基于Unity3D虛擬引擎動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

李寒莉　唐路瑤　雷茵寧　吳嘯宇　薛韡　李攀

摘? 要：《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)必修課程，更是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的其他后續(xù)課的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。為改善現(xiàn)如今高校課堂氣氛，代替單一傳統(tǒng)的教學(xué)課件，本項(xiàng)目使用Unity3D虛擬引擎技術(shù)結(jié)合C #和3Ds Max建模，設(shè)計(jì)制作的一個(gè)課件動(dòng)畫(huà)。主要介紹了計(jì)算機(jī)基本原理及工作步驟，詳細(xì)說(shuō)明了各個(gè)組成部分的用處和特點(diǎn)。更好的服務(wù)于教師和學(xué)生，改善課堂學(xué)習(xí)氣氛，使課堂內(nèi)容更具有多樣化，讓學(xué)生有更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，便于理解學(xué)習(xí)這個(gè)專業(yè)課程，方便于后續(xù)更好的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);Unity3D;3Ds Max;高校課堂教學(xué);大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）17-0039-02

Abstract： College Computer Foundation is not only an important compulsory course for non-computer majors， but also an important professional basic course for learning other follow-up computer-related courses. In order to improve the classroom atmosphere in colleges and universities and replace the single traditional teaching courseware， this project uses Unity3D virtual engine technology combined with C# and 3Ds Max modeling to design and make a courseware animation. This paper mainly introduces the basic principle and working steps of the computer， and explains in detail the usefulness and characteristics of each component， so as to better serve teachers and students， improve the classroom learning atmosphere， make the learning content more diversified， enable the students to have a better learning experience， make it easy to understand this professional course， and facilitate for follow-up and better learning.

Keywords： virtual reality; Unity3Dten; 3D Max; college classroom teaching; college computer foundation

1 概述

現(xiàn)如今我國(guó)大多數(shù)高校課堂氣氛沉悶，教學(xué)效率不高。導(dǎo)致這一結(jié)果的因素有很多，一方面因?qū)I(yè)課程枯燥難懂，對(duì)于許多基礎(chǔ)相對(duì)不好的學(xué)生來(lái)言，很難聽(tīng)懂教師講授的內(nèi)容，長(zhǎng)此以往，學(xué)生學(xué)習(xí)情緒很難提高;且現(xiàn)在的大學(xué)生受到的誘惑較大，心理浮躁，遲到、早退、曠課的現(xiàn)象普遍存在。另一方面原因是因?yàn)楝F(xiàn)在一部分老師仍然使用傳統(tǒng)的教學(xué)課件。在高科技設(shè)備盛行的年代，傳統(tǒng)的教學(xué)課件如今已經(jīng)很難引起學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致老師和學(xué)生的情緒都不高。

為了使學(xué)生在愉悅的氣氛中主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)課堂氣氛。我們團(tuán)隊(duì)基于Unity3D虛擬引擎下制作了一個(gè)可交互課件動(dòng)畫(huà)，介紹計(jì)算機(jī)基本組成原理及其工作步驟，可以更好的輔助教師方便有趣的教學(xué)，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)氛圍。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)早已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活中，它可以使使用者更清晰真實(shí)的感受效果，更逼真。我們通過(guò)學(xué)習(xí)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》，挑選了最基礎(chǔ)最重要的一部分——計(jì)算機(jī)組成及工作步驟，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與說(shuō)明。此課件使用Unity3D的獨(dú)有特色，結(jié)合3Ds Max制作計(jì)算機(jī)基本組成部分的模型，可以詳細(xì)的介紹計(jì)算機(jī)組成部分的用處和特點(diǎn)。另外，此課件可以清楚的看到數(shù)據(jù)的流向，以及在各個(gè)組成部分的變化，可以更好的了解計(jì)算機(jī)在工作時(shí)的狀況，簡(jiǎn)單有趣，學(xué)習(xí)者能更好的掌握這一知識(shí)要點(diǎn)。

Unity3D是由Unity Technologies開(kāi)發(fā)的綜合型游戲開(kāi)發(fā)工具，是一個(gè)可以使玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫(huà)等類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)。Unity3D是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎，具有跨平臺(tái)、綜合編輯、資源導(dǎo)入等特點(diǎn)。通過(guò)學(xué)習(xí)《Unity3D完全自學(xué)教程》及《Unity3D腳本編程：使用C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)跨平臺(tái)游戲》來(lái)實(shí)現(xiàn)課件的運(yùn)行及設(shè)計(jì)。

2 計(jì)算機(jī)組成及工作步驟總體設(shè)計(jì)

2.1 整體策劃

此課件首先映入眼簾的便是電腦臺(tái)式機(jī)硬件組成和選擇按鈕。不僅可以選擇自動(dòng)播放全過(guò)程的計(jì)算機(jī)工作步驟，還可以手動(dòng)地去控制各個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。其中顯示器、主機(jī)箱、鼠標(biāo)、鍵盤的實(shí)景硬件，更是給使用者帶來(lái)真實(shí)感和親切感。并且我們團(tuán)隊(duì)還模擬了數(shù)據(jù)從開(kāi)始進(jìn)入，到數(shù)據(jù)流向、數(shù)據(jù)變化和數(shù)據(jù)的輸出，詳細(xì)地展示了數(shù)據(jù)的所有運(yùn)行過(guò)程及變化。且我們團(tuán)隊(duì)為了使計(jì)算機(jī)組成及工作步驟更好地被了解，加入了控制器、運(yùn)算器、儲(chǔ)存器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的介紹和基本特點(diǎn)，加以輔助。

2.2 場(chǎng)景模型

我們團(tuán)隊(duì)利用大數(shù)據(jù)與實(shí)際調(diào)查，分析出了大多數(shù)高校學(xué)生較為感興趣的課件表現(xiàn)方式，最終選擇使用3Ds Max對(duì)計(jì)算機(jī)組成硬件進(jìn)行建模，真實(shí)地還原了臺(tái)式計(jì)算機(jī)硬件的形狀，可以給學(xué)生更佳的代入感與真實(shí)感，用現(xiàn)實(shí)中最常用到的數(shù)據(jù)為例進(jìn)行演示。把理論與實(shí)際更融洽的結(jié)合在一起，激發(fā)學(xué)生的求知欲，更好的學(xué)習(xí)此課程。

2.3 功能設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)組成及工作步驟課件使用了Unity3D、3Ds Max、Microsoft Visual Studio等軟件，包含了模型、動(dòng)畫(huà)等系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)組成及工作步驟課件中的交互、切換功能點(diǎn)。3Ds Max軟件主要用于建模型，還原教學(xué)的內(nèi)容。Microsoft Visual Studio用于編寫(xiě)課件中需要的所有腳本程序，Unity 3D中的腳本程序需要用C#語(yǔ)言來(lái)編程。

3 計(jì)算機(jī)組成及工作步驟詳細(xì)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)組成及工作步驟課件使用的是真實(shí)模型，準(zhǔn)確快速的把學(xué)生帶入場(chǎng)景中。它主要包括自動(dòng)播放、計(jì)算機(jī)組成部分的介紹、手動(dòng)調(diào)節(jié)三個(gè)模塊。

3.1 自動(dòng)播放

當(dāng)點(diǎn)擊自動(dòng)播放選項(xiàng)時(shí)，數(shù)據(jù)從鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后再傳入到主機(jī)箱里，在主機(jī)箱里數(shù)據(jù)在各個(gè)硬件里流動(dòng)和變化，最后在顯示器上呈現(xiàn)處理后的數(shù)據(jù)。在課件中，我們用計(jì)算機(jī)常見(jiàn)的語(yǔ)言去表示輸入的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生看著有親切感。在計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中，課件動(dòng)畫(huà)更是展示了數(shù)據(jù)從開(kāi)始輸入計(jì)算機(jī)到經(jīng)過(guò)處理后輸出計(jì)算機(jī)的全部過(guò)程。如圖1所示。

3.2 計(jì)算機(jī)組成部分的介紹

本項(xiàng)目作為計(jì)算機(jī)組成及工作步驟課件，本就秉著輔導(dǎo)教師教學(xué)為目的而設(shè)計(jì)，而在學(xué)習(xí)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》這一課程的時(shí)候，計(jì)算機(jī)的基本組成是必須了解的。所以我們團(tuán)隊(duì)就控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備進(jìn)行了逐一介紹，詳細(xì)的說(shuō)明了組成部分在計(jì)算機(jī)工作時(shí)候的作用和它們本身的特點(diǎn)。通過(guò)學(xué)習(xí)《Unity 5.X從入門到精通》，實(shí)現(xiàn)模型的交互，方便快捷。

3.3 手動(dòng)調(diào)節(jié)

計(jì)算機(jī)工作是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，中間包括了各種數(shù)據(jù)的變化。所以我們團(tuán)隊(duì)在有計(jì)算機(jī)工作步驟動(dòng)畫(huà)的基礎(chǔ)上，單個(gè)的解剖，詳細(xì)的介紹。當(dāng)進(jìn)入手動(dòng)調(diào)節(jié)的界面時(shí)，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)、鼠標(biāo)、鍵盤、主機(jī)箱、顯示器，都會(huì)有相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)來(lái)展示工作時(shí)的狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的其它后續(xù)課的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。而學(xué)習(xí)這一課程便是先要了解計(jì)算機(jī)組成部分及它們的工作步驟。在設(shè)計(jì)與制作此課件的過(guò)程中，有幸得到專業(yè)老師的建議與指導(dǎo)，我們更是深刻了解到計(jì)算機(jī)所含有的其中奧妙。當(dāng)然，我們的課件還有諸多需要改進(jìn)的地方，比如，模型不夠精美，頁(yè)面設(shè)計(jì)不夠美觀，但勝在簡(jiǎn)潔明了，容易操控與使用。雖然現(xiàn)在科技水平不斷升高，但目前許多高校的課堂教學(xué)方式依舊單一，PPT課件仍是高校所采用的主流方式，而我們的研究與以往單純理論加圖的PPT課件不同，我們加入了實(shí)景模型，真實(shí)的動(dòng)畫(huà)，詳細(xì)的解說(shuō)，在現(xiàn)如今愈是沉悶的課堂氛圍更是一道亮麗的“知識(shí)點(diǎn)”。虛擬技術(shù)不斷在進(jìn)步，相信經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究和實(shí)踐，虛擬技術(shù)可以幫助更多的課程易于學(xué)習(xí)，更好的服務(wù)于教師和學(xué)生。

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