移動(dòng)3D學(xué)習(xí)—移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展方向

方 芳魏 銳

☆技術(shù)裝備與實(shí)務(wù)應(yīng)用☆

移動(dòng)3D學(xué)習(xí)—移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展方向

方 芳1魏 銳2

當(dāng)今社會(huì)，電子書(shū)、掌上學(xué)習(xí)機(jī)、電子詞典等便攜式掌上學(xué)習(xí)設(shè)備的使用越來(lái)越普遍。基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠擴(kuò)大信息來(lái)源，加強(qiáng)信息交互，為移動(dòng)學(xué)習(xí)打開(kāi)了新的視角[1,2]。通過(guò)手機(jī)設(shè)備把學(xué)習(xí)程序與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)整合起來(lái)，在技術(shù)上已經(jīng)較為成熟，這使得移動(dòng)學(xué)習(xí)從設(shè)想走向了現(xiàn)實(shí)。

一、移動(dòng)3D學(xué)習(xí)概念提出的背景

2010年年初，3D電影大片《阿凡達(dá)》揭開(kāi)了3D時(shí)代的新序幕。3D電影、3D電視、甚至3D手機(jī)的研究都在如火如荼地進(jìn)行中，超強(qiáng)的立體感能給人一種身臨其境的全新體驗(yàn)。美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)出2010年10項(xiàng)方興未艾的技術(shù)，其中之一就稱“移動(dòng)3D智能手機(jī)將成為三維市場(chǎng)的主流”[3]。與此同時(shí)，3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和成熟使得功能強(qiáng)大的3G手機(jī)日益通用。3G手機(jī)上網(wǎng)的便捷性、信息量之大、信息傳輸速度之快無(wú)不為現(xiàn)代人的移動(dòng)學(xué)習(xí)提供了一個(gè)更優(yōu)越的學(xué)習(xí)平臺(tái)[4]。

然而，目前移動(dòng)3D還是在游戲界風(fēng)靡，如果能將這種全新的3D技術(shù)同移動(dòng)學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)形式的全新感受，煥發(fā)出對(duì)學(xué)習(xí)的濃厚興趣。這將會(huì)給學(xué)習(xí)者帶來(lái)一種更加豐富而有意義的學(xué)習(xí)方式，將成為移動(dòng)學(xué)習(xí)發(fā)展的新方向。

二、移動(dòng)3D學(xué)習(xí)的構(gòu)成要素及終端設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

1.移動(dòng)3D學(xué)習(xí)的構(gòu)成要素

移動(dòng)3D學(xué)習(xí)的構(gòu)成要素包括移動(dòng)3D終端設(shè)備(手機(jī))、學(xué)習(xí)環(huán)境(軟件程序、游戲等)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等。學(xué)習(xí)者持有的移動(dòng)3D終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器無(wú)線相連，各種軟件程序模擬的學(xué)習(xí)環(huán)境裝載進(jìn)移動(dòng)3D終端設(shè)備中，同時(shí)，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不斷對(duì)這些軟件程序進(jìn)行更新升級(jí)，這樣就基本構(gòu)建了一個(gè)移動(dòng)3D學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.可進(jìn)行人機(jī)交互的平面3D終端設(shè)備

目前，移動(dòng)平面3D多用于筆記本電腦，主要滿足游戲玩家的需求。隨著手機(jī)硬件性能的不斷提高，如處理器速度的加快、存儲(chǔ)容量的增加、3D圖形顯示和渲染技術(shù)在手機(jī)上的成熟，以及手機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)包和操作系統(tǒng)平臺(tái)功能的不斷增強(qiáng)，使得手機(jī)移動(dòng)類平面3D游戲成了開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)[5]。

手機(jī)上的3D應(yīng)用將會(huì)展現(xiàn)一個(gè)非常廣闊的發(fā)展領(lǐng)域，除3D游戲外，3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、用戶界面、3D屏保等的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也會(huì)逐漸普遍。例如Java社區(qū)于2003年推出了新的移動(dòng)平臺(tái)的可選開(kāi)發(fā)包—JSR-184[6]。運(yùn)用此軟件包，就可以對(duì)三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形渲染，顯示3D內(nèi)容。用戶能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器進(jìn)行通信，下載所需產(chǎn)品的目錄與信息，并在移動(dòng)設(shè)備上顯示產(chǎn)品模型。

3.可進(jìn)行人機(jī)交互的虛擬立體3D終端設(shè)備

虛擬立體3D技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)播放和視頻會(huì)話等領(lǐng)域。可利用按鍵或者手寫(xiě)筆進(jìn)行人機(jī)交互的虛擬立體3D學(xué)習(xí)終端設(shè)備已出現(xiàn)，澳大利亞的動(dòng)態(tài)數(shù)碼景深公司(DDD)正在致力于此項(xiàng)研究，他們將虛擬立體3D帶到智能手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備上。三星B710手機(jī)即是其中的一例，將屏幕從豎屏轉(zhuǎn)為橫屏?xí)r，屏幕上的圖像則由2D變成了3D(如圖1所示)，研究者力爭(zhēng)做到讓持有者不戴特殊眼鏡就可享受觀看3D節(jié)目的樂(lè)趣。這種虛擬立體3D顯示的工作原理是通過(guò)估算各種物體的景深而將2D視頻合成3D場(chǎng)景。接著，它會(huì)持續(xù)不斷地將很多差別很小的圖像疊加在一起并呈現(xiàn)給觀眾，進(jìn)而使觀眾在大腦中產(chǎn)生景深感，進(jìn)而獲得3D體驗(yàn)。因?yàn)樵摷夹g(shù)的視角范圍較小，手機(jī)用戶更便于選擇最佳觀看角度，所以最適合手機(jī)多媒體設(shè)備[3]。

圖1 虛擬立體3D手機(jī)效果圖

與虛擬物體進(jìn)行交互的虛擬立體3D學(xué)習(xí)終端設(shè)備也被逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)。電腦之家(PC home)有消息稱，國(guó)外一位設(shè)計(jì)師就為L(zhǎng)G設(shè)計(jì)了一款豪華的3D手機(jī)，這款LG概念手機(jī)包括1個(gè)3D眼鏡及1個(gè)觸摸式3D立體顯示屏(如圖2所示)，只要戴上3D眼鏡，使用者就可以進(jìn)行虛擬立體3D環(huán)境的操作，在手機(jī)上觀看3D電影，甚至可以實(shí)現(xiàn)3D視覺(jué)效果的視頻通話[7]。

圖2 交互式虛擬立體3D手機(jī)設(shè)計(jì)圖

三、移動(dòng)3D學(xué)習(xí)環(huán)境及學(xué)習(xí)社區(qū)的創(chuàng)建

借助移動(dòng)3D終端設(shè)備的發(fā)展以及移動(dòng)3D技術(shù)的進(jìn)步，可以將其應(yīng)用到移動(dòng)學(xué)習(xí)中，構(gòu)建多樣化的移動(dòng)3D學(xué)習(xí)模式，使移動(dòng)3D學(xué)習(xí)得到充實(shí)和完善。

1.移動(dòng)3D單機(jī)學(xué)習(xí)

在單機(jī)學(xué)習(xí)模式中，學(xué)習(xí)者可以與程序進(jìn)行交互，應(yīng)用于物理、化學(xué)以及生物等不同領(lǐng)域?qū)W科的學(xué)習(xí)[8]。

例如，就物理中的力學(xué)部分，可以在移動(dòng)3D學(xué)習(xí)設(shè)備上模擬相應(yīng)的情境，通過(guò)立體交互式操作體驗(yàn)力的相互作用，通過(guò)直觀的觀察理解抽象的力學(xué)關(guān)系；還可以利用給出的數(shù)據(jù)定量探討各種力之間的共同作用，進(jìn)行模型建構(gòu)。在化學(xué)中，利用該平臺(tái)設(shè)定模擬化工廠，學(xué)習(xí)者可以進(jìn)入虛擬環(huán)境“參觀”；或者利用虛擬實(shí)驗(yàn)儀器探索不同化學(xué)試劑之間的反應(yīng)。

再如，將移動(dòng)3D學(xué)習(xí)設(shè)備與現(xiàn)在較為流行的QQ農(nóng)場(chǎng)、陽(yáng)光牧場(chǎng)等平臺(tái)聯(lián)系起來(lái)，引入生物課程的知識(shí)和活動(dòng)，建立輔助生物教學(xué)的“植物種植基地”或“動(dòng)物養(yǎng)殖基地”。學(xué)生可以在“植物種植基地”觀察不同植物的特征，探究光照、水分、營(yíng)養(yǎng)等條件對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，模擬雜交后性狀的表達(dá)規(guī)律，從而學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的規(guī)律；學(xué)生在“動(dòng)物養(yǎng)殖基地”可以進(jìn)行動(dòng)物的飼養(yǎng)和繁殖，“親手”解剖小動(dòng)物，學(xué)習(xí)生理學(xué)的知識(shí)。這使學(xué)生在“游戲”中提高學(xué)習(xí)興趣，掌握科學(xué)知識(shí)。

除了上述學(xué)科學(xué)習(xí)之外，其他各個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)都可以在移動(dòng)3D設(shè)備中進(jìn)行，我們不妨設(shè)想學(xué)生在便攜的3D智能手機(jī)上，利用虛擬3D平臺(tái)，走進(jìn)古詩(shī)中的虛擬意境，感受“采菊東籬下，悠然見(jiàn)南山”的氛圍。這將給學(xué)習(xí)者帶來(lái)不同尋常的體驗(yàn)和更加深刻的記憶。

2.移動(dòng)3D聯(lián)機(jī)學(xué)習(xí)

遠(yuǎn)程浸入式移動(dòng)3D聯(lián)機(jī)學(xué)習(xí)是移動(dòng)3D應(yīng)用的另一種形式，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)。例如，英特爾與微軟在伊利諾斯大學(xué)厄巴納香檳分校共同建立的通用并行計(jì)算研究中心(UPCRC)，旨在將并行計(jì)算應(yīng)用程序推向主流。在他們?cè)O(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程浸入式3D環(huán)境中，處于兩個(gè)獨(dú)立空間的參與者可在3D虛擬環(huán)境中進(jìn)行互動(dòng)，共同完成任務(wù)[9]。

3.移動(dòng)3D學(xué)習(xí)社區(qū)的創(chuàng)建

移動(dòng)3D學(xué)習(xí)的參與者有學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)課程開(kāi)發(fā)人員、程序開(kāi)發(fā)人員和程序維護(hù)人員。在移動(dòng)3D學(xué)習(xí)中，隨著學(xué)習(xí)者角色的多元化，將逐步構(gòu)建為學(xué)習(xí)社區(qū)。移動(dòng)3D學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式不僅可以是單機(jī)學(xué)習(xí)、聯(lián)機(jī)學(xué)習(xí)，還會(huì)逐漸發(fā)展成學(xué)習(xí)社區(qū)內(nèi)的互動(dòng)學(xué)習(xí)。

移動(dòng)3D學(xué)習(xí)社區(qū)的構(gòu)成系統(tǒng)如圖3所示。學(xué)習(xí)課程開(kāi)發(fā)人員、程序開(kāi)發(fā)人員和程序維護(hù)人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不斷更新學(xué)習(xí)環(huán)境。在學(xué)習(xí)社區(qū)中由技術(shù)人員提供學(xué)習(xí)平臺(tái)，不同的學(xué)習(xí)者通過(guò)貢獻(xiàn)、合作創(chuàng)生學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而為更多學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)、分享提供豐富的資源。其中，貢獻(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的一方是靈活多變的，可以是教師，也可以是學(xué)生，只要大家有素材，都可以拿來(lái)分享。不同學(xué)習(xí)者通過(guò)移動(dòng)3D終端設(shè)備獲得各自不同的需求。學(xué)習(xí)者有不同的角色，他們可以在移動(dòng)3D終端設(shè)備上瀏覽信息、參與討論、發(fā)布信息，抑或是建設(shè)課程。如今，已有的百度百科、維基百科、優(yōu)酷視頻等平臺(tái)就是網(wǎng)絡(luò)社區(qū)非常有代表性的例子，網(wǎng)絡(luò)資源由參與者群體共同建設(shè)，參與者借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行交互，改變了原有的信息單向傳輸?shù)哪Ｊ剑@也是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

圖3 移動(dòng)3D學(xué)習(xí)社區(qū)

移動(dòng)3D學(xué)習(xí)社區(qū)還可以針對(duì)低年級(jí)學(xué)習(xí)者、中學(xué)學(xué)習(xí)者、高等教育學(xué)習(xí)者、成人學(xué)習(xí)者等不同年齡段的學(xué)習(xí)者設(shè)定不同的技術(shù)要求，使用多樣化的操作界面。參與者可以根據(jù)學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)容自由組織，自主組建學(xué)習(xí)群體。在學(xué)習(xí)社區(qū)中，不同的人可以獲得不同的信息，不同的人可以發(fā)揮不同的角色，并且共同創(chuàng)造豐富的學(xué)習(xí)資源。

四、結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)學(xué)習(xí)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了有線互聯(lián)不能移動(dòng)的缺點(diǎn)，是一種比固定網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)更加方便的學(xué)習(xí)途徑。在“移動(dòng)”中學(xué)習(xí)更具有靈活性、情境相關(guān)性等新特點(diǎn)[10]。而3D技術(shù)的介入本身就是對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)極大的豐富和補(bǔ)充，盡管一般無(wú)線移動(dòng)設(shè)備由于其體積較小，給要完成3D功能的技術(shù)要求帶來(lái)一些價(jià)格方面的問(wèn)題，但是我們相信，隨著技術(shù)的迅速發(fā)展和設(shè)備的更新?lián)Q代，這些問(wèn)題會(huì)慢慢得到解決。

移動(dòng)3D用于游戲等領(lǐng)域已經(jīng)得到社會(huì)的認(rèn)可，但將其應(yīng)用在學(xué)習(xí)領(lǐng)域還較少被技術(shù)研發(fā)人員或者教育研究者關(guān)注。因此在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，研究者可以思考如何以當(dāng)下的技術(shù)支持為依托研究其在教學(xué)中的應(yīng)用，使其更好地輔助教學(xué)。同時(shí)，研究者還可以暢想移動(dòng)3D學(xué)習(xí)給學(xué)習(xí)者創(chuàng)建的新的學(xué)習(xí)環(huán)境，暢想它所能實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)功能，為技術(shù)的發(fā)展指引方向。

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2011-11-01

方芳，本科，中教二級(jí)。魏銳，博士，講師，碩士生導(dǎo)師。

1.北京師范大學(xué)鄂爾多斯附屬學(xué)校。2.北京師范大學(xué)。