[发明专利]一种互动教具及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及教育教学用具领域，公开了一种互动教具及其构建方法，具体地说，是关于一种基于人机交互的三维立体地球仪的互动教具及其构建方法。

背景技术

目前市场上地理教具种类繁多，大体可以分为教育软件和模型教具两大类别。具体地讲，教育软件是通过多媒体手段，将地理课的教学内容编制成应用软件，在电脑上或者多媒体教室的投影系统中进行展示。此种教学方式使单纯的课本教学升级为更灵活、生动的多媒体教学，也为教师的备课带来了极大的便利性。但这种方式对于地理这种抽象的知识学科而言，缺乏直观性和立体形象感，平面的文字和图片并不能有效的增进学生对于地形地貌的深刻理解和直观体验。

而模型教具主要是基于课本中的单个知识点，独立制作成为实体模型，给予学生更为直观的理解和认识。给予学生深刻的形象感和地理概念。但是作为一个被动式的教育教具，往往因为其死板和不够灵活，所以能够给同学们讲述的知识点非常单一，大量的地理常识则需要较大的花费和较多的展示空间才能较好的讲述地理学科常识。且更由于缺乏互动性，所以无法给同学们更为生动趣味的地理知识，所以其价值利用率不高，性价比低。

因此，如何解决现有地理教具的固有弊端，提供一种具有高直观体验程度，且有较强互动性和趣味性的互动教具及其构建方法，已成为本技术领域人员急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于人机交互的三维立体地球仪的互动教具及其构建方法，为中小学地理课提供更生动形象的教学方式。以克服现有的传统的地理教具的固有局限。

这种互动教具，基于一个可进行人机交互的多功能三维立体地球仪和投影显示系统，通过旋转三维立体地球仪，可以在投影显示画面中进行目标地理位置选择；通过光照和地球自转的配合，可以进行昼夜交替的演示；通过时间轴的拖动，可以进行年代和时间的选择；通过球面拍击，可以进行菜单的打开和选择；通过球体表面的触摸和滑动，可以进行地图的放大、缩小及地球黄赤交角、时区换算等等基本地理知识的展示。通过这基于多功能三维立体地球仪的种种互动的展示方式，可以更为生动有趣地将预存储在电脑中的多媒体地理知识形象的展示出来，以达到充分辅助和配合中小学地理老师的教育教学，增进学生的学习和理解，同时提高学生的学习兴趣和热情的目的。

本发明所述的地理教具，包括：顺次连接的投影屏或显示器、存储有多媒体地理信息的PC机以及以有线或无线连接所述PC机的多功能三维立体地球仪和时间轴控制器。

所述时间轴控制器，可以将用户在所述时间轴控制器表面滑动的信号以有线或无线方式送给PC机；所述多功能三维立体地球仪可绕任何轴转动，所述多功能三维立体地球仪表面布设世界地理图形，所述多功能三维立体地球仪具有感测转动、触摸和拍击的功能，并通过有线或无线方式将转动、触摸和拍击的数据送给所述PC机，所述多功能三维立体地球仪中心设置叠置的传感器模块，以及在所述多功能三维立体地球仪内设置以电路联结的触摸模块、开关模块、电池模块、单片机模块；所述PC机预存储地理多媒体信息，并以有线或无线方式接收所述多功能三维立体地球仪和所述时间轴控制器的数据，产生相应的预定义操作，并调用预存储的多媒体地理信息；所述投影屏或显示器，通过有线或无线方式接收所述PC机调用的多媒体信息和预定义操作，并显示。

本发明中所述多功能三维立体地球仪的特征在于，在所述多功能三维立体地球仪的内表面密布所述触摸模块，用以检测所述多功能三维立体地球仪的触摸信息和手指滑动信息；所述传感器模块由所述多功能三维立体地球仪中心固定的一用于采集重力加速度若干分量的三轴加速度传感器及一用于采集地磁场若干分量的三轴地磁传感器叠置而成，通过所述三轴加速度传感器和所述三轴地磁传感器，检测所述多功能三维立体地球仪的旋转位置信息和拍击次数信息；所述触摸模块和所述传感器模块通过有线方式将数据送给所述单片机模块进行处理；所述电池模块通过有线方式经过所述开关模块连接至所述单片机模块，给系统供电；