全息影像技術在智慧教育中應用
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摘要:隨著世界信息技術的快速發展，各種新型技術如雨后春筍般涌現，這給我們的工作、生活帶來了極大的變化。在教育尤其是現代教育的發展過程中，我們要不斷地融入新的技術，這樣可以有效地擴充教學手段、拓展教學理念及豐富教學方法，讓整個教學工作變得更加科學化、多元化。文章主要探討了全息技術的概念，并分析了全息影像技術在教育領域中的運用，希望可以給相關研究和實踐帶來一些借鑒和思考。
全息影像技術自20世紀60年代激光器問世后得到了迅速的發展。全息影像是虛擬成像技術通俗說法，又稱為全息成像和幻影成像，其基本成像機理是利用光波干涉法來同時記錄物體光波的振幅與相位，然后再利用衍射原理再現物體的光波信息。全息影像技術作為各國政府及企業高度關注的前沿技術之一，已在通信、醫學、軍事等領域如火如荼地展開探討與應用。隨著技術的成熟，英國索爾福德大學等國外院校已經開始探索將全息影像技術引入課堂教學中，并得到了大部分任職教師的認可，認為全息影像技術在未來將是有效的教學工具，對教學效果的提升將有顯而易見的幫助。由此可見全息影像技術運用到智慧教育中具有非常重要的現實意義，不但可以有效地彌補傳統教育存在的不足，尤其表現在增強學習互動體驗，讓學生能夠更好地理解課程內容，學習專業知識。
1全息影像技術在智慧教育中運用的理念
全息影像技術是利用干涉和衍射原理來記錄并再現物體真實的三維圖像的技術（圖1）。該技術記錄了包括外觀、顏色、運動軌跡、空間位置等全部信息，并事先做好的影像，再播放出來以3D形式展示在觀影者面前。全息技術在智慧教育中的運用主要是利用全息影像的3D虛擬現實特性，結合還原真實場景的聲音，來給學生提供視覺、聽覺方面的各種逼真體驗，這種如同身臨其境的教學感受可以打破傳統教學模式的局限，突破空間、時間的約束，給學生構造出綜合、可視化、強交互、虛實融合的學習環境[1]，更好地優化教學環境。目前，通過將全息影像技術運用到智慧教育中，正在讓學生的學習環境變得更加信息化、多樣化。隨著全息影像技術的快速發展，未來更將極大的促進智慧教育行業的發展。通過構建新的教學模式、學習環境，帶給學生交互性更強、畫面感更豐富的學習體驗，并將極大地提高教學效率，降低那些理解力、想象力較差的學生學習的難度，從而提升知識的接受度[2]。這樣可以更好地培養出適合當前時代發展需求的、具有更強適應能力、實踐能力、思維能力、創新能力的綜合性人才，這種智慧教育是信息化社會發展的新趨勢，將帶給社會更多的益處。
2全息影像技術在智慧教育中的應用
利用現代影像、大數據、物聯網及云計算等當代技術來構建智慧教育體系，可以給教育事業尤其是高等教育事業的發展帶來新動力，智慧教育的發展也離不開這些先進技術的支撐。通過將全息影像技術有效地融合到課堂教學中，可以更好地將傳統學習方式轉變為智慧學習方式，促使學生成為課堂的積極參與者，讓課堂的氛圍變得更加生動、形象、有趣。同時，全息影像技術也可以給智慧實驗室、智慧教室引進更多先進的設備，代替傳統的黑板書寫或平面投影等方式，不僅給學生帶來更多的新鮮感，提高學習積極性，也能豐富老師的教學手段[3]。
2.1智慧課堂中的應用
為了實現智慧教育，我們首先需要打破傳統課堂教學模式的固有模式，尋找一種新的教學手段。近年來，我國在教育事業方面的投入越來越大，并進行了一系列改革，也取得了一定的成果，但是傳統教學模式（圖2），尤其是“知識課堂”的改變仍需要更多投入和探索。在傳統的知識課堂上，老師是傳授知識的主體，學生是被動接受知識的客體。因為傳統課堂里知識點密集且表現形式單一，學生往往更注重記憶而不是思考和反饋，造成學習效率低下，學難以致用。而智慧課堂則更注重為學生提供自主學習的環境，教師是知識全息影像化的締造者，也是學生學習動機的激發者，而學生則成為教室中的主體，知識的學習成為了學生與全息影像、與其他學生之間交互、向教師反饋的結果。在智慧教室創造的交互過程中，給了學生用多種方式，從多種視角，靈活構建自己知識體系的途徑，提升學生的認知水平，這也是面向未來的智慧教育應該具有的特征，因此構建新型的智慧課堂（圖3）是具有重要現實意義的嘗試。相比于傳統課堂，智慧課堂應該是更加具有自主性、互動性、探究性、思維性和多元性，智慧課堂能給學生更加真實的學習感受，運用全息影像技術可以呈現出三維的課堂環境，使學生身處于知識構建的場景中，對知識產生更多維度的感受，同時還可以有效加強師生間的交互，比如教師在講解某個知識點或某件事物時，可以運用全息技術在課堂上將其360°呈現，學生就能夠更加形象、貼切地認識和了解該事物。對于一些需要發散思維的部分，全息影像技術也可以有效的緩解教師的教學壓力，諸如在幾何課堂上，教師可以利用全息影像技術構建復雜的立體幾何圖，可以讓學生的理解更加直觀，更好的培養學生的思維能力。因為全息影像技術先進的呈現方式，使課堂擺脫了枯燥的講解和死記硬背，老師可將時間更多投入到接收學生的反饋和觀察學生間的互動，從而更好地掌握學生對知識的理解情況，更準確地把握哪些是學生的重點、難點，從而有效地引導學生，提升每堂課的實效。
2.2智慧學習方面的應用
對于智慧教育的重要組成部分——智慧學習，很多專家都持有不同的理解和認知，個人認為智慧學習首要目的是為了順應時代的發展，在社會越來越信息化的趨勢下，讓人們獲得特色發展、個性發展、終身發展、全面發展、創新發展以及內驅發展等多個層面的學習，這種學習是伴有智慧碰撞、思想激蕩的，也是為了能夠更好地促進社會發展的一種學習方式[4]。當前，人們已經越來越開始關注如何將先進的技術融入到學習中，通過將全息影像技術運用到智慧學習中，可以更好地為學生提供學習動力。學生可以利用全息影響設備，突破時間和空間的限制，進入一個虛擬現實的學習環境中，這種身臨其境感和學習的便捷性是傳統教學模式無法比擬的。傳統的教學模式更多是教師的口頭講述，以及并不有趣的展示，學生的理解和接受能力不同，最終的教學效果并不高效[5]。而將全息影像技術應用到智慧學習中，可以將圖片、文字以及視頻等知識載體立體化、情景化，研究表明這將有效提高了學生的學習興趣，提升課題互動，讓學生變被動為主動，將注意力保持在課堂學習上。全息影像技術讓也智慧教育變得更加貼近生活，可以帶學生走進更加真實的學習場景，改善學習與現實場景脫節的尷尬，改善傳統教學模式的弊端，促進學生主動探尋知識、理解知識。
2.3智慧實驗室方面的應用
科學研究都離不開實驗，實驗是檢驗科學理論的最有效的辦法之一。學生在課業學習中，無論是什么專業，尤其是理科專業，都需要利用實驗對結論進行檢驗，而一些復雜的情況則可能難以設計實驗，或普通的實驗條件無法達成，往往只能依靠頭腦去想象，諸如醫學、天體物理學等等，很多時候實驗都是非常困難的。如果將全息影像技術運用到智慧實驗室中，則可以讓整個實驗室變得更加生動化、情景化、交互性，降低實驗的門檻，學生可以全身心的投入到這種虛擬的實驗情景中，可以發揮想象力，進行創新性的、無限次的實驗，也不需要考慮實驗資源的耗費、實驗條件的限制等問題[6]。諸如在護理實驗中，護理專業的學生就可以通過全息影像技術，利用智慧實驗室來進行各方面的實踐，這種方式可以有效地提高學生的學習積極性和主動性，有效地解決了傳統實驗教學所不能達到的問題。同時這種方式也可以更好地體現人文主義理念，病人也不會因為多組學生的模擬學習而產生抵觸心理，讓病人得到更多的尊重和照顧。全息影像技術運用到智慧教育中還可以有效地打破傳統實驗室，對時間、空間以及其他條件的約束，給學生帶來更多的便利。另外，學生可以在智慧實驗室中進行反復的學習和練習，無需擔心實驗失敗帶來的任何風險，從而避免因為失敗帶來的心理壓力，可以更好地促進其發揮想象力和主觀能動性。運用全息影像技術可以構建更多的虛擬教學資源，為學生提供更豐富的學習資源，構建出更加逼真的虛擬現實情景，這種真實感是傳統實驗室無法比擬的。由該技術構建的實驗場景，可以讓實驗對象變得更加立體，傳統的知識難點、重點部分，都可以變得更加清晰易懂，對于學生來說，這種模式非常有助于學習和理解知識。通過全息影像技術的展示，從而讓任何一個學生都能夠直觀地了解重難點內容。
2.4智慧教室方面的應用
智慧教室屬于一種新型的智慧學習環境，這是智慧教育發展的內在需求，也是時代發展的新方向。智慧教室內涵中的智慧化，更多地體現在環境管理、內容呈現、情景構建、資源獲取以及思維碰撞等幾個方面，將全息影像技術運用到智慧教室可以給教學帶來更多的便利，體現以人為本的教育理念。通過這種方式，可以給學生提供時間、空間、個性化等諸多方面的便利，也可讓教師隨時觀察了解每個學生的實際狀況，了解他們的學習興趣點所在，從而更好地進行互動。教室中標配全息投影設備、頭戴式全息影像設備等，讓學生完全沉浸在虛擬現實的學習情景中，通過觀察具有立體感的全息影像，牢牢抓住學生的注意力和興趣點，在交互中建構認知體系，從而更好地促使學生學習和理解所學知識[7]。這些具體的運用都會給學生和教師帶來有別于傳統教學模式的便利。而且智慧教室的建設，還能取代傳統的網課、遠程教育。當前一些遠程教育更多是教師在講課，學生利用視頻進行聽講，這種體驗感并不是非常理想，相對來說其最終的教學成果也存在較大差距[8]。而當教師需要展示一些實物時，學生在遠程網絡上是無法獲得直觀體驗的，然而利用全息影像技術就可以有效的解決這個問題。全息影像技術可以給學生帶來更加接近真實的體驗，極大地豐富教學內涵，帶給學生更優質的教學資源和平臺。甚至，諸如一些山區的學生再也無需奔波千里到城市上課，只需在自己的村鎮或者縣城，利用全息影像技術即可獲取到接近真實的教學環境，真正地實現課堂同步。
3結語
綜上所述，全息影像技術目前在智慧教育中的運用雖然處在初級發展的階段，但也取得了一定的成果。而全息影像技術在實際運用過程中還是存在一些不足，仍然需要不斷地優化和完善。隨著信息科技的不斷創新和發展，全息影像技術必將得到越來越廣泛的運用，必將成為未來信息化社會發展的新趨勢，給人們的工作和生活帶來更多的便利。而我國教育事業的進一步發展，離不開新技術的支撐。當下國家對于智慧教育已投入了大量的經費，各種先進信息技術逐漸被投入和運用到教育領域中。基于此，全息影像技術必將給教育領域的發展帶來新的變化和機遇，更好地促進我國教育事業的可持續發展。
作者:黃文君 單位:上海立信會計金融學院
