P3D數(shù)字模型是利用 “虛擬現(xiàn)實建模語言”（VRML）技術創(chuàng)建的交互式三維教學模型，能以極其逼真的高畫質三維視覺效果呈現(xiàn)在師生面前，同時擁有強大的交互功能，模型可靈活旋轉、縮小、放大和拖拽。通過交互式操作可以全方位多角度地觀察三維模型，使觀察者可以便捷、形象地了解模型，實現(xiàn)了人與數(shù)字化三維模型實時互動的效果。

在教學實踐中，面向基礎教育，以科學精確的細節(jié)刻畫和教學方法獨特的觀念解決方案為特色，提供給教師和學生鮮明的視覺支持；進行科學知識的口述和書面的說明，幫助教師解說復雜的教學知識，并借助3D動畫介紹奇妙的科學現(xiàn)象，有效促使學生形象具體地理解科學知識，極大地增強了對知識點的記憶、專注和參與程度，為學生和教師創(chuàng)造了一種加強感性認知科學知識的有利條件。

其功能具體表現(xiàn)為：

（1）沉浸感——使學生全身心地投入到P3D數(shù)字模型所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中。

（2）交互性——使學生對模擬環(huán)境內物體可操作的程度如同從現(xiàn)實環(huán)境所得到自然反饋的程度(包括實時性)。

（3）構想性——三維虛擬現(xiàn)實技術應具有廣闊的想象空間，可拓寬學生的認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的事物，也可以構造客觀條件難以發(fā)生的環(huán)境。

通過虛擬現(xiàn)實技術表現(xiàn)自然科學系統(tǒng)的結構和動態(tài)，進行演示、探索教學，為學生提供一種可供他們體驗和觀測的環(huán)境并改變學生的思維和學習方式。

所有的模型均具備交互特性，借助投影儀、電腦鼠標、交互式電子白板、觸摸式液晶屏和平板電腦等輸入輸出設備，可以在圖像里進行無限可能的自主操作，還可以利用P3D簡便的繪圖工具，直接在圖像和視頻上自如涂寫，并能夠編輯保存成圖片形式以便彰顯個性化的教學內容。其應用范圍包括普通課堂，生物、地理、化學專用教室，多媒體教室，學生機房等，可以部署在整個校園網(wǎng)絡之中。

P3D數(shù)字模型目前應用的學科有：

1.生物

具備引人入勝的人體內部旅行功能，提供的虛擬現(xiàn)實三維圖像（見圖1），由三個獨立并重疊的圖層為組成元素（肌肉、骨骼和內臟），可以有靈活的組合展示方式。此外，通過精細的三維圖像和視頻來展現(xiàn)身體的不同部分和生理過程，從而對人體進行全面深入的探究。

將晦澀的科學話題表現(xiàn)得易于解釋，例如細胞分裂的過程、DNA雙螺旋上的氮氫和氧氫橋結構、DNA的復制，我們的身體如何被有害的病毒和細菌感染及自我防護的過程。

圖1

將眾多不同種類的動植物通過栩栩如生的三維交互式模型展現(xiàn)出來，使學生在學習理解的同時更驚奇于我們的地球不同的生命形式和豐富的生物多樣性。

2.地理

圖2

體驗完全的交互式三維地圖 （見圖2）——在地球同步軌道旋轉觀察和球體投影圖投射的切換展示，模型表現(xiàn)了當太陽在春分秋分和東至夏至的時候地球上不同區(qū)域和一年中不同時間的夜間陰影，將抽象的知識點表現(xiàn)得易于理解和深刻。

3.化學

以三維化學周期表（見圖3）為主干來表示元素的特性，三維交互式地再現(xiàn)了所有元素，共價鍵和離子鍵、自旋、軌道、虛擬現(xiàn)實光譜儀以及一些引導我們呈現(xiàn)原子模型的著名實驗（湯姆森理論、盧瑟福理論、波爾理論），這將使學生對物質原理的理解變得新奇和簡單。

正在研發(fā)的學科有物理學、數(shù)學、歷史學。隨著內容的不斷豐富，發(fā)展并形成了一個以交互式3D模型為特色的數(shù)字模型教學資源庫系統(tǒng)，同時，正在探索和構建云端服務內容，以適應國家對教育信息云端化的需求，全力推進計算機交互式3D虛擬現(xiàn)實技術在信息化教學領域中的應用和發(fā)展。 （楊陽）

圖3