1.2 概念
3D是英文“3 Dimensions”的缩写，中文语义可以指：立体、立体的，三维、三维的， 3D空间、3D空间的，或3D坐标。3D即指长、宽、高或者X、Y、Z坐标轴，换句话说， 3D就是立体。3D是一个相对概念，相对于只有长和宽的2D平面而言。
图1.5 3D概念图
在百度词条中检索“3D”，会给出以下检索结果：
表1.2 在百度词条中检索“3D”给出的检索结果
续表
教育相关的3D技术是未来值得关注的新技术，将带来教学、学习和研究领域的创新。3D在教育教学上的应用具有美好的前景，如何有效地将其应用到学习领域，为用户提供学习支持，还有待深入研究。
1.2.1 3D教育
3D教育是以可视化的3D建模为基础，通过项目学习的方式，综合应用3D影像、AR、MR、VR、3D打印等3D技术，实现“从创意到实现”完整的学习与认知过程，鼓励“手脑并用”，培养学生的跨学科学习能力、团队协作能力和数字表达能力的一种创新教育。
3D建模是3D教育的基础和精髓。3D教育是3D建模、3D影像、AR、MR、VR、3D打印等3D技术、方法和思想应用于教育教学领域的总和，是3D建模、3D影像、AR、MR、VR、3D打印等3D技术在教育行业的具体应用。这是3D教育的一个方向，这个方向是站在3D技术的角度看教育需求，看行业应用。
只有把3D教育下沉到建模和建模思维的训练，才能体现3D教育的创造力，纷繁芜杂的3D技术才能找到共同的根基。
把3D教育下沉到3D建模之后，3D教学的内容和目标也会更加清晰，建模思维的培养才是3D教育的目标和方向。
图1.6
图1.7
简单来说，3D教育就是3D技术在教育中的应用。3D教育主要研究内容之一就是如何让3D技术成为教育信息化的助推器。
图1.8 3D技术看教育
3D教育的另一个方向是从教育需求看3D技术（3D建模、3D影像、AR、MR、VR、3D打印等），基于教育教学中实际需求向3D技术寻求解决问题的思路和方法。
图1.9 教育寻求3D技术支持
3D教学就是利用3D技术模拟难以讲解的教学场景，把在现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程，以及一些不可能出现的场景（如金字塔是如何建成的、晶体的内部结构、天体形成等）在3D教室呈现，为学生创设一个情景化的学习环境，多维度呈现学习内容，调动学生视觉、听觉、动觉等多感官参与，让学生们感受到极强的逼真感，使抽象的概念和理论更加直观化、形象化。并且在3D教室中，学生可以放心地进行各种学习中（如物理、化学等）的实验（如爆炸、化学反应、青蛙解剖等），不必担心操作的失误所带来的各种危险。
按照时间和空间的维度，从宏观和微观的角度，可以把3D教育需求分为：
（1）时间尺度上的宏观教育需求；（2）时间尺度上的微观教育需求；（3）空间尺度上的宏观教育需求；（4）空间尺度上的微观教育需求。
图1.10
3D教育可以解决传统教育教学中的难点部分，这些难点可以分为以下几个方面：
图1.11 3D教育需求
（1）从时间尺度看，有时间跨度极大的宇宙演化过程，也存在极短时间内发生的不易观察的光电效应等；
（2）从空间角度看，有宏观上星云形成过程，也有微观上原子、分子的构成和蛋白质四级结构等知识；
（3）一些抽象的概念，超出了日常生活经验的范畴，很难通过想象认识清楚，只靠教师单纯的讲授，效果欠佳，学生理解困难；
（4）对于一直强调的高效的课堂目标，依靠传统教学手段已到天花板，教学效率难以进一步提高；
（5）传统教育教学难以突破以知识为导向，以分数论英雄的局限，迫切需要评价的新手段、新思路。
解决以上这些传统教育的难点正是3D教育的优势所在，3D教育形象、直观、可交互性强、评价多元化等特点能够满足上述教育需求。3D教育以3D建模和3D影像为内核，再以VR技术、AR技术、MR技术和3D打印为外延，构成了教育难题在技术上的具体实现路径。
图1.12 3D技术的内涵与外延
3D教育的实施不可或缺的要素：3D资源、3D装备和3D教学，简称“3D教育三要素”。3D资源是3D教育的“精神食粮”，没有3D资源，3D教育就难为“无米之炊”；3D装备是3D教育的基础，为3D教育提供物质保障；3D教学是3D教育的灵魂，3D教学的水平直接决定3D教育水平的高低。
3D教育作为一种新兴的教育形式，其核心内容就是3D显示技术、VR技术和仿真等技术在教育教学领域的应用，这是3D教育的内涵。而其他相关技术应用则构成了3D教育的外延部分。
1.2.2 3D技术
与3D教育相关的技术统称为“3D教育技术”，包括3D建模和3D影像，这两者构成了3D教育技术的核心，为3D教育提供基础性和特征性支撑，决定了3D教育的主要形态，是3D教育技术的内涵部分。
图1.13 3D技术图解
同时3D教育技术又不仅限于上述两种特征技术，VR技术、AR技术、MR技术和3D打印技术是对3D教育技术必不可少的补充，构成了3D教育技术的外延。
3D教育技术的内涵和外延靠3D建模实现有效连接。3D打印和3D影像只是3D建模的不同输出和呈现方式，3D打印以实物的方式呈现3D建模的结果，而3D影像则是计算机3D视觉表达。此外，还有其他的呈现方式和显示方式，如3D全息显示等。
图1.14 3D教育外延与内涵的联系
3D打印、VR技术、AR技术和MR技术目前与教育的关系最为密切，研究最多、影响最大的也当属这几大技术，它们构成了3D教育技术的内涵。AR技术把虚拟世界套在现实世界并进行互动，又与VR技术相关。3D打印在教育应用中，突出要求学生建模能力、空间想象力，也是3D教育技术的重要方向。
图1.15 3D教育的技术支撑
图1.16 信息技术
3D打印、3D影像、VR、AR、MR和3D建模之间有没有关系？直观上的感觉是有关系、有关联的。那么它们之间到底是什么关系？是大小关系？VR比3D的范畴大？还是3D比VR的范畴大？如果不是大小关系，那是什么关系？对这个问题的探讨还会持续一段时间，但目前来看，有个关系是确定的—不管是3D打印、3D影像、VR、AR、MR，还是3D建模都有一个共同的上位词：信息技术（Information Technology，简称“IT”）。