3D技術在高校國防教育中的應用探析

【摘要】通過對3D技術概念和特征的介紹，分析其在高校國防教育中的應用潛能，利用3D教育科技，構建接近直接經驗的學習環境，推進國防教育的改革與實踐，克服當前國防教育中學生興趣不高，教育效果不好的問題，增強國防教育的實效性與趣味性，使國防教育成為大學生喜聞樂見和廣泛參與的課程。

【關鍵詞】國防教育 3D技術 創新性人才

【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2012）11-0233-02

隨著3D技術的發展，我們逐漸步入了一個3D數字化時代。3D技術已經滲透到每一個角落，成為全球最熱門的話題之一，而與此相應，與3D相關的行業也在蓬勃發展。2012年美國政府決定投資10億資金用于加快研發3D打印技術，并認為這是與新興發展中國家競爭的制高點[1]。《經濟學人》這樣評價3D技術，認為3D技術即將掀起第三次工業革命的浪潮，3D技術是新的生產力，它即將改變人類社會生產生活方式[2]。科技興邦、科教興國，我們不能讓教育行業成為3D技術應用的最遲受惠者。特別是在國防教育方面，我們更要關注3D發展，共享3D前沿技術。

一、3D技術簡介

（一） 什么是3D技術

3D是英文“Three Dimensions”的簡稱，中文是指三維、三個維度、三個坐標，即有長度、有寬度、有高度或者深度，換句話說，就是立體的，是相對于只有長和寬的平面（2D）而言。3D的實現是因為人有兩只眼睛，左眼和右眼在看同一個物體時是有細微角度差的，即“視差”，從而在大腦中形成立體圖像，3D 立體顯示技術就是通過人工方式來重現視差。通俗來說，就是通過顯示技術處理讓左眼只接收給左眼的圖像，右眼只接收給右眼的圖像，然后大腦把兩幅圖像合成一個完整的立體圖像，使人產生身臨其境的感覺。

（二）3D技術的特征

3D技術主要呈現三個特點： 一是信息顯示的三維性或全維性。參觀者在3D影像中能夠看到現實中肉眼看不到的信息，或者能夠看到接近真實的三維物件內部構成，并且這些物件信息具有可交流性和可重建性；二是信息交流的互動性和即時性。3D虛擬世界提供了即時語音的交流功能，通過文本交流用戶可以存儲他們之間的聊天內容，而語音的即時交流則能夠通過說話的語氣來表達自己的情感；三是信息自身的可創建性和可加工性。3D信息是可以隨意創建并隨外界環境的變化而變化，這種改變由3D虛擬世界的軟件系統提供支持，例如提供給學習者或教學者創造復雜的三維物件的機會，增加建造和組配的特征以及提供豐富的設置，支持學習者建造一些公眾性的建筑物，甚至可以構建一個屬于自己的虛擬世界等。

（三）3D技術的應用

3D技術是當今最熱門的技術，被廣泛應用于廣告、影視、交通、醫療、教育、建筑、軍事等領域。具體來講有面向影視動畫、動漫、游戲等視覺表現類的文化藝術類產品的開發和制作，有面向汽車、飛機、家電、家具等實物物質產品的設計和生產，也有面向人與環境交互的虛擬現實的仿真和摸擬，地理信息系統GIS（Geographic Information System），3D互聯網等。在教育領域方面，3D技術在教學、科研、實驗中具有廣泛應用的優勢與潛力。將3D技術應用于教育，國外的主要研究始于2009年，由3D投影儀生產商發起，并且通過開展一系列的教育項目大力推廣在學校的使用。國內的3D教學應用剛剛起步，處于實驗試用階段。在現今全球教育創新的改革中，3D教學已成為一個不容忽視的發展趨勢。3D技術能夠使影像具有高度可視化和強沉浸感的特性，可最大程度地構建接近直接經驗的學習環境，有力支持新課改所倡導的學生主動參與體驗的教育實踐，還可為學生面向未來科技生活做積極準備[3]。

二、3D技術在高校國防教育中的應用潛能

當前高校國防教育采用傳統的“灌輸”授課方式，使得課程枯燥無味，學生興趣不高，教育效果不好。在高校國防教育中采用3D技術能夠更好地促進高校國防教育的改革與實踐，推進國防教育信息化發展，使國防教育成為大學生喜聞樂見和廣泛參與的課程。目前3D技術在國防教育方面的應用主要通過以下三種3D技術的運用來實現，即3D影像技術、3D虛擬現實技術和3D打印技術。

（一）3D影像技術的應用

3D影像技術是3D Video技術，指利用計算機的運算達到視覺、聽覺等方面的立體效果，使學生能從屏幕上獲得虛擬三維空間影像的技術。在國防教育中運用這種技術可以使國防教育影像以三維動態展示，使學生全方位地沉浸在三維虛擬時空中，成為與影像互動的主動參與者，而不是受教育的被動接收者。學校建設3D多媒體教室，通過3D影像技術將國防教學內容以逼真的三維立體影像生動地展現在學生面前，會極大地提升學生學習的主動性、積極性。使學生很好地融入學習情境。當學生被3D影像的縱深感、層次感、立體感、凸出感、變幻感、動感、美感所深深地吸引時，就會以強烈的主體精神和積極主動的態度進入學習過程以及其他與學習有關的過程，感受、觀察、思考、發展建構自己的知識結構[4]。

（二）3D虛擬現實技術的應用

3D虛擬現實技術 （Virtual Realty ，VR）是一種通過計算機生成一個逼真的三維虛擬環境世界，人能夠沉浸此虛擬的現實環境并通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互的技術。虛擬現實技術作為一種新的知識載體和認知工具，使學習者對自身的知識結構進行心理學上的重新建構。在這種虛擬學習環境中，學習者通過與學習系統或其他學習者進行交流與合作，獲得真實的認知體驗，從而完成知識的建構。由于3D虛擬現實技術在軍事領域有著廣泛的應用，因而在國防教育中可以通過建立符合信息化條件下軍事訓練發展要求、適應當代大學生心理特點的模擬訓練平臺進行訓練。學校可建設一個軍事模擬訓練室，模擬不同的戰場環境，給大學生營造了一個身臨其境的戰場氛圍，進行多種訓練（戰術訓練、戰場救護、三防演練等科目訓練）使大學生掌握一定的軍事理論和軍事技能，樹立正確的戰爭觀、國防觀。還可建立防空防災訓練室，訓練大學生在遇空襲和火災環境下如何逃生，通過體驗逼真環境，開展心理、技能上的訓練。通過這種3D實訓案例能更有效地節省實訓資源、更緊密地聯系理論與操作、更有效地轉化創新與應用[5]。

（三）3D打印技術的應用

3D打印技術學術名稱為快速成型（Rapid Prototyping，RP）技術，也稱為增材制造技術，是一種根據零件或物體的三維模型數據通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術，它不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀的物體。這種立體打印技術以其獨特的制造工藝引起了廣泛關注。在制造業它改變了傳統的生產方式，它不僅能打印食品、房屋、汽車等生活用品，而且能夠打印各種武器裝備，據軍事網站報道，美軍快速裝備部隊（REF）2012年7月交付了首個移動遠征實驗室，美國陸軍已經加入擴展3D打印行動，向阿富汗部署移動實驗室，配備了原型設計和印刷設備，可以為士兵現場創建工具和其他設備[6]。由于3D打印技術在軍事上潛在優勢，其在國防教育方面具有廣泛的應用前景。學校可建設一個3D打印創新實驗室，讓學生親自動手打印各種武器裝備，了解其結構、原理、性能等，激發學生的創新能力。3D打印技術引入高校國防教育，將為我國國防建設和經濟發展培養更多應用型、實踐型、創新性人才。

三、應用3D技術需要注意的幾個問題

3D技術在高校國防教育中的應用是一個系統工程，任重而道遠，需要政府、企業、軍隊和高校多方共同努力。在推動應用的過程中以下幾個問題需要引起我們注意。

（一） 3D硬件升級的問題

3D技術是一個熱門技術，其硬件設施更新換代周期較短，今天我們花了不少資金建成了一個3D多媒體教室，但沒過一年，或者更短的時間，這種3D技術已經被淘汰。因此3D技術在普及過程中，我們考慮到3D硬件升級的問題。可以先少量試點應用，技術成熟以后再普及。

（二）3D資源稀缺的問題

校園裝配3D硬件設備的條件已初步具備，但更重要的是要有3D教學資源。目前，國外的數字內容生產商如Discovery Education、Promethean等開發的3D教學資源已服務于使用西語的校園。在中國3D教育資源還十分缺乏，尤其是在國防教育方面3D資源更為稀缺。

（三）3D健康安全的問題

應用3D技術進行高校國防教育是一種探索，學生佩戴眼鏡上課是否會影響學生健康是一個值得考慮和研究的問題。學生在模擬系統中體驗式學習會沉浸入虛擬世界之中，那么經常沉浸在虛擬世界會不會對現實世界產生不良反應，也是一個值得考慮和研究的問題。

四、結束語

將3D技術應用于高校國防教育是具有開拓性和前瞻性的。盡管目前大規模地應用的條件還不完善，但是隨著科技的不斷進步與研究的逐漸深入，影響普及應用的那些問題都有可能被一一解決。我們期望通過將3D技術引入高校國防教育，能引起廣大師生的共鳴，共同開創高校國防教育新局面。

參考文獻：

[1]美國加快研發3D打印技術[N].浙江日報.2012-8-27

[2]《經濟學人》：3D打印將推動第三次工業革命 [N].證券時報.2012-8-29

[3]李蕾，王健等.3D影像資源在教育中的應用探析[J].中國電化教育.2011（2）

[4]黃作維．淺談虛擬學習環境及其在當代教育中的應用[J].高等教育研究.2010（2）

[5]張晗.虛擬現實技術在醫學教育中的應用研究[D].山東師范大學.2011 22-23

[6]美國陸軍將3D打印技術引入阿富汗戰區.2012-8-27 來源：中國新聞網