基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育解決方案的研制與開(kāi)發(fā)

1、PAGE PAGE 37科技項(xiàng)目可行性報(bào)告項(xiàng)目編號(hào): K20166001課題名稱: 基基于虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的教育解決方方案的研制與與開(kāi)發(fā)申請(qǐng)單位: 可可視化計(jì)算與與虛擬現(xiàn)實(shí)四四川省重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室二0一六年二月月目 錄一、項(xiàng)目提出的的目的及意義義二、與項(xiàng)目相關(guān)關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)發(fā)展概況及市市場(chǎng)需求分析析三、主要攻關(guān)內(nèi)內(nèi)容及技術(shù)路路線（技術(shù)可可行性分析）四、該項(xiàng)目的技技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)五、現(xiàn)有工作基基礎(chǔ)和條件六、申請(qǐng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)條件（包括括主要研究成成果）七、進(jìn)度安排和和實(shí)施方案（包包括運(yùn)行機(jī)制制）八、預(yù)期成果和和考核目標(biāo)九、推廣及應(yīng)用用前景十、經(jīng)費(fèi)概算及及來(lái)源十一、結(jié)論附件虛擬擬現(xiàn)實(shí)沉浸技技術(shù)實(shí)驗(yàn)室條條件建設(shè)需求求

2、一、 項(xiàng)目目提出的目的的及意義互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)和人工智智能被喻為改改變?nèi)祟?lèi)認(rèn)知知世界的三大大信息技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)從少被社社會(huì)廣泛認(rèn)知，到到今天對(duì)社會(huì)會(huì)生活的全面面顛覆與滲透透不過(guò)二十余年。如如今互聯(lián)網(wǎng)+已為國(guó)家戰(zhàn)戰(zhàn)略。當(dāng)互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)在我們生生活中掀起一一個(gè)又一個(gè)駭駭浪時(shí)，虛擬擬現(xiàn)實(shí)正悄然然從幕后走向向前臺(tái)。今天天虛擬現(xiàn)實(shí)正正演繹著當(dāng)年年互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人人類(lèi)生活，從從無(wú)足輕重到全面顛覆的革革命性過(guò)程?？萍家砸蕴摂M現(xiàn)實(shí)給給人類(lèi)生活再再創(chuàng)造出一次次驚喜己為期期不遠(yuǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與與教育：“虛擬現(xiàn)實(shí)”（VVirtuaal Reaality，英英文縮寫(xiě)VRR）技術(shù)，利利用計(jì)算機(jī)硬硬件+軟件資資源+傳感器器的一種集成

3、成技術(shù)，構(gòu)成成實(shí)時(shí)三維圖圖形生成的技技術(shù)、仿真技技術(shù)、多傳感感交互技術(shù)以以及顯示技術(shù)術(shù)等，生成實(shí)時(shí)的的、具有三維維信息的人工工虛擬環(huán)境，演演練者（操作作人員）根據(jù)據(jù)需要通過(guò)多多種交互設(shè)備備（如頭盔、數(shù)數(shù)據(jù)手套和剛剛性外骨架衣衣服等）來(lái)駕駕馭該環(huán)境，以以及用于操縱縱環(huán)境中的對(duì)對(duì)象，如在真真實(shí)世界中一一樣地與該環(huán)環(huán)境中的人和和事物進(jìn)行行行為和思想等等的實(shí)時(shí)交流流，并產(chǎn)生逼逼真的身臨其其境感。虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不不是相關(guān)技術(shù)術(shù)的簡(jiǎn)單組合合，而是一種種創(chuàng)新性的綜綜合，并且在在思想方式上上有質(zhì)的飛躍躍。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)對(duì)教育產(chǎn)生不不可估量的作作用，主要理由如下：1.虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)創(chuàng)建全新新的教育環(huán)境 人們普遍

4、認(rèn)為，虛虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)將使21世世紀(jì)的教育發(fā)發(fā)生質(zhì)的變化化。虛假現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)支持下下的教育之所所以會(huì)發(fā)生質(zhì)質(zhì)的變化，是是因?yàn)樘摂M教教育環(huán)境擁有有現(xiàn)實(shí)教育培培訓(xùn)環(huán)境無(wú)可可比擬的優(yōu)勢(shì)勢(shì)。所謂虛擬擬教育環(huán)境，是是指由虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成成的一類(lèi)適于于進(jìn)行虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成成的一類(lèi)適于于進(jìn)行虛擬教教育的人工環(huán)環(huán)境，它可以以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)世界的基礎(chǔ)或設(shè)施施的真實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，也可以是是虛擬構(gòu)想成成的世界。在在21世紀(jì)，可可能興辦起依依托虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)的各種種新型的學(xué)校校教育，如基基礎(chǔ)教育、軍事教育、各各類(lèi)培訓(xùn)教育育，許多學(xué)員員在虛擬環(huán)境境中接受各種種教育體驗(yàn)與與訓(xùn)練。由虛虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)所支撐的教教育系統(tǒng)將使使得人員

5、可以以在虛擬環(huán)境境中方便地取取得感性知識(shí)識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)。 與現(xiàn)實(shí)實(shí)教育基地或或設(shè)施相比，在在虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)支持下的的虛擬教育環(huán)環(huán)境大致有如如下特征和優(yōu)優(yōu)勢(shì)： 1.1仿真性 學(xué)生通過(guò)虛擬設(shè)設(shè)施訓(xùn)練，與與在現(xiàn)實(shí)教學(xué)學(xué)基地里同樣樣方便。這是是因?yàn)樘摂M環(huán)環(huán)境無(wú)論對(duì)于于現(xiàn)實(shí)的環(huán)境境或是對(duì)于想想象的環(huán)境，都都是虛擬的但但又是逼真的的。理想的虛虛擬環(huán)境應(yīng)該該達(dá)到使受訓(xùn)訓(xùn)者難以分辯辯真假的程度度（例如可視視場(chǎng)景應(yīng)隨著著視點(diǎn)的變化化而變化），甚甚至比真的還還“真”（如如實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)實(shí)實(shí)更逼真的照照明和音響效效果）。 1.2開(kāi)放性 虛擬教育環(huán)境有有可能給任何何受訓(xùn)者在任任何地點(diǎn)任何何時(shí)間里廣泛泛地提供各種種培訓(xùn)的場(chǎng)所

6、所。事實(shí)上，虛虛擬教育環(huán)境的內(nèi)內(nèi)涵是廣泛的的，它不同于于傳統(tǒng)中的教教育環(huán)境，它它具備可以進(jìn)進(jìn)行類(lèi)似于傳傳統(tǒng)教育項(xiàng)目的環(huán)環(huán)境，但它的的擅長(zhǎng)更是那那種使學(xué)員置置身于項(xiàng)目對(duì)對(duì)象之中的逼逼真環(huán)境。凡凡是受訓(xùn)者可可以通過(guò)有關(guān)關(guān)器具操作來(lái)來(lái)學(xué)習(xí)或掌握握某種知識(shí)與技能的的虛擬環(huán)境，都都可以歸之于于虛擬教育環(huán)境。 1.3超時(shí)空性性 虛擬教育環(huán)境具具有超時(shí)空的的特點(diǎn)，它能能夠?qū)⑦^(guò)去世世界、現(xiàn)在世世界、未來(lái)世世界、微觀世世界、宏觀世世界、宇觀世世界、客觀世世界、主觀世世界、幻想世世界等擁有的的物體和發(fā)生生的事件單獨(dú)獨(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行行有機(jī)組合，并并可隨時(shí)隨地地提供給受教教育者。比如如，學(xué)生需要身臨臨超越現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)空的環(huán)境

7、（如如歷史事件，探探索太空），那那么虛擬教育育環(huán)境就可以以提供歷史環(huán)環(huán)境及虛擬太太空。 1.4可操作性性 學(xué)生可通過(guò)使用用設(shè)備，用人人類(lèi)的自然技技能實(shí)現(xiàn)對(duì)虛虛擬環(huán)境（無(wú)無(wú)論它模擬的的是真實(shí)環(huán)境境還是想象環(huán)環(huán)境）的物體體或事件進(jìn)行行操作，就象象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境境里一樣?？煽刹僮餍允翘撎摂M教育環(huán)境實(shí)際際運(yùn)用的必備備特性，它使使學(xué)生得以在其中中學(xué)習(xí)中獲得得需要實(shí)際知識(shí)識(shí)與技能課程程，也使遠(yuǎn)程程教育真正實(shí)實(shí)現(xiàn)。 1.5對(duì)應(yīng)性 教育內(nèi)容與虛擬擬環(huán)境密切相相對(duì)應(yīng)的。例例如，學(xué)生要學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作，那那么虛擬環(huán)境境就是化學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的模擬擬環(huán)境。另外外，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)能按每每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和能能力，對(duì)應(yīng)性性地開(kāi)展個(gè)

8、別別化的教育。 2、虛擬教育培培訓(xùn)的廣泛性性 未來(lái)社會(huì)是一個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)化的社社會(huì)，為了求求得自身知識(shí)識(shí)結(jié)構(gòu)和能力力體系的完善善與發(fā)展，達(dá)達(dá)到學(xué)會(huì)生存存并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自我價(jià)值的的目的，接受受終身教育是是人們的當(dāng)然然選擇。而在在終身化教育育體系中，自自然包括了各各種各樣的教教育項(xiàng)目。由由于用虛擬環(huán)環(huán)境代替現(xiàn)實(shí)實(shí)環(huán)境，學(xué)習(xí)習(xí)和實(shí)練效果更好好；而且利用用虛擬環(huán)境進(jìn)進(jìn)行訓(xùn)練，也也使一些在真真實(shí)環(huán)境下難難以實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)項(xiàng)目成為可能能，因而虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)會(huì)給未來(lái)教育育帶來(lái)根本性性的改革。由由虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)支持下的的教育方式將將發(fā)揮強(qiáng)大的的優(yōu)勢(shì)，大顯顯身手地運(yùn)用用于各方面的的教育項(xiàng)目中中去。 3、虛擬教育的的優(yōu)越性

9、作為教育技術(shù)和和工具的虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的優(yōu)勢(shì)，給教教育體系帶來(lái)來(lái)了與眾不同同的、全新的的教育特點(diǎn)。它它不僅僅對(duì)于于教育場(chǎng)所或設(shè)施的的設(shè)計(jì)人員和和教育業(yè)務(wù)的的指導(dǎo)人員提提供了實(shí)踐其其教育價(jià)值的的途徑和方式式，而且從受受教育者的角度度來(lái)說(shuō)，它在在解決學(xué)習(xí)和和實(shí)訓(xùn)的困難、提提高學(xué)員汲取取知識(shí)和掌握握技能的效率率、從而改善善教育的效果果等方面，也也呈現(xiàn)了相當(dāng)當(dāng)有利的特征征。這些特征征可大致概括括為： 3.1臨場(chǎng)性 指學(xué)生可以感到到自己處于虛虛擬環(huán)境的體體驗(yàn)，產(chǎn)生一一種逼真的存存在感，學(xué)員員覺(jué)得自己真真的存在于某某環(huán)境中，是是該環(huán)境的一一部分，而不不是它的旁觀觀者。學(xué)生可自由地在在這環(huán)境中與與有關(guān)的虛擬

10、擬物體或事件件相互作用，如如同在現(xiàn)實(shí)世世界中一樣。臨臨場(chǎng)性的意義義，在于使學(xué)學(xué)生將遠(yuǎn)程、虛虛擬認(rèn)知或感覺(jué)如現(xiàn)場(chǎng)與真實(shí)中。此外，由由于這種臨場(chǎng)場(chǎng)性一方面是是使學(xué)生進(jìn)入虛擬環(huán)環(huán)境，另一方方面是運(yùn)用交交互設(shè)備把學(xué)學(xué)員的視覺(jué)、聽(tīng)聽(tīng)覺(jué)和其他感感覺(jué)封閉起來(lái)來(lái)，使他暫時(shí)時(shí)與真實(shí)環(huán)境境隔離，因此此不會(huì)受到虛虛擬環(huán)境外的的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的的干擾，易于于集中學(xué)員的的注意力，使使他全身心投投入到訓(xùn)練中中去。 3.2自主性 學(xué)生能自主地選選擇或組合虛虛擬場(chǎng)地或設(shè)設(shè)施。這樣，學(xué)學(xué)生能在任何時(shí)時(shí)間、任何地地點(diǎn)選擇學(xué)習(xí)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)設(shè)施、學(xué)習(xí)信息資料料、以及取得得學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)評(píng)估，并具有有完全的自由由度。此外，對(duì)對(duì)于學(xué)習(xí)后沒(méi)掌握握

11、的知識(shí)與技技能過(guò)程或片片斷，學(xué)生可以自己己多次重復(fù)。這這樣，學(xué)生始終處于教教育中的主導(dǎo)地位位，真正掌握握學(xué)習(xí)的主動(dòng)動(dòng)權(quán)，大大增增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效效果，減少了了學(xué)習(xí)時(shí)間。 3.3多感受性性 學(xué)生在虛擬環(huán)境境中接受教育育時(shí)具有多種種感知能力，如如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)覺(jué)、力覺(jué)、觸觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)覺(jué)、味覺(jué)等。理理想的虛擬環(huán)環(huán)境應(yīng)當(dāng)可以以讓學(xué)生具有在現(xiàn)實(shí)實(shí)世界中的一一切感知能力力。多感受性性使學(xué)員得以以運(yùn)用自己所所有感知能力力，在一個(gè)極極其生動(dòng)活潑潑的環(huán)境里進(jìn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的、全全方位的學(xué)習(xí)習(xí)。 3.4功能替代代性 在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)幫助下，學(xué)學(xué)生在虛擬環(huán)境境中還可以用用一種感知能能力代替另一一種感知能力力來(lái)進(jìn)行操縱縱環(huán)境、汲取取

12、信息或交流流。這樣，殘殘疾人能通過(guò)過(guò)自己的形體體動(dòng)作與他人人進(jìn)行交談（如如殘疾人戴上上數(shù)據(jù)手套后后，就能將自自己的手勢(shì)翻翻譯成講話的的聲音），或或通過(guò)聲音來(lái)來(lái)操作器械，等等等。這種感感知功能替代代性使殘疾學(xué)學(xué)生可以接受過(guò)過(guò)去自己無(wú)法法做的項(xiàng)目。 3.5交互性 學(xué)生可以采用多多種交互手段段如語(yǔ)言、手手勢(shì)、數(shù)據(jù)手手套及觸覺(jué)等等，與虛擬環(huán)環(huán)境交流信息息，并得到實(shí)實(shí)時(shí)反饋。這這種特性使學(xué)學(xué)員與物體、學(xué)學(xué)員與事件、學(xué)學(xué)員與其他人人（如指導(dǎo)人人員、別的學(xué)學(xué)員）之間的的雙向?qū)崟r(shí)反反饋，在遠(yuǎn)程程狀態(tài)下成為為可能，并猶猶如近距離或或面對(duì)面交流流一樣。 3.6安全性 虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)習(xí)遠(yuǎn)比在現(xiàn)實(shí)實(shí)環(huán)境里安全全。如具

13、危險(xiǎn)險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，軍事學(xué)生可以重演戰(zhàn)戰(zhàn)爭(zhēng)，消防隊(duì)隊(duì)員可以重演演撲滅火災(zāi)。每每個(gè)人都可以以在這種虛擬擬環(huán)境中試驗(yàn)驗(yàn)各種方案，即即使闖下“大大禍”，也不不會(huì)引起任何何“惡果”。安安全性不僅是是對(duì)于學(xué)生而言的，它它也包括周?chē)鷩h(huán)境中的事事物，這一點(diǎn)點(diǎn)對(duì)于技能性性學(xué)習(xí)特別重重要和特別有有意義。 （一）項(xiàng)目概要要1.虛擬現(xiàn)實(shí)的的應(yīng)用層次可可分為：1.1 初級(jí)應(yīng)應(yīng)用：桌面虛虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)非沉沉浸式體驗(yàn)系系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)機(jī)+軟件即可可實(shí)現(xiàn)1.2 中級(jí)應(yīng)應(yīng)用：桌面虛虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)沉浸浸式虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)系統(tǒng)，計(jì)算算機(jī)+軟件+數(shù)據(jù)頭盔+數(shù)據(jù)手套。1.3高級(jí)應(yīng)用用：分布式虛虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)統(tǒng)，它建立在在沉浸虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分

14、分布式交互仿仿真（disstribuuted iinteraactionn simuulatioon）的基礎(chǔ)礎(chǔ)上1.4高級(jí)應(yīng)用用：+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，于于虛擬現(xiàn)實(shí)的的基礎(chǔ)上加入入真實(shí)的物具具（現(xiàn)實(shí)中的的，非建模的的），實(shí)現(xiàn)虛虛擬世界與真真實(shí)世界的交交互。2.基于虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的的教育解決方方案主要包括括以下：2.1初高中實(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程方方案，涉及化化學(xué)、物理（仿仿真實(shí)驗(yàn)室，物物體與規(guī)則重重建）2.2初高中認(rèn)認(rèn)知類(lèi)課程方方案，涉及自自然（地理、生生物）、歷史史（事件重建建）2.3.高中水水平類(lèi)課程方方案，涉及外外語(yǔ)（事件重重建）、語(yǔ)文文（意境重建建）、數(shù)學(xué)(幾何規(guī)則與與邏輯重建).2.4職業(yè)學(xué)校校技能培訓(xùn)

15、方方案，如裝配配、修理、維維護(hù)開(kāi)發(fā)上述產(chǎn)品，一一類(lèi)基于“桌面虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)非非沉浸式體驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)”技術(shù)，另一一類(lèi)基于“桌面虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)沉沉浸式體驗(yàn)系系統(tǒng)”技術(shù)。上述產(chǎn)品以通用用教材課標(biāo)為為依據(jù)，以教教育心理學(xué)、名名師教學(xué)方式式為邏輯，以以時(shí)間進(jìn)度排排序，加入知知識(shí)與技能要要點(diǎn)考察和水水平評(píng)價(jià)，貫貫穿整個(gè)教學(xué)學(xué)過(guò)程。項(xiàng)目目開(kāi)發(fā)的理念念、構(gòu)成、內(nèi)內(nèi)涵與體系均均屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)創(chuàng)，為行業(yè)應(yīng)應(yīng)用的重大創(chuàng)創(chuàng)新。社會(huì)公公司，包括獨(dú)獨(dú)立的教師因因條件所限，從從事的開(kāi)發(fā)均均以課件、資資源類(lèi)為主，難難以開(kāi)展如我我們這種體系系化的構(gòu)建。此構(gòu)建的可性行來(lái)自我們的業(yè)界優(yōu)勢(shì)，即是川師大數(shù)十年的教育背景與教育資源+技術(shù)背景與技術(shù)資源，

16、極其寶貴、極其難得的組合，他人難以復(fù)制。3. 項(xiàng)目目標(biāo)標(biāo)3.1總體目標(biāo)標(biāo)該解決方案融合合虛擬現(xiàn)實(shí)最最新硬件設(shè)備備以及先進(jìn)的的教學(xué)理念，構(gòu)構(gòu)建完全實(shí)時(shí)時(shí)的、高保真真的、用戶高高度介入的學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境。其其特點(diǎn)是具有有豐富的環(huán)境境、豐富的接接口、操作與與數(shù)據(jù)雙重驅(qū)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的教學(xué)功能能，對(duì)教與學(xué)學(xué)產(chǎn)生極大的的效用。3.2技術(shù)目標(biāo)標(biāo)包括五個(gè)方方面：3.2.1開(kāi)創(chuàng)創(chuàng)虛擬現(xiàn)實(shí)在在國(guó)內(nèi)教育領(lǐng)領(lǐng)域系統(tǒng)化應(yīng)應(yīng)用的先河,于教學(xué)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)普通數(shù)字教教育資源(如如多媒體、電電子課件、文文字、例表、影影視動(dòng)畫(huà)資料料)的替代。解決方案首要的目標(biāo)是構(gòu)建快速、協(xié)同的VR資源平臺(tái)，資源的迭代演化保持一定領(lǐng)先性且遙應(yīng)

17、未來(lái)技術(shù)發(fā)展要求，體現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新特征，突出與滿足教學(xué)及教學(xué)管理的現(xiàn)代化需求。3.2.2 采采用分層設(shè)計(jì)計(jì)，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一一的同時(shí)兼顧顧風(fēng)險(xiǎn)與效率率，達(dá)到規(guī)范范性與個(gè)性化化相結(jié)合的目目的，增加系系統(tǒng)靈活性，滿滿足不同學(xué)科科、不同層次次課程的需求求。在實(shí)際設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵遵循現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)絡(luò)課程（如川川師4A網(wǎng)課課）課程分類(lèi)類(lèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)，并并與校園其它它網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平平臺(tái)有效銜接接。3.2.3保證證高性能、高高可用性，提提供動(dòng)態(tài)擴(kuò)容容、應(yīng)急處理理、備份等手手段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性、增增進(jìn)用戶體驗(yàn)驗(yàn)。3.2.4組件件化、可配置置的指標(biāo)、參參數(shù)策略，適適應(yīng)不斷增加加與調(diào)整的系系統(tǒng)需求變化化。適配不同同種類(lèi)與配置置

18、的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)硬件設(shè)備。3.2.5 數(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。構(gòu)構(gòu)建VR場(chǎng)景景知識(shí)庫(kù)、參參數(shù)化模型庫(kù)庫(kù)以及學(xué)習(xí)者者學(xué)習(xí)行為軌軌跡庫(kù)，形成成個(gè)性化學(xué)習(xí)習(xí)成果反饋技技術(shù)應(yīng)用。4. 項(xiàng)目應(yīng)用用主目標(biāo)，完成虛擬現(xiàn)實(shí)教教育解決方案案系統(tǒng)框架設(shè)設(shè)計(jì)5. 項(xiàng)目應(yīng)用用次級(jí)目標(biāo)啟動(dòng)期目標(biāo)標(biāo)： 5.1完成非沉沉浸性與沉浸浸性中學(xué)化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系系統(tǒng)，并在學(xué)學(xué)習(xí)者中推廣廣，以達(dá)到體體驗(yàn)和驗(yàn)證。5.2完成沉浸浸性中學(xué)化學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系系統(tǒng)5.3完成中學(xué)學(xué)物理、歷史史、地理、語(yǔ)語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英英語(yǔ)需求設(shè)計(jì)計(jì)5.4職業(yè)學(xué)校校需求調(diào)研（二）立項(xiàng)的必必要性及意義義虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被被普遍認(rèn)為是是繼計(jì)算機(jī)技技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)后，在221世紀(jì)最有有潛力的

19、技術(shù)術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)具有的的沉浸、交互互、構(gòu)想三大大特征使得虛虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)在教育領(lǐng)域域應(yīng)用有其獨(dú)獨(dú)特而明顯的的優(yōu)勢(shì)。隨著資本對(duì)虛擬擬現(xiàn)實(shí)的持續(xù)續(xù)關(guān)注、硬件件成本降低、設(shè)設(shè)備的普及以以及互聯(lián)網(wǎng)信信息技術(shù)對(duì)教教育融合的深深入，迫切需需要虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)改造傳傳統(tǒng)教育模式式，甚至是剛剛剛開(kāi)始流行行的基于互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的教育模模式（如MOOOC）?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的的教育模式雖雖然解決了傳傳統(tǒng)教育的大大部分“痛點(diǎn)”(如不能跨時(shí)時(shí)空共享優(yōu)質(zhì)質(zhì)教育資源，互互動(dòng)性差等)，但是學(xué)習(xí)習(xí)者的體驗(yàn)沒(méi)沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)質(zhì)的提升，缺缺乏虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)（如沉沉浸式虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）帶帶來(lái)的強(qiáng)烈的的體驗(yàn)感、逼逼真的現(xiàn)在感感與強(qiáng)大的可可交互

20、性。1.把握歷史機(jī)機(jī)遇，珍惜最佳進(jìn)入入期長(zhǎng)期以來(lái)，虛擬擬現(xiàn)實(shí)硬件成成本的居高不不下成了其實(shí)實(shí)際應(yīng)用的最最大障礙，行行業(yè)應(yīng)用處于于3/4的休休眠狀態(tài)。近近兩年因技術(shù)術(shù)突破性進(jìn)步步，成本直線線下降，其行行業(yè)應(yīng)用處于于爆發(fā)前夜，越越來(lái)越清晰地地呈現(xiàn)出一個(gè)個(gè)科技應(yīng)用熱熱點(diǎn)。在市場(chǎng)場(chǎng)尚未完全被被喚醒時(shí)進(jìn)入入，無(wú)疑為最最佳時(shí)期。以游戲頭盔式顯顯示器為例，22013年美美國(guó)當(dāng)?shù)貓?bào)價(jià)價(jià)5萬(wàn)美元到到17萬(wàn)美元元，到20115年降到77000美元元到8萬(wàn)美元元間，非游戲戲頭盔則降價(jià)價(jià)幅度更大，早早幾年還需數(shù)數(shù)萬(wàn)人民幣的的體感頭盔目目前市場(chǎng)價(jià)普普遍在1千到到3千人民幣幣不等。進(jìn)入入2015年年，硬件價(jià)格格的下降趨勢(shì)

21、勢(shì)仍在加速，以以樂(lè)視為例，22015年111月向市場(chǎng)場(chǎng)推出有售價(jià)價(jià)僅149元元的VR頭盔盔。隨硬件成成本的快速平平民化，虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走走向廣泛社會(huì)會(huì)應(yīng)用的閘門(mén)門(mén)已經(jīng)打開(kāi)。從從資本市場(chǎng)看看，20155年6月以來(lái)來(lái)，中國(guó)A股股歷經(jīng)了三次次股災(zāi)，資本本市場(chǎng)一片哀哀歌，但虛擬擬現(xiàn)實(shí)概念股股卻逆勢(shì)上漲漲，成為A股股獨(dú)特的亮麗麗風(fēng)景。據(jù)惠惠特資本分析析，這是一個(gè)個(gè)尚未有巨型型企業(yè)出現(xiàn)的的藍(lán)海市場(chǎng)。2.開(kāi)啟重大行行業(yè)應(yīng)用技術(shù)術(shù)創(chuàng)新，樹(shù)立立行業(yè)科技開(kāi)發(fā)發(fā)優(yōu)勢(shì)地位 虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教教育行業(yè)的運(yùn)運(yùn)用，除非沉沉浸式的一些些三維交互課課件外，尚沒(méi)沒(méi)有更多運(yùn)用用，基本處于于未開(kāi)墾狀態(tài)態(tài)。做好這一一塊并不太容容易，不

22、但要要熟知教育，而而且要熟知技技術(shù)。我們兩兩者皆具，這這是我們的背背景優(yōu)勢(shì)?？v縱觀社會(huì)，兩者皆具的的開(kāi)發(fā)者很少少，珍惜歷史給予的難得機(jī)會(huì)。背景優(yōu)優(yōu)勢(shì)將很好支支持我們開(kāi)展展這一項(xiàng)具有有行業(yè)重大應(yīng)應(yīng)用創(chuàng)新的研研發(fā)，進(jìn)而樹(shù)樹(shù)立其行業(yè)科科技開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)勢(shì)。3.形成行業(yè)應(yīng)應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品，占占領(lǐng)行業(yè)科技技應(yīng)用的制高點(diǎn)若衡向與兄弟院院校在科技實(shí)實(shí)力上對(duì)比，川師大的弱處還在缺少對(duì)社會(huì)、對(duì)行業(yè)、對(duì)企業(yè)不能提出解決方案級(jí)別的成果，科研產(chǎn)出缺乏對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起重要推進(jìn)作用的、應(yīng)用級(jí)別的創(chuàng)新。本項(xiàng)目的推進(jìn)有利于突破困局。二、 與項(xiàng)目相相關(guān)的國(guó)內(nèi)外外發(fā)展概況及及市場(chǎng)需求分分析2016年被公公認(rèn)為虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用元年。虛擬現(xiàn)實(shí)近10

23、0年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)的快速速發(fā)展，其行業(yè)應(yīng)用愈來(lái)愈清清晰而備受社社會(huì)各行業(yè)關(guān)關(guān)注。目前在在發(fā)達(dá)國(guó)家中中, 虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)技術(shù)在教育育領(lǐng)域的應(yīng)用，其表現(xiàn)之亮亮麗，令人震震驚。如美國(guó)很多學(xué)學(xué)生已經(jīng)開(kāi)始始使用 zSSpace STEM實(shí)實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生生們已經(jīng)探索索了虛擬火山山和構(gòu)建了先先進(jìn)電路板。這這個(gè)系統(tǒng)為學(xué)學(xué)生提供了真真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)環(huán)境和個(gè)性化化學(xué)習(xí)體驗(yàn)，且且符合美國(guó)新新世紀(jì)科學(xué)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（ NGGSS）、基基礎(chǔ)課和各州州標(biāo)準(zhǔn)。虛擬擬全像圖像可可以從屏幕中中“取出來(lái)”并使用觸筆筆去操控。一一些應(yīng)用則提提供多感官反反饋。比如，學(xué)學(xué)生在和一個(gè)個(gè)虛擬心臟互互動(dòng)時(shí)，可以以看到、聽(tīng)到到并感覺(jué)到它它在跳動(dòng)。我國(guó)目前

24、的虛擬擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在在教育領(lǐng)域的的應(yīng)用主要側(cè)側(cè)重在科學(xué)研研究、虛擬試試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)以以及虛擬校園園的開(kāi)發(fā)方面面，與發(fā)達(dá)國(guó)國(guó)家相比，我我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)教育應(yīng)用的的規(guī)模差距不不少, 但是已經(jīng)經(jīng)引起政府有有關(guān)部門(mén)和科科學(xué)家的高度度重視。九五五計(jì)劃、國(guó)家家自然科學(xué)基基金會(huì)、國(guó)家家高技術(shù)發(fā)展展計(jì)劃等都把把虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)列入了研研究項(xiàng)目。（一）目標(biāo)市場(chǎng)場(chǎng)的分析與預(yù)預(yù)測(cè)1、市場(chǎng)分布整體上看，我國(guó)國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)處在起步步期。它的發(fā)發(fā)展與上世紀(jì)紀(jì)80年初的的微型計(jì)算機(jī)機(jī)、90年代代中期的互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)相似。以虛擬現(xiàn)實(shí)硬件件設(shè)備為例，22015年全全球虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)設(shè)備的銷(xiāo)量量己達(dá)14000萬(wàn)部，22020年的的全球銷(xiāo)量會(huì)會(huì)提高

25、至88800萬(wàn)部；BI Inntelliigencee的報(bào)告預(yù)測(cè)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)硬件市場(chǎng)的的規(guī)模將在未未來(lái)幾年迅猛猛增長(zhǎng)，未來(lái)來(lái)5年的復(fù)合合年增長(zhǎng)率將將高達(dá)2999%；美國(guó)知知名的第三方方調(diào)研機(jī)構(gòu)MManattt 5Diggital Mediaa和投資銀行行Digi-Capittal也發(fā)布布報(bào)告稱，全全球虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)市場(chǎng)規(guī)模將將在5年內(nèi)、即即2020年年達(dá)到52000億美元?？煽梢?jiàn)，針對(duì)消消費(fèi)者的虛擬擬現(xiàn)實(shí)商業(yè)化化時(shí)代已經(jīng)來(lái)來(lái)臨，虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品對(duì)市市場(chǎng)的滲透將將會(huì)是“一場(chǎng)必勝的的持久戰(zhàn)”。從國(guó)內(nèi)外外發(fā)展比較看看，目前國(guó)內(nèi)內(nèi)外發(fā)展方向向出現(xiàn)分化，但但重大分水嶺嶺尚未形成。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品、技術(shù)術(shù)與市場(chǎng)需求求

26、的深度融合合處于摸索期期，以出售產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)為為目標(biāo)，有近近200家公公司介入VRR領(lǐng)域，從硬硬件產(chǎn)品到內(nèi)內(nèi)容制作幾乎乎全部覆蓋；國(guó)外并非單單純以出售產(chǎn)產(chǎn)品為目標(biāo)，以以O(shè)culuus和Sonny公司為例例，除了研發(fā)發(fā)頭戴顯示器器、交互設(shè)備備、輸入設(shè)備備、動(dòng)作識(shí)別別設(shè)備，更在在著手制定各各自的行業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，意圖統(tǒng)統(tǒng)治全球市場(chǎng)場(chǎng)。 以上不不難看出，隨隨著虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)關(guān)鍵設(shè)備制造造的成本大幅幅下滑，我們們己站在了一一個(gè)以虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為手手段，以行業(yè)業(yè)應(yīng)用為開(kāi)發(fā)發(fā)內(nèi)容的門(mén)坎坎，門(mén)內(nèi)擁有有一個(gè)不低于于數(shù)千億級(jí)的市市場(chǎng)體量。2、市場(chǎng)需求與與發(fā)展前景的的分析和產(chǎn)品品市場(chǎng)空間預(yù)預(yù)測(cè)2.1市場(chǎng)份額額至2014年末

27、末，四川省初初中共計(jì)39011所，在校生2558.3萬(wàn)人人；普通高中中共計(jì)732所所，在校生1149.0萬(wàn)萬(wàn)人；教師共共計(jì)約30萬(wàn)萬(wàn)人; 職業(yè)學(xué)校5500所，在在校生20萬(wàn)萬(wàn)人。按人均均100元/年信息消費(fèi)費(fèi)，年消費(fèi)量量約4億元。若項(xiàng)目目進(jìn)入國(guó)家教教育扶貧工程程，有望獲得得政府基金的的支持。2.2市場(chǎng)選擇擇將目標(biāo)市場(chǎng)鎖定定在中等基礎(chǔ)礎(chǔ)教育與職業(yè)業(yè)教育，以省省內(nèi)為重點(diǎn)。2.3市場(chǎng)運(yùn)作作以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為為理念，以服服務(wù)社會(huì)、社社會(huì)應(yīng)用為目目標(biāo)。自主開(kāi)開(kāi)發(fā)，并在進(jìn)進(jìn)程中吸引資資本加入。導(dǎo)導(dǎo)入效率化管管理機(jī)制。虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入現(xiàn)現(xiàn)代教育，并并發(fā)揮重大影影響絕對(duì)是不不爭(zhēng)的事實(shí)。發(fā)發(fā)達(dá)地區(qū)，但但不限于，都都將因

28、此受益益。我國(guó)教育育資源分布不不均，邊遠(yuǎn)地地區(qū)師資隊(duì)伍伍落后，名師師空缺。近十十多年來(lái)，國(guó)國(guó)家對(duì)這類(lèi)地地區(qū)的教育投投入逐年增加加，但多限于于基礎(chǔ)條件的的改善，如何何提高教學(xué)質(zhì)質(zhì)量，讓這類(lèi)類(lèi)地區(qū)的學(xué)生生與內(nèi)地學(xué)生生一樣享有較較高質(zhì)量的教教育水平，顯顯然己擺在面面前。這是一一個(gè)重大的教教育問(wèn)題， “教育公平平”涉及全社會(huì)會(huì)的良知，不不僅僅引發(fā)政政府的思考、全全社會(huì)有識(shí)之之士也在思考考并追求解決決方案。虛擬擬現(xiàn)實(shí)在這方方面可發(fā)揮出出重大作用，為為公平教育發(fā)發(fā)揮出不可替替代的作用。因因?yàn)榛谔摂M擬現(xiàn)實(shí)的教育育解決方案可可以將名師的的教育方法，先先進(jìn)的教學(xué)理理念，科學(xué)的的認(rèn)知體系以以及嚴(yán)格的技技能訓(xùn)練導(dǎo)

29、入入系統(tǒng)，且傳傳播無(wú)地域限限制，成本低低廉。成本低低廉，以計(jì)算算機(jī)為列，以以2013年年配伍的普通通計(jì)算機(jī)已足足夠承載系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行，性能能價(jià)格以今天天市價(jià)計(jì)，不過(guò)30000千元左右右/臺(tái)。數(shù)據(jù)據(jù)頭盔，其普普及型以今天天市價(jià)計(jì)，8800元左右右/件(五年年前一個(gè)普通通的數(shù)據(jù)頭盔盔不低于100萬(wàn)元/件)，據(jù)賽德數(shù)數(shù)據(jù)，在未來(lái)來(lái)2-3年可可降至數(shù)十元元左右/件。按按這種推算，低低成本的虛擬擬現(xiàn)實(shí)裝備進(jìn)進(jìn)入邊遠(yuǎn)中學(xué)學(xué)為期不遠(yuǎn)。我我們所做的就就是為此做好好準(zhǔn)備，做好好內(nèi)容開(kāi)發(fā)，為為迎接虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)爆炸性需需求的來(lái)到做做好準(zhǔn)備。虛擬現(xiàn)實(shí)桌面非沉浸式系系統(tǒng)推廣階段段包裝宣傳為本階階段首要任務(wù)務(wù)。本階段需需要營(yíng)造

30、亮點(diǎn)點(diǎn)，營(yíng)造新聞聞熱點(diǎn)。以社社會(huì)效益為述述求，并發(fā)揮揮到極致。基基于此目標(biāo)，需需尋找一個(gè)即即能切合國(guó)家家需求，又有有社會(huì)關(guān)注熱熱點(diǎn)與道德制制高點(diǎn)的入口口，進(jìn)而演繹繹為社會(huì)的突突出事跡。經(jīng)經(jīng)調(diào)研認(rèn)為， “教育扶貧”無(wú)疑是最佳佳方式。為此此，本階段主主打教育扶貧貧牌，即能滿滿足需求，又又可為進(jìn)入國(guó)國(guó)家教育扶貧貧工程做準(zhǔn)備備。具體做法法是，選一批批學(xué)校下線的的計(jì)算機(jī)+制制成的虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)桌面系統(tǒng)統(tǒng)，找一個(gè)邊邊遠(yuǎn)/貪困地地區(qū)中學(xué)，調(diào)調(diào)動(dòng)當(dāng)?shù)卣c之一道建建示范點(diǎn)。以以三個(gè)月為調(diào)調(diào)試與試用期期，一切正常常后，對(duì)示范范點(diǎn)全面包裝裝，組織新聞聞宣傳，營(yíng)造造社會(huì)形象，大大力將宣傳效效果發(fā)揮到極極致。利用其其稀

31、有性：最最前沿的高科科技教學(xué)手段段與最邊遠(yuǎn)/貧困地區(qū)教教育現(xiàn)狀所存存在的極大反反差，及一個(gè)個(gè)基于這種反反差，又預(yù)想想不到的融合合(這本身就就是一件反常常規(guī)的事列)，加入教育育公平、社會(huì)會(huì)正義、良知知、責(zé)任與道道德的因素造造出新聞熱點(diǎn)點(diǎn)，將宣傳做做足。這個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)可容易達(dá)達(dá)到幾個(gè)目標(biāo)標(biāo)：突出學(xué)校校的社會(huì)形象象，不花巨額額廣告費(fèi)的產(chǎn)產(chǎn)品宣傳，為為進(jìn)入國(guó)家教教育扶貧工程程打下基礎(chǔ)。 一旦進(jìn)入國(guó)家教教育扶貧工程程系列，在政政府基金的支支持下，可全全面推進(jìn)桌面面虛擬現(xiàn)實(shí)非非沉浸式方案案的應(yīng)用實(shí)施施，同時(shí)加速速沉浸式解決決方案的深度度開(kāi)發(fā)，做好好在較發(fā)達(dá)地地區(qū)的試用推推廣。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品的由農(nóng)村村向城市，從從邊

32、遠(yuǎn)到內(nèi)地地的戰(zhàn)略調(diào)整整。3.產(chǎn)業(yè)融資與與擴(kuò)張階段基于良好的社會(huì)會(huì)聲譽(yù)與產(chǎn)品品的獨(dú)特性吸吸引資本注入入，融資額度度不少于10000萬(wàn)，構(gòu)構(gòu)建不限于教教育類(lèi)虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的開(kāi)開(kāi)發(fā)。解決的的主要難點(diǎn)技技術(shù)與運(yùn)用領(lǐng)領(lǐng)域如下：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型型的機(jī)制與方方法動(dòng)態(tài)與時(shí)實(shí)仿仿真產(chǎn)業(yè)級(jí)技技術(shù)運(yùn)用分布式虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開(kāi)開(kāi)發(fā)與運(yùn)用基于以上成果，進(jìn)進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)的高級(jí)運(yùn)用用期，形成教教育、數(shù)字娛娛樂(lè)、軍事、公公共安全、醫(yī)醫(yī)療、制造業(yè)業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)優(yōu)秀解決方案案，進(jìn)而全面面服務(wù)社會(huì)并并獲得很好的的經(jīng)濟(jì)效益。4.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力力分析虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容容開(kāi)發(fā)，或稱稱虛擬現(xiàn)實(shí)的的行業(yè)應(yīng)用解解決方案，從從目前的國(guó)內(nèi)內(nèi)開(kāi)發(fā)應(yīng)用看看，基本以

33、“桌面虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)非沉浸式體體驗(yàn)”與“環(huán)幕非沉浸式體體驗(yàn)”的解決方案案為主，主要要用來(lái)效果展展示；沉浸式式虛擬現(xiàn)實(shí)于于專(zhuān)業(yè)行業(yè)有有應(yīng)用，如航航空制造業(yè)。但但從社會(huì)的層層面講，其應(yīng)應(yīng)用仍處于初初期的起步階階段；分布式式虛擬現(xiàn)實(shí)系系統(tǒng)與增強(qiáng)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)大多還停停留在專(zhuān)門(mén)的的研發(fā)機(jī)構(gòu)。 客觀分析如下：4.1具備比較較完善的從事事虛擬現(xiàn)實(shí)教教育與研發(fā)的的學(xué)科隊(duì)伍與與條件：早在2007年年為配合重點(diǎn)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)發(fā)展，支撐新新的學(xué)科與研研究方向我們們以產(chǎn)學(xué)研的的理念建議學(xué)學(xué)校開(kāi)建數(shù)字字媒體專(zhuān)業(yè)，在在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的的帶領(lǐng)下，我我們花費(fèi)了大大量精力從論論證到實(shí)施做做了很多事。專(zhuān)專(zhuān)業(yè)的成立為為虛擬現(xiàn)實(shí)工工作的開(kāi)展奠奠定了人

34、才基基礎(chǔ)、學(xué)科基基礎(chǔ)。4.2具備開(kāi)發(fā)發(fā)優(yōu)勢(shì)：技術(shù)與教育背景景的深度融合合，有一支即即懂技術(shù)又知知教育的開(kāi)發(fā)發(fā)隊(duì)伍：虛擬現(xiàn)實(shí)教育類(lèi)類(lèi)的應(yīng)用，市市場(chǎng)呈現(xiàn)的均均為“桌面虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)非沉浸式體體驗(yàn)”方式開(kāi)發(fā)的的教育類(lèi)產(chǎn)品品，且基本以以課件為主，幾幾乎沒(méi)有基于于教材的完整整解決方案（僅僅僅“課件”，有極大的的應(yīng)用局限，正正如一個(gè)汽車(chē)車(chē)制造廠，不不能提供整車(chē)車(chē)，只能提供供零件，其適適用性可想而而知）。這個(gè)個(gè)現(xiàn)象與這些些公司或群體體的行業(yè)地位位有關(guān)，因?yàn)闉檫@些公司或或群體：或者者懂技術(shù)，卻卻身在教育之之外，不懂教教育，沒(méi)有體體系，無(wú)論從從理念還是方方法沒(méi)有教學(xué)學(xué)的支撐，注注定了只能以以課件的方式式存在。如軟軟

35、件公司；或或者做教育又又缺失技術(shù)，只只好借用他人人開(kāi)放工具軟軟件，局限于于做課件。如如教師群體。;兩者合二為為的團(tuán)隊(duì)，即即做教育也做做技術(shù)的少之之又少。與我我們本質(zhì)不同同。4.3具備多年年從事教育仿仿真軟件系統(tǒng)統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)積累累：我們的背景優(yōu)勢(shì)勢(shì)使我們?cè)诩芗軜?gòu)同類(lèi)方案案時(shí)可以跳過(guò)過(guò)課件的束縛縛，以基于教教材的理念，融融入教育心理理學(xué)、名師的的教育方法與與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)開(kāi)發(fā)集教學(xué)、操操作、考點(diǎn)、評(píng)評(píng)價(jià)為一體的的解決方案，并并將開(kāi)發(fā)的系系統(tǒng)走入學(xué)校校中期試用、座座談，再改進(jìn)進(jìn)，使之完全全符合教學(xué)過(guò)過(guò)程，力求完完整、規(guī)范，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單易用。我們對(duì)開(kāi)發(fā)教育育類(lèi)產(chǎn)品慎之之又慎，如中中學(xué)化學(xué)方案案，先以平面面交互為框

36、架架，用于弄清清教學(xué)仿真內(nèi)內(nèi)涵。目前已已做成完整的的方案面向初、高高中化學(xué)教學(xué)學(xué)的二維仿真真交互軟件平平臺(tái)一套，學(xué)學(xué)校試用己達(dá)達(dá)三年，各方方反應(yīng)效果良良好。通過(guò)這這一案件，我我們基本弄清清了教育仿真真軟件開(kāi)發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)的內(nèi)在精精髓。由此我我們深知，這這是一個(gè)內(nèi)涵涵遠(yuǎn)勝于技術(shù)術(shù)的開(kāi)發(fā)，非非多資源的教教育資源組合合背景，不可可能開(kāi)發(fā)出適適合用戶需求求的產(chǎn)品。因因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)需求求不是一堆課課件可實(shí)現(xiàn)。通過(guò)多年的探索索，我們這類(lèi)類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)發(fā)，其理念、方方法及技術(shù)均均在國(guó)內(nèi)同行行的前列。4.4具備從事事虛擬現(xiàn)實(shí)大大型仿真應(yīng)用用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成成果的積累：本實(shí)驗(yàn)室于20009年建立立后，于20010年啟動(dòng)動(dòng)了以 “桌

37、面虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)非非沉浸式體驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)”為主的起步步型建設(shè)，取取得了如大型型化學(xué)仿真教教學(xué)平臺(tái)、大大型數(shù)字博物物館、公安仿仿真訓(xùn)練平臺(tái)臺(tái)、大型園區(qū)區(qū)+地理位置置信息的產(chǎn)品品級(jí)技術(shù)成果果。遺憾的是是， “沉浸式虛擬擬現(xiàn)實(shí)建設(shè)方方案”至今仍未落地地。4.5限制因素素科研需要落地，科科技創(chuàng)新、服服務(wù)社會(huì)、服服務(wù)產(chǎn)業(yè)，不不局限于學(xué)術(shù)術(shù)，滿足于論論文，尤其對(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)這類(lèi)應(yīng)用性性很強(qiáng)的學(xué)科科，需要真刀刀真搶?zhuān)欠敲撾x應(yīng)用的的些紙上談兵兵。4.6 遇稍縱縱即逝：虛擬現(xiàn)實(shí)隨著硬硬件成本的快快速平民化，系系統(tǒng)平臺(tái)的不不斷升級(jí)換代代，其步入社社會(huì)應(yīng)用的步步伐愈來(lái)愈快快，加之近年年來(lái)受到資本本的追逐，一一個(gè)嶄新的

38、時(shí)時(shí)代已為期不不遠(yuǎn)。隨著應(yīng)應(yīng)用與市場(chǎng)的的逐漸明朗化化，必然吸引引大批的加入入者，拖得越越久，競(jìng)爭(zhēng)就就愈激烈，我我們也會(huì)再一一次喪失歷史史曾給予過(guò)我我們發(fā)展的重重要良機(jī)。唯唯有建設(shè)才有有發(fā)展。即使使困難不少，但但我們?cè)谧烂婷嫣摂M現(xiàn)實(shí)的的研究還是取取得了重要進(jìn)進(jìn)展，項(xiàng)目水水平達(dá)到了相相當(dāng)?shù)膽?yīng)用水水平，為今天天所提方案的的實(shí)施打下了了重要基礎(chǔ)。三、 主要攻關(guān)關(guān)內(nèi)容及技術(shù)術(shù)路線（一）體系構(gòu)架架VR教育解決方方案通過(guò)優(yōu)質(zhì)質(zhì)VR內(nèi)容和和最新VR硬硬件配套，將將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方方式、網(wǎng)絡(luò)化化學(xué)習(xí)方式乃乃至互聯(lián)網(wǎng)+教育模式推推向一個(gè)新的的層次。為滿滿足總體設(shè)計(jì)計(jì)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)需要，將將從業(yè)務(wù)架構(gòu)構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)構(gòu)、數(shù)

39、據(jù)架構(gòu)構(gòu)以及技術(shù)架架構(gòu)四個(gè)方面面提出總體設(shè)設(shè)汁方案。 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)構(gòu)（圖3-1-11系統(tǒng)業(yè)務(wù)架架構(gòu)）根據(jù)職責(zé)及業(yè)務(wù)務(wù)規(guī)劃不同將將系統(tǒng)從業(yè)務(wù)務(wù)上劃分為五五部分：最底底層為課程資資源分類(lèi)；中中間為VR內(nèi)內(nèi)容建設(shè)、學(xué)學(xué)習(xí)者（學(xué)生生）行為及VVR學(xué)習(xí)環(huán)境境；最上層為為評(píng)價(jià)與追蹤蹤。VR學(xué)習(xí)習(xí)環(huán)境部分全全部依賴其余余四部分，剰剰余四部分按按圖3-1中中層次關(guān)系從從頂向下產(chǎn)生生依賴關(guān)系，不不可反向?yàn)橹?。各部分職職?zé)及業(yè)務(wù)描描化如下:1.資源分類(lèi)：提供整個(gè)系系統(tǒng)的資源分分類(lèi)信息，首首先需要構(gòu)架架一顆完整全全面的學(xué)科分分類(lèi)樹(shù)，可以以和現(xiàn)有的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)課程資源源（川師4AA網(wǎng)課）對(duì)接接。資源分類(lèi)類(lèi)業(yè)務(wù)為VRR內(nèi)容

40、建設(shè)及及學(xué)習(xí)者行為為提供基礎(chǔ)數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)范式式、也是學(xué)習(xí)習(xí)者行為設(shè)計(jì)計(jì)、VR學(xué)習(xí)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的的重要依據(jù)。例例如對(duì)于職業(yè)業(yè)教育中的操操作技能訓(xùn)練練，則需要構(gòu)構(gòu)建高保真的的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)環(huán)境，并采用用數(shù)據(jù)手套交交互模式塑造造學(xué)習(xí)者行為為，從而達(dá)到到良好的訓(xùn)練練效果；而對(duì)對(duì)于化學(xué)仿真真實(shí)驗(yàn)，只需需采用非沉浸浸式的桌面環(huán)環(huán)境外加參數(shù)數(shù)變量，學(xué)生生通過(guò)相關(guān)配配置和調(diào)整達(dá)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)標(biāo)。在分類(lèi)業(yè)業(yè)務(wù)的功能設(shè)設(shè)計(jì)上須有可可自動(dòng)擴(kuò)展的的程序設(shè)計(jì)及及實(shí)現(xiàn)；重點(diǎn)點(diǎn)功能需滿足足節(jié)點(diǎn)管理、節(jié)節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字管管理功能需要要。系統(tǒng)需支支持簡(jiǎn)單的權(quán)權(quán)限控制、用用戶管理功能能便于安排操操作人員分節(jié)節(jié)點(diǎn)維護(hù)。資源分類(lèi)如圖33-1-2所所

41、示：（圖3-1-22）2.內(nèi)容建設(shè)：此部分為VVR學(xué)習(xí)環(huán)境境提供所需推推薦電子資源源的預(yù)處理功功能。在當(dāng)前前VR硬件發(fā)發(fā)展迅猛而配配套教育資源源不足的情況況下，該系統(tǒng)統(tǒng)采用UGCC（Userr Geneeratedd Conttent指用用戶原創(chuàng)內(nèi)容容）設(shè)計(jì)理念念，每個(gè)教育育工作者都可可以參與建設(shè)設(shè)并完善VRR課程資源庫(kù)庫(kù)。內(nèi)容建設(shè)設(shè)以抽象化的的 3D 場(chǎng)場(chǎng)景表示為核核心，采用面面向協(xié)同的可可視操縱架構(gòu)構(gòu)，集成了模模型、場(chǎng)景、人人員、配置的的管理和協(xié)作作模塊，形成成了完整并具具有通用性的的解決方案。需需要支持3DD模型、材質(zhì)質(zhì)、紋理、sshaderr程序、骨骼骼動(dòng)畫(huà)及文檔檔資料、語(yǔ)音音、視頻等

42、非非關(guān)系型數(shù)據(jù)據(jù)，對(duì)非關(guān)系系型數(shù)據(jù)需要要做摘要處理理轉(zhuǎn)化為類(lèi)關(guān)關(guān)系型數(shù)據(jù)，尤尤其對(duì)語(yǔ)音及及視頻需要從從中摘出關(guān)鍵鍵信息形成連連接關(guān)系并依依據(jù)分類(lèi)樹(shù)進(jìn)進(jìn)行學(xué)科、課課程分類(lèi)，按按統(tǒng)一規(guī)劃打打造VR教學(xué)學(xué)內(nèi)容生態(tài)圈圈。3.使用者（學(xué)學(xué)生）行為:該業(yè)務(wù)部分分采用先進(jìn)的的人機(jī)交互手手段達(dá)成教學(xué)學(xué)目標(biāo)。學(xué)生生通過(guò)與信息息環(huán)境的自主主交互行為獲獲取知識(shí)、技技能。為了匹匹配不同的交交互硬件，系系統(tǒng)根據(jù)不同同的課程類(lèi)型型與教學(xué)目標(biāo)標(biāo)對(duì)學(xué)生的交交互行為進(jìn)行行分類(lèi)和封裝裝，形成抽象象交互層及其其接口。4.VR學(xué)習(xí)環(huán)環(huán)境:此部分分為系統(tǒng)的核核必功能體現(xiàn)現(xiàn)，結(jié)合調(diào)用用其他四部分分?jǐn)?shù)據(jù)營(yíng)造最最終自主學(xué)習(xí)習(xí)環(huán)境。該業(yè)業(yè)務(wù)部

43、分包含含一個(gè)高性能能的圖形引擎擎，能夠快速速響應(yīng)外圍交交互硬件的追追蹤數(shù)據(jù)（如如高速頭部追追蹤、眼動(dòng)儀儀數(shù)據(jù)等）5.追蹤與評(píng)價(jià)價(jià): 傳統(tǒng)的的教學(xué)評(píng)價(jià)大大都是由老師師批改學(xué)生的的作業(yè)和考卷卷，或憑主觀觀印象給出成成績(jī)，這種評(píng)評(píng)價(jià)方式存在在著一定的弊弊端。隨著教教學(xué)信息化改改革的推進(jìn)和和計(jì)算機(jī)的普普及，在虛擬擬環(huán)境下進(jìn)行行教學(xué)評(píng)價(jià)已已成為可能。教教師可以對(duì)每每一位學(xué)生進(jìn)進(jìn)行學(xué)習(xí)記錄錄的全程跟蹤蹤，包括查看看學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)報(bào)告，訪問(wèn)問(wèn)課程的次數(shù)數(shù)、學(xué)生參與與某個(gè)教學(xué)模模塊的情況。在評(píng)價(jià)內(nèi)容上從課程內(nèi)容學(xué)習(xí)、參與互動(dòng)交流、考試與作品和課外資源學(xué)習(xí)四個(gè)方面進(jìn)行了細(xì)分和聚類(lèi)，構(gòu)建了基于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的個(gè)性化學(xué)

44、習(xí)評(píng)價(jià)模型。在評(píng)價(jià)結(jié)果上，依據(jù)柯氏四級(jí)評(píng)估模式和布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類(lèi)理論設(shè)計(jì)了基于教育大數(shù)據(jù)的個(gè)性化評(píng)價(jià)層次塔，該層次塔包括學(xué)習(xí)成效、概念轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)遷移和學(xué)習(xí)力四個(gè)層級(jí)。最后，結(jié)合教育大數(shù)據(jù)、教育云服務(wù)、個(gè)性化評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)層次塔，設(shè)計(jì)了個(gè)性化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型，包括信息采集模模塊、數(shù)據(jù)分分析與處理模模塊、個(gè)性化化評(píng)價(jià)模塊和和可視化反饋饋模塊，并通通過(guò)云管理層層實(shí)現(xiàn)對(duì)教育育云服務(wù)平臺(tái)臺(tái)、云存儲(chǔ)池池和云集群計(jì)計(jì)算平臺(tái)的調(diào)調(diào)控和管理，以以期為后面開(kāi)開(kāi)展個(gè)性化評(píng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提提供有益的指指導(dǎo)。通過(guò)追蹤與評(píng)價(jià)價(jià)獲取課程教教學(xué)大數(shù)據(jù)并并持續(xù)改進(jìn)VVR教學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)，VR教育育大數(shù)據(jù)將成成為推動(dòng)教育育變

45、革的創(chuàng)新新戰(zhàn)略資產(chǎn)。(二) 應(yīng)用架架構(gòu)在充分分析VRR教育解決方方案功能需求求與業(yè)務(wù)邏輯輯的基礎(chǔ)上，遵遵循邏輯結(jié)構(gòu)構(gòu)中定義各子子系統(tǒng)功能及及實(shí)現(xiàn)方式，按按照分層設(shè)計(jì)計(jì)原則，明確確系統(tǒng)功能設(shè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用總總體架構(gòu)如圖圖3-2-1所示。（圖3-2）（圖3-2-11總體應(yīng)用架構(gòu)）其中基礎(chǔ)服務(wù)層層為上層應(yīng)用用提供數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)服務(wù)、會(huì)話話管理、協(xié)同同支持、異常常處理等服務(wù)務(wù)。教學(xué)資源源管理層是一一個(gè)面向協(xié)同同的、采用多多人眾包模式式的資源共享享平臺(tái)，主要要面向教師或或者課程開(kāi)發(fā)發(fā)人員，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各學(xué)科知識(shí)識(shí)點(diǎn)向虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)情境遷移移，從而為優(yōu)優(yōu)質(zhì)VR教學(xué)學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)作作、分發(fā)、迭迭代更新提供供技術(shù)保障。面面向協(xié)同的V

46、VR建模平臺(tái)臺(tái)，包括VRR場(chǎng)景的生成成、課程知識(shí)識(shí)場(chǎng)景映射射、場(chǎng)景協(xié)同同交互、用戶戶權(quán)限控制、語(yǔ)語(yǔ)義支持等多多個(gè)功能模塊塊和可配置模模塊。VR教教學(xué)應(yīng)用層主主要面向?qū)W習(xí)習(xí)者，為學(xué)習(xí)習(xí)者的學(xué)習(xí)活活動(dòng)提供虛擬擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境支支撐，該部分分集成自然的的人機(jī)交互技技術(shù)和高性能能圖形渲染引引擎，是整個(gè)個(gè)系統(tǒng)的核心心部分。在學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行行的同時(shí)，每每個(gè)學(xué)習(xí)者的的學(xué)習(xí)行為軌軌跡將被全面面追蹤記錄形形成結(jié)構(gòu)化數(shù)數(shù)據(jù)。(三) 數(shù)據(jù)架架構(gòu)VR教育解決方方案是一個(gè)基基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)、多用戶數(shù)數(shù)據(jù)共享、實(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成成的全新環(huán)境境。在滿足總總體設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)和應(yīng)用架構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提提下,設(shè)計(jì)總總體數(shù)據(jù)架構(gòu)構(gòu)如圖3-33所示:（

47、圖3-3）數(shù)數(shù)據(jù)架構(gòu)1. VR場(chǎng)景景數(shù)據(jù)庫(kù)。在在完成知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)向VR場(chǎng)景景的映射后，需需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)門(mén)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)。場(chǎng)景數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)包含場(chǎng)場(chǎng)景信息、語(yǔ)語(yǔ)義信息 概概念結(jié)構(gòu)信息息與版本信息息。其中，場(chǎng)場(chǎng)景信息需要要詳細(xì)記錄場(chǎng)場(chǎng)景ID、場(chǎng)場(chǎng)景名稱、場(chǎng)場(chǎng)景描述、場(chǎng)場(chǎng)景類(lèi)型和場(chǎng)場(chǎng)景創(chuàng)建者信信息。2. 學(xué)科分類(lèi)類(lèi)樹(shù)內(nèi)容庫(kù)。對(duì)對(duì)于主要供學(xué)學(xué)科分類(lèi)樹(shù)應(yīng)應(yīng)用使用，屬屬于外來(lái)資源源的重要存儲(chǔ)儲(chǔ)庫(kù)，同時(shí)也也是學(xué)科分類(lèi)類(lèi)樹(shù)自動(dòng)增長(zhǎng)長(zhǎng)操作的重要要數(shù)據(jù)落地點(diǎn)點(diǎn)，它提供VVR教育內(nèi)容容生態(tài)系統(tǒng)的的土壤。3. 用戶信息息庫(kù)。存儲(chǔ)用用戶和用戶專(zhuān)專(zhuān)屬的、個(gè)性性化課程信息息。用戶信息息與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)環(huán)境的中的的虛擬人物角角色（化身）對(duì)對(duì)

48、應(yīng)，同時(shí)也也為VR教育育資源管理應(yīng)應(yīng)用提供用戶戶、權(quán)限及各各種關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)。主要利用用MongooDB的水平平擴(kuò)展能力滿滿足分類(lèi)樹(shù)存存儲(chǔ)量大的需需求。4.記錄追蹤庫(kù)庫(kù),通過(guò)MoongoDBB存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者者的整個(gè)學(xué)習(xí)習(xí)流程，為學(xué)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)價(jià)、教學(xué)內(nèi)容容更新乃至教教育決策支持持提供依據(jù)。5.配置信息庫(kù)庫(kù)。記錄日志志、軟硬件配配置信息，確確保系統(tǒng)平穩(wěn)穩(wěn)運(yùn)行。在系系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤誤時(shí)可以實(shí)時(shí)時(shí)回滾策略；在硬件配置置發(fā)生改變時(shí)時(shí)可以自動(dòng)調(diào)調(diào)整，通過(guò)優(yōu)優(yōu)雅降級(jí)或者者漸進(jìn)增強(qiáng)的的方式給用戶戶帶來(lái)最佳體體驗(yàn)。(四) 技術(shù)架架構(gòu)VR教育解決方方案選用Unnity3DD虛擬現(xiàn)實(shí)圖圖形引擎并結(jié)結(jié)合源生weeb3D以及及H

49、TML55技術(shù)，根據(jù)據(jù)本身的業(yè)務(wù)務(wù)情況做適當(dāng)當(dāng)?shù)膭?chuàng)新，其其總體技術(shù)架架構(gòu)如圖3-4-1所示:（圖3-4-11技術(shù)結(jié)構(gòu)）總體上采用分層層架構(gòu)的思想想,將系統(tǒng)劃劃分為三個(gè)層層次:數(shù)據(jù)層層、業(yè)務(wù)邏輯輯層和表現(xiàn)層層；每個(gè)層之之間采取上層層能依賴下層層而下層不能能反向調(diào)用上上層的策略。數(shù)據(jù)層采用moongoDBB數(shù)據(jù)庫(kù)，mmongoDDB文檔結(jié)構(gòu)構(gòu)的存儲(chǔ)方式式非常適合存存儲(chǔ)不同類(lèi)型型的VR教學(xué)學(xué)資源，并幫幫助用戶更便便捷的獲取數(shù)數(shù)據(jù)。monngoDB可可以直接和上上層的nodde服務(wù)器通通信，或者通通過(guò)JDBCC Drivver與Unnity3DD通信。在業(yè)務(wù)邏輯層分分別采取桌面面程序和weeb應(yīng)用的部

50、部署方式，采采用開(kāi)放的自自然人機(jī)交互互驅(qū)動(dòng)模塊（OOpenNII）適配種類(lèi)類(lèi)繁多且日益益發(fā)展的外圍圍硬件設(shè)備。針針對(duì)桌面程序序選用uniity3D作作為圖形引擎擎。VR教育內(nèi)容開(kāi)開(kāi)發(fā)中，Unnity3DD具有以下優(yōu)優(yōu)勢(shì)：1. Unityy3D開(kāi)發(fā)平平臺(tái)主要是MMonoDeevelopp，這個(gè)平臺(tái)臺(tái)可以嵌套多多種編程語(yǔ)言言，其中jss和c#是最最常用的兩種種，而js語(yǔ)語(yǔ)言容易入門(mén)門(mén)，這使得教教師更容易學(xué)學(xué)習(xí)、參與到到VR教育內(nèi)內(nèi)容開(kāi)發(fā)中來(lái)來(lái)。2. Unityy3D幾乎支支持所有的跨跨平臺(tái)設(shè)計(jì)，是是目前唯一一一款可以提供供所有平臺(tái)植植入能力的三三維仿真開(kāi)發(fā)發(fā)軟件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了手機(jī)平臺(tái)臺(tái)開(kāi)發(fā)3D游游戲和

51、 HYPERLINK /cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=40aed2b6eed85178&k=%D0%E9%C4%E2%CF%D6%CA%B5&k0=%D0%E9%C4%E2%CF%D6%CA%B5&kdi0=0&luki=6&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=52066088_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=7851d8eeb6d2ae40&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1847666&tu

52、=u1847666&u=http%3A%2F%2Fwww%2Exzbu%2Ecom%2F1%2Fview%2D5285019%2Ehtm&urlid=0 虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，支支持flassh輸入格式式，對(duì)于移動(dòng)動(dòng)學(xué)習(xí)的移動(dòng)動(dòng)平臺(tái)建立具具有重要的啟啟示和意義。3. Unityy3D能夠創(chuàng)創(chuàng)造高質(zhì)量的的3D仿真系系統(tǒng)和真實(shí)視視覺(jué)效果，對(duì)對(duì)DirecctX和OppenGL具具有高度優(yōu)化化的圖形渲染染管道，低端端硬件也可以以流暢運(yùn)行茂茂盛的作物、植植被景觀和實(shí)實(shí)時(shí)三維圖形形混合音頻流流和視頻流，使得教育資資源得到更好好的呈現(xiàn)、知知識(shí)內(nèi)容具有有更好的交互互性和吸引力力。4. Unityy3D能夠支支持更大

53、的場(chǎng)場(chǎng)景、更多的的展示物件以以及更炫的展展示效果，僅僅占用很小的的空間，這些些特性教學(xué)內(nèi)內(nèi)容得到更好好的應(yīng)用和普普及。在web端可以以WebGLL+Threeejs三維維引擎實(shí)現(xiàn)虛虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景景渲染。作為為一種替代方方案可以直接接通過(guò)uniity3D的的web發(fā)布布功能，但是是此種做法需需要用戶瀏覽覽器安裝插件件，不符合互互聯(lián)網(wǎng)的以及及web發(fā)展展方向故不建建議采用。四、 該項(xiàng)目的的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)點(diǎn)(一)技術(shù)創(chuàng)新新點(diǎn)1. 面向協(xié)同同的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)教學(xué)內(nèi)容生生產(chǎn)方式。對(duì)對(duì)于一般性的的數(shù)字化教學(xué)學(xué)資源，其中中大部分都是是由一線教育育工作者生產(chǎn)產(chǎn)的，與之對(duì)對(duì)應(yīng)的是虛擬擬現(xiàn)實(shí)資源大大部分是由專(zhuān)專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)發(fā)

54、團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)的的，這與虛擬擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容制制作難度較高高有關(guān)，這種種情況帶來(lái)的的結(jié)果是：生生產(chǎn)人員不足足造成的內(nèi)容容匱乏；生產(chǎn)產(chǎn)人員缺乏教教育背景以致致內(nèi)容水平較較低、實(shí)用性性較差，現(xiàn)有有VR教學(xué)資資源基本停留留在情境體驗(yàn)驗(yàn)式學(xué)習(xí)階段段，對(duì)于復(fù)雜雜的認(rèn)知與邏邏輯重建類(lèi)型型的學(xué)習(xí)罕有有涉及。本系系統(tǒng)提出一種種具有普遍通通用性的協(xié)同同 3D 建建模框架，通通過(guò)統(tǒng)一的課課程知識(shí)樹(shù)和和通用的虛擬擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景模模型庫(kù)降低VVR內(nèi)容制作作難度，將普普通教育工作作者納入到虛虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)環(huán)環(huán)境。系統(tǒng)以以 B/S 架構(gòu)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，以協(xié)同 3D 概念念化場(chǎng)景為核核心，輔以協(xié)協(xié)同環(huán)境中的的模型與場(chǎng)景景管理與智能能提示

55、，使通通用性的 33D 協(xié)同平平臺(tái)的搭建成成為可能。整整體框架自上上而下包含基基于網(wǎng)頁(yè)的 3D 展示示與操作平臺(tái)臺(tái)，3D 場(chǎng)場(chǎng)景概念化與與批處理中心心，后臺(tái)支持持服務(wù)器，系系統(tǒng)儲(chǔ)存層等等。2. 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)動(dòng)。現(xiàn)有的互互動(dòng)教學(xué)資源源大部分成碎碎片狀態(tài)，缺缺乏統(tǒng)一調(diào)度度和管理，更更缺乏以數(shù)據(jù)據(jù)作為驅(qū)動(dòng)的的設(shè)計(jì)思想和和實(shí)踐。VRR教育解決方方案創(chuàng)新性提提出構(gòu)建一個(gè)個(gè)基于數(shù)據(jù)驅(qū)驅(qū)動(dòng)、多用戶戶數(shù)據(jù)共享、實(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成成的全新環(huán)境境，數(shù)據(jù)貫穿穿整個(gè)學(xué)習(xí)活活動(dòng)之中。3. 抽象的用用戶交互層。針針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)硬件尤其是是交互設(shè)備種種類(lèi)多、配置置差異大、更更新?lián)Q代快的的情況，該解解決方案設(shè)計(jì)計(jì)一個(gè)抽象的的用戶交互

56、層層，提供統(tǒng)一一的接口適配配不同的硬件件設(shè)備，在硬硬件配置達(dá)不不到系統(tǒng)要求求時(shí)可自適應(yīng)應(yīng)降級(jí)處理，在在犧牲部分用用戶體驗(yàn)的情情況下不缺失失基本的教學(xué)學(xué)功能。(二) 該項(xiàng)目目的主要技術(shù)術(shù)難點(diǎn)：虛擬場(chǎng)景合成與與沖突處理在協(xié)同虛擬環(huán)境境建模過(guò)程中中，實(shí)際三維維場(chǎng)景與概念念場(chǎng)景之間將將相互轉(zhuǎn)換，多多個(gè)用戶創(chuàng)造造的多個(gè)概念念場(chǎng)景會(huì)完成成合成。轉(zhuǎn)換換和合成的過(guò)過(guò)程需要有設(shè)設(shè)計(jì)合理的邏邏輯算法和實(shí)實(shí)現(xiàn)。而這其其中最為重要要的就是場(chǎng)景景組合技術(shù)。因因?yàn)楦拍罨瘓?chǎng)場(chǎng)景合成算法法主要是指在在本協(xié)同架構(gòu)構(gòu)服務(wù)器端，當(dāng)當(dāng)獲取了多個(gè)個(gè)用戶的操作作批處理和版版本信息之后后，如何通過(guò)過(guò)邏輯算法形形成合理而無(wú)無(wú)沖突的合成成場(chǎng)景

57、，并推推送給用戶。因此，我們將此此算法描述如如下1. 比較所有有用戶的版本本 V1、,V2 Vn是否與 Vc相同，若不不同，相應(yīng)用用戶 k 的的操作批處理理 Sk和版本 VVk進(jìn)入沖突列列表 L 等等待進(jìn)一步的的處理。 2. 以模型 ID 為分分類(lèi)標(biāo)志，對(duì)對(duì)所用用戶的的操作批處理理 S 進(jìn)行行劃分。 3. For each （模型 ID），若若對(duì)應(yīng)的操作作集合可以合合并，則合并并成新的操作作批處理S1, S2 Sn，否則加入入沖突列表 L 等待進(jìn)進(jìn)一步的處理理。 4. 對(duì)新加入入模型或刪除除模型操作進(jìn)進(jìn)行單獨(dú)處理理。 5. 對(duì)當(dāng)前概概念化 Vcc應(yīng)用操作 S1, S2Sn，形成新概概念化場(chǎng)景

58、Vnew。 6. 對(duì) Vnnew進(jìn)行語(yǔ)語(yǔ)義沖突及幾幾何沖突檢查查，若有沖突突則加入沖突突列表 L 等待進(jìn)一步步處理。 7. 將無(wú)異議議 Vneww推送給用戶戶，進(jìn)行用戶戶端的組裝操操作。從上面的場(chǎng)景合合成算法分析析中可以看出出，目前系統(tǒng)統(tǒng)在合成過(guò)程程中，會(huì)進(jìn)行行多個(gè)階段，而而每個(gè)階段都都有可能會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生沖突，這這些沖突將被被加入沖突列列表中等待沖沖突處理步驟驟進(jìn)行進(jìn)一步步的處理。這這些沖突可簡(jiǎn)簡(jiǎn)要分為指版版本沖突、不不可合并沖突突以及語(yǔ)義及及幾何沖突。他他們以遞進(jìn)的的方式表示了了為了維護(hù)協(xié)協(xié)同環(huán)境中數(shù)數(shù)據(jù)一致性所所需要解決的的問(wèn)題。 版本沖突是最低低層的沖突類(lèi)類(lèi)型。因?yàn)槿缛绻麍?chǎng)景的版版本不同就會(huì)

59、會(huì)使用戶的操操作對(duì)象完全全相異，這使使得一切用戶戶的操作都不不再有意義，因因此必須保證證用戶操作的的場(chǎng)景版本是是一致的，版版本沖突必須須最先被處理理。再高一層層的沖突是不不可合并沖突突，一般是指指在同一場(chǎng)景景中，不同用用戶對(duì)于同一一模型的操作作，這兩種操操作相互排斥斥，因此必須須有某種方式式來(lái)選擇合成成的結(jié)果。最最高一層的沖沖突是語(yǔ)義及及幾何沖突，代代表了在空間間意義上和語(yǔ)語(yǔ)義層面上模模型之間的不不合理，需要要解決協(xié)同過(guò)過(guò)程中用戶操操作和場(chǎng)景數(shù)數(shù)據(jù)的合理性性。本解決方方案通過(guò)基于于用戶優(yōu)先級(jí)級(jí)的選擇、管管理員仲裁與與提示回滾技技術(shù)（Rolll bacck）解決虛虛擬場(chǎng)景合成成與沖突問(wèn)題題。五、

60、 現(xiàn)有工作作基礎(chǔ)和條件件（一）開(kāi)發(fā)人員員配置情況姓 名性別文化程度專(zhuān)業(yè)工作單位職 稱組內(nèi)具體分工李奇男碩士計(jì)算機(jī)技術(shù)川師大高工系統(tǒng)設(shè)計(jì)劉云安男碩士計(jì)算機(jī)技術(shù)川師大講師系統(tǒng)開(kāi)發(fā)陳?ài)E浪男碩士三維設(shè)計(jì)川師大講師建模。（二）技術(shù)支持持可視化計(jì)算與虛虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算算機(jī)圖形圖像像研究中心，可提供本系系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)聯(lián)聯(lián)的算法與交交互關(guān)聯(lián)的二次開(kāi)開(kāi)發(fā)，若需要要。（三）設(shè)備設(shè)施施配置配套建設(shè)：“可可視化計(jì)算與與虛擬現(xiàn)實(shí)四四川省重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)術(shù)實(shí)驗(yàn)室”。詳見(jiàn)附件-虛虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室室建設(shè)（四）資金保證證情況：本系系統(tǒng)開(kāi)發(fā)啟動(dòng)動(dòng)期投入開(kāi)發(fā)發(fā)費(fèi)20萬(wàn)元元。六、 申請(qǐng)基礎(chǔ)礎(chǔ)條件（包括括主要研究成成果）