全息影像技术在智慧教育中应用
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摘要:随着世界信息技术的快速发展，各种新型技术如雨后春笋般涌现，这给我们的工作、生活带来了极大的变化。在教育尤其是现代教育的发展过程中，我们要不断地融入新的技术，这样可以有效地扩充教学手段、拓展教学理念及丰富教学方法，让整个教学工作变得更加科学化、多元化。文章主要探讨了全息技术的概念，并分析了全息影像技术在教育领域中的运用，希望可以给相关研究和实践带来一些借鉴和思考。
全息影像技术自20世纪60年代激光器问世后得到了迅速的发展。全息影像是虚拟成像技术通俗说法，又称为全息成像和幻影成像，其基本成像机理是利用光波干涉法来同时记录物体光波的振幅与相位，然后再利用衍射原理再现物体的光波信息。全息影像技术作为各国政府及企业高度关注的前沿技术之一，已在通信、医学、军事等领域如火如荼地展开探讨与应用。随着技术的成熟，英国索尔福德大学等国外院校已经开始探索将全息影像技术引入课堂教学中，并得到了大部分任职教师的认可，认为全息影像技术在未来将是有效的教学工具，对教学效果的提升将有显而易见的帮助。由此可见全息影像技术运用到智慧教育中具有非常重要的现实意义，不但可以有效地弥补传统教育存在的不足，尤其表现在增强学习互动体验，让学生能够更好地理解课程内容，学习专业知识。
1全息影像技术在智慧教育中运用的理念
全息影像技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术（图1）。该技术记录了包括外观、颜色、运动轨迹、空间位置等全部信息，并事先做好的影像，再播放出来以3D形式展示在观影者面前。全息技术在智慧教育中的运用主要是利用全息影像的3D虚拟现实特性，结合还原真实场景的声音，来给学生提供视觉、听觉方面的各种逼真体验，这种如同身临其境的教学感受可以打破传统教学模式的局限，突破空间、时间的约束，给学生构造出综合、可视化、强交互、虚实融合的学习环境[1]，更好地优化教学环境。目前，通过将全息影像技术运用到智慧教育中，正在让学生的学习环境变得更加信息化、多样化。随着全息影像技术的快速发展，未来更将极大的促进智慧教育行业的发展。通过构建新的教学模式、学习环境，带给学生交互性更强、画面感更丰富的学习体验，并将极大地提高教学效率，降低那些理解力、想象力较差的学生学习的难度，从而提升知识的接受度[2]。这样可以更好地培养出适合当前时代发展需求的、具有更强适应能力、实践能力、思维能力、创新能力的综合性人才，这种智慧教育是信息化社会发展的新趋势，将带给社会更多的益处。
2全息影像技术在智慧教育中的应用
利用现代影像、大数据、物联网及云计算等当代技术来构建智慧教育体系，可以给教育事业尤其是高等教育事业的发展带来新动力，智慧教育的发展也离不开这些先进技术的支撑。通过将全息影像技术有效地融合到课堂教学中，可以更好地将传统学习方式转变为智慧学习方式，促使学生成为课堂的积极参与者，让课堂的氛围变得更加生动、形象、有趣。同时，全息影像技术也可以给智慧实验室、智慧教室引进更多先进的设备，代替传统的黑板书写或平面投影等方式，不仅给学生带来更多的新鲜感，提高学习积极性，也能丰富老师的教学手段[3]。
2.1智慧课堂中的应用
为了实现智慧教育，我们首先需要打破传统课堂教学模式的固有模式，寻找一种新的教学手段。近年来，我国在教育事业方面的投入越来越大，并进行了一系列改革，也取得了一定的成果，但是传统教学模式（图2），尤其是“知识课堂”的改变仍需要更多投入和探索。在传统的知识课堂上，老师是传授知识的主体，学生是被动接受知识的客体。因为传统课堂里知识点密集且表现形式单一，学生往往更注重记忆而不是思考和反馈，造成学习效率低下，学难以致用。而智慧课堂则更注重为学生提供自主学习的环境，教师是知识全息影像化的缔造者，也是学生学习动机的激发者，而学生则成为教室中的主体，知识的学习成为了学生与全息影像、与其他学生之间交互、向教师反馈的结果。在智慧教室创造的交互过程中，给了学生用多种方式，从多种视角，灵活构建自己知识体系的途径，提升学生的认知水平，这也是面向未来的智慧教育应该具有的特征，因此构建新型的智慧课堂（图3）是具有重要现实意义的尝试。相比于传统课堂，智慧课堂应该是更加具有自主性、互动性、探究性、思维性和多元性，智慧课堂能给学生更加真实的学习感受，运用全息影像技术可以呈现出三维的课堂环境，使学生身处于知识构建的场景中，对知识产生更多维度的感受，同时还可以有效加强师生间的交互，比如教师在讲解某个知识点或某件事物时，可以运用全息技术在课堂上将其360°呈现，学生就能够更加形象、贴切地认识和了解该事物。对于一些需要发散思维的部分，全息影像技术也可以有效的缓解教师的教学压力，诸如在几何课堂上，教师可以利用全息影像技术构建复杂的立体几何图，可以让学生的理解更加直观，更好的培养学生的思维能力。因为全息影像技术先进的呈现方式，使课堂摆脱了枯燥的讲解和死记硬背，老师可将时间更多投入到接收学生的反馈和观察学生间的互动，从而更好地掌握学生对知识的理解情况，更准确地把握哪些是学生的重点、难点，从而有效地引导学生，提升每堂课的实效。
2.2智慧学习方面的应用
对于智慧教育的重要组成部分——智慧学习，很多专家都持有不同的理解和认知，个人认为智慧学习首要目的是为了顺应时代的发展，在社会越来越信息化的趋势下，让人们获得特色发展、个性发展、终身发展、全面发展、创新发展以及内驱发展等多个层面的学习，这种学习是伴有智慧碰撞、思想激荡的，也是为了能够更好地促进社会发展的一种学习方式[4]。当前，人们已经越来越开始关注如何将先进的技术融入到学习中，通过将全息影像技术运用到智慧学习中，可以更好地为学生提供学习动力。学生可以利用全息影响设备，突破时间和空间的限制，进入一个虚拟现实的学习环境中，这种身临其境感和学习的便捷性是传统教学模式无法比拟的。传统的教学模式更多是教师的口头讲述，以及并不有趣的展示，学生的理解和接受能力不同，最终的教学效果并不高效[5]。而将全息影像技术应用到智慧学习中，可以将图片、文字以及视频等知识载体立体化、情景化，研究表明这将有效提高了学生的学习兴趣，提升课题互动，让学生变被动为主动，将注意力保持在课堂学习上。全息影像技术让也智慧教育变得更加贴近生活，可以带学生走进更加真实的学习场景，改善学习与现实场景脱节的尴尬，改善传统教学模式的弊端，促进学生主动探寻知识、理解知识。
2.3智慧实验室方面的应用
科学研究都离不开实验，实验是检验科学理论的最有效的办法之一。学生在课业学习中，无论是什么专业，尤其是理科专业，都需要利用实验对结论进行检验，而一些复杂的情况则可能难以设计实验，或普通的实验条件无法达成，往往只能依靠头脑去想象，诸如医学、天体物理学等等，很多时候实验都是非常困难的。如果将全息影像技术运用到智慧实验室中，则可以让整个实验室变得更加生动化、情景化、交互性，降低实验的门槛，学生可以全身心的投入到这种虚拟的实验情景中，可以发挥想象力，进行创新性的、无限次的实验，也不需要考虑实验资源的耗费、实验条件的限制等问题[6]。诸如在护理实验中，护理专业的学生就可以通过全息影像技术，利用智慧实验室来进行各方面的实践，这种方式可以有效地提高学生的学习积极性和主动性，有效地解决了传统实验教学所不能达到的问题。同时这种方式也可以更好地体现人文主义理念，病人也不会因为多组学生的模拟学习而产生抵触心理，让病人得到更多的尊重和照顾。全息影像技术运用到智慧教育中还可以有效地打破传统实验室，对时间、空间以及其他条件的约束，给学生带来更多的便利。另外，学生可以在智慧实验室中进行反复的学习和练习，无需担心实验失败带来的任何风险，从而避免因为失败带来的心理压力，可以更好地促进其发挥想象力和主观能动性。运用全息影像技术可以构建更多的虚拟教学资源，为学生提供更丰富的学习资源，构建出更加逼真的虚拟现实情景，这种真实感是传统实验室无法比拟的。由该技术构建的实验场景，可以让实验对象变得更加立体，传统的知识难点、重点部分，都可以变得更加清晰易懂，对于学生来说，这种模式非常有助于学习和理解知识。通过全息影像技术的展示，从而让任何一个学生都能够直观地了解重难点内容。
2.4智慧教室方面的应用
智慧教室属于一种新型的智慧学习环境，这是智慧教育发展的内在需求，也是时代发展的新方向。智慧教室内涵中的智慧化，更多地体现在环境管理、内容呈现、情景构建、资源获取以及思维碰撞等几个方面，将全息影像技术运用到智慧教室可以给教学带来更多的便利，体现以人为本的教育理念。通过这种方式，可以给学生提供时间、空间、个性化等诸多方面的便利，也可让教师随时观察了解每个学生的实际状况，了解他们的学习兴趣点所在，从而更好地进行互动。教室中标配全息投影设备、头戴式全息影像设备等，让学生完全沉浸在虚拟现实的学习情景中，通过观察具有立体感的全息影像，牢牢抓住学生的注意力和兴趣点，在交互中建构认知体系，从而更好地促使学生学习和理解所学知识[7]。这些具体的运用都会给学生和教师带来有别于传统教学模式的便利。而且智慧教室的建设，还能取代传统的网课、远程教育。当前一些远程教育更多是教师在讲课，学生利用视频进行听讲，这种体验感并不是非常理想，相对来说其最终的教学成果也存在较大差距[8]。而当教师需要展示一些实物时，学生在远程网络上是无法获得直观体验的，然而利用全息影像技术就可以有效的解决这个问题。全息影像技术可以给学生带来更加接近真实的体验，极大地丰富教学内涵，带给学生更优质的教学资源和平台。甚至，诸如一些山区的学生再也无需奔波千里到城市上课，只需在自己的村镇或者县城，利用全息影像技术即可获取到接近真实的教学环境，真正地实现课堂同步。
3结语
综上所述，全息影像技术目前在智慧教育中的运用虽然处在初级发展的阶段，但也取得了一定的成果。而全息影像技术在实际运用过程中还是存在一些不足，仍然需要不断地优化和完善。随着信息科技的不断创新和发展，全息影像技术必将得到越来越广泛的运用，必将成为未来信息化社会发展的新趋势，给人们的工作和生活带来更多的便利。而我国教育事业的进一步发展，离不开新技术的支撑。当下国家对于智慧教育已投入了大量的经费，各种先进信息技术逐渐被投入和运用到教育领域中。基于此，全息影像技术必将给教育领域的发展带来新的变化和机遇，更好地促进我国教育事业的可持续发展。
作者:黄文君 单位:上海立信会计金融学院
