巧用三維設(shè)計(jì)搭建虛擬地震場(chǎng)景
——三維作品設(shè)計(jì)與創(chuàng)意例談

任重 段力宏 江西省九江市同文中學(xué)

● 引言

地震屬于自然災(zāi)害，一旦發(fā)生，在學(xué)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(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)逃生訓(xùn)練的中小學(xué)生錯(cuò)誤的逃生選擇甚至?xí)斐纱笠?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(shí)場(chǎng)景，因此，少有學(xué)校能夠堅(jiān)持每年舉辦疏散演練。而使用三維設(shè)計(jì)技術(shù)搭建虛擬地震場(chǎng)景進(jìn)行教學(xué)，借助三維設(shè)計(jì)的直觀性，可使教學(xué)內(nèi)容由虛變實(shí)，化靜為動(dòng)，化復(fù)雜為簡(jiǎn)明，使教學(xué)環(huán)境更貼近現(xiàn)實(shí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。

● 搭建虛擬地震場(chǎng)景的優(yōu)點(diǎn)

①降低教學(xué)成本。三維設(shè)計(jì)教學(xué)可以通過(guò)3D建模的方式在虛擬地震場(chǎng)景中制作一個(gè)逼真的模型，并且這個(gè)模型還可以重復(fù)使用和分析。②提高學(xué)習(xí)效率。相關(guān)研究表明，使用三維設(shè)計(jì)技術(shù)搭建虛擬場(chǎng)景的教學(xué)效率高達(dá)70%。③避免疏散演練活動(dòng)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。搭建虛擬地震應(yīng)急場(chǎng)景可以避免安全隱患。

● 利用三維設(shè)計(jì)搭建虛擬地震場(chǎng)景教學(xué)剖析

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，選修模塊五“三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意”的要求是讓學(xué)生能夠結(jié)合社會(huì)實(shí)例設(shè)計(jì)三維作品，教學(xué)的路徑以延展措施進(jìn)行優(yōu)化，方式靈活變革，并加強(qiáng)對(duì)生活化元素的開(kāi)發(fā)與利用，以促使學(xué)生在生活化教學(xué)的驅(qū)使下積極投身信息技術(shù)認(rèn)知實(shí)踐，在虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的過(guò)渡、遷移、轉(zhuǎn)換中領(lǐng)悟三維設(shè)計(jì)內(nèi)涵。

1.借助生活化實(shí)踐措施引領(lǐng)，延展教學(xué)途徑

教師應(yīng)該以生活化教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)、組織、開(kāi)展為驅(qū)動(dòng)，來(lái)落實(shí)三維設(shè)計(jì)教學(xué)指導(dǎo)，使學(xué)生在參與活動(dòng)過(guò)程中有更為豐富的體驗(yàn)和更加深入的認(rèn)識(shí)，獲得發(fā)展實(shí)現(xiàn)與需要滿足。例如，本次虛擬地震場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的桌子、凳子、燈光等都是使用3DsMax建模完成的，如在設(shè)計(jì)凳子的模型時(shí)，首先繪制一個(gè)基礎(chǔ)圖形，使用線條選擇工具在建模引擎中繪制一個(gè)基礎(chǔ)圖形，在基礎(chǔ)圖形上進(jìn)行修飾，再把線條進(jìn)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(diǎn)，調(diào)節(jié)基礎(chǔ)圖形的角，對(duì)模型進(jìn)行最后的修改，修改完成后模型就基本完成。

2.通過(guò)虛實(shí)結(jié)合教學(xué)策略應(yīng)用，優(yōu)化教學(xué)指導(dǎo)

虛實(shí)結(jié)合教學(xué)策略是建立在學(xué)生生活實(shí)際與認(rèn)知現(xiàn)狀基礎(chǔ)上的具有豐富性、多元化、高質(zhì)量特征的教學(xué)措施，旨在切實(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更好地推動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。模擬地震時(shí)的逃生及自救，可以通過(guò)添加相應(yīng)的設(shè)計(jì)來(lái)體現(xiàn)真實(shí)感，如地震時(shí)晃動(dòng)的體現(xiàn)形式，通過(guò)對(duì)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)出地震抖動(dòng)，因此，虛擬地震應(yīng)急場(chǎng)景中需要實(shí)現(xiàn)的主要系統(tǒng)為燈光模擬系統(tǒng)、物理檢測(cè)系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、UI系統(tǒng)等，以便讓學(xué)生感受地震中的不可控和逃生細(xì)節(jié)。

例如，物理檢測(cè)系統(tǒng)是虛擬地震應(yīng)急場(chǎng)景中的關(guān)鍵系統(tǒng)，地震模擬系統(tǒng)相當(dāng)于視覺(jué)，視覺(jué)則是眼睛，在該引擎中的“眼睛”就相當(dāng)于攝像機(jī)，首先需要讓學(xué)生對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行控制，控制震動(dòng)的幅度、角度、周期和每次震動(dòng)的次數(shù)，震動(dòng)還需要分為單向震動(dòng)和雙向震動(dòng)，震動(dòng)的模擬主要是通過(guò)控制攝像機(jī)的移動(dòng)和角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用角度和位置移動(dòng)控制震動(dòng)的頻率，然后運(yùn)用粒子特效和燈光特效實(shí)現(xiàn)逼真的地震效果，重在介紹地震時(shí)的逃生和場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生搭建地震場(chǎng)景，體會(huì)地震到來(lái)時(shí)做出正確選擇的迫切感。

3.簡(jiǎn)化抽象知識(shí)難點(diǎn)，提升教學(xué)效能

面對(duì)比較枯燥、乏味、深?yuàn)W的教學(xué)內(nèi)容，很多學(xué)生的認(rèn)知能力發(fā)展會(huì)受到束縛。教師通過(guò)視頻、圖畫、聲音等媒介將抽象的三維設(shè)計(jì)知識(shí)直觀呈現(xiàn)，將學(xué)生引入更為直觀的認(rèn)知情境，幫助學(xué)生有效學(xué)習(xí)，充分理解概念、公式、原理的價(jià)值、作用、意義。例如，本課的燈光非常多，數(shù)量多會(huì)消耗性能。書中講到解決這種燈光消耗性能的辦法是通過(guò)“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(chǎng)景中的燈光刪除，這樣在場(chǎng)景中就不存在燈光對(duì)性能的消耗了。具體的實(shí)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(kāi)燈管管理頁(yè)面，對(duì)燈光的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后點(diǎn)擊開(kāi)始烘焙，等待場(chǎng)景加載完成后就可以把燈管刪除。“烘焙”完成后再次重復(fù)測(cè)試，各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，基本達(dá)到預(yù)期。

利用三維設(shè)計(jì)模擬地震場(chǎng)景培養(yǎng)學(xué)生三維設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和思考能力，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)資源的限制、空間的限制、場(chǎng)景的限制，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)安全教學(xué)的缺點(diǎn)，同時(shí)也能夠讓枯燥的課堂變得更加有趣，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。