周春樵，朱思征

大學(xué)的教學(xué)方式通過幾百年發(fā)展變遷，經(jīng)歷了不斷的改革和進(jìn)步，從單一的個別教學(xué)模式到班級授課模式的轉(zhuǎn)變，并在此發(fā)展主線上呈現(xiàn)出多樣化的軌跡。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要包括教師講臺授課、室外講解、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程在線教學(xué)、慕課等)，但受到資源、地域等方面的限制，都存在一定的缺陷。隨著現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，大學(xué)的教育形式將向個性化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化方向發(fā)展。4D電影技術(shù)的出現(xiàn)是視覺影像技術(shù)的革命性變化，除了具備3D電影模擬出真實(shí)場景外，4D電影還能讓人在觀影過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的“身臨其境”的感覺。在未來信息化的時代，引進(jìn)4D電影技術(shù)將會給傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)方式帶來顛覆性的變革，讓學(xué)生能在虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境里全方位的感知教學(xué)內(nèi)容，具有一定創(chuàng)新性的發(fā)展趨勢。

一、關(guān)于4D電影技術(shù)

(一)什么是4D電影

4D電影是立體電影和特技影院結(jié)合的產(chǎn)物。隨著三維軟件在國內(nèi)越來越廣泛的應(yīng)用，4D電影也得到了飛速的發(fā)展。4D電影也叫四維電影，它由三維立體電影和周圍的環(huán)境模擬組成的四維空間，但不是幾何意義上的四維空間。在3D立體電影的基礎(chǔ)上加環(huán)境特效、模擬仿真而組成的新型電影產(chǎn)品，通過給觀眾以電影內(nèi)容聯(lián)動的物理刺激，來增強(qiáng)臨場感的效果。

(二)4D電影技術(shù)與傳統(tǒng)電影技術(shù)的比較

4D電影在制作方式、制作工藝方面與2D以及3D電影都有一定的區(qū)別，具備更多的優(yōu)越性。

2D電影即為傳統(tǒng)的平面電影，在觀影空間里表現(xiàn)為2維(只有長和高，沒有寬)，電影播放載體一般為膠片，制作工藝復(fù)雜，復(fù)制過程有一定的衰減。聲音呈現(xiàn)方面，采用的是模擬單聲道。畫面上有時有劃痕、晃動、接片干擾等。

3D電影在觀影空間里表現(xiàn)為3維空間(長、寬、高)，國際上以3D電影來表示立體電影。它將兩影像重合，產(chǎn)生三維立體效果，當(dāng)觀眾戴上立體眼鏡觀看時，有身臨其境的感覺。電影制作流程包括劇本討論、概念設(shè)計(jì)、分鏡故事板、粗模、貼圖材質(zhì)、骨骼蒙皮、分鏡動畫、燈光、3D特效、分層渲染、后期剪輯等。3D電影的載體有磁帶、磁盤和光盤。電影資源可以完美克隆。畫面無抖動、平滑、色彩鮮明飽滿。3D電影技術(shù)現(xiàn)主要應(yīng)用于科幻電影、珍寶欣賞、遠(yuǎn)距醫(yī)學(xué)等方面。

4D電影技術(shù)是在3D基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)字電影技術(shù)。它依靠三維立體電影和周圍環(huán)境來模擬四維空間，從而給觀眾更加逼真的電影觀感。從架構(gòu)層面上來說，4D電影技術(shù)是在3D電影與特技影院相結(jié)合的條件下來完成的。在畫質(zhì)和視覺方面，4D電影除了具備立體的視覺畫面外，還能通過影院的特殊裝備來營造出一種與影片相匹配的環(huán)境，讓觀眾能從視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多重身體感官體驗(yàn)電影的放映效果。在技術(shù)層面上，4D電影應(yīng)用到了傳感、機(jī)電控制、同步控制、仿真、氣動裝置、多計(jì)算機(jī)通訊、偏振立體顯示、數(shù)碼影視以及圖像拼接等高新技術(shù)。4D影院的發(fā)展非常迅猛，表現(xiàn)形式也根據(jù)人們不斷提高的娛樂需求有了很大的發(fā)展，平面銀幕方式的4D影院正受到環(huán)幕方式的沖擊，而新型特技座椅配合動感平臺，又使4D影院進(jìn)入了一個嶄新的階段。因此，相對于傳統(tǒng)電影，4D電影無論在電影制作層面，還是觀眾觀影感受方面，都具有劃時代的意義。

(三)4D電影技術(shù)原理

4D電影是隨著自動化、智能控制技術(shù)的發(fā)展而新興的一種新的電影技術(shù)，該技術(shù)充分利用自動智能控制，通過主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對放映、座椅和閃光燈、聲音、供水、供氣等設(shè)備的聯(lián)動協(xié)同工作，并同步模擬出與電影畫面中一致的場景，使觀眾雖身在座位上，但真切感覺如同走入立體電影中的情節(jié)和實(shí)景。

4D影院一般由立體放映系統(tǒng)、特效座椅與特效設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三個基本要素組成。

1.立體放映系統(tǒng)包括立體影片和立體放映設(shè)備，4D影院所播放的具有立體效果的影片，通常采用數(shù)字電影特技技術(shù)制作。目前主要有電影機(jī)放映與投影儀放映兩種系統(tǒng)。觀看4D立體電影時，觀眾要佩戴偏光立體眼鏡。這是由于影片的圖像在計(jì)算機(jī)生成時利用立體成像技術(shù)，分別輸出制作了存在著左右眼視差的兩套電影膠片，放映時，兩臺放映機(jī)同步放映，并在放映鏡頭前分別裝置兩個偏振軸互成90度的偏振鏡，看到的就是立體影像。

2.特效座椅與特效設(shè)備是4D影院與一般影院相區(qū)別的標(biāo)志性特征。通過4D特效座椅和特效設(shè)備的共同作用，才能夠?qū)崿F(xiàn)在立體視覺基礎(chǔ)上的“身臨其境”。4D特效座椅以兩個座位為一個單元。4D特效座椅可在計(jì)算機(jī)控制下配合影片鏡頭的運(yùn)動進(jìn)行同步的動作。特效座椅及其它特效設(shè)備與影片精確的配合，制作出特殊的效果，例如自然界中的風(fēng)、水等效果及生活中比較常見的振動、墜落等。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括影院中央控制系統(tǒng)、特效控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、供氣供水系統(tǒng)。影院中央控制系統(tǒng)主要完成的功能是:負(fù)責(zé)電影放映、特效控制、電影音效系統(tǒng)的同步運(yùn)行，它主要是由一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制軟件構(gòu)成，是4D影院的大腦。特效控制系統(tǒng)用來實(shí)現(xiàn)特效座椅與特效設(shè)備的動作，在總控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下，與電影劇情進(jìn)行同步運(yùn)行。音響系統(tǒng)多采用數(shù)字立體環(huán)繞音效，與電影畫面同步。供氣供水系統(tǒng)由空壓機(jī)、儲氣罐、壓力泵、水箱組成，管道和閥門與特效設(shè)備連接，使得座椅可以升降、振動等。壓力泵和水箱主要完成噴水效果。

二、4D電影技術(shù)在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

(一)傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)形式

中國傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)形式主要有講授法、討論法、直觀演示法、練習(xí)法、讀書指導(dǎo)法、任務(wù)驅(qū)動法、參觀教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)法等。不同的教學(xué)方法衍生出形式各樣的教學(xué)傳授媒介，如傳統(tǒng)課堂里的黑板、粉筆、標(biāo)本，現(xiàn)代的多媒體教學(xué)的幻燈片、數(shù)字投影、錄音、遠(yuǎn)程視頻等?？茖W(xué)、合理地選擇和有效地運(yùn)用教學(xué)方法，要求教師能夠在現(xiàn)代教學(xué)理論的指導(dǎo)下，熟練地把握各類教學(xué)方法的特性，能夠綜合地考慮各種教學(xué)方法的各種要素，合理地選擇適宜的教學(xué)方法并能進(jìn)行優(yōu)化組合。

現(xiàn)代多媒體教學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。多媒體教學(xué)將語音處理、圖像處理、視聽處理技術(shù)集成化，通過計(jì)算機(jī)軟硬件的存儲、加工、傳輸?shù)冗^程來進(jìn)行教學(xué)，讓教師傳授知識的途徑從“一個人+一支粉筆+一塊黑板”轉(zhuǎn)向數(shù)字化教學(xué)。多媒體教學(xué)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分有主機(jī)、視頻、音頻、輸入輸出設(shè)備、高級多媒體設(shè)備;軟件部分分為系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，如多媒體操作系統(tǒng)、媒體制作開發(fā)軟件以及多媒體外設(shè)驅(qū)動軟件和驅(qū)動接口程序等。相對于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，多媒體教學(xué)更具有優(yōu)勢:

1.直觀性。能夠多角度的觀察對象，突出教學(xué)重點(diǎn);2.交互性。讓更多的學(xué)生主動參與教學(xué)，有助于提高學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu);3.針對性。使針對不同層次學(xué)生的教學(xué)成為可能;4.智能性。圖文并茂的教學(xué)形式能更智能的進(jìn)行教學(xué)工作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情;5.可重復(fù)性。可復(fù)制式的教學(xué)模式能更好的突破教學(xué)難點(diǎn)，幫助學(xué)生更好的記憶課本知識點(diǎn)。

相反，多媒體教學(xué)也存在一定的缺點(diǎn):

1.多媒體課件的質(zhì)量好壞不一。劣質(zhì)的多媒體教學(xué)課件可能難以發(fā)揮教學(xué)優(yōu)勢，其可能存在表現(xiàn)形式單一，使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒;

2.教師教學(xué)能力弱化，缺失課堂互動性。語音傳教的教學(xué)形式很大程度上會讓教師偏重語音的強(qiáng)化，弱化現(xiàn)場教學(xué)的控制力，有些教師有可能產(chǎn)生一旦離開多媒體課件就無法教學(xué)的結(jié)果。過度的依賴多媒體教學(xué)也會導(dǎo)致教師教學(xué)引導(dǎo)力和學(xué)生主體作用消失的情況。

3.學(xué)生主觀思維喪失，教學(xué)效果不理想。多媒體教學(xué)使得教學(xué)信息不斷增大，教學(xué)節(jié)奏加快，重點(diǎn)知識點(diǎn)難以突出，學(xué)生只能被動的接受授課內(nèi)容，缺失思維過程，削弱學(xué)生分析和解決問題的能力。

(二)4D電影技術(shù)的教學(xué)引進(jìn)

電影技術(shù)本身是大學(xué)教育教學(xué)的重要資源和方法，4D電影技術(shù)把最先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)運(yùn)用于電影的制作、存儲和傳輸之中。4D電影技術(shù)是集數(shù)字技術(shù)和電影技術(shù)為一體的現(xiàn)今最先進(jìn)的影像感受展示技術(shù)，更應(yīng)該在大學(xué)教育教學(xué)中得到應(yīng)用。

4D電影技術(shù)與大學(xué)課程整合，是運(yùn)用該其技術(shù)特征，在課程教學(xué)過程中把信息技術(shù)、信息資源、信息方法、人力資源和課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、課程資源以及課程實(shí)施等融合為一體，從根本上改變傳統(tǒng)教和學(xué)的觀念以及相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、方法和評價手段，共同完成課程教學(xué)任務(wù)的一種新型的教學(xué)方法。

4D電影技術(shù)可以將大學(xué)課堂更加科技化和形象化，將一些晦澀難懂的物理和化學(xué)定理更加鮮明化，通過模擬天體運(yùn)動、溫度變化、光亮調(diào)節(jié)，并配合煙霧、噴水、掃腿和特技座椅，可以讓學(xué)生們身臨其境的去體會這些自然定律，更好的將這些定理去記憶和運(yùn)用于實(shí)踐。此外，4D電影技術(shù)可以將大學(xué)教學(xué)課件制作成教學(xué)電影的形式，讓學(xué)生在上課的時候能在汲取課本知識的同時也能享受教學(xué)電影的魅力，提升大學(xué)生對大學(xué)課堂的興趣，完善自身的發(fā)展。在一些具有個性特征的科學(xué)學(xué)科的課件制作方面，如醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等，可以采用4D電影技術(shù)將高分辨率、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大的課件畫面以立體動感的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，它通過像素重構(gòu)技術(shù)，將畫面按“幀”進(jìn)行插入、移動、修改、刪除等編輯，能營造出一種宏觀的教學(xué)立體畫面。

此外，由于4D電影技術(shù)具備數(shù)字式線痕去除、數(shù)字缺陷消除等功能，可以利用數(shù)字電影技術(shù)來修復(fù)大學(xué)教學(xué)中的歷史資料影片、科教片以及資料片，長期保存這些電影資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的高效可持續(xù)利用。

結(jié)語

伴隨著數(shù)字化時代的到來，4D電影將會是未來電影產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，將4D電影技術(shù)運(yùn)用在大學(xué)教育中，一方面可以提高教育教學(xué)科學(xué)化的發(fā)展水平，另一方面也可以充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，對專業(yè)知識傳播起到重要促進(jìn)作用。作為教育工作者，筆者認(rèn)為4D電影技術(shù)在大學(xué)教育教學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。