小学-未来教室规划方案

XX小学未来教室

综合科学教室

设计方案

1、总体建设规划

1.1方案概述

设计需求：

1.面积：教学大楼顶层两间教室打通。

2.内容：包括以下几部分：

A、一间观影室，按照电影院的标准规划，容纳60-90人。

B、一间虚拟演播厅，可以进行校内电台的制作与播出。

C、VR虚拟体验室，进行各种场景的体验。

1.2方案特点

1.2.1科技含量高

整个教室包含了目前最为先进的管理设备，都为智能控制。

门禁：人脸识别，只需要往门外一站，大门则自动打开。

考勤：采用人脸或智能手环，在人体无感知的情况下，自动记录进入教室的

人员信息。

班牌：自动和学校教务系统连接，显示当前教室的安排情况，以及教室的其

它相关信息。

灯光、空调、投影：自动采用智能物联系统，能够通过智能移动终端设备自

动调整设备的运行模式以及控制，比如空调是制冷还是制热，温度的控制，灯光

的开启与关闭等。

1.2.2内容丰富

教学内容：教室里不仅规划有以教学为主的智能教育体系，还涵盖了从小

学一年级到六年级的全课程，从理论到实践，都能够培训小学生的动手能力以及

对科技的创造力。

科技内容：运用了目前最为先进的虚拟现实技术，规划了当前小学最为新颖

的高科技游戏项目，让学生在游戏中潜移默化地学习了相关知识，同时感受到高

科技的魅力。

虚拟体验：规划了最为先进的AR台、全息台、头盔等软件硬件方案，从虚

拟现实编辑器到教材课程，以及若干个现有场景的交互体验，让学生不仅能够自

行设计各种虚拟场景，同时也为将来的科技创新打下坚实的基础。

直录播教室：规划了目前最为先进的直录播设备，让教室里的各种教学活动

既能够向校外各媒体以及公众号等多渠道进行直播，以展示我们的教学风采，也

能够将优秀的课程内容录播下来，将来做为研究教学使用，为学校留下宝贵的课

程财富及精神财富，全面提升学校的教学水平，将优秀的老师及课程作为我们学

习的标杆，为大家树立榜样，让其它老师都有学习和赶超的对象，全面提升广大

老师的教学水平与质量，提升我们学校在全市乃至全国的知识度，为进一步提升

学校的各种指标打下坚实基础。

1.2.3空间利用率高

由于场地是采用多间教室打通，因此在未来教室的定位上，不仅仅是完成最

基本的教学、直录播功能，还能够根据学校的教学需要，灵活组建教学基础，配

备相关内容即能够成为多功能使用的高科技场地，为学校的各种活动、比赛提供

全面的场地与用具，也大大的利用了教室的现有设备及空间。

1.3参考效果图

2、主要功能模块

2.13D影院

2.1.1概述

背景现状

国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）指出：把改革创新作

为教育发展的强大动力。教育要发展，根本靠改革。以体制机制改革为重点，鼓

励地方和学校大胆探索和试验，加快重要领域和关键环节改革步伐。创新改革教

学内容、方法、手段，建设现代学校制度。加快解决教育与资源相对短缺的矛盾、

增强教育活力与体制机制约束的矛盾，为教育事业持续健康发展提供强大动力。

结合实际，加紧特色创新教育资源的开发与整合，开展多种模式资源运用；加快

教育信息化建设，引进优质教育资源研发技术，吸引企业合作设立教育教学、实

训I、研究机构或项目。鼓励开展多种形式的交流与合作。探索多种方式利用先进

优质教育资源，促进优质教育资源普及共享。

《“十二五”国家科技计划信息技术领域2013年度备选项目征集指南》第三

部分明确指出“虚拟现实与数字媒体”，虚拟现实技术研发及应用作为一项重点

扶持技术，通过国家政策引导和政府扶持等办法促进虚拟现实技术在教育领域的

发展。

2014年12月由教育部教育装备研究与发展中心在北京成立“中国系统仿真

学会3D教育与装备专业委员会”（简称3D教育专委会），来自全国和地方有关

教育部门的负责人和学者、专家等参加了会议。业内专家、学者结合3D教育资

源与现有课程体系整合的时代性、必要性和紧迫性做了充分论述，对3D教育的

发展寄予厚望。

同时，随着中国教育事业的全面推进和不断深入，学校的教学手段变得越来

越丰富和高效，多媒体教学使老师大大缩短了课堂教学时间。但是传统的平面课

件和显示终端传递信息的各种局限性，教师讲解一些抽象、微观以及现场无法模

拟和观察到的事物过程，难以和学生进行信息的充分互动和共享，造成了人力、

物力、财力和信息资源的巨大浪费，阻碍和制约了教师授课水平提升和信息有效

传播，也为学生在学习兴趣和知识理解程度上带来困扰。

针对教师课堂教学、实验教学资源模式单一、师生试验操作内容受实体资源

限制；教师日常教学、学生理解吸收、教师引导演示、学生动手实践物理空间分

散和时间过程独立;数字类资源的教学和操作仍停留在现阶段的平面图片、视频、

文案；实验实体类资源的教学和操作因空间、环境、安全等因素限制只能有选择

性的实现部分。对教师而言传授知识枯燥和抽象，强调实验探究过程的实现和表

现力不够，缺乏立体、直观的优质教学资源进行有效辅助，效率和效果有限；对

学生而言理解和记忆知识困难，部分复杂和外界条件不允许的实验因缺乏实验资

源而无法操作，阻碍了探索的欲望和创新思维培养，对学校而言创新型教学模式

的变革和优质教育资源的应用未能得到很好的补充，希望通过虚拟实验室的建设

更好提高教师实验教学水平、丰富教学手段、推进教学模式的创新；激发学生学

习兴趣和提高自主学习能力。

建设目标

由于目前裸眼3D的硬件技术不太成熟，有待于提高，因此，裸眼3D的应用

只限于机场，广告牌等小面积，短时间观看、人员不多的场景中，由于校内教育

场景是需要大量人员同时观看、且长时间观看，因此目前普遍采用的通过3D眼

镜观看的形式。通过3D立体显示系统建设，营造更加全面、立体、直观、形象

的沉浸式教学和显示环境；通过3D仿真类教学资源建设，将复杂、抽象、难懂

的课程转变为更先进、科学的教学模式，辅助和丰富教学手段；通过硬件的建设

及3D优质教学资源配备，在2D单向教学模式的基础上兼顾3D体验式、互动式、

沉浸式这一全新的辅助教学模式，为全校师生提供更广阔的未来实验学习环境和

体验，使学校创新教育在创新型人才培养中发挥应有的作用。

需求分析

3D智能教室在教学方面的功能和应用主要表现在以下两个方面：日常辅助

教学和虚拟实验教学。

日常知识点的教学是课堂教学的重要部分，学生也只有在学习好知识和理解

透知识的基础之上才能完成日后的实践操作。3D智能教室利用虚拟技术模拟难

以讲解的教学场景，对于在现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,

以及一些不可能出现的场景（如金字塔是如何建成的，晶体内部结构，天体形成

等），在3D智能教室呈现，为学生创设一个情景化的学习环境，多维度呈现学习

内容，调动学生视觉、听觉、动觉等多感官参与，让学生们感受到极强的逼真感，

使抽象的概念和理论更加直观化、形象。在3D智能教室中，学生可以放心的进

行各种实验（物理、化学）练习（如爆炸、化学反应、青蛙解剖等），不必担心

由于操作的失误所带来的各种危险。

中学学科实验在整个教育教学活动中占有非常重要的地位，教师实验教学就

成为非常重要的教学内容之一，教师实验教学水平包括引导学生实验的能力、自

身实验操作能力、演示能力、改进能力、解释能力等方面。新课程改革为教师的

专业化发展提供了很好的机遇和广阔的舞台，同时也对教师的专业教学水平提出

了更高的要求，要求教师不但具备丰富的专业知识，还要求教师具备很高的实验

教学和实验操作能力，其中两个最重要的环节就是教师对实验进行解释和统一演

示，当前我校教师在理化生实验室为学生解释实验原理、实验现象时通过现有的

电子教案、实验课件及硬件实现，教师为学生统一演示时通过现有的常规实验仪

器和物理环境等实体资源实现，可以引导学生对实验现象进行细微、全面的观察，

能够将抽象的实验知识形象化，提高了学生效率，达到了较好的学习效果。但是，

教师对其它部分实验教学内容的讲解和演示普遍反映压力不小、力不从心，阻碍

了自身专业技术水平的提高。这主要体现在物理、化学、生物中部分实验内容的

展示涉及到微观、宏观世界、难以遇到看到的自然现象或无法实现的对象结构等，

比如生物和化学学科中的细胞、微生物、原子、电子、人体结构、生理现象、光

合作用等；涉及到现有环境无法实现的理想真空状态或难以表达的、不可逆地变

化过程等，比如物理学科中的动量、冲量、能量、磁场、波、发动机工作原理等；

涉及到放射性物质、有毒物质挥发和猛烈带爆炸风险的反应过程，比如化学里根

本不敢让师生做的化学实验等.....以上这些在我校现有条件下，教师讲解困难,

演示更不可能实现。专业教师对相关能实现辅助讲解和展示的立体虚拟实验用资

源和平台呼声渐涨。

以上，新建一间3D智能教室并应用，是学校当前更好地开展日常课堂教学

和学科实验教学的迫切需求。

2.1.2系统构架

业务构架

3D智能教室由3D教育资源库、3D教学硬件、3D教学培训三方面构成。通

过利用3D虚拟仿真技术，将复杂、抽象、难懂的概念，转化成3D课件、模型等

讲解资源，学生在观看与知识互动的过程中加深学习印象、促进理解和空间想象

力（如太阳系里的行星运动模式、化学反应过程、医疗解剖分解、立体几何展示

等），营造全新的沉浸式、互动式的辅助教学环境。

通过3D智能教室的建设，将使课堂整个互动教学更具有可视化和可参与性;

更加具体形象；还可以减轻老师的备课时间，规避实验风险；更容易激发学生的

学习兴趣，提高学习主动性等优势。3D教学这种创新教学模式，可以令教师讲解

更为生动易懂，极大促进学生的理解能力和提高记忆效果，特别对于数学、生物、

物理、化学、科学等学科知识内容讲授效果显著。

（一）3D智能教学平台

3D智能教学平台（硬件）：3D服务器、3D激光投影机、3D白幕、3D同步信

号处理系统、音响系统、中控系统。

（二）3D学科优质教学资源

3D优质教学软件（软件及资源）涵盖小学、初中和高中课程知识内容；与国

内教学大纲、教材知识点匹配、衔接；学科主要有：数学（几何）、物理、化学、

生物、地理；科学知识主要以地球科学、生命科学、自然科学为主。资源近千部。

（三）3D专题教育资源

3D专题教育主要围绕校园安全教育与传统文化教育为主；通过立体，形象、

生动有趣的3D卡通形象，动画情节，贴近校园安全及传统美德文化，高度仿真

的教育场景。

（四）3D教学活动（培训）

资源内容同时具有3D播放课件、3D互动课件、3D练习课件三种功能课件。

紧密围绕教学+互动+训练+评估的教学思路，贯穿和服务教师整个授课过程。

3D智能教室示意图

252.2技术构架

一、硬件技术构架

针对一间全新的3D智能教室硬件环境搭建，需要做的是布置一间教室、一

台支持3D输出DLP投影机、3D幕布、3D图形工作站、3D信号处理系统、3D眼

镜、学生桌椅等。

从学校教育信息化建设的实际出发，我们提出了一套完整的硬件解决方案,

它不仅适用于现在的教学与管理环境，而且可以满足3D辅助教学及未来发展的

需要，将新技术、新硬件平台、新应用软件、新资源等整合在相应的网络平台或

模块中即可实现平滑升级。其主要应用构架包括：

3D智能教室硬件主要组成

1、利用3D激光投影机、3D幕布进行基于3D优质教学资源的辅助教学。

2、利用3D虚拟教学（实验）资源中的三大功能课件，进行基于实验课程或

相关知识点的视频展示、互动教学、即时训练。

3、利用高保真无线扩音系统配套功放音箱，教师可以进行无线扩音，保护

教师嗓子。

4、通过3D视频类课件，方便教师针对于复杂、抽象、难懂的学科知识点的

解释、展示、场景的模拟、过程的再现等。

5、通过3D互动类课件，教师在进行一些实践操作或者教学实验时，在3D

激光投影机和大尺寸幕布上进行实时互动操作、模拟演示，方便老师对知识点的

重点、难点的剖析和分解。

6、通过3D练习类课件，方便学生的实时答题、随堂演练，教师可对学生的

理解程度和掌握情况进行统计、评估，下一步做到有的放矢。

7、通过3D信号处理器与3D眼镜的应用，实现3D立体效果的观看，从而为

师生创造更佳的学习环境和体验。

8、利用2D/3D智能切换系统来实现2D、3D教学模式随意切换；3D课件格

式和3D信号自动识别、一步完成。

9、利用多媒体教学环境管理控制系统实现对所有设备一键联动，所控即所

得。

3D智能教室综合应用了现代多媒体技术，结合3D虚拟仿真技术，营造出一

个高精度大屏幕演示、高保真音质、3D效果呼之欲出的现代化体验式辅助教学

环境。它使3D优质教学资源得到了充分地发挥和利用，丰富了教学手段，扩充

了教学资源，减轻了教师讲课的劳动强度；直观沉浸式的教学形式，使学生更易

于领会接受授课内容，加深了学生印象，促进学生理解能力和记忆力，提高了教

学质量。

（1）更优显示效果，双重教学模式，提高教学质量

3D激光投影机具寿命长、避免频繁更换灯泡、智能调节显示亮度、极速散

热、支持3D显示功能等优势，优化了显示效果、兼顾了3D辅助教学模式，清晰

的画面和逼真的色彩还原能力。同时，2D、3D两种教学模式相结合，教学内容更

加直观、生动，提高了教师教学质量和学生学习兴趣。

（2）方便切换操作，提升课堂效率

教师可利用智能中控系统所有多媒体教室设备一键联动控制，所控即所得,

使用方便，比如声音大小调节、信号切换、2D/3D一键切换、设备联动开关、黑

屏锁屏等。

（3）立体环绕音效，打造超强体验

利用立体数字音响系统，打造声音立体饱满的教学环境，营造几近真实的学

习场景，让师生在轻松、愉悦的临场感中感受知识带来的快感。

（4）兼容性和可扩展性，方便平滑升级

硬件建设遵循《数字化校园多媒体教室建设标准》，具备良好的可扩展性、

兼容性、通透性。支持与常规多媒体教室设备整合、集成，设备复用，有效避免

后期扩展升级所带来的重复建设和资源浪费。

二、软件技术构架

基于Unity3D（软件开发）和3D虚拟仿真（课件资源）

传统型的常规多媒体教室只能供教师与学生进xx识点教学和学习，并不能

很好地满足学生对知识的求知和探索欲望，况且就教师授课、演示而言，因传统

教具的条件限制所带来的尴尬，均被超抽象、概念的言传身教所代替。

本次3D智能教室的建设，更适用于常规教室的教学需求，我们设计采用了

3D虚拟仿真技术这一很好的辅助教学手段模拟一些复杂、抽象、难懂的概念，克

服弊端，提高效果。让整个教学和知识的互动反馈更加真实、逼真。

利用3D虚拟仿真技术主要原因在于完成：立体物体的展示，立体空间的展

示，虚拟空间的营造与构建，虚拟场景的构造。

在教学中经常要使用一些实物展示，在以往的教学环境中，为了更形象地使

学生感受三维物体的信息。主要采用这样一些方法：

1）利用图片，通过投影仪展示。但这种展示只能提供立体物体的某一个视

角或者某几个视角，学生无法见到提供的图片以外的视角。且学生被剥夺自主选

择视角的权利。

2)实物展示：这是一个很古老而且是很实用的方法，但它存在的一个比较

严重的缺点是由于各个学生所处的位置不同，虽然教师拿的是同一个实物，但在

不同位置学生的眼中，视角都不尽相同。而且实物不可能做得很大，后面的学生

可能就无法观测清楚。

3)通过计算机三维造型及动画软件，如3dsMAX等，建立一个与实物基本相

同的模型，然后通过旋转展示各个视角，可以说这是一种比较理想的方法，但它

也存在一个严重的不足。因为动画是一个预先设定的过程，学生在使用时只能让

它停止或播放，而不能任意按照自己的意愿随意选择视角。

通过3D虚拟仿真，我们可以构建一个与实物同样的三维物体,如采用3dsMAX、

Unity3D建模,存储为3DML格式,然后在3DML播放器中使用。或者利用QUICKTIME

3D等都可以得到很好的效果。如在高中立体几何的三垂线定理是立体几何教学

中的一个重点同时也是一个难点。这时我们如果利用3DML语言画出题目中的这

几条线，然后让学生在各个视觉去观察，一则省却了实物的制作，二则让学生按

照自己的意愿去观察。还有一些关于空间直线之间的位置、平面之间的位置关系

及二面角等方面的教学，教师都可以比较容易地制作出较精致的桌面虚拟现实来

辅助数学教学。

(1)立体空间的展示

立体空间是指在现实世界中存在的或者根据历史资料在历史中曾经真实存

在的空间。在教学中，我们可能需要向学生展示这些空间，但由于条件的限制，

不可能让学生进入这些空间，在以往教学中，可能只能够通过教师的描绘来激发

学生的想象，在学生的头脑中创建出这个虚拟的空间来。使用虚拟现实，我们不

仅能在学生头脑中建立这些空间，而且可以让学生看得见、听得见，甚至可以摸

得着。如：在中学历史教学中，古罗马在人类文明发展史上占有重要的地位。如

何将象古罗马这样的失落的远古外国文明介绍给学生，使他们进行建筑学、艺术

史、古代史和古文学史的学习呢?美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的教育家们基

于这一目的，利用最先进的计算机技术用非常准确和现实主义的手法重新构造了

如今的数字化的奥古斯都时代的古罗马。

(2)虚拟场景的构造

虚拟场景是指在现实生活中可能出现的一些场景，通过虚拟现实在不同的时

间或地点表示出来。

(3)资源开发采用的技术规范

PC端实现3D和2D的切换实现硒编程

兼容PC和交互TWH,,使用代码管理物品层级.

预处理技术，自动判断平控制屏幕特效。

台。

1、分屏脚本

在UNITY里面设置了3个摄像机，其中有两个摄像机模拟左右两眼，获得的

图像数据传送到两个RENDER,在主摄像机加载一个控制类，通过OnRenderImage

这个方法，重新渲染了屏幕的画面，把左右摄像机的图像加载到主摄像机上，从

而形成了3D分屏左右画面。把这当个画面通过PC传送到3D投影机，戴上3D眼

镜，两个镜片每秒120赫兹的速度切换，在人的大脑就会形成了3D效果。当切

换成2D的时候，把左右摄像机的瞳距设置成零，左右画面彻底重合，就会形成

2D的效果。

2、跨平台

为了达到一套代码多平台通用的目的，3D实验教学资源采用跨平台开发的

技术，基于预处理的方法，提前在核心代码里面封装定义了不同平台的输入输出

方法。

3D实验教学资源主要在交互一体机和普通电脑实现跨平台开发。这两个平

台有不同的地方，普通电脑的输入方式是键盘鼠标。交互一体机拥有红外感应偏

光眼镜，红外线触控笔，主机上还有红外线发射器和红外线探测器，用来定位偏

光眼镜和触控笔。

在图形渲染方面，电脑使用的是direct3D,交互一体机使用的是openGL。

不过unity本身就支持这两种渲染方式。我们在具体开发上，使用命令行语句来

部署开发环境。

硬件方面，分别定义键盘鼠标的输入方式以及红外触控笔等相关硬件的代码。

这两种输入方式的代码分别封装成类，一般的情况之下，并不在挂载在虚拟

世界的物体上，只有在运行的时候通过预处理的判断，是哪一个平台它将会自动

加载，不同平台的代码。从而达到调用不同硬件的效果。

显示方式也是一样，PC端的普通3d分屏和交互一体机，调用核心的驱动，

然后判断加载不一样的显示方式，从而达到不一样的显示效果。

3、框架开发

关于框架开发，在于提高研发的效率，加快研发的进度，规定所有的方法类

命名空间，所开发的一种插件。能够节省内存，提升性能，增加软件的健壮性。

具体的公共方法，我们分为UI,动作，以及重要的摄像机的运动，高亮提

示。核心是设计用射线选择的目标物体，通过对目标物体进行高亮提示，知识点

的提示，镜头特写等等。

4、Shader开发

最后是我们对整个屏幕特效的优化，为了便于区分和控制所有的美术资源，

我用代码。通过系统直接控制虚拟世界每一个物体的渲染层级，让所有的模型有

序的显示，将美术资源和程序代码彻底分开。

2.1.3系统部署

3D智能教室（教学系统）的搭建非常便利。需要做的只是布置一间3D教室、

一台支持3D输出DLP投影机、3D幕布、一套3D服务器及3D信号处理系统、3D

眼镜和3D互动教学软件（软件资源库）。即3D互动教学软件、3D互动智能平台

（3D服务器，3D投影机与幕布，3D同步信号处理系统，音响系统与中控系统）、

3D眼镜、3D消毒推车。

2.1.4系统功能

软件功能介绍

3D资源管理模块:

作为整个3D教学系统的基础平台，实现多个子系统包括资源的统一管理、

数据共享；

管理平台包含教学优质资源分类、集中管理、存储备份、视频资源点播、媒

资教学、师生互动、随堂演练、教学评估等功能模块；

各类教学资源统一界面管理；资源可按年级、课程、主题等分类管理；

知识点排列遵循由浅入深，同步教学课程；

平台对资源数据采用多重加密机制和安全策略,确保数据安全、完整、准确；

平台模块化设计，支持对教学资源、模块子系统进行接口预留和扩展升级

视

频教学、

教学互

动、教学

评估；平

台模块

化设计

KURBKA

程项直播系铳

a出后ml

3D教学演示模块：

3D教学演示的功能在于：课堂前期教师所遇到的一些复杂、抽象、难懂知识

点的立体演示；教师无法现场展示和表达包括难以遇到甚至不可能遇到的对象、

事物的立体演示等，通过3D课件播放的方式，直观、形象、生动地将知识点传

授给学生，营造全新地、体验式、沉浸式的教学环境。

复杂、抽象、难懂知识点的立体讲解、分析；

立体物体、立体空间的虚拟展示；

现实生活中可能出现的一些场景的立体虚拟构建与营造；

事物的本质、发展、变化过程立体再现和还原；

自然定律、定理和化学反应过程等实验课程的立体介绍和演示；

知识点的串连、推演、总结及配有情境式的环境音效和配音等

3D教学互动模块:

配合3D互动类课件，实现知识点剖析、实验探究等互动功能环节；

配合3D互动类课件，可根据教师讲解需要对3D模型进行组织拆分、重点抽

取；对3D实验进行过程分解、逆向分析；满足教师对整个教学知识点面的剖析

授课；

配合3D互动类课件，利用互动教学软件教师可随意利用空鼠对某个重点3D

对象进行交互式讲解；

配合3D互动类课件，互动教学软件为课堂模拟创造一个几近真实的师生互

动场景，配有情景化音乐且教师在剖析每个知识的同时，具有文字性向导提示和

重点标识；全程辅助互动教学。

教学评估模块:

配合3D练习类课件，实现包含知识点随堂演练、打分评估等功能环节；

配合3D练习类课件，教师和学生可以对知识点和实验项进行课堂实操、练

习，每个知识点和步骤进行计分制，教师可现场考查学生对知识的掌握程度，提

升学生动手操作能力和学习积极性；

配合3D练习类课件，教师可最终统计出学生的总得分，有的放矢；

配合3D练习类课件，整个练习环节支持过程、步骤可逆;

3D互动（实验）教学模块:

1.平台与3D仿真实验课件一体化设计，并提供课件实验教学的入口和支撑;

2.平台基于Unity3D引擎，实验环境采用MVC框架，保证UI与实验的合理

区分，低耦合，易于扩展；

3.实验平台基于Maya技术，3DMax特效处理，Unity粒子系统实现；动画基

于DoTween技术，可实现多仪器交互稳定平滑的移动动画；

4.实验方式采用行为式框架，可实现操作流程化、操作错误警告、实验步骤

向导等；

5.实验前仪器、药品等工具准备及使用方法认知；实验中具有实验知识点、

注意事项、操作要点友情提示；实验后具有本节知识点的归纳总结及视野拓展功

能；

6.平台采用模块化设计，包含探究实验、教学实验、实验视频、实验仪器四

大分类。

3D虚拟交互演示模块：

1.平台与3D交互演示课件一体化设计，并提供课件交互演示教学的入口和

支撑；

2.平台基于Unity3D引擎，Maya模型技术、3DMax特效定制、Photoshop图

形处理等；

3.平台加载3D交互演示课件平均响应时间W5秒；

4.平台具有软、硬件兼容特性，支持64位window操作系统、课源高清播放

等功能；

5.平台个性化设计，界面布局合理，操作简便，满足教师教学特点；

6.平台模块化设计，包含地球和地球仪、陆地和海洋、天气与气候、居民与

聚落、发展与合作、亚洲、我们领近的国家和地区、东半球其他的国家和地区、

西半球的国家、极地地区、从世界看中国、中国的自然环境、中国的自然资源、

中国的经济发展、中国的地理差异、北方地区、南方地区、西北地区、青藏地区、

中国在世界中20大板块。

课件功能介绍

3D互动教学软件（资源）涵盖小学、初中和高中课程知识内容；学科主要

有：数学（几何）、物理、化学、生物、地理；科学知识主要以科普知识为主。

资源近千百部。

数学（几何）：将抽象复杂的概念，通过生动的立体展示进行分解演示；

物理：将运动、摩擦、力学、声学、光学等转换原理通过立体展示展示转换

过程；

化学：利用3D教学视频互动操控，将每个独立的元素，化学分子反应及运

动，演示不同元素如何发生反应的过程原理；

生物：创设3D生态情景，将已知生活中的生命活动和生命迹象、细胞合成

及分裂现象从静态到动态、由抽象到形象；

科普知识：虚拟再现，地球板块变迁，感知沧海桑田的历史痕迹，太空宇宙

等奥秘。

科普知识分为《地理科学》、《地球科学》、《生命科学》、《自然科学》：

地理科学：涵盖地球和地球仪、陆地和海洋、天气与气候、居民与聚落、发

展与合作、亚洲I、邻近的国家和地区、东半球其他的国家和地区、西半球的国家、

从世界看中国、中国的自然环境、中国的自然资源等主题，以立体形态从各种角

度对地质、地表形态等地理特征进行深入介绍，即以地形、地质、气候、海洋等

自然环境为对象和以人口、城市、交通、文化等为对象。

例如：1）地球的大小2）大洲大洋3）世界年平均气温分布4）世界宗教分

布图5）聚落和环境6）亚洲的气候类型7）亚洲的地理分区8）中南半岛河流与

城市的分布9）波斯湾石油外运航线10）美国主要的工业产区和工业城市11）

南极地区12）中国地图中国的省级行政区域13）中国地势三级阶梯分布示意14）

南水北调工程线路示意15）中国国家级高新技术产业开发区的分布16）中国的

四大地理区域17）北京部分文化机构和设施的分布18）长江三角洲地区旅游资

源分布19）西北地区主要牧区和畜种的分布20）三江源区珍稀动物分布等。

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地球科学：虚拟再现地球科学的含义，地球的宇宙环境、地球的外部与内部

圈层特征、地质年代的基本知识，地球上各种地质作用的基本原理和过程，地球

的资源与环境问题、地球形成、演化的基本概念和认识；地球板块变迁，感知沧

海桑田的历史痕迹，太空宇宙等奥秘。

例如：1）噪音污染2）化学风化作用3）物理风化4）生物风化作用5）森

林生态系统6）土层7）土壤的性质和它的用途8）什么是气候？9）影响气候的

因素是什么？10）化学沉积岩与有机沉积岩11）土壤破坏的原因及其保护12）

褶皱山和断块山13）锋面和天气状况14）太阳系里的行星15）改善我们的学校

环境16）彗星17）地下水18）废品回收19）地球上大气层的不同分层20）云的

形成和种类等。

生命科学：虚拟再现生物物质的化学本质，这些化学物质在体内是如何相到

转化并表现出生命特征的，生物大分子的组成和结构、细胞如何工作；形形色色

的细胞怎样完成多种多样的功能；基因作为遗传物质的作用的、什么机制促使细

胞复制；一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分

化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息；多种类型细胞是怎样结合起来形

成器官和组织；物种是怎样形成的；什么因素引起进化；人类现在仍在进化吗;

在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样；何种因素支配着此一生境中每一

物种的数量；动物行为的生理学基础是什么；记忆是怎样形成的；记忆存贮在什

么地方；哪些因素能够影响学习和记忆；智力由何而来；除了在地球上，宇宙空

间还有其它有智慧的生物吗；生命是怎样起源的等等。

例如：1）植物2）种子萌芽所需的条件3）什么是栖息地4）身体各部位的

功能5）骨骼和肌肉6）肌肉系统7）攻击入侵者8）神经元9）心脏——个神奇

的泵10）人脑-人体的计算机10）呼吸和循环系统11）排泄系统12）神经系统

13）呼吸系统14）颅骨15）细胞界16）蝴蝶的生命周期17）根的主要功能18）

授粉与受精19）细胞（形状与功能）20）食物网等。

自然科学：虚拟再现大自然中有机或无机的事物和现象的科学。自然科学包

括物理学、化学、地质学、生物学等等。自然科学的根本目的在于寻找自然现

象的来因。自然科学认为超自然的、随意的和自相矛盾的实验是不存在的。自然

科学的最重要的两个支柱是观察和逻辑推理。由对自然的观察和逻辑推理自然科

学可以引导出大自然中的规律。假如观察的现象与规律的预言不同，那么要么是

因为观察中有错误，要么是因为至此为止被认为是正确的规律是错误的。一个超

自然因素是不存在的。

例如：1）热导体与绝缘体2）利用升华分离混合物3）固体的分子排列4）气

体中的分子排列5）轮轴6）声音和听觉7）滑轮8）所有酸的共同成分9）化学

变化伴随的现象10）区分物理变化和化学变化11）物质的三态12）颜色和形状

13）区分混合物与化合物14）灭火器15）声音的传播16）漂浮与下沉17）楔子

和螺丝钉18）杠杆19）声波在不同媒介中的传播20）淀粉的检测等。

（1）面向数学的资源整合

为了充分体现数学学科的具体特点，满足数学学科的2D教学和学习需求，

在动态几何、符号计算和自动推理技术的基础上，实现代数运算、函数作图、几

何作图、图形变换、动画、测量、跟踪等多个功能，涵盖代数、平面几何、立体

几何和解析几何等知识点。基于计算机虚拟仿真技术，通过3D教学课件更加直

观、形象、生动的展示难以想象和理解的立体几何知识，帮助学生更加深刻地理

解数学问题的本质，让学生学习数学的过程更容易、更有趣，同时也能减轻教师

教学的负担。

例如：1）矩形体的表面积2）三维空间内的坐标平面3）在三维空间上的平

面4）平面及其方程式5）无理数：几何表示法6）小数的基本概念7）数的因数

8）分数化小数以及小数化分数9）质数10）对实验概率的介绍11）饼状图12）

阅读条状图13）图表的介绍14）组合的介绍15）正弦和余弦比值的定义16）坐

标轴的平移17）抛物线方程18）三角形的面积19）直线方程式：点斜式和两点

式20）极限等。

（2）面向物理的资源整合

在满足物理学科的2D教学和学习需求基础上，通过3D虚拟仿真，利用仪器

元件库的设计思想，在对中学物理实验进行合理抽象的基础上，设计虚拟仪器等

实验平台；结合计算机软件操作的特点，对实验操作步骤进行深入分析，设计出

智能感知与选择策略，解决虚拟物理仪器选择与实验组合操作问题。

例如：1）电阻的串联2）可变电阻器（电位计和变阻器）3）匀强磁场中载

流回路产生的转矩4）楞次定律5）磁场中的电荷运动（第二部分）6）LC振荡7）

电阻-电感（RL）电路（增长相位）8）电流计9）电场10）电荷11）电场线12）

电荷的性质13）电容器14）静电力和库仑定律15）磁偏角16）半导体17）动能

18）电流19）透明物，半透明物和不透明物20）实像与虚像等。

（3）面向化学的资源整合

在满足化学学科的2D教学和学习需求基础上，通过3D虚拟仿真技术、虚拟

现实技术，将每个独立的元素，化学分子反应及运动，演示不同元素如何发生反

应的过程原理营造为一种沉浸式的化学教学环境，使学生具有身临其境的沉浸感,

能够实现互动式化学实验教学和理论教学。大大降低教师的劳动负担，提高教学

质量，并极大地激发学生的学习兴趣。

例如：1）化合反应2）化学平衡3）化学反应及其特点4）化学方程式5）

物态6）摩尔的概念7）摩尔分数8）原子、分子和离子9）分子式10）质量守恒

定律11）分离混合物的成分12）区分混合物与化合物13）水的熔点与沸点14）

物理变化和化学变化15）影响溶质在溶剂中溶解度的因素16）均相催化剂17）

多相催化剂18）吸附19）溶解热20）化学反应过程中的热变化等。

包含丰富的化学虚拟交互实验项目：克服常规化学实验室的弊端，以3D虚

拟技术模拟出一个几近真实的立体实验环境，实现零风险实验教学和实验操作。

实验开始前明确实验目的、步骤以及操作细则。

实验中按指示进行操作，培养正确操作模式，操作过程中相关知识点提示,

重要实验现象镜头放大，错误操作所产生的严重后果，达到预期实验目的。

实验结束后对知识点归纳总结、应用拓展以及视野拓展。整个实验过程中可

随时进行重复操作，避免了常规化学实验室对实验耗材的损耗以及实验过程中的

可能发生的风险。

采用分组式互动实验，提高学生互动性，激发学生思维，满足教学过程中的

需求。针对老师提高教学实用性，通过实验融合知识点传授给学生，提高课堂效

率。针对学生可以对知识点更好的理解，培养正确实验操作规范，激发学习欲望，

提高记忆能力，从而提高学习成绩，针对学校降低化学实验耗材的损耗，节约成

本，可以达到零风险化学实验教学目的。

rnA7^、

另具有化学虚拟交互实验项目，目录如下:

序号目录最新名称（确定目录）备注

1第一单元课题2对蜡烛及其燃烧的探究

2固体药品的取用

3液体药品的取用

4第一单元课题3酒精灯的使用方法

5给物质加热

6连接仪器装置

7第二单元课题1测定空气里氧气的含量

8硫分别在空气和氧气里燃烧

9第二单元课题2木炭分别在空气和氧气中燃烧

10铁丝在氧气中剧烈燃烧

•.・.....

（4）面向生物的资源整合

在满足生物学科的2D教学和学习需求基础上，通过3D虚拟仿真技术，将已

知生活中的生命活动和生命迹象、细胞合成及分裂现象从静态到动态、由抽象到

形象；营造为一种沉浸式的生物教学环境，使学生具有身临其境的沉浸感，让学

生能轻而易举地理解和感知微观世界里的意识形态。激发学生求知欲望和提高记

忆能力，提高学生学习兴趣。

例如：1）洋葱皮和木栓细胞的结构2）草履虫中纤毛虫的结构3）水的魔力

4）裸子植物5）蕨类植物6）被子植物7）葫芦薛（苔辞）8）水帽9）蠕虫10）

硬骨鱼类和软骨鱼类H）海星与蜗牛12）蝇虫13）水藻和硅藻14）水绵15）植

物组织系统16）简单组织17）水生植物的支撑18）开花植物19）植物20）眼

睛（解剖结构和生理机能）等。

3D专题教育主要围绕校园安全教育与传统文化教育为主；通过立体，形象、

生动有趣的3D卡通形象，动画情节，贴近校园安全及传统美德文化，高度仿真

教育场景。

3D校园安全教育包括：挤压事故、体育活动事故、消防事故、学生事故、乘

坐电梯事故、自然灾害事故等。

3D传统文化教育包括：谦让、儒学、美德、礼仪、民族精神、榜样、诚信、

和谐观、负面道德经验等。

课件名称课件简介类别专题

如果不幸被困在车中，知道如

《远离吃人的汽车》意外伤害校车安全

何逃生自救

《对五毛食品说了解什么是五毛食品并认识其

公共卫生饮食安全

“不”》危害

《热身运动的必要了解并认识热身运动的重

意外伤害运动安全

性》要性

《回家的路线》掌握行路安全的注意事项意外伤害交通安全

《雾霾天气应注了解并认识什么是雾霾，

自然灾害气象灾害

意的安全事项》雾霾带来的危害

•・••・•.•・・・・

硬件功能介绍

1.3D激光投影机

1、全高清分辨率、激光光源20000小时超长寿命

全高清分辨率带来细致精准的画面显示，图像显示细腻清晰。

采用了先进的双色轮激光荧光体技术，实现色彩鲜艳的画面。激光光源能实

现高达20000小时的超长寿命，支持7义24小时连续工作，亮度衰减小并且支持

亮度无极调整（16虹100%）、激光光源采用多模组结构，无黑屏风险，更加稳定

可靠。

TULL

E1080p

42

2、全新CCS内循环散热系统

采用NEC全新的CCS内循环散热系统，激光光源区域和光引擎区域形成一个

独立的密闭空间，通过内置的风路设计把热量传导到散热器，经过散热器的冷空

气再次回到机器内部，有效的阻止了灰尘的进入光引擎和激光光源区域，保证了

高亮度的持续性和画面质量的稳定性。

3、颜色增强模式，显著提升色彩饱和度

内置了3档色彩增强模式，用户可根据需要进行调节，画面各种颜色饱和度

都会被放大，图像色彩信息浓重，适合于加强颜色表现力和明亮环境下的应用。

4、多种3D模式，支持蓝光3D播放

|HDMI1.4a蓝光3D播放

Homr

PROJECTIONHIGHDEFINITIONMULTIMEDIAINTERFACE

|RF射频主动3D技术DLPLink3D技术

DLP

/?£ADN

5、DICOM-SIM模式

6、15000:1超高对比度

7、全面支持桌面及移动设备的无线投影功能，支持Miracast无线显示

针对桌面设备专为MACOS和Windows开发了不同版本的IEULite软件，能

够实现在有线或无线网络下将电脑的图像和声音同步实时的投射出来，并且具有

控制功能。

专为I0S移动设备开发了WIU(WirelessImageUtility)软件，用户可从

AppStore中免费下载并安装，即可通过Iphone/Ipad实现多种无线投影和控制

功能。

书写笔功能投影机控制功能

8、垂直和水平梯形校正

支持垂直和水平梯形校正功能，能够轻松应对复杂角度的安装环境。

9、上下左右全方向镜头位移

全方向的镜头位移，支持上下左右手动位移调整，最大实现高达62%的移动

范围，并具有镜头位移旋钮保护盖。

2.幕布

1.幕布类型：电动幕

2.幕布材质：白塑、玻纤

3.对角线：150/200英寸

4.幕布基材：软幕

5.安装方式：壁挂式

6.打开方式：电动方式，管状电机

7.增益：2.0倍

8.有效散射角大于32度

9.高分辨率彩色还原性好，白昼成清晰

10.幕布反射亮度均匀，无残留气味

1L幕面平整度好，铝合金外壳，防潮，防霉阻燃

12.环保屏幕，甲醛含量W75MG/KG

3.立体数字音响系统

每声道130W、内置蓝牙、HDR、自动设置、Eco模式、BluetoothRemoteApp、

HDMI5个输入/I个输出代表高性能和高价值的完美结合，带来超凡的声音保真

度以及众多高级功能，包括全4K兼容、HDR（高动态范围）和ARC（音频返回通

道）。

由于内置蓝牙，能从任何兼容设备无线接收您最喜欢的音乐，且专用能通过

智能手机提供独特的控制选项。

强大的5声道分离式放大器在所有声道上配备高电流分离式功率输出设备,

能提供每声道最大130瓦的高功率。

具有AutoEco模式，会根据音量级别调整可用的最大功率。

为兼容各种型号的扬声器，具备低阻抗驱动能力，能使6欧姆扬声器稳定工

作。

前置USB端口除了众多模拟和数字AV接口外，在前面板上配备便捷USB端

口，兼容便携式USB设备，能播放包括MP3、WMA、FLAC和MPEG-4/AAC曲目在内

的各种音频文件类型。

支持并兼容Dolby、DTS、Auro3D、MultichannelStereo>5.1前级解码等

编码格式

支持的音频格式：MP3、WMA、AAC、FLAC、MPEG-4等

4.3D图形工作站

CPU:E3；内存：24GB4根DIMM插槽；PC3-128001600MHzDDR4；

网卡：集成IntelL217LM千兆以太网卡；显卡：NVIDIA专业图形显卡;

声卡:独立MonitorOlUSD；

硬盘：SSD128G+SATA1T最高支持4块3.5寸SATA硬盘；支持RAID。、

1、5、10；

机箱：最高支持8个USB接口，前端：》2个USB3.0,后端：24个USB3.0；

电源：符合能源之星®v5标准；80PLUS（92%效能）白金认证;

显示器：19.5英寸宽屏LED显示器；170度超大视角；1600*900分辨率高

清雾面屏幕；72%NTSC超高色域；

数据保护：主机需支持windows32位与64位系统的网络控制、硬盘保护、

网络同传、资产监控等功能。

5.3D信号处理系统

支持800人的信号有效覆盖；

支持四路输出并可无限扩展；

激光校准，超强IR发射功率；

加密开关，左右同步信号可切换;

同步信号自动检测，广阔的发射视角。

6.3D专用眼镜

工作方式：液晶主动快门式，配合3D信号处理系统使用

场频:96-480HZ；镜片透过率度：40±2%；对比度：1:1200

电池类型：锂锦电池CR2032；电池容量：220mAh

传输方式：IR/RF无线传输

额定工作电流：电影版：0.7mA、TV版：1.3mA

连续工作时间：电影版不小于300H,TV版不小于160H

额定待机电流:5uA；响应时间：1.5ms

电源开关总次数：大于5000次；耳柄张合次数：大于10000次

7.多媒体中央控制器

4组VGA输入接口、2组VGA输出接口，3组视频输入接口、2组视频输出接

口，5组立体声线路输入接口、1组立体声线路输出接口，1组MIC接口，4组I/O

接口，4组可控电源接口，5口10/100M网络交换接口；7组RS232接口。2组RS-

485接口。2组报警接口。

采用32位工业级ARM处理器和嵌入式操作系统；通过WEB浏览器远程配置

参数及远程重启、复位、导入导出中控配置、中控参数批量设置。本地无限量存

储课表和校园卡信息，实时记录设备使用次数、工作时间及异常信息，上下课键、

投影开关键、幕布升降键相互锁定，支持刷卡、课表、按键、网络等方式联动开

关机,板书、投影、影碟机、笔记本、电脑、展台交互使用，可设置投影机、计算

机断电延迟保护的时间；支持投影机状态、用时及亮度实时检测；内置多种投影

机控制码，支持线路及MIC音量大小分别显示与控制，支持一键静音。相应按键

具有状态指示灯，具有画面冻结和屏蔽功能，支持双向对讲；支持本地电子课表

管理；支持可视化系统诊断功能；支持IC/ID/CPU/SIM读卡器接入；支持多种报

警设备接入；支持断网、断线报警。支持本地声光报警。支持有线、无线触摸屏

控制，支持双投影同步、异步显示与控制。支持外围设备（矩阵、录播、灯光、

窗帘等）的可编程控制。支持多种传感器（温湿度、光照度等）接入及联动控制。

具有线路、MIC音量控制按键，具有静音按键、应急呼叫按键、2D/3D切换

按键、黑屏、冻结等按键。

8.教师讲桌

塑钢木三种材质结合，桌体上外框采用ABS塑料，左右推拉板采用高密度板,

外喷钢化漆，桌体采用1.2-1.5MM冷轧钢板；

人性化设计，桌面板采用左右推拉式，可扩充IC卡系统配电子锁，刷卡开

锁；

按人体力学设计，桌面采用倾斜式设计，方便放置演讲稿，桌面带防滑条,

可以放置笔记本电脑；

配置不少于：静音防卡电动升降机一台；鹅颈话筒一套；笔记本接口模块一

套；散热风扇一只；电源排插（8个三插口）一只；钢化玻璃一块；隔板二个;

储物抽屉一个。

2.1.5创新之处

在课堂教学过程中，现阶段，交互式电子白板是传统教育与现代教育优势互

补的基本表现手段;

3D互动教学能够有效地提高课堂教学效果和效率，提高学生的学习兴趣和

交互能力；

3D互动教学的推广和有效利用，能够显著地改变教师的传统教育观念，提

高教师的教育技术能力和信息素养，革新课堂教学；

3D互动教学必须作为课堂教学信息化环境建设的整体来统筹设计，没有教

师素质的提高和学科教学资源的支持，3D互动教学就不可能实现有效的推广和

利用；

3D互动教学必须在技术路线上作新的思考和革新，投影与电子白板的有机

结合，进一步降低成本，才能够走向大众，走向普及。

2.1.6技术优势

3D互动教学是一种先进的教育或会议辅助人机交互设备，它可以配合投影

机、电脑等工具，实现教学师生互动、生生互动和生境互动等功能。从硬件原

理上来说，3D互动教学软件搭配大屏幕投影技术，在教学中更震撼。

2.1.7功能应用

这是已经较熟练使用计算机多媒体技术应用基础的教师的应用方式。在这种

应用方式下，教师已经较熟悉多媒体的特性，心理上也开始接受这个新鲜事物,

并能有效地利用3D互动多媒体进行授学。这一层次的课堂教学仍以教师主导为

主要特征。此时，教师对支持的需求已从技术逐渐转向资源的设计开发和教学设

计。其应用主要表现在：

教师可以在3D互动教学软件上熟练操作，离开了计算机操作台，又可以面

向学生站在大屏幕前，这个变化使教师从远离集体又回到学生集体当中。

每当教师在计算机操作台演示课件时，教师在讲台的走动和时间的延迟，很

容易对一些注意力不易集中的学生造成冗余信息传递而破坏他对知识内容的关

注和理解。这点尤其应避免在教学中出现。由于学生对屏幕关注的增多，加强了

集体共同参与的学习过程，教师也变成整个学习集体中的一员，不再是远离学生

的躲在设备后的软件或设备的操作者，学生在无意识中达成了更多的与老师和同

学的情感上的交流沟通，学习兴趣也随之提高。

3D影院座椅参数：宽度：56厘米，饰面；采用西皮，礼堂椅专用面料，红

色，移动扶手；采用PP（聚丙烯），经模具压铸成型，扶手可抬起，脚架；优质

冷轧钢，经模具压铸成型，海绵