基于Unity3D虛擬引擎動態模擬計算機系統組成

李寒莉　唐路瑤　雷茵寧　吳嘯宇　薛韡　李攀

摘? 要：《大學計算機基礎》是非計算機專業的一門重要專業必修課程，更是學習計算機的其他后續課的重要專業基礎課。為改善現如今高校課堂氣氛，代替單一傳統的教學課件，本項目使用Unity3D虛擬引擎技術結合C #和3Ds Max建模，設計制作的一個課件動畫。主要介紹了計算機基本原理及工作步驟，詳細說明了各個組成部分的用處和特點。更好的服務于教師和學生，改善課堂學習氣氛，使課堂內容更具有多樣化，讓學生有更好的學習體驗，便于理解學習這個專業課程，方便于后續更好的學習。

關鍵詞：虛擬現實;Unity3D;3Ds Max;高校課堂教學;大學計算機基礎

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：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

現如今我國大多數高校課堂氣氛沉悶，教學效率不高。導致這一結果的因素有很多，一方面因專業課程枯燥難懂，對于許多基礎相對不好的學生來言，很難聽懂教師講授的內容，長此以往，學生學習情緒很難提高;且現在的大學生受到的誘惑較大，心理浮躁，遲到、早退、曠課的現象普遍存在。另一方面原因是因為現在一部分老師仍然使用傳統的教學課件。在高科技設備盛行的年代，傳統的教學課件如今已經很難引起學生們的學習興趣，導致老師和學生的情緒都不高。

為了使學生在愉悅的氣氛中主動學習，充分調動課堂氣氛。我們團隊基于Unity3D虛擬引擎下制作了一個可交互課件動畫，介紹計算機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，提高學生課堂學習氛圍。虛擬現實技術早已經走進了我們的生活中，它可以使使用者更清晰真實的感受效果，更逼真。我們通過學習《大學計算機基礎》，挑選了最基礎最重要的一部分——計算機組成及工作步驟，對其進行了詳細的介紹與說明。此課件使用Unity3D的獨有特色，結合3Ds Max制作計算機基本組成部分的模型，可以詳細的介紹計算機組成部分的用處和特點。另外，此課件可以清楚的看到數據的流向，以及在各個組成部分的變化，可以更好的了解計算機在工作時的狀況，簡單有趣，學習者能更好的掌握這一知識要點。

Unity3D是由Unity Technologies開發的綜合型游戲開發工具，是一個可以使玩家輕松創建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺。Unity3D是一個全面整合的專業游戲引擎，具有跨平臺、綜合編輯、資源導入等特點。通過學習《Unity3D完全自學教程》及《Unity3D腳本編程：使用C#語言開發跨平臺游戲》來實現課件的運行及設計。

2 計算機組成及工作步驟總體設計

2.1 整體策劃

此課件首先映入眼簾的便是電腦臺式機硬件組成和選擇按鈕。不僅可以選擇自動播放全過程的計算機工作步驟，還可以手動地去控制各個部件之間的數據流動。其中顯示器、主機箱、鼠標、鍵盤的實景硬件，更是給使用者帶來真實感和親切感。并且我們團隊還模擬了數據從開始進入，到數據流向、數據變化和數據的輸出，詳細地展示了數據的所有運行過程及變化。且我們團隊為了使計算機組成及工作步驟更好地被了解，加入了控制器、運算器、儲存器、輸入設備和輸出設備的介紹和基本特點，加以輔助。

2.2 場景模型

我們團隊利用大數據與實際調查，分析出了大多數高校學生較為感興趣的課件表現方式，最終選擇使用3Ds Max對計算機組成硬件進行建模，真實地還原了臺式計算機硬件的形狀，可以給學生更佳的代入感與真實感，用現實中最常用到的數據為例進行演示。把理論與實際更融洽的結合在一起，激發學生的求知欲，更好的學習此課程。

2.3 功能設計

計算機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、動畫等系統。計算機組成及工作步驟課件中的交互、切換功能點。3Ds Max軟件主要用于建模型，還原教學的內容。Microsoft Visual Studio用于編寫課件中需要的所有腳本程序，Unity 3D中的腳本程序需要用C#語言來編程。

3 計算機組成及工作步驟詳細設計

計算機組成及工作步驟課件使用的是真實模型，準確快速的把學生帶入場景中。它主要包括自動播放、計算機組成部分的介紹、手動調節三個模塊。

3.1 自動播放

當點擊自動播放選項時，數據從鍵盤和鼠標進入計算機內，然后再傳入到主機箱里，在主機箱里數據在各個硬件里流動和變化，最后在顯示器上呈現處理后的數據。在課件中，我們用計算機常見的語言去表示輸入的數據，讓學生看著有親切感。在計算機工作過程中，課件動畫更是展示了數據從開始輸入計算機到經過處理后輸出計算機的全部過程。如圖1所示。

3.2 計算機組成部分的介紹

本項目作為計算機組成及工作步驟課件，本就秉著輔導教師教學為目的而設計，而在學習《大學計算機基礎》這一課程的時候，計算機的基本組成是必須了解的。所以我們團隊就控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備進行了逐一介紹，詳細的說明了組成部分在計算機工作時候的作用和它們本身的特點。通過學習《Unity 5.X從入門到精通》，實現模型的交互，方便快捷。

3.3 手動調節

計算機工作是一個復雜的過程，中間包括了各種數據的變化。所以我們團隊在有計算機工作步驟動畫的基礎上，單個的解剖，詳細的介紹。當進入手動調節的界面時，點擊數據、鼠標、鍵盤、主機箱、顯示器，都會有相應的動畫來展示工作時的狀態。

4 結束語

《大學計算機基礎》是學習計算機的其它后續課的重要專業基礎課。而學習這一課程便是先要了解計算機組成部分及它們的工作步驟。在設計與制作此課件的過程中，有幸得到專業老師的建議與指導，我們更是深刻了解到計算機所含有的其中奧妙。當然，我們的課件還有諸多需要改進的地方，比如，模型不夠精美，頁面設計不夠美觀，但勝在簡潔明了，容易操控與使用。雖然現在科技水平不斷升高，但目前許多高校的課堂教學方式依舊單一，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，我們加入了實景模型，真實的動畫，詳細的解說，在現如今愈是沉悶的課堂氛圍更是一道亮麗的“知識點”。虛擬技術不斷在進步，相信經過進一步的研究和實踐，虛擬技術可以幫助更多的課程易于學習，更好的服務于教師和學生。

參考文獻：

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