In het afgelopen decennium, met de voortdurende doorbraken in geavanceerde technologieën zoals optische displays,
In het afgelopen decennium, met de voortdurende doorbraken in geavanceerde technologieën zoals optische displays en grafische computersystemen, is de digitale ontwikkeling van het onderwijs steeds turbulenter geworden en ondergaan lesmethoden ongekende veranderingen. Van het eerste schoolbord met krijt, via de popularisering van multimedia-apparatuur, tot de diepe integratie van de nieuwste technologieën van vandaag, heeft elke technologische innovatie nieuwe mogelijkheden voor het onderwijs gecreëerd. Virtual reality (VR) technologie stond in het eerste decennium van het jaar in de schijnwerpers van de onderwijswereld. VR-technologie ontketende een golf van onderwijsvernieuwing met zijn unieke, meeslepende ervaring, maar naarmate de toepassing ervan zich verder ontwikkelde, werden geleidelijk aan de beperkingen ervan duidelijk. Tegelijkertijd zijn, gedreven door holografische bedrijven en andere industriële bedrijven, holografische klaslokalen ontstaan die zich richten op nieuwe displaytechnologieën en hun eigen voordelen bieden. Deze zijn uitgegroeid tot een nieuwe trend in interactief 3D-onderwijs. De transformatie die hierachter schuilgaat, is niet alleen een verandering in de vorm van technologie, maar luidt ook de evolutie van lesmethoden en -concepten in.
|
|
1. De ontwikkeling van VR in het informatiseringsonderwijs: van glorieus succes tot knelpunt
De ontwikkeling van virtual reality (VR) kenmerkt zich door veel onderzoek en doorbraken. In de jaren 80 stond VR-technologie nog in de kinderschoenen en werd deze voornamelijk gebruikt in de militaire, ruimtevaart- en andere sectoren, zoals voor vliegtuigsimulatietrainingen en de behandeling van posttraumatische stressstoornis. Met de verbetering van computertechnologie en grafische verwerkingsmogelijkheden is VR-technologie sinds 2010 geleidelijk volwassen geworden. De hardware is steeds gangbaarder en gebruiksvriendelijker geworden, waardoor er brede toepassingsmogelijkheden zijn ontstaan in het onderwijs. In de onderwijspraktijk wordt VR-technologie veelvuldig gebruikt in virtuele simulatielaboratoria, innovatielaboratoria en andere omgevingen. Studenten die een VR-bril dragen, kunnen zich onderdompelen in de artistieke vormgeving van oude gedichten in leerboeken, de mysteries van het uitgestrekte universum verkennen of op een veilige manier risicovolle experimenten uitvoeren. Abstracte en microscopische kennispunten worden intuïtief voor hen gepresenteerd. Deze immersieve leermethode heeft de interesse in leren en het gevoel van participatie van studenten sterk gestimuleerd. Talrijke studies hebben bovendien aangetoond dat VR-onderwijs de participatie, het geheugen en het begrip van studenten effectief kan verbeteren en hen veilige en efficiënte oefenmogelijkheden biedt.
Met de grootschalige toepassing van VR-technologie in het onderwijs in het afgelopen decennium zijn er echter geleidelijk aan veel problemen aan het licht gekomen met betrekking tot de diepte en breedte van het gebruik. Hoewel de kosten van hardware aanzienlijk zijn gedaald door de verbetering van VR-technische oplossingen en -processen, en er ook een grote vraag is naar de aanschaf ervan door individuele gebruikers, blijft de grootste beperking voor de wijdverspreide popularisering van VR het ontbreken van een perfect ecosysteem voor contentontwikkeling. In tegenstelling tot platforms voor korte video's, waar iedereen een maker is met creatieve tools en continu nieuwe content kan toevoegen, vereisen VR-lesprogramma's die zijn ontwikkeld op basis van 3D-engines niet alleen professionele programmeerkennis, maar ook een diepgaand begrip van de lesinhoud om de authenticiteit en het plezier van de content te garanderen. Dit schrikt veel onderwijsinstellingen af. Er zijn maar weinig grote binnenlandse bedrijven die gespecialiseerd zijn in de grootschalige ontwikkeling van complete VR-content, waardoor kleine en middelgrote ondernemingen de belangrijkste bron zijn geworden voor op maat gemaakte VR-content.
Wat betreft de integratie van lesmethoden, is de combinatie van traditionele lesmethoden en VR-technologie vaak lastig te verenigen, of er zijn inherente tegenstrijdigheden. Het is voor docenten moeilijk om de immersieve en interactieve kenmerken van VR-technologie volledig te benutten. Tijdens de les laten docenten studenten vaak simpelweg een VR-bril opzetten om de technologie te ervaren, zonder deze organisch te integreren in het lesproces, wat leidt tot teleurstellende leerresultaten. Bovendien moeten docenten de toepassingsmethoden van VR-technologie beheersen om de voordelen ervan in het onderwijs optimaal te benutten. Er zijn echter momenteel weinig docenten die VR-technologie beheersen, wat de verspreiding van VR-onderwijs tot op zekere hoogte belemmert. Daarnaast is de ongelijke verdeling van onderwijsbronnen een prominent probleem. De penetratiegraad van VR-apparatuur is hoog in stedelijke gebieden, terwijl het in landelijke gebieden moeilijk is om VR-onderwijs te geven vanwege economische omstandigheden. Er zijn ook verschillen tussen scholen, wat niet bevorderlijk is voor gelijke onderwijskansen.
Als we kijken naar de platforms waarop diverse VR-content wordt aangeboden, zien we dat de meeste gebaseerd zijn op panoramische video's in combinatie met oppervlakkige interactieve programma's. Diepgaande 3D-lesprogramma's die VR-immersie en interactiviteit optimaal benutten, zijn vaak zeldzaam. Als je de redenen hiervoor onderzoekt, kom je steeds weer uit bij de tegenstrijdigheid van complexe ontwikkeling, hoge kosten en een lange terugverdientijd van 3D-simulatiecursussen.
|
|
2. Multidimensionale vergelijking van holografisch onderwijs en VR-onderwijs
Het holografische klaslokaal, een nieuwe onderwijstechnologie die pas de afgelopen twee jaar is ontstaan, werd voor het eerst ontwikkeld door technologiebedrijven in Shenzhen en vervolgens in industriële toepassingen geïntroduceerd. Dankzij het unieke weergave-effect heeft het veel aandacht in de sector getrokken. In vergelijking met VR-onderwijs biedt het holografische klaslokaal duidelijke voordelen op meerdere vlakken. VR-onderwijs isoleert de realiteit door middel van een headset, waardoor een volledig virtuele driedimensionale ruimte ontstaat. Dit kan een unieke, meeslepende ervaring opleveren, maar langdurig dragen kan al snel oncomfortabel zijn voor studenten, en het gezichtsveld en de beeldkwaliteit worden beperkt door de apparatuur. Het holografische klaslokaal maakt gebruik van virtuele optische weergavetechnologie om een stereoscopisch effect te creëren dat met het blote oog zichtbaar is, zonder speciale bril. Het presenteert virtuele beelden realistisch in de klasruimte en creëert zo een leeromgeving die virtueel en reëel combineert. De brede kijkhoek en het grote formaat zorgen ervoor dat alle studenten in de klas tegelijkertijd kunnen kijken en leren, waardoor de immersie natuurlijker, comfortabeler en langer aanhoudt.
Het immersieve voordeel van VR is ongeëvenaard, maar in het onderwijs is interactiviteit duidelijk belangrijker dan immersie. Hoewel VR-onderwijs in een virtuele omgeving mogelijk is met behulp van bijvoorbeeld controllers, is het onhandig voor interactie en het delen van informatie in de klas. Het is lastig om klassikale discussies en directe interactie te realiseren. De nieuwste holografische klaslokaaltechnologie doorbreekt deze beperking. Zo kan een holografisch klaslokaal met de nieuwste holografische technologie het holografische beeld van de docent op afstand 1:1 weergeven en realtime interactie en communicatie tussen de docent en de leerlingen binnen 200 ms realiseren, zonder fysiek contact, net als een "face-to-face" gesprek, maar dan zonder tijd en ruimte. Docenten hebben eenvoudig toegang tot holografische lesmaterialen, kunnen het model roteren, schalen, ontleden en samenvoegen, en leerlingen kunnen intuïtiever en natuurlijker met docenten en de virtuele lesinhoud interageren, waardoor het leereffect aanzienlijk wordt verbeterd.
Of het nu gaat om een complex geometrisch lichaam, een mechanische structuur of een microscopisch moleculair model, net als een VR-systeem kan een holografisch klaslokaal het helder en intuïtief weergeven, waardoor het leren voor studenten gemakkelijker wordt. Omdat er geen beperkingen zijn zoals bij een VR-bril, kunnen studenten vrij kijken en kunnen docenten en studenten regelmatig met elkaar communiceren. Wat betreft gebruiksgemak is VR meer geschikt voor complexe 3D-interactietoepassingen. Uit de toepassingen van de afgelopen tien jaar blijkt dat, afgezien van virtuele simulatielaboratoria en een paar belangrijke disciplines, de mate van 3D-interactie in de meeste disciplines en studierichtingen beperkt is. Holografische klaslokalen zijn ook uitstekend geschikt voor het weergeven en interactief tonen van afzonderlijke complexe modellen, maar de complexiteit van het creëren en bewerken van individuele modellen is aanzienlijk verminderd, waardoor holografische klaslokalen gebruiksvriendelijker zijn.
Wat de onderwijskosten betreft, wordt VR-onderwijs geconfronteerd met de dubbele druk van hoge kosten voor hardware en contentontwikkeling. Hoewel de initiële bouw van holografische klaslokalen ook een bepaalde investering vereist, is het op de lange termijn niet nodig om elke student uit te rusten met dure headsets. Met de ontwikkeling van 3D-vormgevingstechnologie en de volwassenwording van 3D-bewerkingstechnologie dalen de ontwikkelingskosten van holografisch lesmateriaal geleidelijk. Tegelijkertijd kan het ook worden gecombineerd met conventioneel lesmateriaal, waardoor extra ontwikkelingskosten worden bespaard. VR-onderwijs wordt voornamelijk gebruikt in specifieke situaties. Het heeft beperkingen in conventionele onderwijssituaties met samenwerking tussen meerdere personen en sterke interactie. Holografische klaslokalen hebben een breder toepassingsgebied. Of het nu gaat om speciaal onderwijs, interactief onderwijs op afstand of regulier onderwijs, het is gemakkelijk te implementeren. Zo heeft de Shandong Universiteit een "interactief holografisch klaslokaal op drie locaties" gebouwd. De Hong Kong University of Science and Technology, de Tianjin University, de Hunan Normal University en de Chongqing Normal University hebben ook grensoverschrijdend realtime interactief onderwijs gerealiseerd.
|
|
3. De logica achter de holografische klas als nieuw hoogtepunt van de slimme klas
Het holografische klaslokaal is een nieuwe trend geworden in interactief 3D-onderwijs, het resultaat van een combinatie van factoren zoals technologische ontwikkelingen en veranderende onderwijsbehoeften. Op technisch vlak biedt de ontwikkeling van 5G-communicatietechnologie sterke ondersteuning voor holografische klaslokalen. De hoge bandbreedte en lage latentie lossen de problemen van haperingen en vertragingen bij de overdracht van holografische beelden op, waardoor interactief onderwijs op afstand een "meeslepende" ervaring kan bieden. De 5G-holografische open les over ideologie en politiek, georganiseerd door de South China Normal University, waar studenten de uitdrukkingen en bewegingen van docenten via holografische projecties duidelijk konden zien en in realtime konden interageren, is hiervan een sterk bewijs. Tegelijkertijd heeft de vooruitgang in de holografische projectietechnologie zelf de helderheid en kleurweergave van beelden voortdurend verbeterd, waardoor de onderwijseffecten verder zijn geoptimaliseerd.
De veranderende onderwijsbehoeften stimuleren ook de ontwikkeling van holografische klaslokalen. Modern onderwijs besteedt steeds meer aandacht aan de persoonlijke ontwikkeling van leerlingen en het ontwikkelen van praktische vaardigheden, waarbij de nadruk ligt op actieve deelname en interactie. Holografische klaslokalen spelen hier perfect op in. De intuïtieve en levendige leerervaring kan de interesse en het initiatief van leerlingen in het leren stimuleren. Leerlingen kunnen kennis beter begrijpen en beheersen en praktisch en innovatief denken ontwikkelen door interactie met virtuele lesinhoud. Bovendien draagt de interactieve functie op afstand van het holografische klaslokaal bij aan de wijdverspreide beschikbaarheid van hoogwaardige leermiddelen en voldoet het aan de wens van leerlingen in verschillende regio's naar kwalitatief hoogwaardig onderwijs.
Daarnaast biedt het holografische klaslokaal een effectieve oplossing voor veel problemen in het VR-onderwijs. Het verlaagt de kosten voor hardware en contentontwikkeling, verbetert de interactiviteit en flexibiliteit van het onderwijs, verlicht tot op zekere hoogte het probleem van de ongelijke verdeling van onderwijsbronnen, vermindert veiligheids- en ethische risico's en biedt nieuwe mogelijkheden voor het verbeteren van het onderwijsevaluatiesysteem. Tegelijkertijd, als de door de industrie voorgestelde softwareoplossing voor de omzetting van VR-content naar holografisch onderwijs kan worden gerealiseerd, zal dit het mogelijk maken om VR-lesmateriaal in het holografische klaslokaal te gebruiken en de overgang naar en integratie van onderwijstechnologie te bevorderen.
De nieuwste holografische technologie wordt door veel docenten en experts in het bedrijfsleven geprezen. Het holografische klaslokaal is een nieuwe generatie digitale onderwijsoplossingen die geavanceerde technologieën zoals 5G-communicatie, holografische optische beeldvorming en kunstmatige intelligentie combineert. Het is toepasbaar in een breed scala aan scenario's. Of het nu gaat om professionele vakken aan hogescholen en universiteiten of basisvakken op basis- en middelbare scholen, of het nu gaat om interactief onderwijs op afstand, 3D-modellering of experimentele simulaties, het biedt innovatieve onderwijsmogelijkheden. Het weergeven van de structuur van menselijke organen in medisch onderwijs en het naspelen van historische scènes in geschiedenislessen maken het leren levendiger en intuïtiever. Qua gebruiksgemak is het product eenvoudig te bedienen. Docenten kunnen zonder complexe training aan de slag en hebben gemakkelijk toegang tot lesmateriaal. Studenten kunnen genieten van de leuke en eenvoudige leerervaring die 3D met het blote oog biedt. De brede kijkhoek en het grote formaat zorgen ervoor dat elke student een goed kijkeffect heeft.
Als een nieuwe vorm van digitaal onderwijs die is ontstaan tijdens het "14e Vijfjarenplan", heeft het holografische klaslokaal niet alleen aanzienlijke effecten en voordelen laten zien vanuit het perspectief van innovatie in onderwijstechnologie, maar biedt het ook brede toekomstperspectieven op het gebied van grensoverschrijdende uitwisseling van onderwijsbronnen en eerlijkheid, en zelfs op het gebied van Chinees buitenlands onderwijs en culturele uitwisselingen, dankzij de mogelijkheden voor samenwerking op afstand en inclusief onderwijs. Naar verluidt hebben enkele belangrijke universiteiten holografische klaslokalen opgenomen in hun bouwplannen voor het "15e Vijfjarenplan".
