三維互動技術的教育教學前景分析

陳中帥+郝風富

摘 要：在當下的教學環境中，傳統的教學模式一般是主流的教學模式，但這種教學模式擺脫不了刻板、缺乏直觀性的缺點。三維互動技術能夠直觀且極為仿真的展示現實場景，令學生如親臨其境。隨著三維互動展示技術的興起，在教育學的各個領域都有望把這種技術應用在實際教學中，讓學生更為清楚明白的掌握知識及其真實的應用方向。本研究對于采用三維互動技術與傳統教學方式進行了對比，就三維互動技術在教育教學領域的前景展開了分析，討論三維互動技術的優勢。

關鍵詞：三維互動；教育教學；前景分析

0 前言

從世界范圍來看，三維互動技術已經在教育領域越來越普及，尤其是在職業技術教育領域大規模實現了應用。將三維互動技術在教育，尤其在職業技術教育方面的優勢進行了討論分析，發現相對于傳統的理論教學中展示圖片和視頻的教育方法，三維互動技術更加能夠達到教育的身臨其境的效果，尤其是這種軟件平臺可以很大程度的節約教育經費，在一些專業可以節省大筆的設備資源和教師資源，因此三維互動技術在當下許多的教育領域前景都較為不錯，可以采用并且完善原來的傳統教學方式。

1 傳統教學方法現狀

1.1 教學模式概述

相比較于三維互動教育方法，傳統的教學方法在當今的職業教育教學上有所欠缺，使得當下的職業教育需求無法得到最大程度的滿足，傳統的教育教學方法是教師通過較為系統的講解，將理論知識有序的傳授給學生。在這種情況下，教師按照提前準備的教學資料講授知識，照本宣科的教學，一般同樣的一個內容給多個班級講授多次，學生學到的知識可能會比較偏理論性，對于相關專業領域的動手實踐與操作并不了解。比如從計算機領域教學方面來看，教師講述中央處理器（CPU）的流水線的構造時，僅僅從理論層面講述其構造，將中央處理器內部的運算器和高速緩沖與存儲器總線的用途和構造進行說明，對各個部件的性能參數進行了講解，但是學生只是從紙面上進行了死記硬背，對于中央處理器各個知識并沒有融會貫通，也沒有比較直觀的了解，這樣下來，就算認真地經過了全程的學習也只是掌握了皮毛知識，學生并沒有由淺入深的對于其各個層次結構直觀的進行學習，這樣也對以后從事硬件開發工作十分不利。同時目前的教學方法受老師資歷與經驗的影響較大，教師對于知識與學生掌握程度的把握不到位，則學生會出現無法跟上教學進度等問題，而采用三維互動教學方式，能夠充分挖掘學生的自學能力與想象力，對于工程實際情況有了更佳的認識。

1.2 設備費用昂貴

設備資源不足問題也是傳統教學方法中影響學生學習效率的一種不利因素。在工業設計、工藝美術、動畫、環藝、園林、平面設計、服裝CAD圖等運用電腦作為主要工作環境的專業，學生基本都購置了筆記本電腦進行學習，由于以后工作時需要電腦作為工作設備，因此問題并不大。[1]但在很多學校的職業教育過程中，有些的工科專業，比如數控專業，在實訓過程中必須在真實的機床上進行實際的操作練習。而機床設備型號多、更新速度快，并且價格動輒幾十萬，在學生數量眾多的情況下，學校無法為每個學生配齊設備。因此很多學生難以有足夠的上機操作時間，導致了在就業時，無法適應真實工作環境的設備，必須進行培訓才能真正地使用工廠的設備，由于動手實踐能力的不足，也會導致學生個人競爭力的下降。因此，為了提高學生的實踐能力，實踐設備問題需要得到解決。

1.3 理論性過強

在傳統的教學中，教師在課堂上進行教學，而具體操作只能在極為有限的實驗課上進行，還需要對緊缺的設備資源進行分配，而其余時間對于涉及的實際操作只能憑借自己的想象以及教科書和教學幻燈片上的圖片等資料進行學習，教師也對于最新的設備情況并不了解，只能紙上談兵，學生的學習情況很不理想。因此會導致在真正走向工作崗位時，由于對設備的不了解，融入工作環境慢，在機床上的操作更具有危險性，更容易導致設備、刀具等的損壞，甚至引發人身傷害事故。因此，在職業教育為首的教育中，需要對于學生的動手能力與實踐知識水平著重培養。

2 三維互動平臺前景

2.1 三維互動技術概述

三維互動技術是對虛擬現實技術的應用以及互動技術的實現，在計算機領域的各項科學技術快速發展的今天，在生活中的其他領域可以將三維互動技術應用于其適用的方面，對于各個領域互相融合和促進其發展有著積極作用。在當下的教育教學領域，三維互動技術也有著重要的應用，對于理論教學與知識的實際應用和互相融合有著創新性的應用，將原本比較死板與平面化的知識立體生動的展示出來。三維仿真互動技術在教學中一般是以仿真軟件來實現其應用的，比如在數控教學時，學生通過學習理論知識與操作之后，將實踐過程中應有的操作輸入到數控編程軟件中，軟件根據學生輸入的編程數據進行相應的模擬，將真實機器可能發生的全部操作立體的通過三維圖像展示出來，這樣的教學方式更加的靈活多變。相比較于原本的上機時間限制與場地、機器類型與數量不足的限制，以及學生初次實踐時容易發生的各種危險，只要有一臺電腦，學生就可以隨時使用軟件。這種應用三維互動技術開發的軟件大幅度地降低了危險性，同時學生能夠長時間的熟悉各種機器的操作。

2.2 節省教學設備費用

由于設備資源的昂貴性，設備種類繁多，那些昂貴的實訓設備，其價格從幾十萬到上千萬元不等，學校無法為每個學生配齊最新的設備，會導致學生在實際工作時產生不適應的問題。而三維互動技術的教學平臺的優勢是在能夠創造一個與實際工作情況近似的仿真環境，其環境是符合人們自然交互習慣的互動操作模式，學生能觀察各個部件的工作原理等，并可進行虛擬操作。而此類的平臺大都支持多人同時學習，學生可隨時上機操作學習，與傳統實體操作儀器設備相比，不僅大幅度地節約了培訓時間，并且很好地提高了學習效率，并且降低了學生實訓對設備的耗損，減少了對于昂貴設備的需求，學校的資金壓力也可以緩解，可以將經費投入其他教學方面，從而提高教學效率。

2.3 仿真程度高

三維互動仿真平臺通過在計算機上進行的建模，將真實設備的實際運行過程以二維圖形或三維圖形的動態形式來展示給學生，使原來需要在機床上才能完成的大部分教學功能在這個虛擬環境中就完成，使得教學方式變得更加靈活、方便，學生的學習效率大幅度提升。[2]在教學中采用三維仿真互動教學能有效地解決理論水平高而實踐能力低的問題，使理論教學和實際操作有機結合，打破了傳統的數控教學模式弊端。這種三維互動軟件中包含各種儀器設備模型，則可以通過計算機模擬出各個角度看到的各種儀器設備視覺效果及動態的各種儀器設備操作方法與各部件的組裝過程。在經過一系列的使用三維互動仿真軟件的學習之后，學生對于各種設備的實際操作就會更加熟練，在真正的實習或者正式工作中能夠更快地適應工作崗位，提高自身工作能力。

3 結語

隨著社會的進步與經濟的發展，我國對于高水平高素質人才的需求也日益提高，因此高效培養出一些高水準人才很有必要，而三維互動技術能夠在教育資源有限的程度上很高效率的對于學生進行教育，具有很大的優勢，使學生在工作后能夠更好地適應工作環境。在時代進步的潮流中，不斷提升的高水平人才需求上，如何將該技術更好地運用在教育上是需要不斷創新、改進與完善的。

參考文獻：

[1] 王平安，林慶平.職業教育教學改革與三維互動數字化教學[J].中國職業技術教育，2011（26）.

[2] 劉梵均.淺析三維虛擬互動技術在高校美術教育中的應用[J].考試周刊，2011（36）.