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摘要：5G商用，预示“5G+全息”为教育立了标杆。文章就虚拟成像技术的发展现状，结合素描教学融入虚拟成像技术制作物体空间透视的影像，运用于结构教学的案例。通过调查法和访谈法了解素描教与学中存在的问题，以案例研究法实施虚拟成像突破素描理论教学瓶颈，合理运用调查法分析案例实施的效果，有效构建素描信息化高效课堂。
关键词：虚拟成像技术;全息投影技术;素描;教学案例
一、全球虚拟成像技术发展现状
数字媒体技术日新月异，互联网、大数据、虚拟现实、人工智能等现代化信息技术快速发展，虚拟成像技术更是未来视觉领域的重点。虚拟成像技术，也称全息投影技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。美国麻省理工学院研究生Chad·Dyne借鉴海市蜃楼原理，发明了空气投影成像。澳大利亚Euclideon研发的全息投影桌可实现多领域的全息展示共享游戏桌。全息投影一直处于视觉感知领域，日本东京大学研究者突破性地研发了一台全息投影机“触觉克隆”，改变了全息的属性，让人类对它的物象产生了真实的触感。目前，可实现的全息投影技术包括：空气投影技术、激光束投影技术、雾幕立体成像系统以及360度全息投影技术等等。
二、虚拟成像技术在国内教育领域的应用现状
近年，虚拟成像技术应用于教育领域的发展态势呈上升状态。如：西南科技大学城市学院和广州南方测绘公司联手打造首个“3D全息投影虚拟仿真”教学科研一体化实验室，华南师范大学首次利用“5D+全息互动课堂”技术实现跨校区远程互动教学。该大学将与广东联通探索共建“5G智慧课室”，全息影像技术让教师分身跨校区同时授课成为现实。
虚拟成像技术除了在校企合作方面，在教学课堂实施环节也层出不穷。例如：上海市松江区新桥中学引入全息教学系统的生物公开课，借助全息影像技术把各种器官真实地展现在学生面前，实现沉浸式教学体验。
三、美术课程“素描”教学现状调查分析
素描教学现状以网络调查法开展，采用抽样调查的模式，调查方式通过“问卷星”无记名方式的形式，调查对象为平面专业的学生。调查内容包含学习态度、学习内容、学习方式、学习困惑、学习效率以及教学设备等方面。调查发放问卷共120份，回收有效问卷数据120份。
从数据分析得知，调查对象中87.5%的学生学习态度端正，喜欢学习素描，素描学习阶段停留在初级到中级。调查发现，55.83%的学生认为素描理论知识难掌握，由此得知，学生对于素描的理论知识掌握还有一定的差距。素描理论知识调查数据依次是空间虚实68.33%、物体质感63.33%、透视规律和比例关系58.33%以及立体结构和明暗调子52.5%。调查中发现在素描教学设备上，展示台占43.33%和计算机占56.67%，其他技术设备未曾使用。
结合问卷内容，对部分教师、学生进行了访谈，进一步了解素描课堂教与学存在的问题和原因：1. 素描学习普遍存在的问题是理论知识难掌握。难掌握的基础理论知识包括透视规律、物象结构、比例关系和空间虚实等等。2. 素描教学设备及功能不健全，影响课堂效率。课堂教学停留在实物展台和计算机的使用，功能设备弱。3. 教学手段单一无法实现多元知识的构建。面对单一的、长期的、枯燥的教学循环模式，会让学生形成抵触的、疲倦的学习心态。
四、虚拟成像技术在素描课堂实施的教学案例
本章节知识是静物素描单体陶罐课程。结合虚拟成像技术，将三维图像和视频渗透课堂教学，设计静物陶罐“椭圆结构透视规律”的教学案例。通过该教学案例的实施，引导学生深入地突破素描课堂理论难点。采用具体的影像和数理逻辑关系引导学生理解知识，提高课堂效率，并通过实验班学生问卷调查的方式，对学习效果进行评估。
（一）教学背景分析
1. 教学内容分析
“陶罐画法”节选自清华大学出版社的教材《素描基础教程——素描静物》第二章第五节的内容。本节教材内容在于讲授陶罐的结构、透视规律和绘画技法。陶罐是静物素描中至关重要的知识点，起到承上启下的关键作用，所以在此环节需结合前期的石膏几何体知识，还需要突破椭圆运动的透视规律，这是建立今后静物组合素描绘画基本功最关键的理论知识。
2. 学情分析
中等职业学校一年级下学期开始进入静物素描单体学习内容。学生经过一个学期对石膏几何体的学习，基本上能够把握几何体的造型，能够结合石膏几何体的结构和明暗进行处理。进入静物单体训练的时候，学生容易受静物复杂外形结构干扰，无法正确地把握静物的结构，特别是明暗关系更加难以处理。
3. 教学目标分析
根据新课标的教学要求，结合三维教学目标而确定本课的认知目标：引导学生了解中国古今的器皿文化以及简单的制陶程序;技能目标是掌握陶罐的结构和透视规律，结合素描技法创作陶罐;情感目标为提高对称审美修养，增强热爱民族的情感熏陶。
4. 教学重难点分析
教学重点：通过全息投影技术结合石膏几何体和静物陶罐的结构知识的讲授，引导学生掌握陶罐的结构和透视规律。
教学难点：引导学生通过全息投影技术展示，自主探究几何体圆形与陶罐圆形的运动透视规律。
（二）教学设计
课前翻转课堂。在雨课堂平台上发布小组课前预习，了解对称之美。提供素材供学生了解对称，并让其通过网络资源找到自己认为对称美的物体，然后分析该物体美的原因。
环节一：传统文化导课堂。邀请一个小组分享对称之美的课前预习情况。接着视频展播，播放我国古今器皿文化的发展史，重点介绍中国传统的制陶工艺。引导学生了解器皿文化，欣赏陶艺的艺术美，导入新课素描陶罐的学习。
设计说明：课前創设情境。将中国传统文化导入课堂，激发学生学习兴趣，引导学生热爱中国传统文化。 环节二：全息技术融课堂（重点环节）。实物展示。将陶罐展示给学生欣赏，了解陶罐的造型和特征。提出疑问：如何把握陶罐的结构和透视规律？请学生结合全息设备播放的“陶罐轴对称演示”，了解陶罐围绕中轴线自转的原理，并掌握陶罐的椭圆透视规律，从而掌握陶罐的结构（如图1）。让学生初步了解轴对称物体的特征。陶罐中轴线两边外形轮廓一致，它由无数个椭圆围绕中轴线而成，所以，中轴线为陶罐辅助线的重要作用，能精准地捕捉陶罐的造型，这就是轴对称的运用。再展示具体的陶罐单体绘画步骤图，强调中轴线的重要性和意义，是本次课的重点知识。了解中轴线，难点问题在于椭圆的透视。教师请学生观看下一个虚拟影像“圆形运动规律”，圆形分别围绕两条轴前后和左右运动，每转动15度椭圆暂停，引导学生观察，并思考正圆到椭圆的运动后的变化。接着，根据图例展示的椭圆对称轴分割面的比例数据（如图2）。通过具体的数值判断画面的大小，对接上之前所学的物体近大远小的透视规律，验证素描理论知识间是相互渗透的。经过上述内容，引导学生了解陶罐物体内部的椭圆结构关系。
设计说明：此环节是课堂教学的核心，整堂课借助信息化技术突破教学重难点。重点是引导学生了解陶罐中轴线的重要性和意义，难点是突破椭圆运动过程的透视规律，两者借助虚拟成像技术展现陶罐空间透视的影像。在教师的引导下，学生开展自主探究学习，把握好理论与实践结合的教学方式。
环节三：范画演示供观看。经过对理论知识的讲授，了解和掌握了陶罐的轴对称和圆形的运动规律。接下来，教师借助多媒体数位板设备，结合本次课的素描陶罐理论知识，应用到具体的作画过程。教师演示陶罐中轴线绘制外形的作画步骤，学生边观察边了解中轴线的使用技巧。在塑造陶罐结构的过程中，教师重复椭圆运动规律并运用其理论知识实现陶罐结构的塑造技法，让学生认真观看。
设计说明：本环节重点在于将课堂的理论知识转化为绘画的技能，让理论知识在绘画实践之后进行巩固。借助数位板在大屏幕上进行，还可以录制成微课的形式，上传至教学平台，供学生反复观看。
环节四：教師指导学生画。教师在指导的过程中，再次了解学生对本次课堂理论知识的掌握情况。根据每位学生画面的存在问题进行指导。
设计说明：本环节是学生学习理论转化为技能的过程，在课堂上检验，通过作品了解掌握情况，是课堂教学效果评价方式之一。
环节五：文化引领艺术美。源远流长的中国传统文化，除了陶艺，还有更多的形式。通过视频的形式展播中国传统工艺大师作品，引导学生热爱中国传统工艺，尊重传统文化，要善于创造具有文化底蕴的艺术作品。
设计说明：课后总结提升环节，在于验证艺术的灵魂是文化。通过中国传统工艺文化引导学生爱国、爱文化、爱创作。
（三）教学评估
在教学评估环节，首先采取经验总结法，对学生课堂作品进行分析，了解学生掌握课堂理论知识的情况。接着用调查法，了解学生学习的反馈。调查对象为案例教学班2019级平面1班，调查方式是问卷调查的形式，问卷星APP无记名回答问题的形式。班级人数35人，发放问卷35份，回收35份。
根据调查反馈数据，94.29%的学生喜欢该案例的教学模式。教学环节的喜欢程度方面，环节二、环节三和环节四比较受欢迎，其中97.14%的学生喜欢环节二融入全息投影的环节。对掌握知识的情况分析，数值较高的是中轴线的作用和意义以及椭圆运动规律97.14%，陶罐结构技法94.29%。调查数据反映，学生经过案例的学习，能够较有效地完成知识的掌握。学生对案例中使用设备的喜欢程度，全息投影设备获得较高认可。
为了更精准地了解学生的掌握情况，邀请五位美术教师，对四个平行班的作业进行独立打分，再取平均分。案例教学班陶罐作业平均分成绩为86.5，明显高于其他三个班级。在课堂作业上发现，大部分学生基本上能够把握陶罐的中轴线辅助作画的步骤。同时，也重点分析了陶罐的结构，了解学生对椭圆运动规律的掌握情况，也看到学生较好的椭圆结构表现。
在本次课的教学设计中，借助全息投影技术渗透课堂重难点知识，使学生在创新科技的教学环境下，高效地理解理论知识，并直接在课堂上吃透、消化知识点，形成绘画技能。
五、全息投影技术在素描课堂教学案例的结论
此案例研究的突破点在于将信息化课堂与传统课堂有机融合，将素描静态化的学习状态与动态化的虚拟影像接轨，虚拟物象的空间透视结构关系，启发学生的自主探究意识。
（一）开发全息投影教学资源库
根据学生在素描教学理论学习的调查情况分析，透视规律、立体结构、比例关系等方面存在的问题，结合教材教学内容与学情分析，开发出符合学生理解素描理论知识的全息投影教学资源，同时，可以借助教学平台把该教学资源上传，成为线上资源。
（二）在素描课堂教学中运用全息教学资源
借助全息设备，将素描全息投影数字化教学资源在课堂上展示。根据讲授内容所涉及的理论重难点知识，选择相应的全息资源，让学生观察，获得本次课的知识。
（三）验证全息教学资源在素描课堂的价值
结合线上线下全息教学资源的学习，通过多次长期循环的教学实践，根据学生绘画技能和问卷调查的方式分析成效，获得该资源渗透课堂教学的价值。亦可采用作品鉴赏、展览和竞赛等方式，验证教学成效，体现资源的价值。
（四）全息教学资源在素描课堂的教学推广
作为教学资源，它的推广才是存在的意义，所以，根据全息投影技术运动素描课堂教学的模式，做好推广的规划。
参考文献：
[1]高俊.利用全息技术促进学生深度学习[J].湖北教育（科学课），2020（02）.
[2]苏永频.全息技术在智慧教育中的应用分析[J].科学技术创新，2019（33）.
[3]陈静.浅谈信息化教育背景下中职素描教学[J].高考，2017（36）.
[4]陈庆.浅析全息影像在民间美术设计中的运用[J].艺术科技，2015（10）.
关键词：虚拟成像技术;全息投影技术;素描;教学案例
一、全球虚拟成像技术发展现状
数字媒体技术日新月异，互联网、大数据、虚拟现实、人工智能等现代化信息技术快速发展，虚拟成像技术更是未来视觉领域的重点。虚拟成像技术，也称全息投影技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。美国麻省理工学院研究生Chad·Dyne借鉴海市蜃楼原理，发明了空气投影成像。澳大利亚Euclideon研发的全息投影桌可实现多领域的全息展示共享游戏桌。全息投影一直处于视觉感知领域，日本东京大学研究者突破性地研发了一台全息投影机“触觉克隆”，改变了全息的属性，让人类对它的物象产生了真实的触感。目前，可实现的全息投影技术包括：空气投影技术、激光束投影技术、雾幕立体成像系统以及360度全息投影技术等等。
二、虚拟成像技术在国内教育领域的应用现状
近年，虚拟成像技术应用于教育领域的发展态势呈上升状态。如：西南科技大学城市学院和广州南方测绘公司联手打造首个“3D全息投影虚拟仿真”教学科研一体化实验室，华南师范大学首次利用“5D+全息互动课堂”技术实现跨校区远程互动教学。该大学将与广东联通探索共建“5G智慧课室”，全息影像技术让教师分身跨校区同时授课成为现实。
虚拟成像技术除了在校企合作方面，在教学课堂实施环节也层出不穷。例如：上海市松江区新桥中学引入全息教学系统的生物公开课，借助全息影像技术把各种器官真实地展现在学生面前，实现沉浸式教学体验。
三、美术课程“素描”教学现状调查分析
素描教学现状以网络调查法开展，采用抽样调查的模式，调查方式通过“问卷星”无记名方式的形式，调查对象为平面专业的学生。调查内容包含学习态度、学习内容、学习方式、学习困惑、学习效率以及教学设备等方面。调查发放问卷共120份，回收有效问卷数据120份。
从数据分析得知，调查对象中87.5%的学生学习态度端正，喜欢学习素描，素描学习阶段停留在初级到中级。调查发现，55.83%的学生认为素描理论知识难掌握，由此得知，学生对于素描的理论知识掌握还有一定的差距。素描理论知识调查数据依次是空间虚实68.33%、物体质感63.33%、透视规律和比例关系58.33%以及立体结构和明暗调子52.5%。调查中发现在素描教学设备上，展示台占43.33%和计算机占56.67%，其他技术设备未曾使用。
结合问卷内容，对部分教师、学生进行了访谈，进一步了解素描课堂教与学存在的问题和原因：1. 素描学习普遍存在的问题是理论知识难掌握。难掌握的基础理论知识包括透视规律、物象结构、比例关系和空间虚实等等。2. 素描教学设备及功能不健全，影响课堂效率。课堂教学停留在实物展台和计算机的使用，功能设备弱。3. 教学手段单一无法实现多元知识的构建。面对单一的、长期的、枯燥的教学循环模式，会让学生形成抵触的、疲倦的学习心态。
四、虚拟成像技术在素描课堂实施的教学案例
本章节知识是静物素描单体陶罐课程。结合虚拟成像技术，将三维图像和视频渗透课堂教学，设计静物陶罐“椭圆结构透视规律”的教学案例。通过该教学案例的实施，引导学生深入地突破素描课堂理论难点。采用具体的影像和数理逻辑关系引导学生理解知识，提高课堂效率，并通过实验班学生问卷调查的方式，对学习效果进行评估。
（一）教学背景分析
1. 教学内容分析
“陶罐画法”节选自清华大学出版社的教材《素描基础教程——素描静物》第二章第五节的内容。本节教材内容在于讲授陶罐的结构、透视规律和绘画技法。陶罐是静物素描中至关重要的知识点，起到承上启下的关键作用，所以在此环节需结合前期的石膏几何体知识，还需要突破椭圆运动的透视规律，这是建立今后静物组合素描绘画基本功最关键的理论知识。
2. 学情分析
中等职业学校一年级下学期开始进入静物素描单体学习内容。学生经过一个学期对石膏几何体的学习，基本上能够把握几何体的造型，能够结合石膏几何体的结构和明暗进行处理。进入静物单体训练的时候，学生容易受静物复杂外形结构干扰，无法正确地把握静物的结构，特别是明暗关系更加难以处理。
3. 教学目标分析
根据新课标的教学要求，结合三维教学目标而确定本课的认知目标：引导学生了解中国古今的器皿文化以及简单的制陶程序;技能目标是掌握陶罐的结构和透视规律，结合素描技法创作陶罐;情感目标为提高对称审美修养，增强热爱民族的情感熏陶。
4. 教学重难点分析
教学重点：通过全息投影技术结合石膏几何体和静物陶罐的结构知识的讲授，引导学生掌握陶罐的结构和透视规律。
教学难点：引导学生通过全息投影技术展示，自主探究几何体圆形与陶罐圆形的运动透视规律。
（二）教学设计
课前翻转课堂。在雨课堂平台上发布小组课前预习，了解对称之美。提供素材供学生了解对称，并让其通过网络资源找到自己认为对称美的物体，然后分析该物体美的原因。
环节一：传统文化导课堂。邀请一个小组分享对称之美的课前预习情况。接着视频展播，播放我国古今器皿文化的发展史，重点介绍中国传统的制陶工艺。引导学生了解器皿文化，欣赏陶艺的艺术美，导入新课素描陶罐的学习。
设计说明：课前創设情境。将中国传统文化导入课堂，激发学生学习兴趣，引导学生热爱中国传统文化。 环节二：全息技术融课堂（重点环节）。实物展示。将陶罐展示给学生欣赏，了解陶罐的造型和特征。提出疑问：如何把握陶罐的结构和透视规律？请学生结合全息设备播放的“陶罐轴对称演示”，了解陶罐围绕中轴线自转的原理，并掌握陶罐的椭圆透视规律，从而掌握陶罐的结构（如图1）。让学生初步了解轴对称物体的特征。陶罐中轴线两边外形轮廓一致，它由无数个椭圆围绕中轴线而成，所以，中轴线为陶罐辅助线的重要作用，能精准地捕捉陶罐的造型，这就是轴对称的运用。再展示具体的陶罐单体绘画步骤图，强调中轴线的重要性和意义，是本次课的重点知识。了解中轴线，难点问题在于椭圆的透视。教师请学生观看下一个虚拟影像“圆形运动规律”，圆形分别围绕两条轴前后和左右运动，每转动15度椭圆暂停，引导学生观察，并思考正圆到椭圆的运动后的变化。接着，根据图例展示的椭圆对称轴分割面的比例数据（如图2）。通过具体的数值判断画面的大小，对接上之前所学的物体近大远小的透视规律，验证素描理论知识间是相互渗透的。经过上述内容，引导学生了解陶罐物体内部的椭圆结构关系。
设计说明：此环节是课堂教学的核心，整堂课借助信息化技术突破教学重难点。重点是引导学生了解陶罐中轴线的重要性和意义，难点是突破椭圆运动过程的透视规律，两者借助虚拟成像技术展现陶罐空间透视的影像。在教师的引导下，学生开展自主探究学习，把握好理论与实践结合的教学方式。
环节三：范画演示供观看。经过对理论知识的讲授，了解和掌握了陶罐的轴对称和圆形的运动规律。接下来，教师借助多媒体数位板设备，结合本次课的素描陶罐理论知识，应用到具体的作画过程。教师演示陶罐中轴线绘制外形的作画步骤，学生边观察边了解中轴线的使用技巧。在塑造陶罐结构的过程中，教师重复椭圆运动规律并运用其理论知识实现陶罐结构的塑造技法，让学生认真观看。
设计说明：本环节重点在于将课堂的理论知识转化为绘画的技能，让理论知识在绘画实践之后进行巩固。借助数位板在大屏幕上进行，还可以录制成微课的形式，上传至教学平台，供学生反复观看。
环节四：教師指导学生画。教师在指导的过程中，再次了解学生对本次课堂理论知识的掌握情况。根据每位学生画面的存在问题进行指导。
设计说明：本环节是学生学习理论转化为技能的过程，在课堂上检验，通过作品了解掌握情况，是课堂教学效果评价方式之一。
环节五：文化引领艺术美。源远流长的中国传统文化，除了陶艺，还有更多的形式。通过视频的形式展播中国传统工艺大师作品，引导学生热爱中国传统工艺，尊重传统文化，要善于创造具有文化底蕴的艺术作品。
设计说明：课后总结提升环节，在于验证艺术的灵魂是文化。通过中国传统工艺文化引导学生爱国、爱文化、爱创作。
（三）教学评估
在教学评估环节，首先采取经验总结法，对学生课堂作品进行分析，了解学生掌握课堂理论知识的情况。接着用调查法，了解学生学习的反馈。调查对象为案例教学班2019级平面1班，调查方式是问卷调查的形式，问卷星APP无记名回答问题的形式。班级人数35人，发放问卷35份，回收35份。
根据调查反馈数据，94.29%的学生喜欢该案例的教学模式。教学环节的喜欢程度方面，环节二、环节三和环节四比较受欢迎，其中97.14%的学生喜欢环节二融入全息投影的环节。对掌握知识的情况分析，数值较高的是中轴线的作用和意义以及椭圆运动规律97.14%，陶罐结构技法94.29%。调查数据反映，学生经过案例的学习，能够较有效地完成知识的掌握。学生对案例中使用设备的喜欢程度，全息投影设备获得较高认可。
为了更精准地了解学生的掌握情况，邀请五位美术教师，对四个平行班的作业进行独立打分，再取平均分。案例教学班陶罐作业平均分成绩为86.5，明显高于其他三个班级。在课堂作业上发现，大部分学生基本上能够把握陶罐的中轴线辅助作画的步骤。同时，也重点分析了陶罐的结构，了解学生对椭圆运动规律的掌握情况，也看到学生较好的椭圆结构表现。
在本次课的教学设计中，借助全息投影技术渗透课堂重难点知识，使学生在创新科技的教学环境下，高效地理解理论知识，并直接在课堂上吃透、消化知识点，形成绘画技能。
五、全息投影技术在素描课堂教学案例的结论
此案例研究的突破点在于将信息化课堂与传统课堂有机融合，将素描静态化的学习状态与动态化的虚拟影像接轨，虚拟物象的空间透视结构关系，启发学生的自主探究意识。
（一）开发全息投影教学资源库
根据学生在素描教学理论学习的调查情况分析，透视规律、立体结构、比例关系等方面存在的问题，结合教材教学内容与学情分析，开发出符合学生理解素描理论知识的全息投影教学资源，同时，可以借助教学平台把该教学资源上传，成为线上资源。
（二）在素描课堂教学中运用全息教学资源
借助全息设备，将素描全息投影数字化教学资源在课堂上展示。根据讲授内容所涉及的理论重难点知识，选择相应的全息资源，让学生观察，获得本次课的知识。
（三）验证全息教学资源在素描课堂的价值
结合线上线下全息教学资源的学习，通过多次长期循环的教学实践，根据学生绘画技能和问卷调查的方式分析成效，获得该资源渗透课堂教学的价值。亦可采用作品鉴赏、展览和竞赛等方式，验证教学成效，体现资源的价值。
（四）全息教学资源在素描课堂的教学推广
作为教学资源，它的推广才是存在的意义，所以，根据全息投影技术运动素描课堂教学的模式，做好推广的规划。
参考文献：
[1]高俊.利用全息技术促进学生深度学习[J].湖北教育（科学课），2020（02）.
[2]苏永频.全息技术在智慧教育中的应用分析[J].科学技术创新，2019（33）.
[3]陈静.浅谈信息化教育背景下中职素描教学[J].高考，2017（36）.
[4]陈庆.浅析全息影像在民间美术设计中的运用[J].艺术科技，2015（10）.