基于Unity3D虚拟引擎动态模拟计算机系统组成

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　　摘  要：《大学计算机基础》是非计算机专业的一门重要专业必修课程，更是学习计算机的其他后续课的重要专业基础课。为改善现如今高校课堂气氛，代替单一传统的教学课件，本项目使用Unity3D虚拟引擎技术结合C #和3Ds Max建模，设计制作的一个课件动画。主要介绍了计算机基本原理及工作步骤，详细说明了各个组成部分的用处和特点。更好的服务于教师和学生，改善课堂学习气氛，使课堂内容更具有多样化，让学生有更好的学习体验，便于理解学习这个专业课程，方便于后续更好的学习。
　　关键词：虚拟现实;Unity3D;3Ds Max;高校课堂教学;大学计算机基础
　　中图分类号：TP39 文献标识码：A       文章编号：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
　　現如今我国大多数高校课堂气氛沉闷，教学效率不高。导致这一结果的因素有很多，一方面因专业课程枯燥难懂，对于许多基础相对不好的学生来言，很难听懂教师讲授的内容，长此以往，学生学习情绪很难提高;且现在的大学生受到的诱惑较大，心理浮躁，迟到、早退、旷课的现象普遍存在。另一方面原因是因为现在一部分老师仍然使用传统的教学课件。在高科技设备盛行的年代，传统的教学课件如今已经很难引起学生们的学习兴趣，导致老师和学生的情绪都不高。
　　为了使学生在愉悦的气氛中主动学习，充分调动课堂气氛。我们团队基于Unity3D虚拟引擎下制作了一个可交互课件动画，介绍计算机基本组成原理及其工作步骤，可以更好的辅助教师方便有趣的教学，提高学生课堂学习氛围。虚拟现实技术早已经走进了我们的生活中，它可以使使用者更清晰真实的感受效果，更逼真。我们通过学习《大学计算机基础》，挑选了最基础最重要的一部分——计算机组成及工作步骤，对其进行了详细的介绍与说明。此课件使用Unity3D的独有特色，结合3Ds Max制作计算机基本组成部分的模型，可以详细的介绍计算机组成部分的用处和特点。另外，此课件可以清楚的看到数据的流向，以及在各个组成部分的变化，可以更好的了解计算机在工作时的状况，简单有趣，学习者能更好的掌握这一知识要点。
　　Unity3D是由Unity Technologies开发的综合型游戏开发工具，是一个可以使玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台。Unity3D是一个全面整合的专业游戏引擎，具有跨平台、综合编辑、资源导入等特点。通过学习《Unity3D完全自学教程》及《Unity3D脚本编程：使用C#语言开发跨平台游戏》来实现课件的运行及设计。
　　2 计算机组成及工作步骤总体设计
　　2.1 整体策划
　　此课件首先映入眼帘的便是电脑台式机硬件组成和选择按钮。不仅可以选择自动播放全过程的计算机工作步骤，还可以手动地去控制各个部件之间的数据流动。其中显示器、主机箱、鼠标、键盘的实景硬件，更是给使用者带来真实感和亲切感。并且我们团队还模拟了数据从开始进入，到数据流向、数据变化和数据的输出，详细地展示了数据的所有运行过程及变化。且我们团队为了使计算机组成及工作步骤更好地被了解，加入了控制器、运算器、储存器、输入设备和输出设备的介绍和基本特点，加以辅助。
　　2.2 场景模型
　　我们团队利用大数据与实际调查，分析出了大多数高校学生较为感兴趣的课件表现方式，最终选择使用3Ds Max对计算机组成硬件进行建模，真实地还原了台式计算机硬件的形状，可以给学生更佳的代入感与真实感，用现实中最常用到的数据为例进行演示。把理论与实际更融洽的结合在一起，激发学生的求知欲，更好的学习此课程。 　　2.3 功能设计
　　 计算机组成及工作步骤课件使用了Unity3D、3Ds Max、Microsoft Visual Studio等软件，包含了模型、动画等系统。计算机组成及工作步骤课件中的交互、切换功能点。3Ds Max软件主要用于建模型，还原教学的内容。Microsoft Visual Studio用于编写课件中需要的所有脚本程序，Unity 3D中的脚本程序需要用C#语言来编程。
　　3 计算机组成及工作步骤详细设计
　　计算机组成及工作步骤课件使用的是真实模型，准确快速的把学生带入场景中。它主要包括自动播放、計算机组成部分的介绍、手动调节三个模块。
　　3.1 自动播放
　　当点击自动播放选项时，数据从键盘和鼠标进入计算机内，然后再传入到主机箱里，在主机箱里数据在各个硬件里流动和变化，最后在显示器上呈现处理后的数据。在课件中，我们用计算机常见的语言去表示输入的数据，让学生看着有亲切感。在计算机工作过程中，课件动画更是展示了数据从开始输入计算机到经过处理后输出计算机的全部过程。如图1所示。
　　3.2 计算机组成部分的介绍
　　本项目作为计算机组成及工作步骤课件，本就秉着辅导教师教学为目的而设计，而在学习《大学计算机基础》这一课程的时候，计算机的基本组成是必须了解的。所以我们团队就控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备进行了逐一介绍，详细的说明了组成部分在计算机工作时候的作用和它们本身的特点。通过学习《Unity 5.X从入门到精通》，实现模型的交互，方便快捷。
　　3.3 手动调节
　　计算机工作是一个复杂的过程，中间包括了各种数据的变化。所以我们团队在有计算机工作步骤动画的基础上，单个的解剖，详细的介绍。当进入手动调节的界面时，点击数据、鼠标、键盘、主机箱、显示器，都会有相应的动画来展示工作时的状态。
　　4 结束语
　　《大学计算机基础》是学习计算机的其它后续课的重要专业基础课。而学习这一课程便是先要了解计算机组成部分及它们的工作步骤。在设计与制作此课件的过程中，有幸得到专业老师的建议与指导，我们更是深刻了解到计算机所含有的其中奥妙。当然，我们的课件还有诸多需要改进的地方，比如，模型不够精美，页面设计不够美观，但胜在简洁明了，容易操控与使用。虽然现在科技水平不断升高，但目前许多高校的课堂教学方式依旧单一，PPT课件仍是高校所采用的主流方式，而我们的研究与以往单纯理论加图的PPT课件不同，我们加入了实景模型，真实的动画，详细的解说，在现如今愈是沉闷的课堂氛围更是一道亮丽的“知识点”。虚拟技术不断在进步，相信经过进一步的研究和实践，虚拟技术可以帮助更多的课程易于学习，更好的服务于教师和学生。
　　参考文献：
　　[1]唐朔飞.大学计算机基础（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2008.
　　[2]马遥，陈虹松，林凡超.Unity 3D完全自学教程[M].北京：电子工业出版社，2019，3.
　　[3]Unity Technologies.Unity 5.X从入门到精[M].北京：中国铁道出版社，2016，1.
　　[4]陈嘉栋.Unity 3D脚本编程：使用C#语言开发跨平台游戏[M].北京：电子工业出版社，2016，9.
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