近十年來(lái)，隨著光學(xué)顯示和圖形計(jì)算等深層技術(shù)的突破，教學(xué)數(shù)字化發(fā)展的浪潮也愈發(fā)洶涌，教學(xué)方式正經(jīng)歷著前所未有的變革。從最初的黑板粉筆，到多媒體設(shè)備的普及，再到如今前沿技術(shù)的深度融入，每一次技術(shù)革新都為教育帶來(lái)新的可能。其中，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)在前十年一度成為教育界關(guān)注的焦點(diǎn)。VR 技術(shù)曾以其獨(dú)特的沉浸式體驗(yàn)掀起教學(xué)變革的熱潮，但隨著應(yīng)用的深入，也逐漸顯露出來(lái)局限性。與此同時(shí)，在云視圖研、微美全息等行業(yè)企業(yè)的推動(dòng)下，主打新型顯示技術(shù)的全息教室憑借自身優(yōu)勢(shì)嶄露頭角，并成為3D互動(dòng)教學(xué)的新趨勢(shì)。這背后的轉(zhuǎn)變，不僅是技術(shù)形式的變化，也預(yù)示著教學(xué)方式和理念的演進(jìn)。

一、細(xì)說(shuō)VR 在教學(xué)信息化中的興衰：從輝煌到瓶頸

　　虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程充滿了探索與突破。上世紀(jì)80 年代，VR 技術(shù)處于萌芽階段，主要應(yīng)用于軍事、航空航天等領(lǐng)域，如飛行器模擬訓(xùn)練、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙治療等場(chǎng)景。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形處理能力的提升，2010年后 VR 技術(shù)逐漸成熟，硬件設(shè)備變得更加普及和便捷，為其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊空間。在教育實(shí)踐中，VR技術(shù)被廣泛運(yùn)用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、融合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)景。學(xué)生戴上VR頭盔，便能沉浸式體驗(yàn)語(yǔ)文課本中的古詩(shī)詞意境，探索浩瀚宇宙的奧秘，或是安全地動(dòng)手操作高危實(shí)驗(yàn)，將抽象、微觀的知識(shí)點(diǎn)直觀地呈現(xiàn)在眼前。這種身臨其境的學(xué)習(xí)方式，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與感，許多研究也表明，VR教學(xué)能有效提高學(xué)生的參與度、記憶力和理解能力，為學(xué)生提供了安全高效的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

　　然而，隨著近十年來(lái)VR技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于教學(xué)后，在使用深度和廣泛性方面，諸多問(wèn)題逐漸浮出水面。雖然隨著VR技術(shù)方案的完善和工藝的改進(jìn)，硬件設(shè)備成本出現(xiàn)了大幅下降，也出現(xiàn)了規(guī)模龐大的個(gè)人用戶購(gòu)置需求，但真正限制VR規(guī)?；占暗模匀辉谟谕晟频膬?nèi)容開(kāi)發(fā)生態(tài)。不同于短視頻平臺(tái)，人人都是創(chuàng)作者并擁有創(chuàng)作工具，可源源不斷為平臺(tái)注入內(nèi)容資源，而基于3D引擎開(kāi)發(fā)的VR教學(xué)課程，不僅需要專業(yè)編程知識(shí)，還要求開(kāi)發(fā)者對(duì)教學(xué)內(nèi)容有深入理解，以保證內(nèi)容的真實(shí)性和趣味性，這讓許多教育機(jī)構(gòu)望而卻步。國(guó)內(nèi)專業(yè)從事VR完整內(nèi)容規(guī)?；_(kāi)發(fā)的大企業(yè)寥寥無(wú)幾，反倒中小企業(yè)成為了定制化VR內(nèi)容的主力供應(yīng)來(lái)源。

　　在教學(xué)模式融合方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式與VR技術(shù)的結(jié)合往往難兼容并蓄，或者說(shuō)存在先天的矛盾，教師難以充分發(fā)揮VR技術(shù)的沉浸式和交互式特點(diǎn)。教師在教學(xué)過(guò)程中，往往只是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生戴上VR 設(shè)備體驗(yàn)一下，而沒(méi)有將其與教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。此外，教師需要掌握 VR 技術(shù)的應(yīng)用方法，才能在教學(xué)中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。然而，目前教師隊(duì)伍中掌握 VR 技術(shù)的人較少，這也在一定程度上制約了 VR 教學(xué)的推廣。此外，教育資源分配不均問(wèn)題突出，城市地區(qū)VR設(shè)備普及率高，農(nóng)村地區(qū)則因經(jīng)濟(jì)條件限制難以開(kāi)展VR教學(xué);學(xué)校之間也存在差異，不利于教育公平。

　　縱觀各類VR內(nèi)容的供應(yīng)平臺(tái)，大多數(shù)以全景視頻+淺交互程序?yàn)橹鳎嬲龑R沉浸式和交互性發(fā)揮到最佳效果的重度3D教學(xué)程序往往鳳毛麟角，若深究其緣由，仍舊會(huì)回到了3D仿真課件開(kāi)發(fā)難、成本高和回報(bào)周期長(zhǎng)的矛盾上。

二、全息教室與VR 教學(xué)的多維度比較

　　全息教室，作為近兩年才出現(xiàn)的教學(xué)技術(shù)新物種，最早由深圳的云視圖研公司發(fā)明并推動(dòng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，以獨(dú)特的展示效果，引起了行業(yè)的高度關(guān)注。與VR教學(xué)相比，全息教室在多個(gè)維度展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。在沉浸感營(yíng)造上，VR教學(xué)通過(guò)頭戴式顯示設(shè)備隔絕現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)建完全虛擬的三維空間，能帶來(lái)獨(dú)特的沉浸式體驗(yàn)，但長(zhǎng)時(shí)間佩戴易讓學(xué)生產(chǎn)生不適感，且視野范圍和畫面清晰度受設(shè)備限制。而全息教室利用虛擬光學(xué)顯示技術(shù)，無(wú)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(xiàn)在教室空間，構(gòu)建出虛實(shí)交融的教學(xué)環(huán)境。其寬視角大尺寸的特點(diǎn)，能讓教室內(nèi)所有學(xué)生同時(shí)觀看學(xué)習(xí)，沉浸感更加自然、舒適且持久。

　　VR的沉浸感方面的優(yōu)勢(shì)是無(wú)與倫比的，但就教學(xué)而言，互動(dòng)性的重要程度明顯強(qiáng)于沉浸感?；?dòng)性方面，VR教學(xué)雖能借助手柄等設(shè)備在虛擬環(huán)境中操作，但在課堂互動(dòng)、分享環(huán)節(jié)存在不便，難以實(shí)現(xiàn)隨堂討論和即時(shí)互動(dòng)。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(yuǎn)程教師全息影像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程老師與本地學(xué)生200ms內(nèi)無(wú)體感實(shí)時(shí)互動(dòng)交流，如同超時(shí)空 “面對(duì)面”。教師可以輕松調(diào)取全息教學(xué)資源，對(duì)模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、分解與合成等操作，學(xué)生也能更直觀自然地與教師和虛擬教學(xué)內(nèi)容互動(dòng)，有效提升教學(xué)效果。

　　無(wú)論是復(fù)雜的幾何體、機(jī)械結(jié)構(gòu)，還是微觀的分子模型，與VR系統(tǒng)一樣，云視圖研全息教室也能都能清晰直觀地展示，幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)難度，由于擺脫了頭戴設(shè)備的束縛，學(xué)生可自由觀看，師生間能夠進(jìn)行常態(tài)化的課堂交流。在使用難度方面，VR更偏向重度3D的交互應(yīng)用，而從近十年的應(yīng)用看，除了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和少數(shù)重點(diǎn)學(xué)科以外，絕大多數(shù)的學(xué)科和專業(yè)對(duì)3D交互的程度是偏向輕量化的，而由于全息教室在單體復(fù)雜模型的展示和交互效果同樣優(yōu)秀，但單體模型在創(chuàng)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(xué)成本方面，VR教學(xué)面臨硬件設(shè)備和內(nèi)容開(kāi)發(fā)的雙重高成本壓力，而全息教室雖然初期建設(shè)也有一定投入，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，無(wú)需為每個(gè)學(xué)生配備昂貴頭戴設(shè)備，且隨著3D成形技術(shù)發(fā)展和3D圖形編輯技術(shù)的成熟，全息教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)成本逐漸降低，同時(shí)還能兼容常規(guī)教學(xué)課件，減少額外開(kāi)發(fā)成本。適用場(chǎng)景上，VR 教學(xué)多用于特定場(chǎng)景，在多人協(xié)作、互動(dòng)性強(qiáng)的常規(guī)教學(xué)場(chǎng)景中存在局限，全息教室則適用范圍更廣，無(wú)論是特殊場(chǎng)景教學(xué)，還是遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)、日常課程教學(xué)都能輕松駕馭，如山東大學(xué)基于云視圖研技術(shù)搭建的 “一校三地全息互動(dòng)教室”、香港科技大學(xué)、天津大學(xué)、湖南師范大學(xué)、重慶師范大學(xué)就實(shí)現(xiàn)了跨地域的實(shí)時(shí)互動(dòng)教學(xué)。

三、全息教室成為智慧教室新亮點(diǎn)的背后邏輯

　　全息教室成為3D互動(dòng)教學(xué)新趨勢(shì)，是技術(shù)發(fā)展、教育需求轉(zhuǎn)變等多種因素共同作用的結(jié)果。技術(shù)層面，5G通信技術(shù)的發(fā)展為全息教室提供了強(qiáng)大支撐，其高帶寬、低延時(shí)特性解決了全息影像傳輸?shù)目D和延遲問(wèn)題，讓遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)實(shí)現(xiàn) “身臨其境” 的效果。華南師范大學(xué)在云視圖研支持下開(kāi)展的5G全息思政公開(kāi)課，學(xué)生能清晰看到全息投影教師的表情和動(dòng)作，并實(shí)時(shí)互動(dòng)，便是有力證明。同時(shí)，全息投影技術(shù)自身的進(jìn)步，使圖像清晰度、色彩還原度不斷提升，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)效果。

　　教育需求的轉(zhuǎn)變也推動(dòng)著全息教室的發(fā)展?，F(xiàn)代教育越發(fā)注重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和實(shí)踐能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與和互動(dòng)。全息教室正好契合這些需求，其直觀生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，學(xué)生通過(guò)與虛擬教學(xué)內(nèi)容互動(dòng)，可更好地理解和掌握知識(shí)，培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新思維。而且，全息教室的遠(yuǎn)程互動(dòng)功能，有助于優(yōu)質(zhì)教育資源的廣泛傳播，滿足不同地區(qū)學(xué)生對(duì)高質(zhì)量教育的渴望。

　　此外，全息教室有效解決了VR教學(xué)的諸多痛點(diǎn)。它降低了硬件和內(nèi)容開(kāi)發(fā)成本，提高了教學(xué)互動(dòng)性和靈活性，在一定程度上緩解了教育資源分配不均問(wèn)題，減少了安全與倫理隱患，也為完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系提供了新可能。與此同時(shí)，云視圖研提出的全息教學(xué)轉(zhuǎn)換軟件方案，若能實(shí)現(xiàn)，則將使VR教學(xué)內(nèi)容在全息教室中得以應(yīng)用，促進(jìn)教學(xué)技術(shù)的過(guò)渡與融合。

　　云視圖研全息教室已連續(xù)四年參加中國(guó)高等教育博覽會(huì)，每屆都成為所在場(chǎng)館最受關(guān)注的展位之一，受到眾多高校老師和行業(yè)專家的推崇。云視圖研全息教室是融合了5G通信、全息光學(xué)成像和人工智能等前沿技術(shù)的新一代數(shù)字化教學(xué)整體化解決方案，適用場(chǎng)景豐富，無(wú)論是高校專業(yè)課程教學(xué)，還是中小學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)，無(wú)論是遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)、3D模型教學(xué)，還是實(shí)驗(yàn)?zāi)M教學(xué)，都能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)。在醫(yī)學(xué)教學(xué)中展示人體器官結(jié)構(gòu)，在歷史教學(xué)中重現(xiàn)歷史場(chǎng)景，讓知識(shí)學(xué)習(xí)更加生動(dòng)直觀。在用戶體驗(yàn)上，該產(chǎn)品操作簡(jiǎn)便，教師無(wú)需復(fù)雜培訓(xùn)即可上手，輕松調(diào)取資源進(jìn)行教學(xué)互動(dòng);學(xué)生則能享受裸眼 3D 帶來(lái)的有趣輕松學(xué)習(xí)體驗(yàn)，寬視角大尺寸設(shè)計(jì)確保每個(gè)學(xué)生都有良好觀看效果。

　　作為十四五期間涌現(xiàn)出的新型數(shù)字化教學(xué)成果，云視圖研全息教室，不僅從教學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的角度已經(jīng)表現(xiàn)出了顯著的效果和優(yōu)勢(shì)，而且由于自帶遠(yuǎn)程協(xié)同和教育普惠的基因，未來(lái)在跨區(qū)域教育資源共享和公平方面，乃至在中國(guó)對(duì)外教育文化交流領(lǐng)域，均有著廣闊的前景。據(jù)悉，目前已有一些重點(diǎn)高校將云視圖研全息教室納入了學(xué)校十五五的建設(shè)規(guī)劃。