详情

全息投影技术在三维建模教学中的实践研究

申报人:张卓亚 申报日期:2021-12-21

基本情况

2022校院级项目管理
全息投影技术在三维建模教学中的实践研究 学生申报
创新训练项目
工学
土木类
学生自主选题
一年期
运用3DMax定制教学模型和学生日常需要的模型。使用电子屏、亚克力板制作简易全息投影仪展示作品。做好模型后,在线上宣传网站,让同学们进行立体旋转构筑物,线下则进行全息投影演示。 我们小组认为,建模和全息投影的出现为教师们提供了授课的便利,为学生的高效学习提供了技术支持,助力了教育行业的发展。我们相信在不久的将来,运用可全方位旋转的建模和全息投影技术教学将会是常态。

项目第一负责人张卓亚20年初开始自学3dMax,会基础的建筑模型构造。在大学里学习了cad工程制图、建筑专业导论工程图学等专业科目。有过六年系统学习美术经历,能创建较为美观的基础建筑模型。此外,能够用使用易语言编程,对创建网页有所研究,为创建团队的建模网页打下基础。

校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
张卓亚 土木工程学院 工程造价(本科) 2020 技术人员,使用cad、3dMax建筑模型、制作建模网页。
殷颖 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 联络有需要的同学与老师,收集我们所要构建的建筑素材。
和蕾 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 技术人员,使用cad建筑模型。
高子钦 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 财务管理,管理项目经费,协调行政工作。
王宇凡 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 关注建筑模型,全息投影的最新讯息,收集资料并且整理。
赵纪安 文化产业与旅游管理学院 文化产业管理(本科) 2021 技术人员,建模网页设计及改良,文案。
朱玉萍 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 宣传人员,拍摄照片、vlog宣传作品。
张婷 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 规划方案和设计可行性策略。
苏媚瑶 土木工程学院 工程造价(本科) 2021 行业观察,调研最新市场动态。

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
暂无相关数据

立项依据

土木、建筑常被认作实践大于理论的专业,其所需要空间想象能力要求较高,使学生学习、老师教授较为困难。

据此问题,首先,我们小组决定使用建模软件(以3dMax、cad为主)构筑复杂的复合体与建筑(如所处的学院建筑);其次,再通过探索全息投影技术,展示我们的建模成果,提高学习效率,增强教学趣味性。    

新时代,新想法,新观念,新项目。在教师的指导下,学生通过对模型的观察,运用感官产生条件反射,对大脑皮层产生刺激,在思维中储蓄立体信息,建立认识,强化基本理论学习,反复实践训练,以此达到高效学习。

投影投入教学使用必然是新时代的一个重要产物。全息投影技术是使用干涉和衍射原理记载并再现物体真实的三维图画的技术,其原理适用于各种形式的动摇,如x射线,粒子等。这种技术是在多媒体互动技术的基础上发展而来的,目前些教学条件较好的学校已投入使用制图的空间想象应用直观教学,培养学生空间想象能力空间想象能力的需求,正好与全息提供的技术支持十分吻合。

我们小组认为,建模和全息投影出现为教师们提供了授课便学生高效学习提供了技术支持,助力了教育行业的发展。我们相信在不久的将来,运用可全方位旋转的建模和全息投影技术教学将会是常态

(1)运用3DMax定制教学模型和学生日常需要的模型。

(2)使用电子屏、亚克力板制作简易全息投影仪展示作品。

(3)做好模型后,在线上宣传网站,让同学们进行立体旋转构筑物,线下则进行全息投影演示。

(4)制作小型投影仪,让感兴趣的学生自己投影自己想投的建筑模型,提高对工程图纸的理解的和空间能力。

目前,随着科技的划时代发展,建筑模型的构筑与电子投影的关系愈加密切建模与电子投影技术的逐渐成熟,推动了工程制图行业改变旧方式、创新发展的前景。

在国外方面,建模与电子投影的形成发展主要集中在欧美等发达地区。北美过去几年有着不可忽视的市场地位,预计未来仍然将保持稳定发展,特别是美国,美国的变化将对全球三维建模系统的发展产生重要影响。

在国内方面,此产业已由初步发展阶段到逐渐掌握技术,随着市场规模的逐渐扩大,产业竞争力也逐渐增大,尤其是在北上广地区,通过技术的先进和高技术人才的加持,此产业正飞速发展,可见此产业在我国有着广阔的发展前景

就目前的形式来看,全球变化较快且不可预测,未来将充满更多变数,需要密切关注市场的发展动态。

 

   在国内的发展优势:

1)中国本土建模更具优势

(2)在本土设计师品牌拥有充足的受众和市场的前提下,疫情使得国内消费内循环,从而带来更大的市场潜力以及提供给消费者更深入的了解机会,促进国内工程制图与电子投影的发展。

(3)民族自信与认同感的增强让顾客和市场逐渐开始支持“中国创造”推动了工程制图和电子投影形成的发展 。

(4)外国辱华事件的产生,中华民族民族团结的力量促进国内自产业发展,竞争压力较小。

   科技飞速发展的今天,我们不应只局限于传统的教学形式,特别对于土木工程学学生的我们,立体的建筑模型和创新的投影仪形态能够迅速让我们理解建筑的构成,所以我们决定探索建模软件和教学全息投影仪,搭建开放灵活、可扩展的核心系统,改善学习与教学效率。

土木、建筑作为实践大于理论的一门专业,运用3DMax建模可以使学生高效理解建筑结构,空间构成,老师也可以更好教学。我们可以用建模构筑复杂的物块、房屋结构,甚至设计物块、设计房屋。

运用cad、3dMax可以制作的建筑包括很多,比如说室外,室内,园林,楼盘等等,通过cad绘图,导入3d max进行建模变成3d模型,在3dmax中调材质打灯光,然后渲染效果图。

3D模型可以准确显示设计团队如何根据需要更改计划。在设计阶段而不是在施工开始之后更改项目要容易得多。
 建筑师和工程师可以以传统2D工程图无法做到的方式操纵3D模型。专业人士可以将不同的选项插入3D比例尺以测试潜在的场景。这可以帮助确认他们的决定并尽早发现任何问题。3D模型设计可以比2D图形更快地构建结构。这节省了宝贵的时间和金钱,可用于建筑设计的其他方面。

现如今,我们还在自学过程中,如何更快更好地构建模型,如何构筑各式各样的模型,还需要我们更深地研究与探索。

技术路线


1.构筑建筑模型、教学模型,让学生们可以线上全方位旋转建筑。

三维的优势就体现在,可以从更多角度来展示产品细节或者是由不同灯光营造出各种风格大多数人都是视觉人,研究表明,人脑中90%的传递信息是视觉的只要他们能看到而不是想象它们,就能更好地把握空间概念。

我们项目为学校或有需要的同学老师打造独特的建筑模型,在教学时可以通过立体呈现建筑模型,达到提高教学和学习的效率,提高学习趣味性的目的。在日常,也可以用于3d打印、设计创意建筑等。运用cad、3dMax可以制作的建筑包括很多,比如说室外,室内,园林,楼盘等等,通过cad绘图,导入3d max进行建模变成3d模型,在3dmax中调材质打灯光,然后渲染效果图。


   3D模型可以准确显示设计团队如何根据需要更改计划。在设计阶段而不是在施工开始之后更改项目要容易得多。建筑师和工程师可以以传统2D工程图无法做到的方式操纵3D模型。专业人士可以将不同的选项插入3D比例尺以测试潜在的场景。这可以帮助确认他们的决定并尽早发现任何问题。3D模型设计可以比2D图形更快地构建结构。这节省了宝贵的时间和金钱,可用于建筑设计的其他方面。

现如今,我们还在自学过程中,如何更快更好地构建模型,如何构筑各式各样的模型,还需要我们更深地研究与探索。

2.运用全息技术线下展示

全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。而简易全息投影仪的制作十分简单,仅需手机和矿泉水瓶就可制成,可供我们展示建好的模型作品。

全息投影普通投影仪相比,其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身,而且还从人眼对物体深度感进行了生理上的心理暗示加强了记忆它能更直观立体地展示我们的建筑模型既具有观赏性又具有科技感。

目前除了这种简易的投影仪设备,还有许多投影设备利用衍射干涉方法能达到全息投影的效果,而且不需要太高成本,学生们动手便可手工制作,我们小组将进行研究。

拟解决的问题

1.学生技术稚嫩,不能做出令人满意的作品。

2.网站创建有难度。

3.资金不足

预期成果

1. 完成工程造价、建筑学专业教学里较为复杂立方体、建筑物的建模

2. 创建可供老师学生浏览建模作品的网站。

3. 根据建模作品,利用全息投影技术投影出来。

4. 完成通过探索建模与全息投影技术提高教学效率的研究报告。

5. 发表相关论文一篇。

项目通过文献的查阅与调研,借助学院相关实验设备、资料、材料,利用晚上和休 息日、假期集中进行研发、实验。

1)准备阶段(2021年12月-1月)

a) 查阅相关文献资料;

b) 专题培训,掌握相关的必要知识;    

2)实践阶段(2022年1月-2022年7月)

a) 2022年2月-3月,完成所有建模作品。

b) 2022年3月-4月小组成员分别进行建模网页发布、全息投影演示工作。

c)2022年4月-2022年7月完成建模网页界面设计,开展建模展示,全息投影展示活动。

d) 2022年底完成季度报告和完成中期检查。

3)总结阶段(2022年8月)

总结设计成果,并且撰写设计报告。

18个同学是土木工程造价专业的学生,学习cad,工程图学基础。4个同学正在自学3DMax,已经能构建基础建筑物。可以根据老师学生的具体要求,定制建筑模型,具有独特性、专一性。又因为与专业息息相关,我们了解建筑结构与工程造价,认识许多学习此类的学生与可供指导的专业老师,拥有专业技术和相关人脉。

23个同学有深厚的美术功底和空间想象能力,能设计出美观大方的建筑。

3)我们团队拥有小型全息投影仪器的制作方法,可供构筑好模型后展示。

已具备的条件

1、土木工程与建筑学院组织专业导师对项目进行专业指导。

2、三江学院给予团队经费支持。

3、学院提供大量文献资料与相关书籍。

4.允许我们构建建筑模型网站与进行全息投影展示。

尚缺少的条件

1.技术不足

解决方案

1.多学习网上课程

2.认真学习校内专业课程

3.查阅学校资料

4.请教专业老师

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 2600.00 调动成员积极性,购买三维建模素材,全息投影材料,查找文献、制备仪器、购买材料 1100.00 1500.00
1. 业务费 1800.00 调查研究所需费用、全息投影所需能源 600.00 1200.00
(1)计算、分析、测试费 500.00 测试全息投影与分析不同软件建模效果 200.00 300.00
(2)能源动力费 300.00 全息投影所需能源 100.00 200.00
(3)会议、差旅费 200.00 需要资金调动大家积极性 100.00 100.00
(4)文献检索费 400.00 查找文献 200.00 200.00
(5)论文出版费 400.00 出版论文 0.00 400.00
2. 仪器设备购置费 200.00 购买简易全息投影仪,购买其他建模软件 200.00 0.00
3. 实验装置试制费 200.00 制作全息投影仪 100.00 100.00
4. 材料费 400.00 建模素材、全息投影设备 200.00 200.00
结束