巧用三维设计搭建虚拟地震场景——三维作品设计与创意例谈

任重 段力宏 江西省九江市同文中学

● 引言

地震属于自然灾害，一旦发生，在学生密集的校园中造成的损害是空前的，除了地震本身的伤害，没有经过专业逃生训练的中小学生错误的逃生选择甚至会造成大规模的踩踏、跳楼等事件。

由于地震环境很难被模拟，成本昂贵的疏散演练也未必符合真实场景，因此，少有学校能够坚持每年举办疏散演练。而使用三维设计技术搭建虚拟地震场景进行教学，借助三维设计的直观性，可使教学内容由虚变实，化静为动，化复杂为简明，使教学环境更贴近现实，充分调动学生的积极性与主动性。

● 搭建虚拟地震场景的优点

①降低教学成本。三维设计教学可以通过3D建模的方式在虚拟地震场景中制作一个逼真的模型，并且这个模型还可以重复使用和分析。②提高学习效率。相关研究表明，使用三维设计技术搭建虚拟场景的教学效率高达70%。③避免疏散演练活动带来的安全风险。搭建虚拟地震应急场景可以避免安全隐患。

● 利用三维设计搭建虚拟地震场景教学剖析

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中，选修模块五“三维设计与创意”的要求是让学生能够结合社会实例设计三维作品，教学的路径以延展措施进行优化，方式灵活变革，并加强对生活化元素的开发与利用，以促使学生在生活化教学的驱使下积极投身信息技术认知实践，在虚拟场景与现实场景的过渡、迁移、转换中领悟三维设计内涵。

1.借助生活化实践措施引领，延展教学途径

教师应该以生活化教学活动的设计、组织、开展为驱动，来落实三维设计教学指导，使学生在参与活动过程中有更为丰富的体验和更加深入的认识，获得发展实现与需要满足。例如，本次虚拟地震场景设计中的桌子、凳子、灯光等都是使用3DsMax建模完成的，如在设计凳子的模型时，首先绘制一个基础图形，使用线条选择工具在建模引擎中绘制一个基础图形，在基础图形上进行修饰，再把线条进行钝化，继续选择线条工具，选择编辑条线，在选择状态集=＞角点，调节基础图形的角，对模型进行最后的修改，修改完成后模型就基本完成。

2.通过虚实结合教学策略应用，优化教学指导

虚实结合教学策略是建立在学生生活实际与认知现状基础上的具有丰富性、多元化、高质量特征的教学措施，旨在切实调动学生的学习积极性，更好地推动学生的认知发展。模拟地震时的逃生及自救，可以通过添加相应的设计来体现真实感，如地震时晃动的体现形式，通过对相机的旋转设计出地震抖动，因此，虚拟地震应急场景中需要实现的主要系统为灯光模拟系统、物理检测系统、音频系统、UI系统等，以便让学生感受地震中的不可控和逃生细节。

例如，物理检测系统是虚拟地震应急场景中的关键系统，地震模拟系统相当于视觉，视觉则是眼睛，在该引擎中的“眼睛”就相当于摄像机，首先需要让学生对摄像机进行控制，控制震动的幅度、角度、周期和每次震动的次数，震动还需要分为单向震动和双向震动，震动的模拟主要是通过控制摄像机的移动和角度来实现的。利用角度和位置移动控制震动的频率，然后运用粒子特效和灯光特效实现逼真的地震效果，重在介绍地震时的逃生和场景，引导学生搭建地震场景，体会地震到来时做出正确选择的迫切感。

3.简化抽象知识难点，提升教学效能

面对比较枯燥、乏味、深奥的教学内容，很多学生的认知能力发展会受到束缚。教师通过视频、图画、声音等媒介将抽象的三维设计知识直观呈现，将学生引入更为直观的认知情境，帮助学生有效学习，充分理解概念、公式、原理的价值、作用、意义。例如，本课的灯光非常多，数量多会消耗性能。书中讲到解决这种灯光消耗性能的办法是通过“灯光烘焙”的方式，把灯光烘成灯光贴图，“灯光烘焙”完成后可以直接把场景中的灯光删除，这样在场景中就不存在灯光对性能的消耗了。具体的实现方法是：首先，把所有的灯光调节为静态模式，然后把MODE调节成烘焙（baked）模式，最后打开灯管管理页面，对灯光的参数进行调节，然后点击开始烘焙，等待场景加载完成后就可以把灯管删除。“烘焙”完成后再次重复测试，各个系统运行正常，基本达到预期。

利用三维设计模拟地震场景培养学生三维设计的学习能力、学习兴趣和思考能力，突破了传统教学方式对资源的限制、空间的限制、场景的限制，弥补了传统安全教学的缺点，同时也能够让枯燥的课堂变得更加有趣，从而调动学生的学习主动性。