第一章 概述

1.1 配建3D/AR智能教学系统的必要性

近几年，面对科技的迅猛发展和社会、政治、经济生活的深刻变化，面对新时代社会主要矛盾的转化，面对新时代对人才培养的新要求，面对深化教育教学改革，对新时代教育质量有了新的要求。

为适应新时代教育教学的需要，国家、教育部为此也发布了相关规划、指导意见和标准，如：《中国教育现代化2035》、《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》、《教育信息化2.0行动计划》、《教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》、《教育部关于加强和改进中小学实验教学的意见》，以及中小学各学科的《教学装备配置标准》等。

通过3D虚拟及AR增强现实可使得整个虚拟仿真教学过程的体验和交互更具自然和真实性，3D及AR的可视化、互动性可以自然的设计出非常吸引人的教学内容，寓教于乐，从而大幅度提升学生们的学习意愿、激发学习兴趣，提高学习效果。

1.2 需求分析

多媒体教室一直以来都是学校信息化建设的重点，通过将文字、图形、图像、声音集合在一起，采用生动活泼的声像显示，不仅丰富了教学手段，扩充了教学资源，而且更提高了课堂教学效果。充实、形象、生动的授课内容，声像并茂的教学形式，激发学生的学习兴趣，强调了“以学生为主”的教学新思路，极大得提高了教学质量。

当前，中小学随着多媒体教室的不断引入，多媒体教室建设需求不断发展，出现许多新的特性，必须如何才能更加生动的教学，与学生产生互动性，在不断减轻老师压力的同时，能更快速的提高教学质量，这是对现代多媒体教学更高的要求，也是本次项目设计的要求：

1.   利用3D/AR智能教学系统进行基于3D/AR互动教学软件的体验式教学；

2.   基于互动教学的思路，采用3D/AR互动教学；

3.   利用多媒体影视显示设备来显示3D/AR视频图像及媒体信息，以丰富老师的教学内容；

4.   利用3D/AR智能教学系统来实现创新课堂的互动教学；

整个项目设计在设备选型上，我们采用了针对教育行业的知名企业所生产的一系列产品，并针对教育，联合教育部一起研发了一系列配套3D/AR教学资源；在3D/AR教育行业受到了老师的一致好评。

1.3 建设原则

1)  3D/AR智能教学系统的简单易用和个性化需求

由于每个老师对计算机的掌握程度不同，老师需要3D智能教学系统简单易用，一看就会，轻松连接，而无须太多复杂的操作便能够很快的进行信息化教学。

2)  3D/AR智能教学系统使用丰富的教学功能

信息化教学是教学的一种手段，其目的是为了提高教学效果。这种信息化手段是否符合教学习惯，是否有丰富实用的教学功能，真正帮助老师进行教学，提高教学效果就成为老师最为关心的问题。

3)  产品性能优越性

在教学过程中，3D智能教学系统使用频率是相当高的，除了一般3D教学外，学校也可以在2D模式下用来会议研讨及各种多媒体活动。因此，在产品性能选型上，必须选用性价比高的设备，以免在使用过程中出现问题，影响教学等活动。

4)  良好的售后服务保障

在整个3D/AR智能教学系统中使用的设备必须具备良好的售后服务保障，以免真正出现问题，而不知道找哪一方负责维护和维修。

1.4 设计标准依据

1）虚拟现实应用标准

GB∕T38258-2019信息技术虚拟现实应用软件基本要求和测试方法国家标准

2）通讯协议标准

网络层和传输层TCP/IP协议并兼容IPX协议，支持PPP和SLIP协议。

3）布线和电气安装标

Ø  ANSI EIA/TIA607民用建筑通讯接地标准

Ø  EIA/TIA TSB-67商务建筑布线系统测试标准

Ø  GB50254-50259-96《电气装置安装工程施工及验收设计规范》

Ø  GA/T75-94《中华人民共和国公共安全行业标准》

Ø  GB6510-86《30MHz-1GHz音频和视频信号电缆分配系统》

Ø  GY106-92《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》

Ø  《民用建筑电气设计标准》

4）专用产品标准

Ø  设计中采用的专用产品，其生产检验过程符合我公司制定的企业产品标准。

Ø  标准号：MAGICLOUD——YH-001A、MG-001

第二章 3D智能教学系统方案设计

2.1 3D教学方案设计原理

在此次方案设计中，我们以一个最先进的设计理念对整个系统进行设计，完全实现3D互动教学、现场演示、3D课件教学、研讨、大屏幕显示功能，并且便捷上网、使各种图像、音视频完美展现等用户所需要的功能。

2.2 3D智能教学使用效益

3D互动教学具有可视化和可参与性，能更加形象、更容易引发学生关注和兴趣等优势，让学生以全新的方式学习，特别对于生物、物理、化学等各学科特殊知识内容，有了3D教学的辅助，可以使教学更生动易懂，大大提高学生的成绩以及学生对知识的记忆时间。

3D教学模式可以加深孩子们对所学能力模块知识的主观认识；通过师生互动、生生互动和生境互动，充分调动学生的自主性，促进学生独立性和创新能力的发展。灵活的教学方法和学习方式能使学生的行为和思想有很大的自由度，促使他们独立思考和解决问题，增强其自主意识、创新能力。

3D互动智能教学能在变动状态下保持不变的几何关系，使静态的物体变动态，抽象的概念变形象，枯燥的内容变有趣。

2.3 多功能厅3D智能教学系统功能设计

随着科技的进步和信息技术的不断发展，一个多功能报告厅系统除了要满足传统简单的会议要求外，还应具有视频会议、教学培训、节目表演等功能。现代信息处理技术的飞速发展，多功能报告厅现代化的建议要求也越来越高，因此，报告厅已从一个单纯的以听、闻、为主的交流场所，逐渐演变成为一个具有多种功能的综合性的信息资源交流场所，显示系统、会议系统、多媒体教学系统、直录播系统、扩声器材等各类电子设备大量进入报告厅场所，使报告厅的配置越来越专业，功能也越来越强大。

现代型多功能厅其最基本的用途需求主要如下：

l  满足会议、讨论等方面的需要；

l  满足教学、讲座、培训、学术交流等方面的需要。

l  根据具体使用要求的不同，满足其他一些诸如远程电视会议、影院播放、音乐演唱,节目演出等方面的需要。

在教学应用方面，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。本次多功能报告厅建设方案设计的3D教学功能总体如下：

ü  利用3DLED立体大屏进行基于3D优质教学资源的辅助教学；

ü  利用3D虚拟教学资源中的三大功能课件，进行基于科学类相关知识点的视频展示、互动教学；

ü  利用高保真无线扩音系统配套功放音箱，教师可以进行无线移动教学或简单会议，保护教师嗓子；

ü  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；

ü  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LED大屏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；

ü  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；

ü  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；

利用2D/3D智能切换功能来实现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。

2.3.1 3D智能教学系统组成

学术（多功能）报告厅的3D教学环境的搭建非常便利。多功能报告厅的3D智能教学系统由3D教育资源库、3D教学硬件、3D教学应用三方面构成。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智能教学系统的融入，将使多功能厅的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）：图形工作站、3DLED立体大屏、3D同步信号处理器、无线扩声设备、会议音频设备等。

（二）3D学科优质教学资源（软件）：

3D优质教学软件（软件及资源）涵盖小学课程内容；与国内教学大纲、教材知识点匹配、衔接；科学知识主要以自然科学、生命科学、地球科学及拓展类科普为主。

（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。

多功能报告厅3D智能教学功能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。

2.3.2 3DLED显示系统

显示系统是学术报告厅的教学应用的眼睛；构架一个标准的、现代化的多功能厅，我们首先要解决的是我们的"眼睛"，因为它负责收集我们所有感知的60%以上的信息。大屏幕显示系统便是担此重任的子系统，无论其最终效果、还是占总成本的比例，都有是衡量一个多媒体环境的关键且直观的指标。

大屏幕显示系统根据需求和空间大小, 一般有：单机正\背投影、多机正\背投影拼接、多机正\背投影融合、DLP\LCD拼接墙、LED大屏、液晶电视等多种种形式，此次方案设计中我们选用LED拼接墙。支持3D显示功能，在满足常规平面教学和展示的同时，同样兼顾3D仿真教学和立体展示，丰富教学模式和手段，增强观看和学习体验

Ø  大型阶梯教室、多功能会议厅、报告厅

Ø  学科类教学中对多个班级学生同时授课

Ø  校园安全教育中对全校所有学生同时宣传

Ø  兼顾学校会议、文艺汇演、学术报告、教育教学多种功能、用途，提高设备利用率和使用价值

Ø  一次性满足学校会议、文艺汇演、学术报告、教育教学，（即一屏多用）避免二次设备反复投入

Ø  对比度比较高，立体效果更为出色

Ø  支持多种样式、大小LED尺寸，亮度好，抗干扰光（环境光）能力较强，非常适合于空间较大、面积较广的多功能教室

相对于其它大屏系统例如投影机、液晶拼接等，LED大屏使用寿命长，性价比高

多功能报告厅3D智能教学系统硬件组成

3D多功能报告厅应用效果图

3D多功能报告厅立体教学系统平面布局图

2.3.3 3D教学优质资源（小学）

3D教学软件（资源）涵盖小学课程知识内容；学科主要有：《地理科学》、《地球科学》、《生命科学》、《自然科学》科普知识。

3D教学资源

2.3.4 3D教学优质资源（初中）

3D教学软件（资源）涵盖初中课程知识内容；学科主要有：数学（几何）、物理、化学、生物、地理科学知识。资源近六百部。

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；

地理：将地球分区、河流分布、行政区域划分等以3D效果呈现可更生动形象的体现地球全貌。

    

 

3D互动教学平台：

1.平台与3D互动教学课件一体化设计，并提供课件互动教学的入口和支撑；

2.实现所有3D互动课件的分解剖析、实验探究、随堂演练、打分评估等；

3.构建沉浸式的3D互动场景环境，包含情景背景音乐、知识点向导及重难点标注；

4.构建开放式的3D互动操作环境，可根据教学需要，实现基于体系（非单一模型）地放大、缩小、旋转、透视、拆分、重组、编辑、标注等互动操作，步骤可逆；

5.具有随堂演练、打分评估互动环节，支持对知识点和实验课程即时评测、练习，支持基于计分制的统计分析策略；

6.平台模块化设计，支持与3D视频教学系统的无缝对接和统一界面管理，便于后期平滑升级。

 

3D仿真实验平台：

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。

 

2.3.5 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。

3D专题教育资源

第三章 AR理化生地仿真实验平台介绍

3.1 总体设计

3.1.1 技术原理

AR理化生地仿真实验平台以AR技术为基础，结合先进的体感交互设备，将真实世界信息与虚拟世界信息进行“无缝”对接，借助显示设备将现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过科学技术模拟仿真后在叠加，使虚拟对象与真实环境融为一体，并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境，具有虚实结合、实时交互、三维注册特点。该平台虚拟再现真实的实验，真实再现实验过程、实验结果、实验数据、实验操作，从而达到虚拟教学的目的。

 AR增强现实技术工作原理

AR仿真实验平台具有三个突出的特点：

Ø  真实世界和虚拟世界的信息集成；

Ø  具有实时交互性；

Ø  是在三维尺度空间中增添定位虚拟仪器。

AR理化生地仿真实验平台的虚拟对象（实验）采用组件式框架设计，确保实验器材灵活化，简单化。整体项目采用MVC框架，保证UI与实验的合理区分，低耦合，易于扩展。各个实验器材使用的方法，完全模拟真实的物质特性。甚至一些在真实物体特性没办法看到的情况下，比如光、磁、电、分子运动、化学反应等，根据其相关的物体特性原理，完全真实模拟出来，符合实际。

AR仿真实验平台工作原理

3.1.2 系统组成

AR虚拟仿真实验教学平台依托增强现实、多媒体、人机交互、数据库和网络等技术，以AR理化生地现场课实验资源为基础，搭建AR现场课教学平台，加持动态捕捉摄像机的定位追踪和多媒体显示终端的虚拟场景，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在高度仿真的虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学目的。整套平台系统给使用者营造出一种全新的感官效果，实现虚实结合、实时交互的教学作用。

以上整套AR增强现实系统正常工作至少需要三种硬件组件，即显示系统、跟踪系统、计算处理系统。随着当前教育信息化水平的飞速发展和多媒体教学装备的普及，各大学校的现有教学环境均具备基本的人机交互显示设备和教学计算机，完全符合AR理化生地仿真实验平台的环境搭建需要，即AR实验平台是在当前多媒体教室基础上功能升级和改造，并且最大程度地进行了设备复用。这样不但实现了AR实验教学和演示的迫切需求，更避免了教室资源的闲置和浪费。

因此，AR理化生地仿真实验平台的搭建非常便利，需要做的只是选择一间常规多媒体教室或功能教室（教学场地），现有教学设施（或新建）包括一台亮度适中的投影机、幕布或电子白板、教师计算机、电子讲桌、音响等（多媒体设备），也可以是一台集成度更好、性价比更高的多媒体教学触控一体机、推拉组合黑板等，然后增加一台体感追踪摄像机、伸缩式支架、AR仿真实验资源及软件，从而实现多媒体教室的平滑升级。

AR仿真实验平台系统组成

3.2 部署环境

3.2.1 基于教学投影机

目前投影机、幕布、计算机等设备已成为普通教室教学的标准配置，AR理化生地仿真实验教学所需的基础硬件设备基本齐全，只需额外添置一台动态捕捉摄像机。AR现场课实验资源搭载AR现场课教学平台利用投影等硬件设备营造出虚实结合的教学场景，学生可通过动态捕捉摄像机的定位追踪对虚拟空间的物体进行实时交互操作。

利用已有设备进行完善，避免二次投入，节省教育资金。投影具有显示屏幕大、清晰等特点，利用投影技术配合大尺寸幕布，可有效避免学生（尤其教室后排学生）对实验操作过程不清楚及实验数据看不清的弊端，积极调动学生学习的主动性。

基于教学投影机的AR仿真实验环境

Ø  更优显示效果，双重教学模式，提高教学质量

推荐激光投影机，具有寿命长、避免频繁更换灯泡、智能调节显示亮度、极速散热等优势，优化了显示效果、兼顾了AR辅助教学模式，清晰的画面和逼真的色彩还原能力。同时，虚拟和现实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。

Ø  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、AR显示通道切换、设备联动开关、黑屏锁屏等。

Ø  立体环绕音效，打造超强体验

利用高保真数字音响系统，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。

Ø  兼容性和可扩展性，方便平滑升级

AR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。支持与现有所有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。

3.2.2 基于教学一体机

多媒体教学触控一体机是集成大屏高清显示、交互式电子白板、电脑、电视、音箱和网络传输等多项功能于一身的多媒体教学演示与操作平台。通过搭配的互动教学软件与人性化的触控操作，可便捷调用多媒体素材资源，为课堂教学提供优秀的大屏幕显示互动授课体验。动态捕捉摄像机和多媒体触控一体机的结合是实现虚拟实验教学的必要硬件条件。AR仿真实验平台通过AR理化生地实验资源和动态捕捉摄像机的定位追踪，在触控一体机上实现虚拟世界与现实世界的完美结合，学生可尽情享受虚实结合所带来的科技感，教师亦可放心大胆的、无所顾虑的进行实验操作。

多媒体教学触控一体机的AR教学平台

推荐使用86英寸液晶触控一体机，其具有以下特性：

（1）超薄超窄外观，前置按键，前置USB 端口，模块化安全设计

（2）触控技术

Ø  抗光干扰（阳光直射照常使用）

Ø  防遮蔽功能（八点遮蔽，照常使用）

Ø  触摸算法优化程度高，响应速度快，书写和演示流畅度高

（3）高清显示

Ø  超震撼虚实交互体验

Ø  满足1920*1080分辨率

（4）通过EMC 测试（辐射远低于欧盟标准，确保产品绿色健康）

（5）显示、触控、智能核心、PC 一体融合

Ø  高清图像处理引擎

Ø  智能电视芯片，智能Android 操作系统

Ø  触摸切换菜单（在任意通道状态下都可以使用触控操控一体机）

Ø  不需要PC 可实现书写批注，课件播放，视频播放功能

（6）双系统设计

Ø  插拔式PC 设计（降低运行噪音，易于维修）

Ø  内置智能核心和操作系统，与PC 系统互为备用

（7）一键黑屏（节能、环保，提升使用寿命）

（8）环境适应（通过0℃～40℃环境模拟严格测试）

（9）屏幕防划防撞击

3.3 AR理化生地仿真实验课程

3.3.1 实验设计思路

倡导探究式实验教学，以实验教学为引导，理论知识为目的。多样化实验教学，摒弃“难、繁、偏、旧”的教学模式。以学生为主体，增加学习自主性，教师作为学生获取知识源泉的引路者。

课程设计遵循以新课标教育大纲为根本、书本理论知识为基础并融合最前沿的AR增强现实技术研发，解决目前理化生地实验教学过程中仪器设备缺失、损坏及要求理想性实验环境。师生可大胆进行实验，不必担心因实验失误而酿成严重后果。释放教师教学压力，注重培养学生创新思维、学习兴趣及学习习惯。

基础性：让学生参与科学探究，了解实验过程所需的设备仪器、环境及注意事项等。培养学生严谨的科学态度与精神。

实践性：学生通过动手动脑、全程参与、假设与验证的实验过程，树立实事求是的科学观和探究创新的科学精神。教师通过实验导入式教学，以实验验证真理，以理论升华实验。

综合性：AR虚拟实验教学全新的辅助教学模式，着力提升学生实践动手操作能力、创新思维全面发展，利用理化生地知识解决生活问题。

3.3.2 实验课程目标

学生知识体系、科学素养提升；教师实验教学压力释放，建立实验与理论的桥梁为总体目标。着重解决教师在实验教学中实验环境及实验过程现象描述困难等问题，学生对理化生地产生枯燥乏味的感觉，长期以往极易形成厌学心里，此课程注重以学生为主题，教师为知识引导者，增加学生实践动作操作、探究与讨论等。全面提高学生的科学态度及科学精神。

3.3.3 AR实验课程资源（小学）

AR科学仿真实验平台配套的课程资源涵盖小学阶段地球与宇宙科学、物质科学、技术与工程、生命科学四大领域涉及的教学课程，完全匹配1-6年级小学科学教材。AR实验课程资源（初中）

AR理化生地仿真实验平台配套的课程资源涵盖整个初中阶段理化生地学科标准实验课程，严格按照教学大纲要求进行设计，针对重难点实验教学解析，涉及力、热、光、电、磁、氧气含量、分子运动等实验，内容引导学生以实验原理为基础，通过严谨的过程设计、合理的参数控制、严密的实验现象和数据分析，可靠地测量未知参数、探究理化生地规律。学生在教师及时、有效的实验指导下，分析和解决实验中遇到的问题、发现和探究值得深入的可拓展内容，体会如何通过实验独立构建知识。具体实验课程如下：

3.4 AR实验教学应用

3.4.1 常规性多媒体教室

作为教学的主战场，教师授课及学生学习的主要场所，教师讲授理论知识的主阵地。教师在讲授理化生地知识过程中实验教学占据课堂大部分时间，经过大量理论论证得出正确公式、结论，教师充分发挥了展教互动，但学生对理化生地理论知识理解过程仍较其他学科困难，学习积极性低迷，被动式学习。

随着信息技术发展，触控一体机及投影等显示设备作为主要的辅助教学，大大提高了教学质量。AR理化生地仿真实验系统在学校教学装备上锦上添花，将动态捕捉摄像机布置在计算机显示器支架上，链接触控一体机、投影等硬件显示设备，即可完成实验教学所需环境，在系统中选取授课内容完成教学，教师在讲授理论知识的同时运用该产品给学生清晰明确的实验过程，通过重复性实验大量数据积累得出正确结论，吸引学生注意力，学生也可自己操作进行实验，记忆深刻。从根本上释放教师教学压力，积极调动学生学习主动性。

3.4.2 独立性学科实验室

理化生地学科以实验教学为基础、知识理论为根本开展教学，但大部分理化生地实验需要理想型实验，如牛顿定律需要在无摩擦力状态下才能得出正确的结论、光的折射方向、粉尘爆炸危险性实验等一些不可见现象。种种原因限制了教师对实验教学的发挥，阻碍了学生创新思维的发展。

目前学科实验室配备了相对完善的教学仪器、实验箱等，但问题的根本原因未得到解决，学生仍然对实验学习兴趣不足，参与性不够。

独立性学科实验室是以实验教学及培养学生学习兴趣为主，实验设备、教学显示设备完善，无需二次投入，安装动态捕捉摄像机定位追踪，AR理化生地仿真实验系统操作实验平台及实验课程资源。布置实验室前方，学生可进行重复操作，学生在团队讨论，参与性强，学习积极性高。

3.4.3 探究性多功能教室

运用现代教育的理论与方法，依托信息技术开展中学学科教学与学习活动，打破教育的时空界限，提供共享的教育、教学资源，又是实际而有效的学习工具和手段，使整个教育系统具备整合性，又保持开放性。多功能教室整合了数字化、网络化、多媒体化和智能化为特点的计算机和互联网络等信息技术设备。
   视频显示终端能够为学生提供直观的视觉感觉，并能使教师的演示操作放大到屏幕上，使每一个学生都能全面、清楚地观摩整个演示的全过程，每个学生便对教师的操作一目了然。

探究多功能实验室开放式教学，空间开阔，教学设备先进，布置动态捕捉摄像机及安装AR理化生地仿真实验系统，实验操作过程中确保摄像机前无遮挡物保障实验顺利进行。AR理化生地仿真实验系统是开拓学生知识视野的明亮窗口，是提高学生实验操作技能的开放阵地，更是激发学生思维火花的温暖摇篮。