梦天实验室—— 中国“探月“工程（首都师范大学郭思韵/高铭蔧/余春凤/孙萌）

发表时间：2025-09-28 18:22

一、项目简介

本项目来自首都师范大学，是以中国探月工程为主题，基于中小学科学和物理的课程内容，应用虚拟仿真技术设计开发的仿真教学资源，学生们在沉浸式学习的过程中，掌握关于月球和中国探月的相关知识，点燃青少年的航天梦想。

二、项目内容

在技术层面上，我们运用了3D建模、动画制作技术、手术识别、漫游技术、web技术、人机交互技术、AR交互技术和题库随机设置的技术。在应用层面上，能够满足教师的多样化的需求，能够实现大单元的教学、沉浸式学习、探究式学习和游戏化学习。在系统界面的架构上，我们合理的规划了各界面的一个层级的关系。在软件设计的流程上，我们的交互性是设计的比较好的，有较好的沉浸感。那接下来，给大家播放我们项目的演示视频。手势识别传感器，它可以捕捉手指的运动，包括手势的点击、左转、右转和前进。进入开始界面，学生，可以选择一个宇航员的角色进入主办菜单界面之后，按照十月奔月、探月和测试的过程进行闯关的体验。第一个是十月模块，有三个城管，首先是月球知识馆，可以通过浏览器或扫描二维码的方式，多终端的浏览我们的月球知识网页。接下来是航天器材馆，它在航天器材馆中摆放了一些航天器件，可以全方面的去观察这些模型，当我们手指触碰到它的时候，能够去展示这些航天器的一些各零部件的内容。那点击到NPC的时候，会进入到AR相机，那打开AR相机可以通过识别图片，在现实世界中看到相应的这个模型。最后，是我们的航天英雄馆，航天英雄馆，是通过首诗漫游，可以逐一去认识我们展示墙上的探月工程的这个设计师们。接下来第二个是奔月模，我们来到了西昌卫星发射中心，跟随着我们摄像机的视角去俯瞰游览。前望并启动发射台。同学们可以拖动发射控制台的滑块，选择火箭发射的速度，那这里是因为发射速度小于低宇宙速度，火箭发生了坠毁失败后，可以重新挑战，倘若速速度符合我们的科学规律的话，那么火箭就能够成功的发射。而分月的过程也可以借助多个摄像机的视角，同时点击右下角的探月，工程设计师可以帮助大家解疑。那本月模的整体设计上，旨在通过我们实验探究的方式，让学生了解到我们第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度对我们航天器的一个意义和影响。这里，是发射速度为低宇宙速度，航天器只能围绕我们的地球进行一个运动。此刻，是器件分离的阶段。点击下一步，能够进入到地月转移的轨道，飞向月球。点击返回可以回到上一界面。第三个是探月模块，在当前的中国探月工程中，是发射了嫦娥一号到五号，那此处是模拟仿真了嫦娥四号的探月过程，而嫦娥四号它是实现了人类首次背面软着陆和巡视，巡视勘测，他的意义比较重大，那同时我们团队也会继续完善和补充我们的嫦娥系列。第四个是测试模块，进入测试模块后，会随机从题库中抽取十道题，用户做出选择后，会提供这个正答对正确与否的一个信息。整体做法会给出一个得分，最后是点击结束，离开我们的实验平台。

三、项目设计

（一）教学目标及重难点

1.教学目标

（1）通过WEB网页学习地月系的概念，知道月相的成因，了解星际航行和空间技术。

（2）通过漫游航天英雄馆和航天器材馆，能说出中国航天英雄的英雄事迹。

（3）通过AR相机、模型拆解，了解中国航天器的各部件和功能。

（4）通过仿真模拟火箭发射的探究实验活动，理解三大宇宙速度在航天活动的意义。

（5）通过3D动画以及丰富的交互设计，了解嫦娥四号的探月过程。

2.教学重点

（1）通过浏览月球知识馆web平台、漫游虚拟场馆和使用AR相机交互，了解月球（月相、地月关系等）及中国“探月”工程（航天器、航天英雄、探月阶段等）的相关知识。

（2）通过火箭发射仿真实验，学习宇宙航行中宇宙速度问题，基于实验反馈进行反思；在实践过程中形成科学探究和自主学习能力。

（3）通过“奔月”模块的学习，从物理学视角形成对火箭发射过程的总体认识。