太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

魏 利 戴佳佳 王小雅 黃慧敏

(南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210097)

太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

魏 利 戴佳佳 王小雅 黃慧敏

(南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210097)

在傳統(tǒng)的中小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中，教師常用文字圖片、視頻或?qū)嵨飦肀硎咎栂的Ｐ?，而這些教學(xué)資源又往往在直觀性、趣味性、交互性及靈活性等方面表現(xiàn)欠佳。為了改善上述教學(xué)資源的不足，本文研究開發(fā)了一個動態(tài)的太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Windows開發(fā)平臺，以Visual C++6.0為開發(fā)環(huán)境，以O(shè)penGL為圖形設(shè)備接口,實現(xiàn)了星體仿真、三維漫游、運動控制等功能，其較為明顯的特點是簡單、直觀、可靈活使用及交互性良好。

太陽系；模型仿真；OpenGL

一、引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出“加快教育信息化進(jìn)程”的任務(wù)之一就是要“加強優(yōu)質(zhì)教育資源的開發(fā)與應(yīng)用”[1]。因此在我國教育信息化發(fā)展進(jìn)程中，數(shù)字教育資源不僅作為其發(fā)展產(chǎn)物，同時也作為其發(fā)展階段的重要體現(xiàn)[2]。目前在教育資源建設(shè)中，具有漫游、演示及互動等功能的三維仿真現(xiàn)已成為第三代熱點技術(shù)[3]。其教學(xué)效果較為樂觀，楊程等人設(shè)計了基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三維動態(tài)教學(xué)系統(tǒng)，實驗數(shù)據(jù)表明三維仿真系統(tǒng)有趣直觀，大大提高了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性[4]。

太陽系相關(guān)知識是小學(xué)六年級科學(xué)課中的重要教學(xué)內(nèi)容，但由于太陽系遠(yuǎn)離生活實際，想要采用直接觀察的學(xué)習(xí)方式了解太陽系則有很大的困難。太陽系模型主流教學(xué)方式為二維多媒體(如圖片、視頻、動畫、模型等)[5]，其存在交互性差、趣味性低，以及難以直觀形象展示等諸多不足。因此，本文中將三維仿真引入太陽系教學(xué)中，旨在構(gòu)建仿真度更高的太陽系模型輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。目前，三維仿真應(yīng)用于教學(xué)中已成為常態(tài)，其中有值得借鑒和改進(jìn)的地方。如耿維忠[6]等人提出的基于OpenGL的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)場景中的開發(fā)框架為本文提供了參考，而孫明[7]提出基于3DS MAX和虛擬現(xiàn)實建模語言構(gòu)建虛擬太陽系模型，但因3DS MAX上的材質(zhì)無法通過wrl文件（虛擬現(xiàn)實文本格式文件）顯示，材質(zhì)出現(xiàn)問題，因此天體仿真度不高。張三川[8]提出基于OpenGL的三維動畫課件的設(shè)計與制作，其注重技術(shù)實現(xiàn)，未滿足教學(xué)知識完備性的需求。

趨于這種需求之下，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種在Windows平臺下，基于OpenGL圖形設(shè)備接口和Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境，集虛擬現(xiàn)實與可視化輔助教學(xué)于一體的太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，在內(nèi)容上不只有仿真度高的太陽系模型，并且配以相應(yīng)知識介紹，旨在促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)和宇宙空間的向往及對學(xué)習(xí)科技知識的熱情和學(xué)習(xí)興趣。

二、太陽系相關(guān)知識介紹及系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算

太陽系即我們現(xiàn)在所處的恒星系統(tǒng)，是太陽和周圍所有受到太陽引力約束的天體的集合體，這個集合體具體是由太陽、行星及其衛(wèi)星與環(huán)系、小行星、彗星及其行星之間的介質(zhì)組成。以中小學(xué)教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)，筆者團(tuán)隊在本系統(tǒng)中重點介紹太陽系模型中的主要成員：太陽和圍繞太陽運轉(zhuǎn)的八顆行星及冥王星。在實現(xiàn)模型之前，了解天體的相關(guān)規(guī)律，為獲得更高質(zhì)量的模型打下基礎(chǔ)，進(jìn)而幫助學(xué)生形成正確的模型概念。因此，本系統(tǒng)將行星按照質(zhì)量、大小和結(jié)構(gòu)特征分類為類地行星和類木行星。類地行星主要由鐵元素組成，具有體積小、自轉(zhuǎn)慢、密度大、衛(wèi)星少等特點，類地行星即靠近太陽較近的四顆行星，它們是水星、金星、地球、火星。類木行星主要由氫、氦、氨等元素組成，與類地行星具有相反的特點：體積大、密度低、自轉(zhuǎn)快、衛(wèi)星多等。屬于類木行星的有木星、土星、天王星、海王星。

冥王星屬于矮行星，是一顆較為特殊的行星，比月球的體積小，與其他行星不同的是其軌道是高度傾斜的橢圓形軌道。冥王星在2006年被劃分為矮行星類別時，已經(jīng)在行星中被除名。但本文為幫助學(xué)生了解人類認(rèn)識太陽系的歷史過程，掌握天體規(guī)律，在本系統(tǒng)中將其與其他八大行星一同進(jìn)行展示。

（一）太陽的性質(zhì)與特點

太陽系是一個很龐大的系統(tǒng)，處于中心位置的太陽是太陽系中唯一的恒星和會發(fā)光的氣體星體?？茖W(xué)研究表明，我們?nèi)庋塾^察到的太陽為橙黃色。與我們所熟悉的地球相比，太陽的半徑是地球的109倍，體積為其130萬倍，它的質(zhì)量占據(jù)整個太陽系天體質(zhì)量的99.85%。以上關(guān)于太陽的性質(zhì)與特點為繪制太陽模型提供了依據(jù)。

（二）天體基本數(shù)據(jù)

為保證仿真系統(tǒng)中模型的準(zhǔn)確性，天體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)須準(zhǔn)確且可靠。如表1所示，通過查閱相關(guān)資料列出實現(xiàn)各大天體模型過程中需要的相關(guān)重要數(shù)據(jù):天體半徑、自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)及距太陽的距離[9]。表中半徑數(shù)值即決定天體大小的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)決定天體轉(zhuǎn)動速度；距太陽的距離決定了天體在模型中的位置。從表中數(shù)據(jù)可知離太陽最近的天體為水星，其余的金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星及冥王星距離太陽越來越遠(yuǎn)。根據(jù)萬有引力定律，隨著距離的增加，天體所受引力逐漸減小，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從水星到冥王星公轉(zhuǎn)周期不斷增加，轉(zhuǎn)速漸慢。除此之外，此表中數(shù)據(jù)表明冥王星為最小天體，木星為最大的行星，其余各大行星大小均不一致。了解以上太陽系中各大天體的重要規(guī)律，為實現(xiàn)系統(tǒng)模型奠定了基礎(chǔ)。

表1 天體基本數(shù)據(jù)

由于表1中的真實數(shù)據(jù)較大，根據(jù)太陽系模型系統(tǒng)的實際需要，筆者團(tuán)隊在進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和系統(tǒng)設(shè)計的過程中，將實際數(shù)據(jù)根據(jù)一定比例縮小為模型數(shù)據(jù)。

（三）運轉(zhuǎn)規(guī)律

宇宙探測中發(fā)現(xiàn)太陽系中除了冥王星，其他八大行星均帶傾角在同一平面上繞太陽朝同一方向公轉(zhuǎn)，并且除了金星和天王星，其余行星自轉(zhuǎn)方向和公轉(zhuǎn)方向一致。金星自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向相反，而天王星在軌道上橫滾。太陽位于太陽系中心，自身也在進(jìn)行著轉(zhuǎn)動，恒星自轉(zhuǎn)周期25.38天。行星和太陽的運轉(zhuǎn)規(guī)律在太陽系模型仿真系統(tǒng)中均須加以體現(xiàn)。

（四）運轉(zhuǎn)軌道計算

在太陽系中，環(huán)繞著太陽運動的天體均遵循開普勒定律，且軌道是以太陽為焦點的一個橢圓，因此在仿真系統(tǒng)中，根據(jù)橢圓的參數(shù)方程，，其中，a、b分別為長、短半軸的長度。在系統(tǒng)中計算行星軌道時，a、b均取為行星距焦點太陽的距離。

三、仿真系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)

“太陽系”是教科版六年級下冊科學(xué)中第三單元第五課的內(nèi)容，其主要包括以下三個方面的重要教學(xué)內(nèi)容：認(rèn)識太陽系的主要天體；學(xué)習(xí)各大天體到太陽的距離及各個天體的大?。粠椭鷮W(xué)生建立太陽系模型，認(rèn)識天體運動規(guī)律。通常來講，學(xué)生學(xué)習(xí)完本課——“太陽系”需要達(dá)到的三維教學(xué)目標(biāo)包括：通過課程的學(xué)習(xí)，掌握太陽系的組成及運動規(guī)律，初步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力（知識與技能方面）；通過課程的學(xué)習(xí)和對太陽系模型的觀察，學(xué)生可畫出太陽系模型圖紙（過程與方法方面）；通過學(xué)生主動探究與觀察，培養(yǎng)學(xué)生三維空間概念，激發(fā)學(xué)生探索宇宙奧秘的興趣，讓學(xué)生了解到人類及我國在航天事業(yè)中取得的成就(情感、態(tài)度和價值觀方面)[10]。

（一）系統(tǒng)主要功能

以“太陽系”這一課的教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，且結(jié)合教學(xué)實際，本文設(shè)計并進(jìn)行了太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)。在仿真系統(tǒng)中，將太陽系的構(gòu)成、天體大小及其在太陽系中的位置等重點知識通過三維顯示功能形象、具體地展示在系統(tǒng)中。系統(tǒng)內(nèi)增加了場景切換功能以展示各個天體的性質(zhì)與特點，確保知識明確、完善。同時為使學(xué)生對天體運動規(guī)律有直觀的認(rèn)識，系統(tǒng)實現(xiàn)了場景真實感及天體運動真實感。此外，在系統(tǒng)中設(shè)計并實現(xiàn)了漫游功能，學(xué)生通過人機交互“行走”在太陽系模型中近距離觀察、認(rèn)識天體，在學(xué)生積極動手、動腦自主探究的同時加深了對知識的理解。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.結(jié)構(gòu)分析

圖1是太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)工作原理主要是通過程序內(nèi)部控制機制響應(yīng)用戶界面需求，文中則主要通過人機交互、運動控制、圖形繪制及場景切換對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

（1）人機交互

人機交互作為本系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)之一，從圖1中可以看到借助人機交互與圖形繪制共同實現(xiàn)了漫游場景。人機交互在內(nèi)部模塊中主要通過控制視點變換結(jié)合天體運動共同實現(xiàn)。

（2）運動控制

運動控制作為系統(tǒng)基礎(chǔ)功能，通過模型變換控制天體位置、天體自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)速度以實現(xiàn)天體運動的效果。為增加系統(tǒng)的生動性及真實感，在每個場景中均表現(xiàn)出天體運動場景。

（3）圖形繪制

圖形繪制作為系統(tǒng)必不可少的功能之一，除了簡單繪制天體模型，同時包括真實感處理,如紋理貼圖、材質(zhì)設(shè)置及光照模型等，提高了模型仿真質(zhì)量。

（4）場景切換

場景切換主要指對知識場景、特寫場景、全局場景、漫游場景等幾大場景的切換及管理。場景效果均須借助人機交互、運動控制、圖形繪制共同實現(xiàn)。知識場景由知識庫做支撐，對單個轉(zhuǎn)動的天體配以知識點介紹。特寫場景主要幫助學(xué)生觀察天體細(xì)節(jié)，理解、記憶天體特征。全局場景即對太陽系模型的概覽，目的是讓學(xué)生通過對全景的觀察幫助其形成太陽系空間概念。

圖1 太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.應(yīng)用程序接口（API）

應(yīng)用程序接口是一組定義、程序及協(xié)議集合，通過API接口實現(xiàn)計算機軟件之間的相互通信。目前主流API接口的有SGI開發(fā)的OpenGL和微軟開發(fā)的DirectX。兩者分別有各自的優(yōu)勢，OpenGL可跨平臺使用,具有高度移植性并且是最為廣泛使用的2D/3D圖形 API。DirectX僅局限于Windows平臺，常應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，除了具有圖形API，另還有聲音、輸入、網(wǎng)絡(luò)等API接口。本系統(tǒng)中僅用到圖形API接口，同時需要考慮仿真系統(tǒng)跨平臺后的適用性，因此本系統(tǒng)最終選擇OpenGL圖形庫接口。

3.開發(fā)框架

以O(shè)penGL為圖形庫API的太陽系教學(xué)仿真系統(tǒng)開發(fā)可在微軟基礎(chǔ)類庫（MFC）或Win32SDK(Win32位平臺下的軟件開發(fā)包)上構(gòu)建開發(fā)框架，但其開發(fā)細(xì)節(jié)較為煩瑣復(fù)雜，無疑大大地增加了開發(fā)工作量，在本系統(tǒng)中，筆者團(tuán)隊采用GLUT(GLUT為OpenGL的應(yīng)用工具包，是一個與窗口系統(tǒng)無關(guān)的軟件包)構(gòu)建仿真系統(tǒng)的開發(fā)框架。太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)框架如圖2所示。具體為：首先初始化設(shè)置窗口顯示模式、大小及位置，接下來根據(jù)OpenGL的狀態(tài)機工作機制設(shè)置OpenGL的初始狀態(tài)，然后根據(jù)需要注冊回調(diào)函數(shù)，最后進(jìn)入GLUT事件循環(huán)處理。

圖2 太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)框架

四、關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

（一）運動控制

太陽系中每個天體均進(jìn)行自轉(zhuǎn)，由于太陽引力，同時這些天體都沿同一方向以太陽為中心也在公轉(zhuǎn)。因此天體運動形式多而復(fù)雜，且形象地展示天體運動狀態(tài)對學(xué)生深刻掌握太陽系天體運動規(guī)律、加深空間概念有著重要意義。若是單個天體分別實現(xiàn)自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運動，程序?qū)⒎浅Ｈ哂?。為此，先將天體基本數(shù)據(jù)存入數(shù)組中，代碼實現(xiàn)時在循環(huán)中利用相應(yīng)函數(shù)調(diào)用數(shù)組中的數(shù)據(jù)即可。實現(xiàn)步驟如圖3所示。

圖3 運動控制實現(xiàn)步驟

將天體的半徑、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期、距離太陽的距離存入數(shù)組中，按以上運動控制實現(xiàn)步驟在gluSphere( )、glRotatef( )、glTranslatef( )函數(shù)中調(diào)用數(shù)組中的數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)天體繪制及控制運動。

（二）真實感處理

真實感主要指場景中的對象有真實的視覺外觀，其主要由對象紋理、場景光照和表面材質(zhì)共同決定。因此，本系統(tǒng)中各天體的真實感處理將通過紋理映射與光照材質(zhì)兩方面實現(xiàn)。

紋理映射指將紋理貼圖映射至對象表面，映射方式有多種，在本系統(tǒng)中采用材質(zhì)紋理映射實現(xiàn)，其實現(xiàn)步驟如圖4所示。

圖4 紋理映射步驟

將載入的紋理通過glGenTextures( )、glBind-Texture( )函數(shù)分別命名紋理圖像及創(chuàng)建紋理對象。通過glTexParameteri( )函數(shù)指定濾波方式設(shè)置紋理參數(shù)，本系統(tǒng)中該函數(shù)的參數(shù)相關(guān)設(shè)置采用GL_TEXTURE_MAG_FILTER放大濾鏡，以及GL_LINEAR、GL_NEAREST這兩種過濾方式。通過glTex-Image2D( )函數(shù)指定紋理圖像的大小、類型、位置及其他屬性設(shè)置紋理狀態(tài)。最后調(diào)用glEnable(GL_TEXTURE_2D)和gluQuadricTexture( )函數(shù)開啟紋理效果及紋理映射開關(guān)。

為使模型更逼真，還須設(shè)置光照材質(zhì)。太陽是一個自發(fā)光的天體，而其他天體均不發(fā)光，為使模型更加真實，進(jìn)行公轉(zhuǎn)的天體必然有面光和背光之分，即對模型須進(jìn)行光照處理。在技術(shù)實現(xiàn)中通過glMaterialfv( )函數(shù)設(shè)置材質(zhì)屬性實現(xiàn)太陽自發(fā)光，并通過函數(shù)glLightfv( )設(shè)置0號光源的環(huán)境光、漫反射光及光源位置。模型材質(zhì)通過函數(shù)glLightModelfv( )設(shè)置。光照材質(zhì)的設(shè)置步驟如圖5所示。圖6為經(jīng)紋理映射及光照材質(zhì)處理后的部分天體。

圖5 光照材質(zhì)設(shè)置步驟

圖6 經(jīng)紋理映射及光照材質(zhì)處理后的天體

（三）三維漫游

三維漫游作為系統(tǒng)中的重要功能之一，它的實現(xiàn)須要對整個太陽系中的多個模型進(jìn)行場景觀察，在這個過程中同時須要利用鍵盤或鼠標(biāo)對視角前后、左右進(jìn)行控制。因此,系統(tǒng)中的太陽系模型漫游功能借助鍵盤交互，響應(yīng)按鍵改變gluLookAt函數(shù)中參數(shù)，改變視點及視線方向產(chǎn)生三維效果。函數(shù)gluLookAt(s_eye_x，s_eye_y，s_eye_z，s_at_x，s_at_y，s_at_z，up_x，up_y，up_z)共9個參數(shù)生成視點位置E(s_eye_x，s_eye_y，s_eye_z)、視點參考點A(s_at_x，s_at_y，s_at_z)及向上方向U(up_x，up_y，up_z)的視覺坐標(biāo)系。借助鍵盤響應(yīng)函數(shù)，利用上、下、左、右鍵改變函數(shù)中的E、A坐標(biāo)值，最后通過事件循環(huán)檢測，不斷更新視點，從而重新繪制場景,實現(xiàn)漫游效果。

（四）繪制加速

為滿足學(xué)習(xí)者的視覺效果等多重體驗感，三維漫游功能在人機交互場景生成時必須保證系統(tǒng)運行有足夠的速度，對此筆者團(tuán)隊通過繪制加速技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。系統(tǒng)中主要三維圖形為球體，繪制時重復(fù)率高，且繪制次數(shù)較多。因此，系統(tǒng)采用顯示列表繪制天體及其運行軌道，將繪制代碼寫入glNewList與glEndlist中，需要繪制時通過glCallList調(diào)用。經(jīng)繪制加速處理后，提高了系統(tǒng)運行時人機交互速度，滿足場景繪制時的視覺效果。

五、系統(tǒng)運行結(jié)果

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及需求，本文設(shè)計并實現(xiàn)了太陽系模型教學(xué)仿真系統(tǒng)，經(jīng)過測試運行效果良好，滿足實際太陽系模型教學(xué)需要。

如圖7所示即為系統(tǒng)運行首界面，左、右兩邊按鍵功能是為太陽系模型中各個天體提供詳解，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)時將仿真模型與文字解釋性知識相結(jié)合，幫助其理解及記憶。以木星按鍵功能為例，其效果如圖8所示。另外在文中也展示了系統(tǒng)漫游時的效果，如圖9所示。

圖7 太陽系運行圖

圖8 木星知識介紹

圖9 漫游效果圖

六、結(jié)論

本文設(shè)計開發(fā)的太陽系虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)中的各個行星特征、運動規(guī)律的仿真效果真實，而且因為增加了人機交互漫游功能，學(xué)習(xí)者可動態(tài)、直觀形象地觀察天體運動及特征，學(xué)生空間想象力得到培養(yǎng)和鍛煉，在動手、動腦自主探究的同時加深了對知識的理解。除此之外，本系統(tǒng)在教學(xué)中簡單實用，可重復(fù)使用，系統(tǒng)功能也可擴(kuò)展。

[1]教育部.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)[EB/OL].(2010-07-29)[2017-07-20].http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html.

[2]陳偉玲,翁寧娟.對中小學(xué)數(shù)字教育資源應(yīng)用現(xiàn)狀與需求的調(diào)查分析[J].中國電化教育,2014，(3)：76-80.

[3]孫愛娟.職教領(lǐng)域虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用探析[J].中國電化教育,2012，(11)：109-112.

[4]楊程,劉濤,范勇,等.基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三維動態(tài)教學(xué)系統(tǒng)[J].實驗技術(shù)與管理,2012,29(1)：74-78.

[5]劉新陽.近年我國高校數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用研究分析[J].電化教育研究,2012，(3)：31-36.

[6]耿維忠,張彥芳.基于OpenGL的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)場景開發(fā)中的應(yīng)用[J].焦作師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2009,25(1)：73-74.

[7]孫明.基于3DS MAX和VRML的虛擬太陽系模型的構(gòu)建與交互[DB/OL].(2015-12-01)[2017-07-18].http://kns.cnki.net/kns/brief/default_result.aspx.

[8]張三川.基于 OpenGL 的三維動畫課件的設(shè)計與制作[J].陜西廣播電視大學(xué)學(xué)報,2014，(2)：31-35.

[9]百度百科.太陽系[EB/OL].(2017-08-20)[2017-09-15].https://baike.baidu.com.

[10]周志飛,王瑜,王美琦.網(wǎng)絡(luò)·建?！に季S:一種整合視角上的教學(xué)建構(gòu)——《太陽系》一課的信息化教學(xué)設(shè)計[J].中國信息技術(shù)教育,2015，(4)：14-16.

Design and Development of Virtual Simulation Teaching System for Solar System

WEI Li,DAI Jiajia,WANG Xiaoya,HUANG Huimin
(School of Education Science,Nanjing Normal University,Nanjing,Jiangsu,China 210097)

In the teaching of Science in traditional primary and secondary schools,the solar system model is usually demonstrated with using words,pictures,videos or real objects by teachers.However,these resources are not very well in teaching in terms of intuition,fun,interactivity and flexibility.In order to improve the shortcomings of the above teaching resources,this paper has developed a dynamic solar system simulation teaching system,which is based on Windows development platform.Besides,it takes Visual C++ 6.0 as the development environment,and OpenGL as the development of graphical device interface.The system achieved the functions of the star simulation,three-dimensional roaming,and motion control etc.Its prominent features are very good in terms of simplicity,intuition,and flexibility and interaction.

solar system;model simulation;OpenGL

G4

A

2096-0069（2017）05-0075-06

2017-08-15

江蘇省社會科學(xué)基金項目“歷史文化古跡高保真全自動數(shù)字化平臺建設(shè)研究”（15TQB005）

魏利（1994— ），女，四川綿陽人，碩士研究生，研究方向為教育技術(shù)、計算機圖形學(xué)；戴佳佳（1993— ），女，安徽蕪湖人，碩士研究生，研究方向為教育技術(shù)、計算機圖形學(xué)；王小雅（1993— ），女，安徽銅陵人，碩士研究生，研究方向為教育技術(shù)、人臉建模；黃慧敏（1993— ），女，廣東珠海人，碩士研究生，研究方向為教育技術(shù)、三維重建。

（責(zé)任編輯 孫志莉）