VR虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心整體建設(shè)方案(可修改)

1“://zanvr/“1“://zanvr/“VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心解決方案第一章 VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心概述 3\l“_TOC_250004“VR技術(shù)簡(jiǎn)介 3\l“_TOC_250003“VR技術(shù)優(yōu)勢(shì) 4VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用 7\l“_TOC_250002“國內(nèi)高校、職業(yè)教育試驗(yàn)室教學(xué)狀況 7\l“_TOC_250001“VR+教育應(yīng)用趨勢(shì) 8\l“_TOC_250000“VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心可實(shí)施性 10其次章2.12.22.32.4

國家政策支持 錯(cuò)誤!未定義書簽。實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心設(shè)計(jì)方案 11系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) 12系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D 13系統(tǒng)組成 .4系統(tǒng)分區(qū)功能介紹 錯(cuò)誤!未定義書簽。教學(xué)區(qū) 錯(cuò)誤!未定義書簽。協(xié)同學(xué)習(xí)區(qū) 錯(cuò)誤!未定義書簽。多人沉醉式體驗(yàn)區(qū) 錯(cuò)誤!未定義書簽。、MR虛擬與現(xiàn)實(shí)混合課程錄制區(qū) 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.5 實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程建設(shè) 錯(cuò)誤!未定義書簽。

主要軟硬件系統(tǒng)介紹 錯(cuò)誤!未定義書簽。設(shè)備配置及預(yù)算 錯(cuò)誤!未定義書簽。第一章VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心概述VR第一章VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心概述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息溝通，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征是：操作者能夠真正進(jìn)入一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的交互式三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，與之產(chǎn)生互動(dòng)，進(jìn)展溝通。通過參與者與虛擬仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對(duì)所接觸事物的感知和認(rèn)知力量，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獵取虛擬環(huán)境所蘊(yùn)涵的各種空間信息和規(guī)律信息。沉醉/臨場(chǎng)感和實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)質(zhì)性特征，對(duì)時(shí)空環(huán)境的現(xiàn)實(shí)設(shè)想〔即啟發(fā)思維，獵取信息的過程〕是虛擬現(xiàn)實(shí)的最終目的。圖一：虛擬現(xiàn)實(shí)交互概念圖虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的先進(jìn)特性使得該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)的模擬仿真爭(zhēng)論中，并切實(shí)有效地指導(dǎo)了生產(chǎn)實(shí)踐。自從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生以來，它已經(jīng)在軍事模擬、先進(jìn)制造、城市規(guī)劃/地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)效益。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來就會(huì)像當(dāng)年的計(jì)算機(jī)一樣應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域，21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。圖二：增加現(xiàn)實(shí)交互場(chǎng)景圖虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)下最前沿的高技術(shù)，已經(jīng)在教育領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用，并顯示出巨大優(yōu)勢(shì)，為學(xué)校降低教學(xué)本錢，提高學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)力帶來了的機(jī)遇?？萍家罁?jù)貴校在“VR+教育”方面的需求，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)和科技在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，提出用虛擬建模的方式，定制化開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，以此建設(shè)VR虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)試驗(yàn)室，優(yōu)化現(xiàn)有專業(yè)，探究多樣化人才培育模式，提高教學(xué)質(zhì)量與科研水平，建設(shè)全國一流水準(zhǔn)的學(xué)科專業(yè)，推動(dòng)教學(xué)現(xiàn)代化，培育應(yīng)用型高級(jí)人才，解決學(xué)生就業(yè)難問題，讓學(xué)生的力量充分得到社會(huì)認(rèn)可，以期提升學(xué)校教學(xué)水平。VR技術(shù)優(yōu)勢(shì)〔一〕沉醉感是指用戶感受到被虛擬世界所包圍，似乎完全置身于虛擬世界之中一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最主要的技術(shù)特征是讓用戶覺得自己是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)立的虛擬世界中的一部分，使用戶由觀看者變成參與者，沉醉其中并參與虛擬世界的活動(dòng)。沉醉性來源于對(duì)運(yùn)動(dòng)感知、味覺感知、嗅覺感知等。理論上來說，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具備人在現(xiàn)實(shí)世界中具有的全部感知功能。圖三：沉醉式視覺圖〔二〕交互性主要借助于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的特別硬件設(shè)備〔如數(shù)據(jù)手套、力反響裝置等，使用戶能通過自然的方式，產(chǎn)生同在真實(shí)世界中一樣的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)比較強(qiáng)調(diào)人與虛擬世界之間進(jìn)展自然的交互，交互性的另一個(gè)方面主要表現(xiàn)了交互的實(shí)時(shí)性。〔三〕設(shè)想性指虛擬的環(huán)境是人想象出來的，同時(shí)這種想象表達(dá)出設(shè)計(jì)者相應(yīng)的思想，因而而難以實(shí)現(xiàn)的事情。圖四：沉醉式遠(yuǎn)程多人互動(dòng)圖1.3VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用1.3VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用圖五：VR教學(xué)應(yīng)用趨勢(shì)學(xué)生技能教育，這種形式讓學(xué)生能夠?qū)虒W(xué)內(nèi)容有比較深的感性生疏，同時(shí)也存在如下問題：試驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)用昂揚(yáng)。傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)主要依靠費(fèi)用昂揚(yáng)的試驗(yàn)設(shè)備，存限制等問題，致使試驗(yàn)教學(xué)無法有效開展，嚴(yán)峻影響教學(xué)質(zhì)量。試驗(yàn)內(nèi)容較為陳舊。在科學(xué)、經(jīng)濟(jì)飛速進(jìn)展的今日，傳統(tǒng)的試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容僅是機(jī)械的依據(jù)教材上的試驗(yàn)流程在走，自身的思維得不到拓寬。試驗(yàn)教學(xué)形式單一，教學(xué)手段落后。試驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，一般都是設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)性試驗(yàn)少，大大抑制了學(xué)生的創(chuàng)思維，使學(xué)生的制造力量得不到培育，共性得不到進(jìn)展。試驗(yàn)學(xué)時(shí)少。試驗(yàn)學(xué)時(shí)與總學(xué)時(shí)的比例不到20％，甚至有些專業(yè)的不到13％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足試驗(yàn)教學(xué)的要求。再加上教師除了上試驗(yàn)課外很少進(jìn)試驗(yàn)室，教師13％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足試驗(yàn)教學(xué)的要求。再加上教師除了上試驗(yàn)課外很少進(jìn)試驗(yàn)室，教師不能實(shí)行因材施教。高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生數(shù)量的不斷增加，學(xué)生層某些特定場(chǎng)合特定人物的特定動(dòng)作發(fā)生后無法復(fù)原，而如體育等專業(yè)則需統(tǒng)教學(xué)數(shù)段難以滿足要求。圖六：虛擬實(shí)訓(xùn)應(yīng)用場(chǎng)景VR+教育應(yīng)用趨勢(shì)VR應(yīng)用于教育是教育技術(shù)進(jìn)展的一個(gè)飛躍。它營造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到學(xué)問、技能的型學(xué)習(xí)方式。當(dāng)前很多高校和眾多的職業(yè)院校都在樂觀爭(zhēng)論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用，并相繼如航天航空大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用；同濟(jì)大學(xué)在建筑方面進(jìn)展虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用；清華大學(xué)在人機(jī)交互方面的應(yīng)用；大學(xué)對(duì)臨場(chǎng)感的爭(zhēng)論等都頗具特色。有的爭(zhēng)論室甚至已經(jīng)具備獨(dú)立承接大型虛擬現(xiàn)實(shí)工程的實(shí)力。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生供給生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，如建筑人體模型、太空旅行、化合物分子構(gòu)造顯示等，在廣泛的科目領(lǐng)域供給無限的虛擬體驗(yàn)，從而加速和穩(wěn)固學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)問的過程。親身去經(jīng)受、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動(dòng)地去交互與被動(dòng)的灌輸，有本質(zhì)的差異。虛擬試驗(yàn)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如地理、物理、化學(xué)、生物試驗(yàn)室等等，擁有傳統(tǒng)試驗(yàn)室難以比較的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到“進(jìn)得去、看得見、動(dòng)得了、易再現(xiàn)”的要求：進(jìn).行。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生足不出戶便可以做各種試驗(yàn)，獲得與真實(shí)試驗(yàn)一樣的體會(huì)。在保證教學(xué)效果的前提下，極大的節(jié)約了本錢。擬試驗(yàn)，學(xué)生在虛擬試驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危急的試驗(yàn)。制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)展觀看。一些需要幾十年甚至上百年才能觀看的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀看。學(xué)生仿照的效果，以便到達(dá)傳統(tǒng)教學(xué)手段難以到達(dá)的目的。VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心可實(shí)施性隨著近兩年VR技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)，大量技術(shù)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，技術(shù)不僅大大提高了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，其本錢也逐步走下神壇接近百姓，例如：十年前一150006000人民幣左右；虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容開發(fā)平云交互這樣之前無法想象的技術(shù)已經(jīng)有所突破，使得軟件內(nèi)容制作本錢大大降低，使得虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用初現(xiàn)曙光。更可喜的是，國家正在大力推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)應(yīng)用，為教育行業(yè)建立虛擬現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)室、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)室開拓了廣泛的前景。圖七：虛擬拆裝實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景在虛擬現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)室里學(xué)生的視覺、聽覺與外界隔離，完全排解了外界干擾,全身心地投入到虛擬現(xiàn)實(shí)中去，獲得身臨其境的感覺。學(xué)生可借助專用的VR設(shè)備從視覺、聽覺和觸覺上獲得與真實(shí)世界一樣的感受，跨越時(shí)間空間的限制，將抽象化概念具象定程度的體感交互、深度沉醉式教學(xué)，到達(dá)營造期望意境、加深學(xué)問記憶、提升學(xué)習(xí)效化，體驗(yàn)高度開放、可交互、沉醉式的三維學(xué)習(xí)環(huán)境。教師可以利用VR定程度的體感交互、深度沉醉式教學(xué)，到達(dá)營造期望意境、加深學(xué)問記憶、提升學(xué)習(xí)效果的教學(xué)目的。其次章VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心設(shè)計(jì)方案“VR”突破傳統(tǒng)的教育信息化模式，可同時(shí)滿足多專業(yè)、多學(xué)科、多數(shù)據(jù)等沉醉式教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)學(xué)習(xí)以及協(xié)同教學(xué)、虛擬訓(xùn)練、成果轉(zhuǎn)化等一體化多功能綜合性應(yīng)用，在高校及職業(yè)教育領(lǐng)域樹立了的旗幟。圖八：VR實(shí)訓(xùn)中心示意圖網(wǎng)、及三維人機(jī)交互與三維感知技術(shù)作為信息化教學(xué)手段運(yùn)用于傳統(tǒng)教育領(lǐng)域，我們依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的三維式、情景式、沉醉式、交互式、體驗(yàn)式等綜合為一體，打造出了R圖九：VR實(shí)訓(xùn)中心概念圖在將方案結(jié)合學(xué)校專業(yè)課程體系〔例如：機(jī)電工程、汽車制造、醫(yī)療護(hù)理、養(yǎng)老效勞、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)藝術(shù)、治理工程城市建設(shè)及交通工程、設(shè)備工程、計(jì)算機(jī)與信息治理、城市治理等一代高素養(yǎng)、高技能人才。系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)估量把試驗(yàn)室規(guī)劃分為三大區(qū)域：教學(xué)區(qū)VR協(xié)同學(xué)習(xí)區(qū)多人沉醉式體驗(yàn)區(qū)MR虛擬與現(xiàn)實(shí)錄制區(qū)圖十：VR實(shí)訓(xùn)中心平面布局圖系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D圖十一：系統(tǒng)拓?fù)鋱D系統(tǒng)組成硬件硬件軟件VR協(xié)同學(xué)習(xí)區(qū)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的區(qū)分：傳統(tǒng)多媒體教室與才智教室交互方式是基于鍵鼠輸入、電磁筆書寫、按鈕按鍵VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心更有著不行比較的優(yōu)勢(shì)。在VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心，學(xué)生的視覺、聽覺與外界隔離，完全排解了外界干擾