三維互動(dòng)技術(shù)的教育教學(xué)前景分析

陳中帥+郝風(fēng)富

摘 要：在當(dāng)下的教學(xué)環(huán)境中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般是主流的教學(xué)模式，但這種教學(xué)模式擺脫不了刻板、缺乏直觀性的缺點(diǎn)。三維互動(dòng)技術(shù)能夠直觀且極為仿真的展示現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，令學(xué)生如親臨其境。隨著三維互動(dòng)展示技術(shù)的興起，在教育學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都有望把這種技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際教學(xué)中，讓學(xué)生更為清楚明白的掌握知識(shí)及其真實(shí)的應(yīng)用方向。本研究對(duì)于采用三維互動(dòng)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行了對(duì)比，就三維互動(dòng)技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的前景展開了分析，討論三維互動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：三維互動(dòng)；教育教學(xué)；前景分析

0 前言

從世界范圍來看，三維互動(dòng)技術(shù)已經(jīng)在教育領(lǐng)域越來越普及，尤其是在職業(yè)技術(shù)教育領(lǐng)域大規(guī)模實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。將三維互動(dòng)技術(shù)在教育，尤其在職業(yè)技術(shù)教育方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了討論分析，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)的理論教學(xué)中展示圖片和視頻的教育方法，三維互動(dòng)技術(shù)更加能夠達(dá)到教育的身臨其境的效果，尤其是這種軟件平臺(tái)可以很大程度的節(jié)約教育經(jīng)費(fèi)，在一些專業(yè)可以節(jié)省大筆的設(shè)備資源和教師資源，因此三維互動(dòng)技術(shù)在當(dāng)下許多的教育領(lǐng)域前景都較為不錯(cuò)，可以采用并且完善原來的傳統(tǒng)教學(xué)方式。

1 傳統(tǒng)教學(xué)方法現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)模式概述

相比較于三維互動(dòng)教育方法，傳統(tǒng)的教學(xué)方法在當(dāng)今的職業(yè)教育教學(xué)上有所欠缺，使得當(dāng)下的職業(yè)教育需求無法得到最大程度的滿足，傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法是教師通過較為系統(tǒng)的講解，將理論知識(shí)有序的傳授給學(xué)生。在這種情況下，教師按照提前準(zhǔn)備的教學(xué)資料講授知識(shí)，照本宣科的教學(xué)，一般同樣的一個(gè)內(nèi)容給多個(gè)班級(jí)講授多次，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)可能會(huì)比較偏理論性，對(duì)于相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的動(dòng)手實(shí)踐與操作并不了解。比如從計(jì)算機(jī)領(lǐng)域教學(xué)方面來看，教師講述中央處理器（CPU）的流水線的構(gòu)造時(shí)，僅僅從理論層面講述其構(gòu)造，將中央處理器內(nèi)部的運(yùn)算器和高速緩沖與存儲(chǔ)器總線的用途和構(gòu)造進(jìn)行說明，對(duì)各個(gè)部件的性能參數(shù)進(jìn)行了講解，但是學(xué)生只是從紙面上進(jìn)行了死記硬背，對(duì)于中央處理器各個(gè)知識(shí)并沒有融會(huì)貫通，也沒有比較直觀的了解，這樣下來，就算認(rèn)真地經(jīng)過了全程的學(xué)習(xí)也只是掌握了皮毛知識(shí)，學(xué)生并沒有由淺入深的對(duì)于其各個(gè)層次結(jié)構(gòu)直觀的進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣也對(duì)以后從事硬件開發(fā)工作十分不利。同時(shí)目前的教學(xué)方法受老師資歷與經(jīng)驗(yàn)的影響較大，教師對(duì)于知識(shí)與學(xué)生掌握程度的把握不到位，則學(xué)生會(huì)出現(xiàn)無法跟上教學(xué)進(jìn)度等問題，而采用三維互動(dòng)教學(xué)方式，能夠充分挖掘?qū)W生的自學(xué)能力與想象力，對(duì)于工程實(shí)際情況有了更佳的認(rèn)識(shí)。

1.2 設(shè)備費(fèi)用昂貴

設(shè)備資源不足問題也是傳統(tǒng)教學(xué)方法中影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率的一種不利因素。在工業(yè)設(shè)計(jì)、工藝美術(shù)、動(dòng)畫、環(huán)藝、園林、平面設(shè)計(jì)、服裝CAD圖等運(yùn)用電腦作為主要工作環(huán)境的專業(yè)，學(xué)生基本都購置了筆記本電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)，由于以后工作時(shí)需要電腦作為工作設(shè)備，因此問題并不大。[1]但在很多學(xué)校的職業(yè)教育過程中，有些的工科專業(yè)，比如數(shù)控專業(yè)，在實(shí)訓(xùn)過程中必須在真實(shí)的機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際的操作練習(xí)。而機(jī)床設(shè)備型號(hào)多、更新速度快，并且價(jià)格動(dòng)輒幾十萬，在學(xué)生數(shù)量眾多的情況下，學(xué)校無法為每個(gè)學(xué)生配齊設(shè)備。因此很多學(xué)生難以有足夠的上機(jī)操作時(shí)間，導(dǎo)致了在就業(yè)時(shí)，無法適應(yīng)真實(shí)工作環(huán)境的設(shè)備，必須進(jìn)行培訓(xùn)才能真正地使用工廠的設(shè)備，由于動(dòng)手實(shí)踐能力的不足，也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生個(gè)人競(jìng)爭(zhēng)力的下降。因此，為了提高學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)踐設(shè)備問題需要得到解決。

1.3 理論性過強(qiáng)

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師在課堂上進(jìn)行教學(xué)，而具體操作只能在極為有限的實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行，還需要對(duì)緊缺的設(shè)備資源進(jìn)行分配，而其余時(shí)間對(duì)于涉及的實(shí)際操作只能憑借自己的想象以及教科書和教學(xué)幻燈片上的圖片等資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師也對(duì)于最新的設(shè)備情況并不了解，只能紙上談兵，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況很不理想。因此會(huì)導(dǎo)致在真正走向工作崗位時(shí)，由于對(duì)設(shè)備的不了解，融入工作環(huán)境慢，在機(jī)床上的操作更具有危險(xiǎn)性，更容易導(dǎo)致設(shè)備、刀具等的損壞，甚至引發(fā)人身傷害事故。因此，在職業(yè)教育為首的教育中，需要對(duì)于學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)踐知識(shí)水平著重培養(yǎng)。

2 三維互動(dòng)平臺(tái)前景

2.1 三維互動(dòng)技術(shù)概述

三維互動(dòng)技術(shù)是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用以及互動(dòng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，在生活中的其他領(lǐng)域可以將三維互動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于其適用的方面，對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域互相融合和促進(jìn)其發(fā)展有著積極作用。在當(dāng)下的教育教學(xué)領(lǐng)域，三維互動(dòng)技術(shù)也有著重要的應(yīng)用，對(duì)于理論教學(xué)與知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和互相融合有著創(chuàng)新性的應(yīng)用，將原本比較死板與平面化的知識(shí)立體生動(dòng)的展示出來。三維仿真互動(dòng)技術(shù)在教學(xué)中一般是以仿真軟件來實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的，比如在數(shù)控教學(xué)時(shí)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)理論知識(shí)與操作之后，將實(shí)踐過程中應(yīng)有的操作輸入到數(shù)控編程軟件中，軟件根據(jù)學(xué)生輸入的編程數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的模擬，將真實(shí)機(jī)器可能發(fā)生的全部操作立體的通過三維圖像展示出來，這樣的教學(xué)方式更加的靈活多變。相比較于原本的上機(jī)時(shí)間限制與場(chǎng)地、機(jī)器類型與數(shù)量不足的限制，以及學(xué)生初次實(shí)踐時(shí)容易發(fā)生的各種危險(xiǎn)，只要有一臺(tái)電腦，學(xué)生就可以隨時(shí)使用軟件。這種應(yīng)用三維互動(dòng)技術(shù)開發(fā)的軟件大幅度地降低了危險(xiǎn)性，同時(shí)學(xué)生能夠長(zhǎng)時(shí)間的熟悉各種機(jī)器的操作。

2.2 節(jié)省教學(xué)設(shè)備費(fèi)用

由于設(shè)備資源的昂貴性，設(shè)備種類繁多，那些昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，其價(jià)格從幾十萬到上千萬元不等，學(xué)校無法為每個(gè)學(xué)生配齊最新的設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際工作時(shí)產(chǎn)生不適應(yīng)的問題。而三維互動(dòng)技術(shù)的教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是在能夠創(chuàng)造一個(gè)與實(shí)際工作情況近似的仿真環(huán)境，其環(huán)境是符合人們自然交互習(xí)慣的互動(dòng)操作模式，學(xué)生能觀察各個(gè)部件的工作原理等，并可進(jìn)行虛擬操作。而此類的平臺(tái)大都支持多人同時(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生可隨時(shí)上機(jī)操作學(xué)習(xí)，與傳統(tǒng)實(shí)體操作儀器設(shè)備相比，不僅大幅度地節(jié)約了培訓(xùn)時(shí)間，并且很好地提高了學(xué)習(xí)效率，并且降低了學(xué)生實(shí)訓(xùn)對(duì)設(shè)備的耗損，減少了對(duì)于昂貴設(shè)備的需求，學(xué)校的資金壓力也可以緩解，可以將經(jīng)費(fèi)投入其他教學(xué)方面，從而提高教學(xué)效率。

2.3 仿真程度高

三維互動(dòng)仿真平臺(tái)通過在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的建模，將真實(shí)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程以二維圖形或三維圖形的動(dòng)態(tài)形式來展示給學(xué)生，使原來需要在機(jī)床上才能完成的大部分教學(xué)功能在這個(gè)虛擬環(huán)境中就完成，使得教學(xué)方式變得更加靈活、方便，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大幅度提升。[2]在教學(xué)中采用三維仿真互動(dòng)教學(xué)能有效地解決理論水平高而實(shí)踐能力低的問題，使理論教學(xué)和實(shí)際操作有機(jī)結(jié)合，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式弊端。這種三維互動(dòng)軟件中包含各種儀器設(shè)備模型，則可以通過計(jì)算機(jī)模擬出各個(gè)角度看到的各種儀器設(shè)備視覺效果及動(dòng)態(tài)的各種儀器設(shè)備操作方法與各部件的組裝過程。在經(jīng)過一系列的使用三維互動(dòng)仿真軟件的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)于各種設(shè)備的實(shí)際操作就會(huì)更加熟練，在真正的實(shí)習(xí)或者正式工作中能夠更快地適應(yīng)工作崗位，提高自身工作能力。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)于高水平高素質(zhì)人才的需求也日益提高，因此高效培養(yǎng)出一些高水準(zhǔn)人才很有必要，而三維互動(dòng)技術(shù)能夠在教育資源有限的程度上很高效率的對(duì)于學(xué)生進(jìn)行教育，具有很大的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生在工作后能夠更好地適應(yīng)工作環(huán)境。在時(shí)代進(jìn)步的潮流中，不斷提升的高水平人才需求上，如何將該技術(shù)更好地運(yùn)用在教育上是需要不斷創(chuàng)新、改進(jìn)與完善的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王平安，林慶平.職業(yè)教育教學(xué)改革與三維互動(dòng)數(shù)字化教學(xué)[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2011（26）.

[2] 劉梵均.淺析三維虛擬互動(dòng)技術(shù)在高校美術(shù)教育中的應(yīng)用[J].考試周刊，2011（36）.