引言

根据《义务教育艺术课程标准（2022年版）》的核心理念，小学美术教育要以“核心素养”为向导，着重整合数字技术的运用，进而拓宽艺术创作的多种途径，伴随信息技术持续更新，三维（3D）技术慢慢变成教育范畴的研究焦点，把3D技术融合到小学美术课堂里，既会推动传统教学模式的革新转变，又可以极大地充实教学资源，而且能明显加强学生的创新意识，审美水平以及动手操作能力。

十堰市东风23小学积极落实国家教育数字化转型战略，依靠数字技术优化教学效能并推进教育革新，该校坚持“科技引领教育，创新驱动发展”理念，潜心探寻数字化技术在教育管理中的应用价值，力求营造高效，便捷，个性化的学习环境，加快教育治理现代化进程。

一、3D技术与美术课程的深度融合

（一）3D技术的引入与创新应用

十堰市东风23小学在美术教育领域尝试性地把3D技术融入进来，利用3D建模、3D打印这类现代工具创建艺术创作平台，目的是借助3D技术来激发学生的创新思维潜能，而且要全面提高他们的艺术素养和信息技术综合应用水平。

在教学过程中，教师通过示范操作以及小组合作的方式，有步骤地指导学生学习3D建模软件的主要应用技巧，利用虚拟仿真平台，学生可以把抽象的理论知识变成具体的三维模型，再配合手工艺制作环节，把数字设计成果转变成实物作品，加深对3D技术的认识，提高动手能力，这样的综合型教学活动不但改进了课堂效果，而且极大地改善了学生的创新意识和动手能力（图1）。

（二）典型案例

1.典型案例：武当仙踪·古筑新生——3D技术赋能武当山古建筑数字化再生

武当山古建筑群作为世界文化遗产，有着独特的建筑艺术特点和历史文化内涵，为了让学生更好地了解武当山古建筑的历史意义和美学价值，十堰市东风23小学美术课采用AI图像生成技术和3D打印技术对传统的武当山古建筑进行数字重现和精准复原。

我们全面收集了武当山古建筑方面的图文及影像材料，再借助人工智能图像识别技术对其整体结构形态、肌理分布情况以及色彩搭配构成等方面的重要元素予以准确剖析，进而给三维重建工作给予了有力支撑，凭借MagicaVoxel，Sculptris Alpha6这样专业的制作软件，联系先前的数据处理成果来逐次构筑出古建筑的具体数字模型，既锻炼了自身对三维建模操作的掌握能力，又真切体会到古建筑空间布局的规律性以及审美意趣方面的特性价值，最后输出出来的高精确度3D模型能被顺利纳入UnrealEngine5这个虚拟环境之中，从而达到沉浸式的互动效果。

武当山古建筑复原项目实践研究，让学生深入了解了中华优秀传统文化的基本内涵，从而增强了学生对文化的认同感以及民族的自豪之情，让学生们能够充分施展自身的创新想法以及实际操作技能，使得传统艺术形式同现代科技手段实现有机联系在一起，在虚拟呈现平台之上，并以互动式体验手段为学生带来全方位、深层次地感知古建筑的艺术魅力的机会，从而有助于提高学生的美感素养并增强他们艺术鉴赏能力（图2）。

2.典型案例：做一名产品设计师《创意无限·3D打印手机壳设计》

通过这个课程的学习，学生可以全面提高自己的产品设计水平，凭借个性化的手机壳来表现自身的审美趋向以及艺术创造才能，所创作的作品包含极简主义，动漫元素，传统纹饰等多种风格，完全体现出其独特的艺术表达特点。 从3D模型变成实物产品期间，学生们全面掌握了不少关于3D打印机操作的技术要点，也知道了怎样对3D打印材料做出分析，还学会了打磨，喷涂这样的后期加工技艺，这种实践流程很好地锻炼了他们的动手能力和解决问题的技巧。

本课程要引领学生自己去规划并制作个性化的手机壳产品，通过实践教学活动来全方位提升学生的空间思维能力，创新意识以及手工技艺水平，而且有效地激起学生对美术设计范畴学习的兴趣和参与热情（图3）。

3.典型案例：筑梦微界·创意小屋——3D打印结合微场景制作

十堰市东风23小学为了提升学生的综合素质，积极地推进跨学科融合以及综合实践活动，该校利用微场景制作项目，把美术课、科学课以及信息技术等多门课程资源整合起来，搭建起多元化的学习平台，在杨曙光老师和金悦老师的细心指导下，学生们用3D打印技术和传统手工艺相结合，在艺术创作过程中尽情发挥自己的情境感知能力和创新思维能力，完成了一组富有创意的作品（图4）。

在微场景创作实践过程中，教育者重视强化学生的主体地位和自主发展意识，教师引导学生按照自己的兴趣爱好以及创新思维去展开创作活动，而且给学生给予各种各样的资源支撑和技术支撑，依靠团队协作形式，学生在彼此交流经验和分配任务之后，共同制作出许多高质量的微场景项目作品，在校内得到广泛的流传。

二、表情分析技术在评估学生上课效果中的应用

（一）表情分析技术的引入与背景

为了更加客观、精确判定学生在课堂上的参与情况以及学习效果，十堰市东风23小学率先采用依靠深度学习的表情分析技术，这项技术利用卷积神经网络（CNN）分类算法，可以自动分析学生面部表情的动态改变，以此推测他们的情绪状况和认知投入程度，这个革新性的办法不但扩充了教学评价的研究范围，而且给老师赋予了随时观察学情，改良教学规划的新手段，进而提高教育品质和课堂互动效率。

（二）实验设计与实施

本研究将杨曙光教授设计的《天外来客》作为研究对象，用实验组和对照组的比较方式，仔细探究3D信息技术在教学情境当中对学生成就感和情绪反应产生的影响，研究显示，借助3D技术实施的教学活动不但极大地加强了学生的积极情感体验，而且有效地改进了他们的课堂参与热情和革新意识，从数据来看，在3D技术的支持之下，学生的学习注意力明显得到改善，而且表现出更强烈的自我探究愿望和革新思维能力。实验组学生出现积极情绪的频率更多，持续时间也更久，他们消极情绪产生的可能性远低于对照组，这个实证研究给教学改良给予了科学的支撑，促使教师尽快改变教学策略，改良课程安排，从而更好地符合学生的学习需求和成长目的。

三、基于Unreal Engine5平台的数字化虚拟博物馆的构建与应用

（一）Unreal Engine5技术概述与虚拟博物馆的构建

作为当下游戏开发领域的核心技术平台，虚幻引擎5（Unreal Engine5）有着非常强大的实时渲染性能，精确的物理仿真机制以及多样的交互特性，所以在影视制作，数字娱乐，建筑可视化等诸多领域都有着十分明显的应用价值，东风23小学也及时地察觉到了这种技术革新动向，打算在校内创建起一个专门针对学生的沉浸式虚拟博物馆系统。

（二）虚拟博物馆的功能与特色

虚拟博物馆最显著的优点就是创造出沉浸式的艺术体验环境，利用Unreal Engine5的高超图形渲染技术，观众可以切实感受到实体博物馆的环境氛围，还能对艺术品的细节特征展开细致探究，不管是古典画作上的细小笔触，还是雕塑作品的立体质感，在虚拟空间内都能做到逼真再现，此平台里设有一些交互功能模块，像多角度转动，局部放大等功能，帮助用户从多种角度剖析艺术品，除了主要展品展示之外，虚拟博物馆还集合了很多资源内容，囊括艺术史文献，汽车展览，青铜器专门项目以及植物科普等多个领域，进而让受众拓宽自己的知识体系并且优化审美能力。

虚拟博物馆冲破传统物理空间及时间维度的限制，艺术文化传播的效率得到极大提升，在校期间，学生可凭借数字化设备参加线上展览，而在空闲时刻，他们便可用个人移动终端自由探寻，达成跨地域的艺术学习感受，该平台设有作品展示板块，使用者可以上传三维模型，数字绘画之类的革新成果，再通过网络媒介把创作观念传递给校内外观众，进而推动不同文化背景下的交流与互动（图5）。

四、结语

（一）成效

教学模式和学习方法的更新改进实践活动研究：十堰东风23小学依靠3D技术，表情识别算法等先进的现代信息技术，使学校的教育观念产生系统的革新，在这种崭新的教育架构之中，学生自主开展学习的主观积极性能得到明显的增进，培养其创新思想与钻研探求精神的作用同样存在有效地提高。

教育教学质量的提升： 数字化技术得到广泛运用以后，学校教育质量得到很大改善，跨学科整合和综合性实践环节的开展，学生核心素养和创新能力的培养变得切实可行，以表情识别为代表的各类技术工具给教学成效评价赋予了科学根据，教师可以及时调整教学方案，从而推动教育效果不断改进和加强。

学生综合素质的培养： 在数字化转型的过程中，十堰市东风23小学把提高学生的综合素养当作主要目标，通过开展微场景塑造，三维建筑设计以及武当古建筑数字化修缮之类的实际操作教学活动，学生不但加深了对专业知识的认识，而且明显增强了团队合作意识和跨学科融合能力。

（二）反思

教育机构在数字化转型上虽有小成，但技术融合的深浅和宽窄依然不够充分，怎样把3D技术妥善融合进去改善美术教育形式，怎样让表情识别算法更准确之类的问题，都需要依靠系统的研究和尝试来解答。

数字化转型给教师的专业素养以及信息技术应用能力设定了更高的标准，学校要完善师资培训体系，规划多种支持方案，促使教师全面掌握现代信息技术及其教学应用办法，改善数字化教育的品质和成果。

教育数字化转型期间，学校应重点塑造科学合理的教育资源分配体系，合理安排已有3D打印设备的运用形式，开发优质数字教学资源，渐渐变成教育界必须解决的主要问题。

参考文献：

1. [1] 华香. 多模态交互技术赋能小学美术沉浸式教学场景构建与研究[J]. 中国新通信,2025,27(15):242-244.
2. [2] 林赛棋. 基于真实情境的小学美术跨学科项目化学习设计与实施——以“木兰陂生态公园入口段改造3D设计探究”项目为例[J]. 福建教育学院学报,2025,26(05):97-101.
3. [3]赵燕鸿. 小学美术VR教育游戏的开发与应用[D]. 江西科技师范大学,2024.