巧用三維設計搭建虛擬地震場景
——三維作品設計與創(chuàng)意例談

任重 段力宏 江西省九江市同文中學

● 引言

地震屬于自然災害，一旦發(fā)生，在學生密集的校園中造成的損害是空前的，除了地震本身的傷害，沒有經(jīng)過專業(yè)逃生訓練的中小學生錯誤的逃生選擇甚至會造成大規(guī)模的踩踏、跳樓等事件。

由于地震環(huán)境很難被模擬，成本昂貴的疏散演練也未必符合真實場景，因此，少有學校能夠堅持每年舉辦疏散演練。而使用三維設計技術搭建虛擬地震場景進行教學，借助三維設計的直觀性，可使教學內(nèi)容由虛變實，化靜為動，化復雜為簡明，使教學環(huán)境更貼近現(xiàn)實，充分調(diào)動學生的積極性與主動性。

● 搭建虛擬地震場景的優(yōu)點

①降低教學成本。三維設計教學可以通過3D建模的方式在虛擬地震場景中制作一個逼真的模型，并且這個模型還可以重復使用和分析。②提高學習效率。相關研究表明，使用三維設計技術搭建虛擬場景的教學效率高達70%。③避免疏散演練活動帶來的安全風險。搭建虛擬地震應急場景可以避免安全隱患。

● 利用三維設計搭建虛擬地震場景教學剖析

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中，選修模塊五“三維設計與創(chuàng)意”的要求是讓學生能夠結合社會實例設計三維作品，教學的路徑以延展措施進行優(yōu)化，方式靈活變革，并加強對生活化元素的開發(fā)與利用，以促使學生在生活化教學的驅(qū)使下積極投身信息技術認知實踐，在虛擬場景與現(xiàn)實場景的過渡、遷移、轉(zhuǎn)換中領悟三維設計內(nèi)涵。

1.借助生活化實踐措施引領，延展教學途徑

教師應該以生活化教學活動的設計、組織、開展為驅(qū)動，來落實三維設計教學指導，使學生在參與活動過程中有更為豐富的體驗和更加深入的認識，獲得發(fā)展實現(xiàn)與需要滿足。例如，本次虛擬地震場景設計中的桌子、凳子、燈光等都是使用3DsMax建模完成的，如在設計凳子的模型時，首先繪制一個基礎圖形，使用線條選擇工具在建模引擎中繪制一個基礎圖形，在基礎圖形上進行修飾，再把線條進行鈍化，繼續(xù)選擇線條工具，選擇編輯條線，在選擇狀態(tài)集=＞角點，調(diào)節(jié)基礎圖形的角，對模型進行最后的修改，修改完成后模型就基本完成。

2.通過虛實結合教學策略應用，優(yōu)化教學指導

虛實結合教學策略是建立在學生生活實際與認知現(xiàn)狀基礎上的具有豐富性、多元化、高質(zhì)量特征的教學措施，旨在切實調(diào)動學生的學習積極性，更好地推動學生的認知發(fā)展。模擬地震時的逃生及自救，可以通過添加相應的設計來體現(xiàn)真實感，如地震時晃動的體現(xiàn)形式，通過對相機的旋轉(zhuǎn)設計出地震抖動，因此，虛擬地震應急場景中需要實現(xiàn)的主要系統(tǒng)為燈光模擬系統(tǒng)、物理檢測系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、UI系統(tǒng)等，以便讓學生感受地震中的不可控和逃生細節(jié)。

例如，物理檢測系統(tǒng)是虛擬地震應急場景中的關鍵系統(tǒng)，地震模擬系統(tǒng)相當于視覺，視覺則是眼睛，在該引擎中的“眼睛”就相當于攝像機，首先需要讓學生對攝像機進行控制，控制震動的幅度、角度、周期和每次震動的次數(shù)，震動還需要分為單向震動和雙向震動，震動的模擬主要是通過控制攝像機的移動和角度來實現(xiàn)的。利用角度和位置移動控制震動的頻率，然后運用粒子特效和燈光特效實現(xiàn)逼真的地震效果，重在介紹地震時的逃生和場景，引導學生搭建地震場景，體會地震到來時做出正確選擇的迫切感。

3.簡化抽象知識難點，提升教學效能

面對比較枯燥、乏味、深奧的教學內(nèi)容，很多學生的認知能力發(fā)展會受到束縛。教師通過視頻、圖畫、聲音等媒介將抽象的三維設計知識直觀呈現(xiàn)，將學生引入更為直觀的認知情境，幫助學生有效學習，充分理解概念、公式、原理的價值、作用、意義。例如，本課的燈光非常多，數(shù)量多會消耗性能。書中講到解決這種燈光消耗性能的辦法是通過“燈光烘焙”的方式，把燈光烘成燈光貼圖，“燈光烘焙”完成后可以直接把場景中的燈光刪除，這樣在場景中就不存在燈光對性能的消耗了。具體的實現(xiàn)方法是：首先，把所有的燈光調(diào)節(jié)為靜態(tài)模式，然后把MODE調(diào)節(jié)成烘焙（baked）模式，最后打開燈管管理頁面，對燈光的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，然后點擊開始烘焙，等待場景加載完成后就可以把燈管刪除。“烘焙”完成后再次重復測試，各個系統(tǒng)運行正常，基本達到預期。

利用三維設計模擬地震場景培養(yǎng)學生三維設計的學習能力、學習興趣和思考能力，突破了傳統(tǒng)教學方式對資源的限制、空間的限制、場景的限制，彌補了傳統(tǒng)安全教學的缺點，同時也能夠讓枯燥的課堂變得更加有趣，從而調(diào)動學生的學習主動性。