基于3D數(shù)字技術(shù)的旅游管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

周春林

摘 要：隨著3D數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與混合現(xiàn)實(shí)等環(huán)境顯示技術(shù)與3D打印、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)一下子結(jié)合在一起，形成了新的技術(shù)環(huán)境，為高校旅游管理專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了新的課題與挑戰(zhàn)。本文在對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了追蹤和應(yīng)用分析之后，為旅游管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了建設(shè)原則、技術(shù)路線和建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行了初步的探討。

關(guān)鍵詞：3D數(shù)字技術(shù)；旅游管理；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

3D（三維）數(shù)字技術(shù)特指基于電腦、互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化3D技術(shù)，即三維數(shù)字化。（中國電子視像行業(yè)協(xié)會，2013）。隨著科技進(jìn)步的腳步邁進(jìn)了新的時代，以即時現(xiàn)實(shí)（IR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）等先進(jìn)的視覺呈現(xiàn)技術(shù)和3D打印（制造）技術(shù)為代表的3D數(shù)字技術(shù)，與大數(shù)據(jù)（BD）、云計(jì)算（CC）、人工智能（AI）等緊密結(jié)合，展現(xiàn)出了令人難以置信的新技術(shù)可能，并開始逐漸深刻地影響了人類的生活方式。目前，3D數(shù)字技術(shù)與BD、CC、AI等已經(jīng)進(jìn)入高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，并迅速取得了大量的教學(xué)、科研成果。作為強(qiáng)調(diào)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的高等院校旅游管理專業(yè)，如何將3D數(shù)字技術(shù)引入實(shí)踐教學(xué)中，成為一個嶄新、急迫而又充滿挑戰(zhàn)性的課題。

3D數(shù)字技術(shù)在高等旅游教育實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的整體建設(shè)，應(yīng)當(dāng)依托建構(gòu)主義教育理論，從高等院校旅游管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合3D數(shù)字技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)與趨勢，最終形成一套整合的、基于3D數(shù)字技術(shù)的旅游管理實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)解決方案。這個方案應(yīng)采取系統(tǒng)論思想，形成理論支持、技術(shù)支持、平臺搭建、資源開發(fā)、應(yīng)用拓展、人才培養(yǎng)的模式。其具體路線形式如下圖：

基于3D數(shù)字技術(shù)的旅游管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室將承擔(dān)酒店業(yè)務(wù)、旅行社業(yè)務(wù)、景區(qū)管理業(yè)務(wù)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)業(yè)務(wù)，主要通過先進(jìn)的交互式模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，分為地面互動子系統(tǒng)、多點(diǎn)納米觸控膜和魔鏡子系統(tǒng)、3D投影金屬幕子系統(tǒng)、體感控制雙通道折幕投影子系統(tǒng)、外墻建筑3D投影子系統(tǒng)、交互式虛擬電子景區(qū)混合現(xiàn)實(shí)統(tǒng)子系統(tǒng)、3D數(shù)字化設(shè)計(jì)子系統(tǒng)、3D打印子系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能體驗(yàn)子系統(tǒng)、中控室子系統(tǒng)（集成燈光、音響、電源、播放）等10個子系統(tǒng)構(gòu)成。這些子系統(tǒng)可以分別服務(wù)于旅行社服務(wù)管理流程、酒店業(yè)服務(wù)管理流程、景區(qū)（目的地）服務(wù)管理流程、旅游商品開發(fā)、旅游規(guī)劃設(shè)計(jì)等課題體系的教學(xué)任務(wù)。

3D數(shù)字技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)時仿真和交互三維設(shè)計(jì)結(jié)合產(chǎn)生的關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)，主要包括3D數(shù)字顯示技術(shù)、3D數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和3D數(shù)字打印技術(shù)。

其中，3D數(shù)字顯示技術(shù)發(fā)端最早，目前應(yīng)用也最廣泛、最成熟。3D顯示技術(shù)通過讓雙眼感受到不同畫面，從而實(shí)現(xiàn)立體顯示，主要包括眼鏡3D技術(shù)和裸眼3D技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于立體影院、動漫制作、游戲制作、城市建設(shè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，讓人有身臨其境的感覺。眼鏡3D技術(shù)需要佩戴3D眼鏡，以消費(fèi)市場應(yīng)用居多，如3D電影；裸眼3D技術(shù)無需專業(yè)輔助設(shè)備即可體驗(yàn)3D效果，以商用領(lǐng)域居多，如全息影像、3D顯示屏、3D投影等。裸眼3D技術(shù)是未來3D顯示技術(shù)的發(fā)展方向。

3D數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡稱VR：Virtual Reality technology），又稱臨境技術(shù)，是二十世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性技術(shù)。VR技術(shù)的工作機(jī)理是利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)生成三維性人工環(huán)境，通過運(yùn)用多種傳感器和可視化設(shè)備作用于參與者，參與者能夠進(jìn)入并融進(jìn)虛擬空間之中，并能夠交互性地體驗(yàn)和感受虛擬現(xiàn)實(shí)世界，能夠與虛擬環(huán)境中的人及事物進(jìn)行思想和行為的交流。目前常見的3D顯示技術(shù)以各種眼鏡3D技術(shù)為主流，如谷歌眼鏡、微軟的Hololense，F(xiàn)acebook的Oculus Rift DK2、索尼Project Morpheus、三星Gear VR、HTCVive等。近年來，在VR技術(shù)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了向能夠加強(qiáng)互動的體感虛擬（SVR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)發(fā)展的趨勢。

混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)是由真實(shí)現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)復(fù)合應(yīng)用的結(jié)果，它不僅可以再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。MR的實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)實(shí)時繪制出的圖像或視頻為素材構(gòu)造出的虛擬空間與實(shí)景空間相互交疊的異次元展示空間，本身具有獨(dú)特的真實(shí)性、感知性與交互性等特點(diǎn)。目前，許多國際大型國際展覽集團(tuán)，例如德國漢諾威展覽公司、杜塞爾多夫展覽公司、慕尼黑展覽有限公司等大公司積極投入，使得以計(jì)算機(jī)虛擬仿真混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為了現(xiàn)代展示的新趨勢，在國際展覽業(yè)中異軍突起，產(chǎn)生了巨大的商業(yè)機(jī)會。

在國外，目前，3D數(shù)字技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用已經(jīng)有了眾多實(shí)例。如美國明尼蘇達(dá)大學(xué)采用了CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)、3D觸覺桌面等設(shè)備，以實(shí)施交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的實(shí)驗(yàn)室；新加坡將Web3D技術(shù)應(yīng)用于虛擬校園與虛擬課堂，阿卜杜拉國王大學(xué)成立了展示技術(shù)能力和跨校園研究的3D立體顯示數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室；印第安納大學(xué)推出了促進(jìn)視覺技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的可視化實(shí)驗(yàn)室；新加坡國際大學(xué)開啟了智慧校園新領(lǐng)域的3D校園全監(jiān)控 （可遠(yuǎn)程）；美國Ocoee中學(xué)推出了3D教室，此外，3D數(shù)字仿真旅游模擬教學(xué)系統(tǒng)、3D物流實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺、智能網(wǎng)絡(luò)虛擬遠(yuǎn)程教學(xué)、Quest3D虛擬測繪實(shí)驗(yàn)室、X3D虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺、CLO3D虛擬人體、Cult3D虛擬產(chǎn)品展示、虛擬創(chuàng)造學(xué)習(xí)者潛能、虛擬機(jī)器人、虛擬教學(xué)游戲、（Bailey etal.，2003）虛擬學(xué)科教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用、（Dumitrescu et al.，2009）教育虛擬環(huán)境（Mikropoulos et al.， 2011）及合作虛擬場景（Prasolo-va-F？rland，2008）等研究也在逐步開展。

而針對3D數(shù)字技術(shù)在教育教學(xué)上的研究則多是對教學(xué)組織、教學(xué)策略、教學(xué)績效評估的單方面分析，如“未來教育與學(xué)習(xí)”（LIFE）項(xiàng)目，對歐洲7國的師生進(jìn)行調(diào)研，以獲取3D教學(xué)對學(xué)生課堂專心度和學(xué)習(xí)成績的影響；美國科羅拉多州的“博爾德谷學(xué)校區(qū)試點(diǎn)項(xiàng)目”反映了3D內(nèi)容對學(xué)習(xí)效果的影響；美國謝爾頓學(xué)校一周的“領(lǐng)航測試項(xiàng)目”，探索了3D課程在中學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)用的可能性，并將3D投影應(yīng)用在特殊教育中；還有學(xué)者探討了3D虛擬世界和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)；（Dickey，2005；Dalgarnoetal.，2009）分析了希臘8年級學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的媒體類型，結(jié)果顯示3D學(xué)習(xí)的最顯著優(yōu)勢是降低認(rèn)知負(fù)荷（Korakakisetal.，2009）。endprint

在國內(nèi)，3D數(shù)字技術(shù)在高等教育，尤其是旅游管理專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用研究，起步雖晚，但已有越來越多的高校、科研機(jī)構(gòu)的學(xué)者投入其中。如馮安峰（2009）等就3通道立體環(huán)幕技術(shù)在旅游教學(xué)中的應(yīng)用提出了自己的設(shè)計(jì)，陳丹紅（2007）、胡衛(wèi)紅（2007）、燕浩鵬（2008）、鮑禮銘（2015）等就VR在高等教育、教學(xué)的宏觀層面的應(yīng)用設(shè)計(jì)提出了各自的見解，楊莉（2010），姚裴（2012）、劉靜（2012）、叢海勃（2013）、李麗紅（2015）等分別從旅游教育、旅游實(shí)驗(yàn)、虛擬景區(qū)、虛擬導(dǎo)游等角度對虛擬現(xiàn)實(shí)在旅游教學(xué)中國應(yīng)用問題進(jìn)行了研究。相對而言，3D打印技術(shù)出現(xiàn)更晚，研究文獻(xiàn)卻也是后起直追，如王萍（2013）、王娟（2015）等分別對3D打印技術(shù)在旅游實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。

在最近十年的研究成果中，可以總結(jié)發(fā)現(xiàn)人們關(guān)注最多的是從3D數(shù)字技術(shù)角度在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探討，但是對于從旅游管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)角度對教學(xué)要素、設(shè)計(jì)、組織、方法與3D數(shù)字技術(shù)的結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)探討的不多。這反映了3D數(shù)字技術(shù)在旅游高等教育實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中還處于引進(jìn)消化階段，這與旅游高等教育不斷發(fā)展、3D數(shù)字技術(shù)本身成熟度還不太高等現(xiàn)狀是息息相關(guān)的。

總體看來，3D數(shù)字技術(shù)與高等院校旅游教育的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的結(jié)合是大勢所趨，其各個層面的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，例如3D數(shù)字教室、3D數(shù)字實(shí)驗(yàn)室、仿真教學(xué)平臺、遠(yuǎn)程教育、學(xué)科教學(xué)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)、開發(fā)工具、3D數(shù)字學(xué)社等，已經(jīng)開展了實(shí)際應(yīng)用嘗試，但其整體應(yīng)用方案尚在探索階段，尚沒有形成一個成熟的體系。有鑒于此，有必要探索3D數(shù)字技術(shù)在高等旅游教育實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的整體建設(shè)方案，應(yīng)當(dāng)把3D數(shù)字技術(shù)的特點(diǎn)與高等旅游教育培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合起來，依托合理教育理論，從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的各個層面進(jìn)行系統(tǒng)性建設(shè)的探索。

3D打印技術(shù)起源于19世紀(jì)的美國，又被稱為快速成型技術(shù)，是一種可以通過電腦輔助設(shè)計(jì)（CAD）、三維建模軟件、計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)（CAT）等軟件工具，將三維數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成實(shí)物的技術(shù)。3D打印技術(shù)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料等可粘合性材料設(shè)計(jì)制造成型，主流技術(shù)有立體光刻造型技術(shù)（簡稱SLA）、熔融層積成型技術(shù)（簡稱FDM）、選擇性激光燒結(jié)（簡稱SLS）。經(jīng)過30多年的發(fā)展，3D打印技術(shù)現(xiàn)已更加成熟、完善，且價格也有所降低，現(xiàn)今在各個學(xué)科領(lǐng)域、行業(yè)實(shí)踐都可以看到3D打印的應(yīng)用的場景。

基于3D數(shù)字技術(shù)的旅游管理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)滿足功能性、先進(jìn)性和藝術(shù)性的要求。所謂功能性就是必須首先滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能需要，避免設(shè)備浪費(fèi)和功能不足。而先進(jìn)性就是爭取做到實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和設(shè)備裝備3-5年內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先，有一定的技術(shù)前瞻性。藝術(shù)性就是根據(jù)旅游管理的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室本身的空間布局和技術(shù)設(shè)備的嵌入要求有一定的藝術(shù)構(gòu)思，給人美好的感受。

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