3D可視化技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用與研究

李猛

摘 要：目前，3D可視化技術(shù)正在測(cè)試應(yīng)用于臨床醫(yī)療、大數(shù)據(jù)管理等方面，而在教育教學(xué)方面還沒有相關(guān)成熟的研究案例。早在2005年上海華東師范大學(xué)提出了類似建議，但由于游戲等3D產(chǎn)品研發(fā)的特點(diǎn)與教育嚴(yán)謹(jǐn)性等諸多傳統(tǒng)性問題的存在，所以在3D可視化技術(shù)方面，也沒有關(guān)于教學(xué)可視化方面的應(yīng)用與相關(guān)課題的研究。目前，國(guó)家出臺(tái)了很多相關(guān)政策支持豐富并優(yōu)化教學(xué)，比如支持與專業(yè)課程配套的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，推廣教學(xué)過程與生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)互動(dòng)的遠(yuǎn)程教學(xué)等，因此3D及VR技術(shù)輔助教學(xué)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：3D游戲美術(shù)；微課教學(xué)；3D技術(shù)；游戲交互；虛擬現(xiàn)實(shí)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2018）34-0034-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.34.018

隨著信息化水平的提高，教師的教與學(xué)生的學(xué)都發(fā)生翻天覆地的變化，尤其是高等教育方面。但是由于教學(xué)設(shè)備場(chǎng)地不足，教學(xué)課程枯燥，導(dǎo)致很多學(xué)生不能很好地體驗(yàn)專業(yè)特點(diǎn)，學(xué)習(xí)積極性不高。而將3D可視化技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中不單可以提供更靈活多變的虛擬空間，同時(shí)還可以通過交互功能增加游戲的趣味性，從而營(yíng)造一種積極輕松的節(jié)奏與氛圍。

一、3D可視化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

3D可視化技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建虛擬元素，是應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，發(fā)展迅速的技術(shù)。它可以優(yōu)化并改善傳統(tǒng)平臺(tái)上人們活動(dòng)的空間，讓更大量的3D資源直觀地展現(xiàn)在人們眼前，為人們提供更豐富的視覺感受以及更具有體驗(yàn)的交互功能，如影視CG、游戲、動(dòng)漫等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱VR，是集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多傳感交互、人工智能、人機(jī)交互、超高清現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)，并模擬用戶的物理感知和環(huán)境，讓用戶在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行交互。

二、3D可視化技術(shù)應(yīng)用方向

現(xiàn)在3D可視化技術(shù)用的應(yīng)用范圍比較廣，比如醫(yī)療、英語(yǔ)、訓(xùn)練等等。在教育教學(xué)方面，我們應(yīng)該做到系統(tǒng)和嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)現(xiàn)在的教育環(huán)境和游戲產(chǎn)業(yè)要推陳出新，開拓市場(chǎng)。那么，在教育和游戲應(yīng)用中能不能使二者更好地結(jié)合呢？比如對(duì)于高等院校，做一個(gè)課堂的教學(xué)、一門學(xué)科的教學(xué)、一個(gè)專業(yè)的教學(xué)以及一個(gè)學(xué)院，這些教學(xué)制作所應(yīng)用的3D技術(shù)是一樣的，但是所提供的學(xué)習(xí)平臺(tái)和方向有著很大的區(qū)別。制作一門課程只是對(duì)這門課的教學(xué)能夠起到一定的作用，但是根據(jù)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱構(gòu)建一套完整的專業(yè)或者其他教學(xué)體系，可以為院校的教學(xué)改革或者教學(xué)體系起到很好的推動(dòng)作用和更深遠(yuǎn)的意義。首先，可以為日常的教學(xué)構(gòu)建另一套虛擬教學(xué)體系，彌補(bǔ)平時(shí)教學(xué)的不足，同時(shí)為學(xué)生提供更自由的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)；其次，通過虛擬課程可以提供更多的專業(yè)方向教學(xué)，為學(xué)生提供全面發(fā)展和興趣培養(yǎng)的調(diào)節(jié)；最后，通過這個(gè)平臺(tái)提供學(xué)生更好的交互性與體驗(yàn)感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及取得更好的學(xué)習(xí)效果。

三、3D可視化技術(shù)應(yīng)用方法

以吉林動(dòng)畫學(xué)院規(guī)劃為藍(lán)圖，以3D技術(shù)構(gòu)建整個(gè)校園的虛擬場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)真實(shí)與虛擬場(chǎng)景1：1的標(biāo)準(zhǔn)。在游戲應(yīng)用中，可以學(xué)生、教師、家長(zhǎng)的不同身份進(jìn)行登錄游戲中的不同模式，主要功能表現(xiàn)在學(xué)生方面可以在應(yīng)用中體驗(yàn)虛擬校園生活，進(jìn)行選課上課，課程主要以微課的方式進(jìn)行，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)以及一些游戲中的表現(xiàn)，有相應(yīng)的學(xué)分計(jì)算，同時(shí)每學(xué)期的校歷和一些信息都會(huì)在應(yīng)用中體現(xiàn)出來(lái)。

在應(yīng)用中我們?cè)O(shè)置了導(dǎo)航模式、選課模式、逃生演練模式、答題游戲四個(gè)模塊，通過不同的模塊體驗(yàn)不同的應(yīng)用功能。導(dǎo)航模式可以為不熟悉校園的學(xué)生提供教學(xué)單位、宿舍、食堂、圖書館等方向的引導(dǎo)，適用于新生報(bào)到和其他人員了解校園風(fēng)貌。選課模式可以提供虛擬視頻教學(xué)方式，類似于微課的教學(xué)方法，學(xué)生可以根據(jù)不同的分院、專業(yè)、學(xué)科去選擇自己需要的視頻課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。逃生演練模式是以消防等災(zāi)害為背景設(shè)計(jì)的逃生引導(dǎo)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生、教師以及其他人員在災(zāi)害來(lái)臨時(shí)了解所處位置的最佳自保以及逃離路線。答題游戲模式是為課堂教學(xué)提供的一個(gè)課堂測(cè)試的小功能，可以根據(jù)課堂教學(xué)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置隨機(jī)題庫(kù)，應(yīng)用中以教師追逐學(xué)生的玩法進(jìn)行，當(dāng)學(xué)生被教師追到的時(shí)候隨機(jī)生成課堂知識(shí)點(diǎn)提問，學(xué)生進(jìn)行答題，根據(jù)答案對(duì)錯(cuò)進(jìn)行積分增減以及游戲的運(yùn)行情況更改。

四、3D可視化技術(shù)應(yīng)用意義

（一）打破空間和時(shí)間的限制

在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中可能因?yàn)楹芏嘁蛩兀瑢?dǎo)致教學(xué)或者學(xué)生學(xué)習(xí)上出現(xiàn)很多問題。這些問題的出現(xiàn)對(duì)教學(xué)及學(xué)生日后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生很大的影響，而3D可視化技術(shù)可以在應(yīng)用中不受空間與時(shí)間的限制，玩家可以對(duì)需要的教學(xué)進(jìn)行反復(fù)研究學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)自己的愛好選擇自己喜歡的專業(yè)課程以及其他專業(yè)的課程。

（二）節(jié)約成本，更新技術(shù)

以往為了更好地讓學(xué)生有一個(gè)良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)空間，可能需要在場(chǎng)地和設(shè)備上提供大量的資金，比如體育課的冰雪項(xiàng)目，很多項(xiàng)目以為這些問題不能更好地體驗(yàn)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)以及操作中的經(jīng)歷。那么，通過3D技術(shù)可以節(jié)約這些場(chǎng)地和配置帶來(lái)的高額成本，同時(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中更具有趣味性。

（三）促進(jìn)學(xué)習(xí)主體心理上的愉悅和放松

在這種虛擬環(huán)境的學(xué)習(xí)中，我們可以滿足學(xué)生自身的很多需求，比如安全體驗(yàn)的需求、歸屬體驗(yàn)的需求、自尊體驗(yàn)的需求、自我實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)的需求等。根據(jù)游戲中的交互性、娛樂性、規(guī)則性等特點(diǎn)為學(xué)生帶來(lái)一場(chǎng)速度與激情的學(xué)習(xí)過程。

（四）使學(xué)習(xí)者能夠自我感知對(duì)知識(shí)的構(gòu)建

通過這種切身體會(huì)的學(xué)習(xí)，經(jīng)過反復(fù)的研究，學(xué)生可以對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)和技能得到深入的理解和熟練的運(yùn)用，對(duì)于掌握所學(xué)方法和意義也會(huì)有切身的體會(huì)。

（五）彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足

虛擬現(xiàn)實(shí)中存在或者不存在的環(huán)境和角色、環(huán)境、物體等，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。對(duì)于一些不同環(huán)境的需要，可以為教學(xué)提供豐富或者現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn)的效果，比如上述角色、場(chǎng)景等，3D技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)；現(xiàn)實(shí)中不能提供的宏觀或者特殊場(chǎng)景通過3D技術(shù)也可以很好地制作出來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

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