p3d数字模型助推基础教育学科教学

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》，在9月底由教育部、深圳市人民政府主办，中央电化教育馆、广东省教育厅、深圳市教育局承办的首届“全国中小学信息技术教学应用展演”上，p3d数字模型教学系统全面展示了由创新的3d技术打造的互动教学方式（见图1），获得了领导和参观者的高度关注和好评。

p3d数字模型教学系统是利用“虚拟现实建模语言”（vrml）技术创建的交互式三维教学模型，能以极其逼真的高画质三维视觉效果呈现在师生面前，同时拥有强大的交互功能，模型可灵活旋转、缩小、放大和拖拽。通过交互式操作可以全方位多角度地观察三维模型，使观察者可以便捷、形象地了解模型，实现了人与数字化三维模型实时互动的效果。

p3d数字模型教学系本文由论文联盟收集整理统在教学实践中，面向基础教育，以科学精确的细节刻画和教学方法独特的观念解决方案为特色，提供给教师和学生鲜明的视觉支持；进行科学知识的口述和书面的说明，帮助教师解说复杂的教学知识，并借助3d动画介绍奇妙的科学现象，有效促使学生形象具体地理解科学知识，极大地增强了对知识点的记忆、专注和参与程度，为学生和教师创造了一种加强感性认知科学知识的有利条件。

其功能具体表现为：

（1）沉浸感——使学生全身心地投入到p3d数字模型所创建的三维虚拟环境中。

（2）交互性——使学生对模拟环境内物体可操作的程度如同从现实环境所得到自然反馈的程度（包括实时性）。

（3）构想性——三维虚拟现实技术应具有广阔的想象空间，可拓宽学生的认知范围，不仅可再现真实存在的事物，也可以构造客观条件难以发生的环境。

通过虚拟现实技术表现自然科学系统的结构和动态，进行演示、探索教学，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境并改变学生的思维和学习方式。

所有的模型均具备交互特性，借助投影仪、电脑鼠标、交互式电子白板、触摸式液晶屏和平板电脑等输入输出设备，可以在图像里进行无限可能的自主操作，还可以利用p3d简便的绘图工具，直接在图像和视频上自如涂写，并能够编辑保存成图片形式以便彰显个性化的教学内容。其应用范围包括普通课堂，生物、地理、化学专用教室，多媒体教室，学生机房等，可以部署在整个校园网

络之中。

p3d数字模型目前应用的学科有：

1.生物

具备引人入胜的人体内部旅行功能，提供的虚拟现实三维图像（见图2），由三个独立并重叠的图层为组成元素（肌肉、骨骼和内脏本文由论文联盟收集整理），可以有灵活的组合展示方式。此外，通过精细的三维图像和视频来展现身体的不同部分和生理过程，从而对人体进行全面深入的探究。

将晦涩的科学话题表现得易于解释，例如细胞分裂的过程、dna双螺旋上的氮氢和氧氢桥结构、dna的复制，我们的身体如何被有害的病毒和细菌感染及自我防护的过程。

将众多不同种类的动植物通过栩栩如生的三维交互式模型展现出来，使学生在学习理解的同时更惊奇于地球上不同的生命形式和丰富的生物多样性。

2.地理

体验完全的交互式三维地图（见图3）——在地球同步轨道旋转观察和球体投影图投射的切换展示，模型表现了当太阳在春分秋分和东至夏至的时候地球上不同区域和一年中不同时间的夜间阴影，将抽象的知识点表现得易于理解和深刻。

3.化学

以三维化学周期表（见图4）为主干来表示元素的特性，三维交互式地再现了所有元素，共价键和离子键、自旋、轨道、虚拟现实光谱仪以及一些引导我们呈现原子模型的著名实验（汤姆森理论、卢瑟福理论、波尔理论），这将使学生对物质原理的理解变得新奇和简单。

正在研发的学科有物理学、数学、历史学。随着内容的不断丰富，将发展并形成一个以交互式3d模型为特色的数字模型教学资源库系统，同时，正在探索和构建云端服务内容，以适应国家对教育信息云端化的需求，全力推进计算机交互式3d虚拟现实技术在信息化教学领域中的应用和发展。