shí)踐操作之中學(xué)習(xí)知識(shí)牢記知識(shí)。
(二)新形式-培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才
目前人工智能快速發(fā)展，其動(dòng)作精準(zhǔn)度高、處理速度快、錯(cuò)誤率低，具備自我學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人或會(huì)代替部分基礎(chǔ)操作性的工作，這標(biāo)志著社會(huì)的進(jìn)步，同時(shí)也是向教育拉響了警鐘——培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。3D技術(shù)作為最前沿的技術(shù)，打破時(shí)間空間的優(yōu)勢(shì)對(duì)于學(xué)生教學(xué)創(chuàng)新有著非常大的作用，應(yīng)用于3D教學(xué)的技術(shù)有3D顯示技術(shù)、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、全息技術(shù)、3D打印技術(shù)等，將這些技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)之中并發(fā)揮他的優(yōu)勢(shì)是一個(gè)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。
方式一：學(xué)校引入3D教學(xué)資源。近年來(lái)國(guó)家教育政策的支持與3D技術(shù)的迅速發(fā)展，讓越來(lái)越多的企業(yè)投入到3D教育行業(yè)中，目前已經(jīng)有了很多關(guān)于3D教學(xué)的學(xué)習(xí)產(chǎn)品。學(xué)?？梢愿鶕?jù)自身學(xué)校的需求以及學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要選擇合適的教材，或者可以選擇實(shí)力強(qiáng)的企業(yè)進(jìn)行課程定制化開發(fā)。
方式二：強(qiáng)化3D教學(xué)師資力量。“師者，傳道授業(yè)解惑也”。知識(shí)的源頭是教師，專業(yè)的、優(yōu)質(zhì)的教師為培養(yǎng)高水平的學(xué)生提供了基本的保障。教師通過(guò)知識(shí)與技術(shù)的整合實(shí)踐不斷的進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，不斷的提升3D教育技術(shù)使用能力，為學(xué)生提供堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。
方式三：開展3D創(chuàng)新比賽。競(jìng)賽促進(jìn)成長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)逐步開始出現(xiàn)一些規(guī)模性的大賽，如全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽等等，學(xué)校也可以自行組織3D創(chuàng)新比賽，例如舉辦3D打印創(chuàng)意設(shè)計(jì)、3D課堂教學(xué)等活動(dòng)，給學(xué)生與老師們提供一個(gè)交流、學(xué)習(xí)的平臺(tái)，共促成長(zhǎng)。
(三)新資源-讓課堂更豐富
3D教學(xué)資源區(qū)別于2D教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)明顯，如前面所說(shuō)3D技術(shù)可以根據(jù)教學(xué)需要塑造各種各樣的教學(xué)場(chǎng)景，將知識(shí)由抽象轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦?，在一定程度上減輕了教師課堂教學(xué)的壓力。3D教學(xué)資源的立體化也減輕了不少在空間構(gòu)成上的負(fù)擔(dān)。
解決了教學(xué)素材匱乏問(wèn)題。如生物中心臟與血液的課程，教師沒(méi)有辦法拿一顆真的心臟解剖演示，即使有也會(huì)有很多學(xué)生在心理上難以接受，圖片提供的心臟截面雖然對(duì)理解有一定的幫助，但是對(duì)于立體空間感差的學(xué)生來(lái)說(shuō)就有點(diǎn)勉強(qiáng)，而3D教學(xué)視頻中的心臟可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、解剖拆分等互動(dòng)操作，血液的流向也是清晰可見。不僅解決了沒(méi)有教學(xué)素材的重要問(wèn)題，還讓學(xué)生在做中學(xué)，提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。
打破空間時(shí)間問(wèn)題。宇宙空間的事物我們只能通過(guò)衛(wèi)星拍過(guò)來(lái)的照片或者視頻來(lái)了解，生物實(shí)驗(yàn)中周期較長(zhǎng)的要等很久才能觀察到結(jié)果，等等這類問(wèn)題都是教學(xué)中遇到的，而3D教學(xué)用虛擬模擬真實(shí)創(chuàng)造真實(shí)，超強(qiáng)的3D效果讓學(xué)生猶如置身宇宙之中，實(shí)驗(yàn)之中將實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)速加快，既可以避免生命體的死亡，又能觀察到正確的結(jié)果。
規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)操作。3D教學(xué)資源提供豐富的教學(xué)材料，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，虛擬環(huán)境安全可靠，讓學(xué)生可以自由的探索，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新精神，即使操作錯(cuò)誤也不會(huì)對(duì)身體有什么樣的傷害。
(四)新裝備-讓教學(xué)更便捷
3D教育裝備主要包括3D開發(fā)裝備、3D輔助裝備、3D交互裝備和3D呈現(xiàn)裝備四大部分。資源與設(shè)備是密不可分的，3D教學(xué)視頻放置在2D播放設(shè)備上是難以實(shí)現(xiàn)其教學(xué)價(jià)值的。例如3D教學(xué)資源的展示，資源的建模研發(fā)使用的是3D開發(fā)裝備，而所使用到的3D幕布、3D音響設(shè)備、3D眼鏡等屬于3D輔助設(shè)備，用來(lái)操作交互功能的載體是3D交互設(shè)備，3D顯示裝備就是3D的輸出設(shè)備了，包括3D投影機(jī)、3D一體機(jī)、3D打印機(jī)、桌面交互一體機(jī)設(shè)備等。通過(guò)不同的教學(xué)設(shè)備的使用，資源的優(yōu)勢(shì)被放置到最大。
3D教育裝備以3D教學(xué)資源為核心，作為新型的教學(xué)設(shè)備，教師使用起來(lái)避免不了生疏。然而這些裝備操作簡(jiǎn)便，沒(méi)有繁雜的操作，讓教學(xué)過(guò)程變得更輕松。通過(guò)裝備運(yùn)用、教學(xué)應(yīng)用的培訓(xùn)活動(dòng)，教師多嘗試使用就可以熟練操作設(shè)備。教師將自己的理論與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，使用3D教學(xué)資源可以是教學(xué)達(dá)到極致。
三、3D教育-視聽教育的未來(lái)
3D教學(xué)影響甚至改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，其直觀生動(dòng)的教學(xué)形象營(yíng)造出沉浸式的教學(xué)氛圍，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減輕了教師的教學(xué)壓力，讓學(xué)生全身心的參與到知識(shí)環(huán)境中。雖然目前我國(guó)3D教育還處于發(fā)展階段，各部分組織不盡完善，正因如此3D教育才有更好與更高的發(fā)展空間，推動(dòng)我國(guó)教育信息化建設(shè)，帶動(dòng)教育現(xiàn)代化發(fā)展。
