全息教室為何成為教育數字化建設的新亮點？

【數字視聽網訊】近十年來，隨著光學顯示和圖形計算等深層技術的突破，教學數字化發展的浪潮也愈發洶涌，教學方式正經歷著前所未有的變革。從最初的黑板粉筆，到多媒體設備的普及，再到如今前沿技術的深度融入，每一次技術革新都為教育帶來新的可能。其中，虛擬現實(VR)技術在前十年一度成為教育界關注的焦點。VR 技術曾以其獨特的沉浸式體驗掀起教學變革的熱潮，但隨著應用的深入，也逐漸顯露出來局限性。與此同時，在云視圖研、微美全息等行業企業的推動下，主打新型顯示技術的全息教室憑借自身優勢嶄露頭角，并成為3D互動教學的新趨勢。這背后的轉變，不僅是技術形式的變化，也預示著教學方式和理念的演進。 

一、細說VR 在教學信息化中的興衰：從輝煌到瓶頸

虛擬現實的發展歷程充滿了探索與突破。上世紀80 年代，VR 技術處于萌芽階段，主要應用于軍事、航空航天等領域，如飛行器模擬訓練、創傷后應激障礙治療等場景。隨著計算機技術和圖形處理能力的提升，2010年后 VR 技術逐漸成熟，硬件設備變得更加普及和便捷，為其在教育領域的應用開辟了廣闊空間。在教育實踐中，VR技術被廣泛運用于虛擬仿真實驗室、融合創新實驗室等場景。學生戴上VR頭盔，便能沉浸式體驗語文課本中的古詩詞意境，探索浩瀚宇宙的奧秘，或是安全地動手操作高危實驗，將抽象、微觀的知識點直觀地呈現在眼前。這種身臨其境的學習方式，極大地激發了學生的學習興趣和參與感，許多研究也表明，VR教學能有效提高學生的參與度、記憶力和理解能力，為學生提供了安全高效的實踐機會。

然而，隨著近十年來VR技術大規模應用于教學后，在使用深度和廣泛性方面，諸多問題逐漸浮出水面。雖然隨著VR技術方案的完善和工藝的改進，硬件設備成本出現了大幅下降，也出現了規模龐大的個人用戶購置需求，但真正限制VR規模化普及的，仍然在于完善的內容開發生態。不同于短視頻平臺，人人都是創作者并擁有創作工具，可源源不斷為平臺注入內容資源，而基于3D引擎開發的VR教學課程，不僅需要專業編程知識，還要求開發者對教學內容有深入理解，以保證內容的真實性和趣味性，這讓許多教育機構望而卻步。國內專業從事VR完整內容規模化開發的大企業寥寥無幾，反倒中小企業成為了定制化VR內容的主力供應來源。

在教學模式融合方面，傳統教學模式與VR技術的結合往往難兼容并蓄，或者說存在先天的矛盾，教師難以充分發揮VR技術的沉浸式和交互式特點。教師在教學過程中，往往只是簡單地讓學生戴上VR 設備體驗一下，而沒有將其與教學環節有機結合，導致教學效果不佳。此外，教師需要掌握 VR 技術的應用方法，才能在教學中發揮其優勢。然而，目前教師隊伍中掌握 VR 技術的人較少，這也在一定程度上制約了 VR 教學的推廣。此外，教育資源分配不均問題突出，城市地區VR設備普及率高，農村地區則因經濟條件限制難以開展VR教學;學校之間也存在差異，不利于教育公平。

縱觀各類VR內容的供應平臺，大多數以全景視頻+淺交互程序為主，真正將VR沉浸式和交互性發揮到最佳效果的重度3D教學程序往往鳳毛麟角，若深究其緣由，仍舊會回到了3D仿真課件開發難、成本高和回報周期長的矛盾上。

二、全息教室與VR 教學的多維度比較

全息教室，作為近兩年才出現的教學技術新物種，最早由深圳的云視圖研公司發明并推動進入產業應用，以獨特的展示效果，引起了行業的高度關注。與VR教學相比，全息教室在多個維度展現出明顯優勢。在沉浸感營造上，VR教學通過頭戴式顯示設備隔絕現實，創建完全虛擬的三維空間，能帶來獨特的沉浸式體驗，但長時間佩戴易讓學生產生不適感，且視野范圍和畫面清晰度受設備限制。而全息教室利用虛擬光學顯示技術，無需特殊眼鏡即可形成裸眼立體效果，將虛擬圖形逼真地呈現在教室空間，構建出虛實交融的教學環境。其寬視角大尺寸的特點，能讓教室內所有學生同時觀看學習，沉浸感更加自然、舒適且持久。

VR的沉浸感方面的優勢是無與倫比的，但就教學而言，互動性的重要程度明顯強于沉浸感。互動性方面，VR教學雖能借助手柄等設備在虛擬環境中操作，但在課堂互動、分享環節存在不便，難以實現隨堂討論和即時互動。云視圖研的全息教室則打破這一局限，以云視圖研目前投入使用的全息教室為例，它能1:1還原遠程教師全息影像，實現遠程老師與本地學生200ms內無體感實時互動交流，如同超時空 “面對面”。教師可以輕松調取全息教學資源，對模型進行旋轉、縮放、分解與合成等操作，學生也能更直觀自然地與教師和虛擬教學內容互動，有效提升教學效果。

無論是復雜的幾何體、機械結構，還是微觀的分子模型，與VR系統一樣，云視圖研全息教室也能都能清晰直觀地展示，幫助學生降低學習難度，由于擺脫了頭戴設備的束縛，學生可自由觀看，師生間能夠進行常態化的課堂交流。在使用難度方面，VR更偏向重度3D的交互應用，而從近十年的應用看，除了虛擬仿真實驗室和少數重點學科以外，絕大多數的學科和專業對3D交互的程度是偏向輕量化的，而由于全息教室在單體復雜模型的展示和交互效果同樣優秀，但單體模型在創作和編輯上的難度卻大大降低了，因此全息教室的易用性更高一籌。

教學成本方面，VR教學面臨硬件設備和內容開發的雙重高成本壓力，而全息教室雖然初期建設也有一定投入，但從長遠看，無需為每個學生配備昂貴頭戴設備，且隨著3D成形技術發展和3D圖形編輯技術的成熟，全息教學內容開發成本逐漸降低，同時還能兼容常規教學課件，減少額外開發成本。適用場景上，VR 教學多用于特定場景，在多人協作、互動性強的常規教學場景中存在局限，全息教室則適用范圍更廣，無論是特殊場景教學，還是遠程互動教學、日常課程教學都能輕松駕馭，如山東大學基于云視圖研技術搭建的 “一校三地全息互動教室”、香港科技大學、天津大學、湖南師范大學、重慶師范大學就實現了跨地域的實時互動教學。

三、全息教室成為智慧教室新亮點的背后邏輯

全息教室成為3D互動教學新趨勢，是技術發展、教育需求轉變等多種因素共同作用的結果。技術層面，5G通信技術的發展為全息教室提供了強大支撐，其高帶寬、低延時特性解決了全息影像傳輸的卡頓和延遲問題，讓遠程互動教學實現 “身臨其境” 的效果。華南師范大學在云視圖研支持下開展的5G全息思政公開課，學生能清晰看到全息投影教師的表情和動作，并實時互動，便是有力證明。同時，全息投影技術自身的進步，使圖像清晰度、色彩還原度不斷提升，進一步優化教學效果。

教育需求的轉變也推動著全息教室的發展。現代教育越發注重學生個性化發展和實踐能力培養，強調學生主動參與和互動。全息教室正好契合這些需求，其直觀生動的學習體驗能激發學生學習興趣和主動性，學生通過與虛擬教學內容互動，可更好地理解和掌握知識，培養實踐和創新思維。而且，全息教室的遠程互動功能，有助于優質教育資源的廣泛傳播，滿足不同地區學生對高質量教育的渴望。

此外，全息教室有效解決了VR教學的諸多痛點。它降低了硬件和內容開發成本，提高了教學互動性和靈活性，在一定程度上緩解了教育資源分配不均問題，減少了安全與倫理隱患，也為完善教學評價體系提供了新可能。與此同時，云視圖研提出的全息教學轉換軟件方案，若能實現，則將使VR教學內容在全息教室中得以應用，促進教學技術的過渡與融合。

云視圖研全息教室已連續四年參加中國高等教育博覽會，每屆都成為所在場館最受關注的展位之一，受到眾多高校老師和行業專家的推崇。云視圖研全息教室是融合了5G通信、全息光學成像和人工智能等前沿技術的新一代數字化教學整體化解決方案，適用場景豐富，無論是高校專業課程教學，還是中小學基礎課程教學，無論是遠程互動教學、3D模型教學，還是實驗模擬教學，都能實現創新教學。在醫學教學中展示人體器官結構，在歷史教學中重現歷史場景，讓知識學習更加生動直觀。在用戶體驗上，該產品操作簡便，教師無需復雜培訓即可上手，輕松調取資源進行教學互動;學生則能享受裸眼 3D 帶來的有趣輕松學習體驗，寬視角大尺寸設計確保每個學生都有良好觀看效果。

作為十四五期間涌現出的新型數字化教學成果，云視圖研全息教室，不僅從教學技術創新的角度已經表現出了顯著的效果和優勢，而且由于自帶遠程協同和教育普惠的基因，未來在跨區域教育資源共享和公平方面，乃至在中國對外教育文化交流領域，均有著廣闊的前景。據悉，目前已有一些重點高校將云視圖研全息教室納入了學校十五五的建設規劃。

（編輯：daisy）