全息投影技术在科普学习机上的设计应用

李清月 邹雅琢

摘要：本文对全息投影技术与儿童学习机相结合进行设计研究。用细小水粒子为投象载体，呈象立体效果，作直观表达。创新的表达在儿童学习机器上的设计应用，致力于改变现在的学习课堂模式，将课本文化知识数据化，沉浸式课堂的氛围新表达，可以提高儿童的学习兴趣，以此对传统学习方式进行革新，引领未来学习课堂的智能化。

关键词：全息投影技术;学习机;设计应用

一、全息投影技术的普及应用

全息技术是通过记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）实现3D视觉效果"。

当空气中含有颗粒时，依据三视图的原理，在一个位置分别从正面、左面和上面向中心投射物体的正视图、侧视图与俯视图，使得中心位置成的像比其他位置都要强，在中心位置实现3D成像的效果，这是运用空气中的小颗粒进行呈象。

空气投影与交互技术可以将交互图像投射到气流形成的墙面上，这项技术是基于海市蜃楼的概念。图像在空中呈现，不需要通过屏幕显示等。它的原理基本上就是把空气吸进机器，然后转变其成像特性，再重新射出，并在转变后的空气从下向上投影图像，从而使图像浮在空中，可以让人们在不同角度都看到图像。全程完全没有采用有害气体或液体。

二、全息投影技术的未来发展

全息投影技术能够广泛的应用到工业、国防等领城且可以产生巨大的经济效益，对于提升行业的社会效益具有重要的影响。由于其视觉效果震撼，灵活多变，制作方便，在市场上有极高的适应能力和生存空间，全息投影成像可以揭示一个现象、演示一个规律、解释一个科学原理、讲解一段故事、树立企业形象、介绍一种产品、分析数据曲线，以及一些危险环境下的不适宜人进入的场景等。因此全息投影技术的应用非常广泛，并被不断应用到新的领域中。鉴于以上的优点，对于教育行业的未来发展方式上可以提供补充和优化的作业。在本文中，将着重介绍全息投影在科普学习机上的使用。

三、市场学习机的调查研究

教育孩子的过程中，儿忙于工作的父母对于孩子的教育疏忽成了在孩子成长阶段的一大弊病。基于这样的局面，儿童学习机类的产品问世。解决帮助辅导孩子的学习，为了缓解当前儿童教育事业的不利局面，我们决定对此类产品创新性深人研究，在此之前，做了一个简短精炼的调查。

首先针对人群，分为三类，儿童本身，家庭互动式和学校互动式。而就目前技术而言，儿童学习机的模式多种多样，但产品定位不清晰，使之产品的功能不能充分的发挥它的价值。国内儿童教育电子产品虽然在市面上种类繁多，但是其功能同质化严重，技术普遍滞后。各种学习机的功能仍然停留在比如MP3播放、感应点读、黑白屏幕显示等这些方面，而且内容更是缺乏新意，几乎所有的内容都是仿照课本，忽略了对学龄前儿童的多元化启蒙教育。在外观上，学习机分点读笔、学习机、触摸类。在儿童使用过程中，或效果性或使用性都不能达到最佳效果。产品市场得不到重视，以及得不到半数以上受众高度的的需求是亟待解决的主要问题。

第一，在创新方面，一定要增加学习机的可玩性。第二，对于教育方面，我们注重的是在于学习的主动上，智力的开发上，能力的训练上。第三，在外形方面，是否可以区别同类产品且区分出男孩与女孩的不同的外观设计，或者开发出对外观进行私人定制。

通过问卷对目标人群调研结果最终显示，大部分的受访者对儿童学习机还是抱持着不温不火的态度，我们归结了一部分原因应该来源于市场上的类似产品在现阶段无法满足大众的需求。此外，还需要在设计外表上对小朋友们的喜好再次做一个细致化的调查，提高受众群体对我们产品的接受。以及产品的功能单一，创意性底下，不能满足孩子拓展知识面的多元化，要打破局限性，改变传统方式，结合全息技术是个很好的选择。

四、利用信息技术实现教学内容的全息化

教学内容的实时化互联网上的信息具有实时性，知识更新较快，信息技术可以帮助教师根据学生的个体差异需要，提供更为自由的选择空间，更为便捷的交互渠道，加强了因材施教和个性化教学，弥补了传统的班级授课的缺陷，结合学习机使用，可以避免此类问题。

教育内容的多元化，利用信息技术，能够帮助教师通过互联网站等，将学习者的课程学习内容以多媒体课件、超文本、电子邮件交互等方式进行集成、加工信息处理，转化为可数字化的教学信息资源，使教学资源达到共享。使学生所获得信息量更为丰富，探索空间更为宽广，思路更为开阔。

教学内容表现形式多样化，利用信息技术把由原来的文本性、线性结构的纯纸张形式转换成包含文本、图形、声音动画录像甚至模拟的三维景象的超链接的电子化的结构形式。对教学内容进行了合理的重组改造，丰富学生的感官感受和激发学习兴趣、促进知识建构的同时。对教学内容的一种结构化动态化、形象化的表示。

获取知识方法的转变，转变传统课堂教学中学生单一的从课堂获得知识，或是书本。课堂上教师的教授内容也比较落后和单一。学生的思维和创造力受到一定压制。在数字化学习环境中，信息资源的丰富性和共享性，使学习者学习方式实现了转变，从单一、被动的学习方式，向多样化的学习方式转变。使学生由被动学习变为主动学习，真正成为学习的主人。

五、设计与应用

當普通的学习机结合立体全息（空气、水汽）投影技术，用3D立体呈象投影替换掉普通的二维平面图片来进行科普知识，势必可以带来教育方式上的一种革新。

将普通的用文字科普（以地理学科为例）知识转变为结合拼图的图形和立体影像进行讲解，让学习知识趣味化。替换掉传统意义上的使用书籍文字学习，将课本书籍数字化，沉浸代入式课堂教学。利用全息投影技术，将平面文字传达的信息可以直观的放映在孩子面前，具有立体直观的感受，同时适时的加入手势操作技术，提高使用体验，将学习情景化，增加孩子探索知识兴趣的同时，也提高孩子的自主学习能力。对于学习者而言，由于信息技术的介入，不论是学生的学习目标还是获取知识的方法、学习方式等都得到了根本性的改变，为全息化教育提供了保障。

要实施教育的全息化，学习者学习的重心不再仅仅放在学会知识上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上。帮助学生对学习过程和结果进行评价，并促进评价的内在化。

在教育领域，全息投影技术可以突破有限的空间，用动态的、具有时间性和故事性的虚拟影像将历史文化展示出来，并使学生参与体验，寓教于乐。对于提升教师的教学能力、解决传统教学的局限性并发展学生创造性思维也具有巨大潜在的优势。教师可以利用这一新兴信息技术领域的先进媒介形式创设出强启发性的教学情境，学生则享有思考的自由和学习的主动性。学生的个体差异得到了关注，师生之间实现了良好的互动。

六、总结

现代教育技术与教育信息化相辅相成、结合了全息投影技术，共同促进，如果能够实现这两者的有效组合，那么就能够真正推动我国教育信息化水平的提升，在教学实践的过程之中，以学习机作为载体，直观的表达知识点，提高儿童的学习兴趣。根据以上分析的技术支撑，可以很好的结合表达衍生出新的产品，颠覆以往的教学模式，开启沉浸式教学开端，来推动学生的全方位成长。

参考文献：

[1]  张禹可.3D全息投影技术原理及应用[J].武汉第十一中学，201808，225-226

[2]  侯哲，王琼.儿童学习机产品设计市场调研[J].沈阳工业大学，201506，254

（作者单位：大连交通大学）