虛擬教育設(shè)計(jì)策劃方案

虛擬教育設(shè)計(jì)方案背景：隨著信息時(shí)代的進(jìn)展，數(shù)字化三維虛擬仿真技術(shù)以其畫(huà)面逼真精美、運(yùn)行高效便捷、功能豐富有用、查詢治理信息直觀方便等特點(diǎn)逐漸應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)院校也同樣期望著在校園建設(shè)成果展示、學(xué)校品牌推廣、教學(xué)輔助與校園資源治理等方面全面實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化。三維虛擬校園平臺(tái)系統(tǒng)正是順應(yīng)這種需求而產(chǎn)生，在國(guó)內(nèi)迅速普及。三維虛擬校園平臺(tái)是指利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等對(duì)學(xué)校的建筑三維數(shù)據(jù)、建筑室內(nèi)外結(jié)構(gòu)、建筑相關(guān)屬性信息、教學(xué)設(shè)施相關(guān)信息和教學(xué)資源信息進(jìn)行處理，建立基于互聯(lián)網(wǎng)掃瞄器展示的可交互的三維虛擬校園應(yīng)用平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)治理所需的各種功能。三維虛擬校園能夠?qū)崿F(xiàn)三維虛擬校園展示、學(xué)校建設(shè)成果宣傳、樓宇教室查詢、自主校園漫游、人機(jī)交互體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)交流、仿真課堂體驗(yàn)、院校設(shè)施設(shè)備治理等功能，最重要的是其能夠直接在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)掃瞄器中直接登錄使用，使用戶能夠不受時(shí)刻和空間的限制，直接在線掃瞄和使用虛擬校園提供的各種應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的院校差不多逐步建設(shè)了三維虛擬校園平臺(tái)系統(tǒng)，比如北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京師范大學(xué)、北京外國(guó)語(yǔ)大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)等聞名高校，眾多高職、中職、中小學(xué)院校也正在陸續(xù)開(kāi)展網(wǎng)上三維虛擬校園建設(shè)。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨，網(wǎng)絡(luò)教育迅猛進(jìn)展，尤其是寬帶技術(shù)和校園網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的今天。國(guó)內(nèi)一些高校差不多開(kāi)始逐步推廣、使用虛擬校園教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣泛的作用和阻礙,親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的講教更具講服力。主動(dòng)地去交互，與被動(dòng)的觀看，有質(zhì)的差不，尤其在虛擬教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真校園、科技研究等方面的應(yīng)用更為廣泛性。虛擬教學(xué)系統(tǒng)分為原理教學(xué)和動(dòng)態(tài)教學(xué).原理教學(xué)要緊指的是傳統(tǒng)的課件制作,把課件中的圖片做成動(dòng)態(tài)三維的形式,改變教育模式,不用再通過(guò)乏味的幻燈片技術(shù)教學(xué),將教學(xué)步驟完美的融合到教學(xué)中,讓學(xué)生不在死守在書(shū)本上面,卻又心不在焉的想著自己的情況,不同于傳統(tǒng)的教育模式,所有的教育步驟一氣呵成,使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,教學(xué)質(zhì)量顯著提升.動(dòng)態(tài)教學(xué)確實(shí)是把物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一些大型不易操作的實(shí)驗(yàn)或一些因含有有毒氣體學(xué)生不能進(jìn)行操作的實(shí)驗(yàn),通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),學(xué)生能夠在網(wǎng)上進(jìn)行操作,絲毫沒(méi)有束縛之感,讓學(xué)生有一種身臨其境的感受.成功案例有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)劃分四類(lèi)：1、桌面虛擬現(xiàn)實(shí)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀看虛擬境地的一個(gè)窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括鼠標(biāo)，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀看360度范圍內(nèi)的虛擬境地，并操縱其中的物體，但這時(shí)參與者缺少完全的沉醉，因?yàn)樗匀粫?huì)受到周?chē)F(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)最大特點(diǎn)是缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，然而成本也相對(duì)較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。常見(jiàn)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)QuickTimeVR、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML桌面三維虛擬現(xiàn)實(shí)、MUD?。2、 沉醉的虛擬現(xiàn)實(shí)高級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供完全沉醉的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境地之中的感受。它利用頭盔式顯示器（見(jiàn)圖）或其它設(shè)備，把參與者的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其它感受封閉起來(lái)，并提供一個(gè)新的、虛擬的感受空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套（見(jiàn)圖）、其它手控輸入設(shè)備、聲音?使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉醉其中的感受。常見(jiàn)的沉醉式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程存在系統(tǒng)。3、 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界，而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，也確實(shí)是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。典型的實(shí)例是戰(zhàn)機(jī)飛行員的平視顯示器，它能夠?qū)x表讀數(shù)和武器瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它能夠使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機(jī)或?qū)Ш狡睢?、 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)假如多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實(shí)則提升到了一個(gè)更高的境地，這確實(shí)是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀看和操作，以達(dá)到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是 SIMNETSIMNET由坦克仿真器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊(duì)的聯(lián)合訓(xùn)練。通過(guò)SIMNET位于德國(guó)的仿真器能夠和位于美國(guó)的仿真器一樣運(yùn)行在同一個(gè)虛擬世界，參與同一場(chǎng)作戰(zhàn)演習(xí)硬件：位置跟蹤器三維空間跟蹤定位器是作用于空間跟蹤與定位的裝置， 一般與其他VR設(shè)備結(jié)合使用，如:數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，不局限于固定的空間位置。操作更加靈活、自如、隨意。產(chǎn)品有六個(gè)自由度和三個(gè)自由度之分。當(dāng)接收傳感器在空間移動(dòng)時(shí)，能夠精確地計(jì)算出其位置和方位。該設(shè)備消除了延遲帶來(lái)的問(wèn)題，因?yàn)樗峁┝藙?dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的六自由度的測(cè)量位置 （X,Y,和Z笛卡爾坐標(biāo)）和方位（俯仰角、偏行角、滾動(dòng)角），不管在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，依舊在操縱模擬器的投影機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，依舊在生物醫(yī)學(xué)的研究中，它是測(cè)量運(yùn)動(dòng)范圍和肢體旋轉(zhuǎn)的理想選擇。它是快速、精確、而且容易使用。位置跟蹤器有磁場(chǎng)式。超聲波式、紅外線式及發(fā)光二極管式等，但使用較多的是磁場(chǎng)式及超聲波式。六自由度運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，目前運(yùn)用最廣泛的是美國(guó)Polhemus公司的FASTRAK位置運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，LIBERTY位置運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，PATRIOT位置運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，以及最新開(kāi)發(fā)的G4無(wú)線位置運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)手套是一種多模式的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件，通過(guò)軟件編程，可進(jìn)行虛擬場(chǎng)景中物體的抓取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，也能夠利用它的多模式性，用作一種操縱場(chǎng)景漫游的工具。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品差不多能夠檢測(cè)手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來(lái)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(cè)試和空間定位測(cè)試的數(shù)據(jù)手套被稱為"真實(shí)手套"，能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N特不真實(shí)自然的三維交互手段。數(shù)據(jù)手套使用簡(jiǎn)單，操作舒適，驅(qū)動(dòng)范圍廣，高數(shù)據(jù)質(zhì)量使得它成為虛擬仿真用戶的理想工具。適用于機(jī)器人系統(tǒng)、操作外科手術(shù)、虛擬裝配訓(xùn)練、手語(yǔ)識(shí)不系統(tǒng)、教育娛樂(lè)、機(jī)器人技術(shù)、動(dòng)作捕捉、虛擬現(xiàn)實(shí)、創(chuàng)新游戲、復(fù)原、以及對(duì)殘障人士的輔助等技術(shù)領(lǐng)域。例如：美國(guó)宇航局的Ames實(shí)驗(yàn)室將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品，在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真。又如美國(guó)Boeing公司制造了一架虛擬飛機(jī)，運(yùn)用數(shù)據(jù)手套進(jìn)行操縱，從而觀看設(shè)計(jì)結(jié)果，考察性能指標(biāo)。再如 NEC公司開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，操作者通過(guò)使用數(shù)據(jù)手套能夠處理三維CAD中的形體模型。國(guó)內(nèi)的研究也取得了一批成果等等。高清數(shù)字頭盔頭盔式顯示器是最早的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示器，利用頭盔顯示器將人的對(duì)外界的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)封閉，引導(dǎo)用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感受。其顯示原理是左右眼屏幕分不顯示左右眼的圖像，人眼獵取這種帶有差異的信息后在腦海中產(chǎn)生立體感。頭盔顯示器作為虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，具有小巧和封閉性強(qiáng)的特點(diǎn)，在軍事訓(xùn)練，虛擬駕駛，虛擬都市等項(xiàng)目中具有廣泛的應(yīng)用。頭盔顯示器可單獨(dú)與主機(jī)相連以同意來(lái)自主機(jī)的3DVR圖形圖像信號(hào)。使用方式為頭戴式，輔以三個(gè)自由度的空間跟蹤定位器可進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)輸出效果觀看，同時(shí)觀看者可做空間上的自由移動(dòng)，如；自由行走、旋轉(zhuǎn)等，沉醉感極強(qiáng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)硬件觀看設(shè)備中，頭盔顯示器的沉醉感優(yōu)于顯示器的虛擬現(xiàn)實(shí)觀看效果，遜于虛擬三維投影顯示和觀看效果，在投影式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，頭盔顯示器作為系統(tǒng)功能和設(shè)備的一種補(bǔ)充和輔助。交互式觸屏系統(tǒng)交互式觸摸屏又稱之為觸摸一體機(jī)，是最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式，它給予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。它以觸摸屏為交互窗口，通過(guò)采納先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，運(yùn)用文字、圖像、音樂(lè)、解講、動(dòng)畫(huà)、錄像等多種形式，直觀、形象地把各種信息介紹給人們，給人們帶來(lái)極大的方便，也給人們帶來(lái)了全新的互動(dòng)體驗(yàn)。面向用戶進(jìn)行指揮預(yù)案、技術(shù)研討、互動(dòng)演示、教育培訓(xùn)等需求推出的交互式觸摸屏，完全替代傳統(tǒng)的由投影機(jī)、計(jì)算機(jī)、幕布、音響等組成的交互式電子白板。和其他類(lèi)似產(chǎn)品不同的是，紅外技術(shù)能夠提供超強(qiáng)的畫(huà)質(zhì)。在簡(jiǎn)單的安裝后，顯示器能夠用手指或者任何一般的筆來(lái)直接操作屏幕。紅外觸摸屏的無(wú)漂移，防刮擦，防水，防塵，防眩光等特點(diǎn)使得成為互動(dòng)演示、電腦白板、指揮中心、公共場(chǎng)所一體機(jī)、信息查詢和所有互動(dòng)應(yīng)用的理想選擇。

交互式觸摸屏一個(gè)高度集成的互動(dòng)顯示設(shè)備交互式觸摸屏的外形極其簡(jiǎn)潔，LCD/LED屏幕內(nèi)置具備全高清藍(lán)光DVD播放器、藍(lán)牙、Wi-Fi功能的內(nèi)置電腦主機(jī)，使觸摸屏成為天然的高清影院和高清電腦顯示器，采納共同電源和全數(shù)字圖像內(nèi)部鏈接，因而極大地提升了產(chǎn)品的整體感并完全解決了以往和外部電腦連接時(shí)圖像可能出現(xiàn)的波浪和模糊問(wèn)題；吸入式的藍(lán)光 DVD光驅(qū)和USE接口被設(shè)計(jì)在用戶特不便于操作的位置，使用通用的無(wú)線遙控器能夠方便地遙控LCD/LED屏幕和內(nèi)置電腦主機(jī)的開(kāi)關(guān)；假如用戶選配2.4G的無(wú)線遙控鍵盤(pán)鼠標(biāo)，那么交互式觸摸屏幾乎成為您的筆記本電腦，為您帶來(lái)更加暢快和便捷的操作感受。交互式觸摸屏是一個(gè)功能卓越的互動(dòng)顯示設(shè)備交互式觸摸屏內(nèi)置的高性能電腦具備Wi-Fi和有線網(wǎng)絡(luò)功能，隨時(shí)接入INTERNET掃瞄網(wǎng)頁(yè)，影音下載，游戲互動(dòng)；內(nèi)置的高性能電腦配備了高清藍(lán)光DVD能夠直接播放全高清的藍(lán)光DVD影片，現(xiàn)在的交互式觸摸屏確實(shí)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的影院；交互式觸摸屏的內(nèi)置電腦采納InterCorel引擎，輕松進(jìn)行課件播放，PPT演示、圖片掃瞄，CAD'CAM等等；交互式觸摸屏更是一個(gè)具有全屏觸摸手寫(xiě)功能的顯示屏幕，既能夠手寫(xiě)文字輸入，也能夠觸摸進(jìn)行電腦操控，所有的軟件操作都能夠在無(wú)須外部鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的情況下通過(guò)觸摸操作完成。

交互式觸摸屏是一個(gè)能為您帶來(lái)精彩表現(xiàn)的互動(dòng)顯示設(shè)備交互式觸摸屏綜合設(shè)備本身優(yōu)異的顯示、觸摸性能，配套的書(shū)寫(xiě)、觸控軟件和演示人員的肢體語(yǔ)言，每一次都能為使用者呈現(xiàn)出精彩的演示。多點(diǎn)觸摸技術(shù)大尺寸觸摸技術(shù)多點(diǎn)觸摸技術(shù)大尺寸觸摸技術(shù)多點(diǎn)觸摸技術(shù)，能夠