3D影像在教育中的應(yīng)用價(jià)值

近年來3D影像進(jìn)入我們的視線，它被廣泛應(yīng)用到娛樂、商業(yè)、軍事、醫(yī)療、教育、仿真模擬等領(lǐng)域。它能創(chuàng)造高沉浸感、讓人身臨其境的仿真環(huán)境。如果3D影像走入課堂，那何嘗不能成為一種有效的教育工具？ 3D教學(xué)具有美好前景，它在知識信息的呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)等方面有著無與倫比的優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)生的求知欲，為學(xué)生構(gòu)建獲得直接經(jīng)驗(yàn)、主動參與的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的想象力、培養(yǎng)學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，更能輔助老師進(jìn)行高效率的教學(xué)活動。

一、3D影像概述

3D的全稱為Three Dimension，漢語的意思是三個維度、三維，指所看物體不僅有長和寬還有深度，國際上用3D來表示立體影像，3D影像指利用人眼立體視覺原理使觀看者獲得具有立體縱深感的視覺影像。它與普通2D影像的不同在于，它不只是影像的動態(tài)展示，而是讓觀眾獲得三維空間影像，使觀看者全方位沉浸在亦真亦幻的虛擬世界中，為觀眾呈現(xiàn)真實(shí)感強(qiáng)的視覺環(huán)境和身心體驗(yàn)環(huán)境，使觀眾更變成與影像互動的參與者。

（一）3D影像原理——雙眼視差產(chǎn)生立體視覺

人的左右眼相差一定距離，因性別和年齡等差異有所不同，人的雙眼距離平均在54mm到72mm之間，在一些著述中，將其定為65mm。人類在觀察事物時，因?yàn)閮裳坶g的間距，同一事物會形成左右兩個不同視角的圖像，物體的左側(cè)面在左眼呈現(xiàn)的多些，右側(cè)面在右眼呈現(xiàn)的多些，這種差異被稱為雙眼視差。雙眼視差是人眼獲得立體影像最為重要的生理基礎(chǔ)。3D影像的實(shí)質(zhì)就是利用人的雙眼視差，在屏幕上同時生成兩個圖像，一個用于“左”眼，一個用于“右”眼。然后通過3D眼鏡將兩個圖像結(jié)合，形成3D效果。

圖1-1 雙眼視差產(chǎn)生立體視覺

（二）3D影像分類

基于雙眼視差理論的3D影像都需要提供左右眼觀看的圖像，根據(jù)是否需要佩帶特制的眼鏡，分為眼鏡式3D技術(shù)和裸眼式3D技術(shù)。

眼鏡式3D技術(shù)已相對成熟，當(dāng)前市場應(yīng)用比較廣泛。它是通過眼鏡使兩只眼睛只看到對應(yīng)的圖像，然后通過疊加產(chǎn)生立體效果。眼鏡式3D分為：色差式3D、偏光式3D、主動快門式3D。

裸眼式3D技術(shù)擺脫眼鏡的束縛，不需要任何輔助工具就可以自由地欣賞3D效果，是將來立體顯示器的主要發(fā)展方向。它主要分為：視差屏障3D技術(shù)、柱狀透鏡3D技術(shù)、指向光源3D技術(shù)。

二、3D影像在教育中的應(yīng)用價(jià)值

（一）從學(xué)生學(xué)習(xí)角度

1.最大程度地構(gòu)建獲得直接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境

學(xué)習(xí)環(huán)境直接影像學(xué)習(xí)效率，怎樣的學(xué)習(xí)環(huán)境才能使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率提高呢？關(guān)于這個問題，美國視聽教育專家埃德加·戴爾提出“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論。它講到人類認(rèn)知規(guī)律：人類的認(rèn)知由簡單向復(fù)雜、由形象逐漸到抽象、形象和抽象相互結(jié)合。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程實(shí)際上也是對知識內(nèi)容的一個認(rèn)知過程，它符合認(rèn)知規(guī)律，越是直接具體的經(jīng)驗(yàn)，就越易于學(xué)生學(xué)習(xí)。而3D影像在教學(xué)當(dāng)中就能最大程度地構(gòu)建獲得直接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生們通過3D影像對事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理會有更加直觀的觀念，特別是3D影像使學(xué)生們從完整的構(gòu)造迅速轉(zhuǎn)到不同的局部，包括微觀的層面。

2.為學(xué)生提供主動體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程的情景

中國在新課程改革后，開始更關(guān)注學(xué)生體驗(yàn)和理解學(xué)習(xí)的過程，讓學(xué)生學(xué)會在自己的體驗(yàn)探索中，學(xué)會協(xié)作、自主探究的學(xué)習(xí)方法。而如何來讓學(xué)生積極參與到教學(xué)活動中呢？3D影像具備巨大的優(yōu)勢，它具有層次感、立體感，所描述的內(nèi)容會更加生動和細(xì)膩，而學(xué)生們對具有更加真實(shí)感的3D影像倍加青睞，愿意主動積極地參與到3D技術(shù)組成的教學(xué)活動中。因此3D影像技術(shù)的使用，不僅能加深學(xué)生對知識的理解力，還能提高學(xué)生在課堂上的專注力，學(xué)生會主動地參與到各種課堂活動中來。

3.能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績

評測學(xué)生學(xué)習(xí)的好壞最直接的方法就是通過考核測評，而成績就直接反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。3D課堂教學(xué)使學(xué)生更好地記住細(xì)節(jié)和順序，因?yàn)?D教學(xué)在課堂中提供的高度沉浸式和交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)習(xí)更加“真實(shí)”，這些具體、真實(shí)的例子使學(xué)生更加容易理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而提升學(xué)習(xí)成績。

（二）從教師教學(xué)角度

1.教學(xué)范式的變化

在3D教學(xué)模式下，學(xué)生不僅是被動的從教師那里聽取知識，學(xué)習(xí)過程加入了更多動態(tài)元素，變幻多端，學(xué)生更希望親身體驗(yàn)這一過程，這加深了學(xué)生對知識的印象，也增加了學(xué)生的能動性和對學(xué)習(xí)的興趣，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這要求教師轉(zhuǎn)變教學(xué)范式，從傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成適合3D教學(xué)的模式。在這一個過程中，教師不斷自主探索創(chuàng)新，不僅加深了對3D教學(xué)的理解，也逐步完善出符合未來教育的教學(xué)模式和理念，這為教師未來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.教學(xué)內(nèi)容的變化

首先，3D影像教學(xué)在外在形式方面做出了重大突破，它由原來的平面影像轉(zhuǎn)變?yōu)楦由鷦有蜗蟮?D影像，對學(xué)生來說，它能長時間吸引住學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)效率。其次，在內(nèi)在結(jié)構(gòu)上，更多地注重學(xué)生的自學(xué)，增添了更多的互動環(huán)節(jié)，不僅是師生互動，還有人機(jī)互動和學(xué)生之間的互動交流。這就要求教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容來設(shè)計(jì)出更加靈活多變的教學(xué)活動，來符合3D教學(xué)的特點(diǎn)，雖然這會增加教師的負(fù)擔(dān)，但從長遠(yuǎn)來看，它利于教師自身能力的發(fā)展，擴(kuò)展了教師的教學(xué)道路。與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相比，通過3D教學(xué)培養(yǎng)出的學(xué)生，除了在專業(yè)知識方面，有更加深刻的理解和記憶之外，在思維活躍和課外知識面上也有較大優(yōu)勢，有利于學(xué)生未來的發(fā)展。

綜上所述，3D教學(xué)在教育應(yīng)用中具有很高的可行性和實(shí)用性，為學(xué)生和教師的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，除此之外，3D教學(xué)還能彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，跨越時間和空間的限制等優(yōu)良作用，相信在不久的將來3D影像隨著科技的不斷進(jìn)步和現(xiàn)代教育的持續(xù)發(fā)展，越來越多的教育工作者會參與到3D教學(xué)應(yīng)用的研究中來，為3D影像普及應(yīng)用于教學(xué)提供更為成熟的思路和更加完善的方案。