移动3D学习—移动学习的发展方向

方 芳魏 锐

☆技术装备与实务应用☆

移动3D学习—移动学习的发展方向

方 芳1魏 锐2

当今社会，电子书、掌上学习机、电子词典等便携式掌上学习设备的使用越来越普遍。基于无线网络的移动学习技术，能够扩大信息来源，加强信息交互，为移动学习打开了新的视角[1,2]。通过手机设备把学习程序与网络服务整合起来，在技术上已经较为成熟，这使得移动学习从设想走向了现实。

一、移动3D学习概念提出的背景

2010年年初，3D电影大片《阿凡达》揭开了3D时代的新序幕。3D电影、3D电视、甚至3D手机的研究都在如火如荼地进行中，超强的立体感能给人一种身临其境的全新体验。美国《技术评论》杂志评出2010年10项方兴未艾的技术，其中之一就称“移动3D智能手机将成为三维市场的主流”[3]。与此同时，3G网络的发展和成熟使得功能强大的3G手机日益通用。3G手机上网的便捷性、信息量之大、信息传输速度之快无不为现代人的移动学习提供了一个更优越的学习平台[4]。

然而，目前移动3D还是在游戏界风靡，如果能将这种全新的3D技术同移动学习结合起来，学习者可以通过对学习内容和学习形式的全新感受，焕发出对学习的浓厚兴趣。这将会给学习者带来一种更加丰富而有意义的学习方式，将成为移动学习发展的新方向。

二、移动3D学习的构成要素及终端设备的发展趋势

1.移动3D学习的构成要素

移动3D学习的构成要素包括移动3D终端设备(手机)、学习环境(软件程序、游戏等)和网络服务器等。学习者持有的移动3D终端设备与网络服务器无线相连，各种软件程序模拟的学习环境装载进移动3D终端设备中，同时，由网络服务器不断对这些软件程序进行更新升级，这样就基本构建了一个移动3D学习系统。

2.可进行人机交互的平面3D终端设备

目前，移动平面3D多用于笔记本电脑，主要满足游戏玩家的需求。随着手机硬件性能的不断提高，如处理器速度的加快、存储容量的增加、3D图形显示和渲染技术在手机上的成熟，以及手机应用程序开发包和操作系统平台功能的不断增强，使得手机移动类平面3D游戏成了开发热点[5]。

手机上的3D应用将会展现一个非常广阔的发展领域，除3D游戏外，3D虚拟现实技术、用户界面、3D屏保等的开发与应用也会逐渐普遍。例如Java社区于2003年推出了新的移动平台的可选开发包—JSR-184[6]。运用此软件包，就可以对三维场景数据进行图形渲染，显示3D内容。用户能够通过无线网络与服务器进行通信，下载所需产品的目录与信息，并在移动设备上显示产品模型。

3.可进行人机交互的虚拟立体3D终端设备

虚拟立体3D技术已经应用于手机播放和视频会话等领域。可利用按键或者手写笔进行人机交互的虚拟立体3D学习终端设备已出现，澳大利亚的动态数码景深公司(DDD)正在致力于此项研究，他们将虚拟立体3D带到智能手机和其他移动设备上。三星B710手机即是其中的一例，将屏幕从竖屏转为横屏时，屏幕上的图像则由2D变成了3D(如图1所示)，研究者力争做到让持有者不戴特殊眼镜就可享受观看3D节目的乐趣。这种虚拟立体3D显示的工作原理是通过估算各种物体的景深而将2D视频合成3D场景。接着，它会持续不断地将很多差别很小的图像叠加在一起并呈现给观众，进而使观众在大脑中产生景深感，进而获得3D体验。因为该技术的视角范围较小，手机用户更便于选择最佳观看角度，所以最适合手机多媒体设备[3]。

图1 虚拟立体3D手机效果图

与虚拟物体进行交互的虚拟立体3D学习终端设备也被逐渐开发出来。电脑之家(PC home)有消息称，国外一位设计师就为LG设计了一款豪华的3D手机，这款LG概念手机包括1个3D眼镜及1个触摸式3D立体显示屏(如图2所示)，只要戴上3D眼镜，使用者就可以进行虚拟立体3D环境的操作，在手机上观看3D电影，甚至可以实现3D视觉效果的视频通话[7]。

图2 交互式虚拟立体3D手机设计图

三、移动3D学习环境及学习社区的创建

借助移动3D终端设备的发展以及移动3D技术的进步，可以将其应用到移动学习中，构建多样化的移动3D学习模式，使移动3D学习得到充实和完善。

1.移动3D单机学习

在单机学习模式中，学习者可以与程序进行交互，应用于物理、化学以及生物等不同领域学科的学习[8]。

例如，就物理中的力学部分，可以在移动3D学习设备上模拟相应的情境，通过立体交互式操作体验力的相互作用，通过直观的观察理解抽象的力学关系；还可以利用给出的数据定量探讨各种力之间的共同作用，进行模型建构。在化学中，利用该平台设定模拟化工厂，学习者可以进入虚拟环境“参观”；或者利用虚拟实验仪器探索不同化学试剂之间的反应。

再如，将移动3D学习设备与现在较为流行的QQ农场、阳光牧场等平台联系起来，引入生物课程的知识和活动，建立辅助生物教学的“植物种植基地”或“动物养殖基地”。学生可以在“植物种植基地”观察不同植物的特征，探究光照、水分、营养等条件对植物生长的影响，模拟杂交后性状的表达规律，从而学习遗传学的规律；学生在“动物养殖基地”可以进行动物的饲养和繁殖，“亲手”解剖小动物，学习生理学的知识。这使学生在“游戏”中提高学习兴趣，掌握科学知识。

除了上述学科学习之外，其他各个学科的学习都可以在移动3D设备中进行，我们不妨设想学生在便携的3D智能手机上，利用虚拟3D平台，走进古诗中的虚拟意境，感受“采菊东篱下，悠然见南山”的氛围。这将给学习者带来不同寻常的体验和更加深刻的记忆。

2.移动3D联机学习

远程浸入式移动3D联机学习是移动3D应用的另一种形式，实现学习者之间的互动。例如，英特尔与微软在伊利诺斯大学厄巴纳香槟分校共同建立的通用并行计算研究中心(UPCRC)，旨在将并行计算应用程序推向主流。在他们设计的远程浸入式3D环境中，处于两个独立空间的参与者可在3D虚拟环境中进行互动，共同完成任务[9]。

3.移动3D学习社区的创建

移动3D学习的参与者有学习者、学习课程开发人员、程序开发人员和程序维护人员。在移动3D学习中，随着学习者角色的多元化，将逐步构建为学习社区。移动3D学习的学习方式不仅可以是单机学习、联机学习，还会逐渐发展成学习社区内的互动学习。

移动3D学习社区的构成系统如图3所示。学习课程开发人员、程序开发人员和程序维护人员通过网络服务器不断更新学习环境。在学习社区中由技术人员提供学习平台，不同的学习者通过贡献、合作创生学习内容，从而为更多学习者的学习、分享提供丰富的资源。其中，贡献学习内容的一方是灵活多变的，可以是教师，也可以是学生，只要大家有素材，都可以拿来分享。不同学习者通过移动3D终端设备获得各自不同的需求。学习者有不同的角色，他们可以在移动3D终端设备上浏览信息、参与讨论、发布信息，抑或是建设课程。如今，已有的百度百科、维基百科、优酷视频等平台就是网络社区非常有代表性的例子，网络资源由参与者群体共同建设，参与者借助网络平台进行交互，改变了原有的信息单向传输的模式，这也是网络学习发展的一个趋势。

图3 移动3D学习社区

移动3D学习社区还可以针对低年级学习者、中学学习者、高等教育学习者、成人学习者等不同年龄段的学习者设定不同的技术要求，使用多样化的操作界面。参与者可以根据学习兴趣和内容自由组织，自主组建学习群体。在学习社区中，不同的人可以获得不同的信息，不同的人可以发挥不同的角色，并且共同创造丰富的学习资源。

四、结束语

移动学习的出现弥补了有线互联不能移动的缺点，是一种比固定网络学习更加方便的学习途径。在“移动”中学习更具有灵活性、情境相关性等新特点[10]。而3D技术的介入本身就是对移动学习极大的丰富和补充，尽管一般无线移动设备由于其体积较小，给要完成3D功能的技术要求带来一些价格方面的问题，但是我们相信，随着技术的迅速发展和设备的更新换代，这些问题会慢慢得到解决。

移动3D用于游戏等领域已经得到社会的认可，但将其应用在学习领域还较少被技术研发人员或者教育研究者关注。因此在技术发展的同时，研究者可以思考如何以当下的技术支持为依托研究其在教学中的应用，使其更好地辅助教学。同时，研究者还可以畅想移动3D学习给学习者创建的新的学习环境，畅想它所能实现的学习功能，为技术的发展指引方向。

[1] 刘豫钧,鬲淑芳.移动学习国外研究现状之综述[J].现代教育技术,2004,14(3):12-16.

[2] 任海峰,赵君.移动学习国内外研究现状分析[J].成人教育,2010,30(1):95-96.

[3] 刘霞.紧跟技术进步的脚印:《技术评论》评出2010年10项方兴未艾的技术(上)[N/OL].科技日报[EB/OL],2010-05-18(8).http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-05/18/ content_187981.htm.

[4] 李振亭,刘丽丽.移动学习的发展前景分析[J].中国教育信息化•高教职教,2008(3):13-15.

[5] 王天顺,盛光磊.基于蓝牙3D多人手机游戏的设计与实现[J].电脑知识与技术,2009,5(33):9522-9524.

[6] 王晓国,徐怡南,柳先辉.基于移动设备的三维产品展示系统研究与实现[J].计算机应用与软件,2009,26(1):164-166.

[7] 李涛.打电话像看3D电影 LG概念手机设计图.[2010-06-12]. http://article.pchome.net/content-1138283.html.

[8] 魏锐,黄婷,方芳.虚拟科学实验的应用现状及发展趋势[J].中国现代教育装备,2011(10):98-101.

[9] 英特尔研究日:前瞻新科技,未来新体验[EB/OL].[2009-06-18].http://www.intel.com/cd/corporate/pressroom/apac/zho/ date/2009/424097.htm.

[10] 叶成林,徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究,2004(3):23-26.

2011-11-01

方芳，本科，中教二级。魏锐，博士，讲师，硕士生导师。

1.北京师范大学鄂尔多斯附属学校。2.北京师范大学。