(VR虛擬現(xiàn)實)教育系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實解決方案完整版(張影)

1、教育系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實解決方案目錄一、概述11.1 簡述21.2 背景2二、功能概述32.1 功能簡述32.2 功能特點4三、適用對象53.1 應(yīng)用53.2 用戶價值7四、實現(xiàn)意義7五、前景展望881、概述1.1 簡述虛擬現(xiàn)實應(yīng)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(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)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(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，使學(xué)生或者培訓(xùn)人員能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán) 境中扮演一個角色，全身心的投入到學(xué)習(xí)環(huán)境當(dāng)中去，這非常有利于 學(xué)生或者培訓(xùn)人員的技能訓(xùn)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(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢和 潛力在未來將會逐漸受到教

2、育機(jī)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(yīng)用并發(fā)揮其重要的作用。1.2 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(xùn)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(xué)生以及培訓(xùn)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(yīng)用將有很大的發(fā)展前景和研究意義。2、功能概述2.1 功能簡述(1)虛擬現(xiàn)實提供了全新的教學(xué)手段和學(xué)習(xí)場景。虛擬現(xiàn)

3、實技 術(shù)為學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)者在具體的情境中通過 主動的學(xué)習(xí)獲得知識，大大的提高了教學(xué)效果。(2)利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬難以講解的教學(xué)場景， 并使之可視 化和可參與，讓學(xué)員能夠更好的學(xué)習(xí)到相關(guān)的技能。(3)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(jìn)行匯總，使學(xué)員更好的深入理解。(4)虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持的交互式合作學(xué)習(xí)使學(xué)習(xí)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(xué)”， 可以很方便的實現(xiàn)協(xié)作式學(xué)習(xí)。(5)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(xué)習(xí)。 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

4、的學(xué)習(xí)特點選擇適合的學(xué)習(xí)資源，按照適合自己的學(xué)習(xí)的方式和速度進(jìn)行學(xué)習(xí)2.2 功能特點虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下四個特點：(1) 沉浸性使之所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境能使學(xué)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。(2)交互性是在虛擬環(huán)境中，學(xué)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(xué)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。(3)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(xué)生獲取新的指示，提高感性和理性認(rèn)識，而且 要能使

5、學(xué)生產(chǎn)生新的構(gòu)思。(4)動作性是指學(xué)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(xué)生感覺到她面對的是一個真實的環(huán)境。3、適用對象3.1應(yīng)用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)科技研究虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境能夠為學(xué)生提供生動、 逼真的學(xué)習(xí)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(xué)生學(xué)習(xí)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(xùn)基地：利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立起來的虛擬實訓(xùn)基

6、地，具 “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(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使 實踐訓(xùn)練及時跟上技術(shù)的發(fā)展。由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險，學(xué) 生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。例如：在虛擬 的飛機(jī)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)中，學(xué)員可以反復(fù)操作控制設(shè)備，學(xué)習(xí)在各種天 氣情況下駕駛飛機(jī)起飛、降落。通過反復(fù)訓(xùn)練，達(dá)到熟練掌握駕駛技 術(shù)的目的。(3)數(shù)字化教育與虛擬課件在課堂教學(xué)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(dá)出來， 使抽象的、難以表達(dá)的 東西變的簡單易懂。例如，過去老師講授化學(xué)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)

7、，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(xué) 反應(yīng)的機(jī)理，學(xué)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(dá) 就極其容易。例如，過去老師講授化學(xué)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(xué)反應(yīng)的機(jī)理，學(xué)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(dá)就極其容易。(4)職業(yè)培訓(xùn)擴(kuò)展職業(yè)培訓(xùn)對虛擬制造技術(shù)

8、的需求是迫不及待的。例如，高危工 種的培訓(xùn)，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(jī)航天器操控 等等的培訓(xùn)場合。就是簡單的汽車維修培訓(xùn)，也是離不開的。一方面，購買的 實物發(fā)動機(jī)可以教學(xué)，但是，如何講授原理？另一方面，發(fā)動機(jī)拆裝 對于新學(xué)員來說第一次是困難的，機(jī)件損耗也很大，再者，學(xué)校不可 能購買市場上所有型號的發(fā)動機(jī)，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。3.2用戶價值(1)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(jìn)行。而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，學(xué)生就可以足不出戶便可以做各

9、種實驗， 獲得 與真實實驗一樣的機(jī)會。在保證教學(xué)效果的前提下，極大地節(jié)省了成O(2)減少風(fēng)險真實實驗或操作往往會帶來各種風(fēng)險，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行虛擬 實驗，學(xué)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(jī)駕駛教學(xué)系統(tǒng)，可以免除學(xué)員操作失誤而造成飛機(jī)墜 毀的嚴(yán)重事故。(3)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)行觀察。4、實現(xiàn)意義虛擬現(xiàn)實對教育領(lǐng)域的全方位滲透，從根本上改變?nèi)藗兊乃季S習(xí)慣 和對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的概念，逐漸走向由虛擬教師、虛擬學(xué)習(xí)軟件、虛 擬實驗、虛擬圖書館、虛擬輔導(dǎo)、虛擬測驗等構(gòu)成的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境， 給人以身臨其境之感，讓學(xué)習(xí)者沉浸在虛擬世界里對學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行實時觀察、交互、參與、實驗等操作，給予學(xué)習(xí)者充分的體驗和相像空 間。隨著計算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)作為一種高效 能的信息傳播工具，在教育教學(xué)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，如果 將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興的教學(xué)媒體應(yīng)用到教育教學(xué)中，這種嶄新的技術(shù)會帶給我們嶄新的教育思維，解決我們以前無法解決的問 題。5、前景展望隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實正掀開它神秘的面紗，逐漸走進(jìn) 教學(xué)。但在目前，完全沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)