VR虛擬現(xiàn)實教育解決方案

VR虛擬現(xiàn)實教育解決方案（本文為Word格式，下載后可自由編輯）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 簡述 3\o"CurrentDocument"2 背景 3\o"CurrentDocument"3 虛擬現(xiàn)實設(shè)備 4\o"CurrentDocument"3.1數(shù)據(jù)傳感手套 43.2立體眼鏡 43.3頭盔顯示器 5\o"CurrentDocument"4 功能概述 5\o"CurrentDocument"4.1功能簡述 5\o"CurrentDocument"4.2功能特點 6\o"CurrentDocument"5 應用方向 7\o"CurrentDocument"6 用戶價值 9\o"CurrentDocument"7 實現(xiàn)意義 91簡述虛擬現(xiàn)實應用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個重大飛躍。它營造了”自主學習”的學習環(huán)境，采用實物與虛物相結(jié)合的方式構(gòu)造虛實結(jié)合的虛擬教學培訓系統(tǒng)，使學生或者培訓人員能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演一個角色，全身心的投入到學習環(huán)境當中去，這非常有利于學生或者培訓人員的技能訓練。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和完善以及硬件設(shè)備價格的下調(diào)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會以自身強大的教學優(yōu)勢和潛力在未來將會逐漸受到教育機構(gòu)以及教育工作者的重視和青睞，最終在教育領(lǐng)域中廣泛的應用并發(fā)揮其重要的作用。2背景虛擬現(xiàn)實是一種可視化界面技術(shù)，可以有效的建立虛擬環(huán)境，以及對環(huán)境可視化和渲染。傳統(tǒng)的教育方式只是教師向?qū)W生或者培訓人員傳授知識，但他們不能夠身臨其境的自我感知和深入理解，根據(jù)一些領(lǐng)域的需求，近年出現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。它能夠給學生以及培訓人員身臨其境的視覺感，在虛擬的環(huán)境中，一切看上去是真的，聽起來是真的，動起來是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。由此可以看出，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育上的應用將有很大的發(fā)展前景和研究意義。VR虛擬現(xiàn)實教育解決方案3虛擬現(xiàn)實設(shè)備3.1數(shù)據(jù)傳感手套觀察者還可借助數(shù)據(jù)手套等設(shè)備來操縱虛擬場景中的對象，攵據(jù)手套中裝有許多光纖傳感器，能夠感知手指關(guān)節(jié)的彎曲狀態(tài)，見察者通過手指的活動來實現(xiàn)與虛擬場景交互作用數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實硬件，通過軟件編程，可進行虛擬場景中物體的抓取移動，旋轉(zhuǎn)等動作，也可以利用它的多模式性，用作一種控制場景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為”真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。在虛擬裝配和醫(yī)療手術(shù)模擬中，攵據(jù)手套是不可缺少的虛擬現(xiàn)實硬件的3.2立體眼鏡一個組成部分。3.2立體眼鏡三維眼鏡是用于觀看立體游戲場景、立體電影、仿真效果的計算機裝置,是基于頁交換模式(Pagefilp)的虛擬現(xiàn)實立體眼鏡，分有線和無線兩種，是目前最為流行和經(jīng)濟適用的VR觀察設(shè)備?；陧摻粨Q模式(Pagefilp)的立體眼鏡，分有線和無線兩種。均為圖形工作站用立體眼鏡(Shutterglasses)許多專業(yè)軟件都支持CrystalEyes，如機械CAD、產(chǎn)品可視化、仿真、分子建模、地理信息系統(tǒng)/測繪和醫(yī)學成象等。彩色圖像真實、高分辨率。無論是要求在現(xiàn)實世界的視場上同時看到需要的數(shù)據(jù)，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的3.3頭盔顯示器無論是要求在現(xiàn)實世界的視場上同時看到需要的數(shù)據(jù)，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的3.3頭盔顯示器臨場感，模擬訓練、3D游戲、遠程醫(yī)療和手術(shù)，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，頭盔顯示器都得到了應用。比如軍事上在車輛、飛機駕駛員以及單兵作戰(zhàn)時的命令傳達、戰(zhàn)場觀察、地形查看、夜視系統(tǒng)顯示、車輛和飛機的炮瞄系統(tǒng)等需要信息顯示的，都可以采用頭盔顯示器。在CAD/CAM操作上，HMD使操作者可以遠程查看數(shù)據(jù)，比如局部數(shù)據(jù)清單、工程圖紙、產(chǎn)品規(guī)格等。波音公司在采用虛擬現(xiàn)實硬件技術(shù)進行波音777飛機設(shè)計時，頭盔顯示器就得到了應用功能概述4.1功能簡述虛擬現(xiàn)實提供了全新的教學手段和學習場景。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學習提供了嶄新的手段和場景。它突破了傳統(tǒng)教科書的限制，創(chuàng)建出虛擬環(huán)境，使學習者在具體的情境中通過主動的學習獲得知識，大大的提高了教學效果。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬難以講解的教學場景，并使之可視化和可參與，讓學員能夠更好的學習到相關(guān)的技能。虛擬現(xiàn)實也可以將若干個知識點串聯(lián)起來，能夠把知識點進行匯總，使學員更好的深入理解。虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持的交互式合作學習使學習成為樂趣。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以”虛擬教師”，也可以”虛擬同學”，可以很方便的實現(xiàn)協(xié)作式學習。虛擬現(xiàn)實技術(shù)充分支持并實現(xiàn)了因材施教和個性化學習。不同的人理解事物的方式是不同的，每個人可以根據(jù)自己的學習特點選擇適合的學習資源，按照適合自己的學習的方式和速度進行學習。4.2功能特點虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下四個特點：沉浸性使之所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境能使學生產(chǎn)生”身臨其境”的感覺，使其相信在虛擬的環(huán)境中人也是確實存在的，而且在操作過程中它可以自始至終的發(fā)揮作用，就像真正的客觀世界一樣。交互性是在虛擬環(huán)境中，學生如同在真實的環(huán)境中一樣與虛擬環(huán)境中的任務(wù)、事物發(fā)生交互關(guān)系，其中學生是交互的主體，虛擬對象是交互的個體，主體和個體之間的交互式全方位的。構(gòu)想性是虛擬現(xiàn)實是要能啟發(fā)人的創(chuàng)造性的活動，不僅要能使沉浸與此環(huán)境

中的學生獲取新的指示，提高感性和理性認識，而且要能使學生產(chǎn)生新的構(gòu)思。動作性是指學生能以客觀世界的實際動作或以人類實際的方式來操作虛擬系統(tǒng)，讓學生感覺到她面對的是一個真實的環(huán)境。應用方向虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在教育中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)科技研究虛擬學習環(huán)境能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)現(xiàn)實等，在廣泛的科目領(lǐng)域提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞想象的說教更具說服力。主動地去交互與被動的灌輸有本質(zhì)的差別。虛擬實驗利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以建立各種虛擬實驗室。2)虛擬實訓基地利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立起來的虛擬實訓基地，其”設(shè)備”與”部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時生成新的設(shè)備。教學內(nèi)容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術(shù)的發(fā)展。由于虛擬的訓練系統(tǒng)無任何危險，學生可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。例如：在虛擬的飛機駕駛訓練系統(tǒng)中，學員可以反復操作控制設(shè)備，學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落。通過反復訓練，達到熟練掌握駕駛技術(shù)的目的。3)字化教育與虛擬課件3)字化教育與虛擬課件在課堂教學中，適用虛擬制造技術(shù)，可以把課程中的插圖、抽象原理采用虛擬的可操控的模型及動作表達出來，使抽象的、難以表達的東西變的簡單易懂。例如，過去老師講授化學元素周期表、離子、電子云、化合價，是非常抽象的，有了虛擬技術(shù)，可以做出每一個元素的模型，可以反過來、正過來觀察、還可以讓電子旋轉(zhuǎn)，形成電子云，更可以觀察化學反應的機理，學生一目了然，理解容易且深刻，老師少費好多的口舌，徐稱眼見為實。再如電磁場、光的波粒兩重性，有了虛擬技術(shù)，表達就極其容易。例如，過去老師講授化學元素周期表、離子、電子云、化合價，是非常抽象的，有了虛擬技術(shù)，可以做出每一個元素的模型，可以反過來、正過來觀察、還可以讓電子旋轉(zhuǎn)，形成電子云，更可以觀察化學反應的機理，學生一目了然，理解容易且深刻，老師少費好多的口舌，徐稱眼見為實。再如電磁場、光的波粒兩重性，有了虛擬技術(shù)，表達就極其容易。4)職業(yè)培訓擴展職業(yè)培訓對虛擬制造技術(shù)的需求是迫不及待的。例如，高危工種的培訓，沒有虛擬技術(shù)其效率將會大打折扣，成本也居高不下，如消防、礦井救援、高空作業(yè)、電站操控、電網(wǎng)調(diào)度、飛機航天器操控等等的培訓場合。就是簡單的汽車維修培訓，也是離不開的。一方面，購買的實物發(fā)動機可以教學，但是，如何講授原理？另一方面，發(fā)動機拆裝對于新學員來說第一次是困難的，機件損耗也很大，再者，學校不可能購買市場上所有型號的發(fā)動機，即使有購買力，也不能賣到所有的，或者時間上跟不上。虛擬制造技術(shù)可以幫助解決這些問題。用戶價值節(jié)約成本通常由于設(shè)備、場地、經(jīng)費等硬件的限制，許多實驗都無法進行。而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，學生就可以足不出戶便可以做各種實驗，獲得與真實實驗一樣的機會。在保證教學效果的前提下，極大地節(jié)省了成本。減少風險真實實驗或操作往往會帶來各種風險，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬實驗，學生在虛擬實驗環(huán)境中，可以放心地去做各種危險地實驗。例如：虛擬的飛機駕駛教學系統(tǒng)，可以免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。打破空間、時間的限制利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以徹底打破時間與空間的限制。大到