3D可视化技术在教学中的应用与研究

李猛

摘 要：目前，3D可视化技术正在测试应用于临床医疗、大数据管理等方面，而在教育教学方面还没有相关成熟的研究案例。早在2005年上海华东师范大学提出了类似建议，但由于游戏等3D产品研发的特点与教育严谨性等诸多传统性问题的存在，所以在3D可视化技术方面，也没有关于教学可视化方面的应用与相关课题的研究。目前，国家出台了很多相关政策支持丰富并优化教学，比如支持与专业课程配套的虚拟仿真实训系统开发与应用，推广教学过程与生产过程实时互动的远程教学等，因此3D及VR技术辅助教学已经成为一种趋势。

关键词：3D游戏美术；微课教学；3D技术；游戏交互；虚拟现实

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2018）34-0034-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.34.018

随着信息化水平的提高，教师的教与学生的学都发生翻天覆地的变化，尤其是高等教育方面。但是由于教学设备场地不足，教学课程枯燥，导致很多学生不能很好地体验专业特点，学习积极性不高。而将3D可视化技术应用在教学中不单可以提供更灵活多变的虚拟空间，同时还可以通过交互功能增加游戏的趣味性，从而营造一种积极轻松的节奏与氛围。

一、3D可视化技术及虚拟现实技术

3D可视化技术是通过计算机技术构建虚拟元素，是应用领域广泛，发展迅速的技术。它可以优化并改善传统平台上人们活动的空间，让更大量的3D资源直观地展现在人们眼前，为人们提供更丰富的视觉感受以及更具有体验的交互功能，如影视CG、游戏、动漫等。虚拟现实技术简称VR，是集计算机图形学、多传感交互、人工智能、人机交互、超高清现实等高新技术，对现实世界进行全面仿真的技术，并模拟用户的物理感知和环境，让用户在虚拟场景中进行交互。

二、3D可视化技术应用方向

现在3D可视化技术用的应用范围比较广，比如医疗、英语、训练等等。在教育教学方面，我们应该做到系统和严谨，对现在的教育环境和游戏产业要推陈出新，开拓市场。那么，在教育和游戏应用中能不能使二者更好地结合呢？比如对于高等院校，做一个课堂的教学、一门学科的教学、一个专业的教学以及一个学院，这些教学制作所应用的3D技术是一样的，但是所提供的学习平台和方向有着很大的区别。制作一门课程只是对这门课的教学能够起到一定的作用，但是根据人才培养方案和教学大纲构建一套完整的专业或者其他教学体系，可以为院校的教学改革或者教学体系起到很好的推动作用和更深远的意义。首先，可以为日常的教学构建另一套虚拟教学体系，弥补平时教学的不足，同时为学生提供更自由的学习机会；其次，通过虚拟课程可以提供更多的专业方向教学，为学生提供全面发展和兴趣培养的调节；最后，通过这个平台提供学生更好的交互性与体验感，激发学生的学习热情以及取得更好的学习效果。

三、3D可视化技术应用方法

以吉林动画学院规划为蓝图，以3D技术构建整个校园的虚拟场景，实现真实与虚拟场景1：1的标准。在游戏应用中，可以学生、教师、家长的不同身份进行登录游戏中的不同模式，主要功能表现在学生方面可以在应用中体验虚拟校园生活，进行选课上课，课程主要以微课的方式进行，对于学生的学习以及一些游戏中的表现，有相应的学分计算，同时每学期的校历和一些信息都会在应用中体现出来。

在应用中我们设置了导航模式、选课模式、逃生演练模式、答题游戏四个模块，通過不同的模块体验不同的应用功能。导航模式可以为不熟悉校园的学生提供教学单位、宿舍、食堂、图书馆等方向的引导，适用于新生报到和其他人员了解校园风貌。选课模式可以提供虚拟视频教学方式，类似于微课的教学方法，学生可以根据不同的分院、专业、学科去选择自己需要的视频课程进行学习。逃生演练模式是以消防等灾害为背景设计的逃生引导环节，帮助学生、教师以及其他人员在灾害来临时了解所处位置的最佳自保以及逃离路线。答题游戏模式是为课堂教学提供的一个课堂测试的小功能，可以根据课堂教学知识点设置随机题库，应用中以教师追逐学生的玩法进行，当学生被教师追到的时候随机生成课堂知识点提问，学生进行答题，根据答案对错进行积分增减以及游戏的运行情况更改。

四、3D可视化技术应用意义

（一）打破空间和时间的限制

在现实教学中可能因为很多因素，导致教学或者学生学习上出现很多问题。这些问题的出现对教学及学生日后的学习产生很大的影响，而3D可视化技术可以在应用中不受空间与时间的限制，玩家可以对需要的教学进行反复研究学习，也可以根据自己的爱好选择自己喜欢的专业课程以及其他专业的课程。

（二）节约成本，更新技术

以往为了更好地让学生有一个良好的学习体验空间，可能需要在场地和设备上提供大量的资金，比如体育课的冰雪项目，很多项目以为这些问题不能更好地体验教学中的经验以及操作中的经历。那么，通过3D技术可以节约这些场地和配置带来的高额成本，同时让学生在学习的过程中更具有趣味性。

（三）促进学习主体心理上的愉悦和放松

在这种虚拟环境的学习中，我们可以满足学生自身的很多需求，比如安全体验的需求、归属体验的需求、自尊体验的需求、自我实现体验的需求等。根据游戏中的交互性、娱乐性、规则性等特点为学生带来一场速度与激情的学习过程。

（四）使学习者能够自我感知对知识的构建

通过这种切身体会的学习，经过反复的研究，学生可以对所学知识点和技能得到深入的理解和熟练的运用，对于掌握所学方法和意义也会有切身的体会。

（五）弥补传统教学的不足

虚拟现实中存在或者不存在的环境和角色、环境、物体等，弥补传统教学的不足。对于一些不同环境的需要，可以为教学提供丰富或者现实中很难实现的效果，比如上述角色、场景等，3D技术可以很好地实现；现实中不能提供的宏观或者特殊场景通过3D技术也可以很好地制作出来。

参考文献：

[1] 恽如伟，陈文娟.数字游戏概论[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2] 黄石，付志勇.游戏策划与管理[M].北京：高等教育出版社，2012.