虛擬教育設(shè)計策劃方案

虛擬教育設(shè)計方案背景：隨著信息時代的進展，數(shù)字化三維虛擬仿真技術(shù)以其畫面逼真精美、運行高效便捷、功能豐富有用、查詢治理信息直觀方便等特點逐漸應(yīng)用在各個領(lǐng)域，國內(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現(xiàn)三維數(shù)字化。三維虛擬校園平臺系統(tǒng)正是順應(yīng)這種需求而產(chǎn)生，在國內(nèi)迅速普及。三維虛擬校園平臺是指利用計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等對學(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，并在此基礎(chǔ)上實現(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、人機交互體驗、網(wǎng)絡(luò)互動交流、仿真課堂體驗、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)頁掃瞄器中直接登錄使用，使用戶能夠不受時刻和空間的限制，直接在線掃瞄和使用虛擬校園提供的各種應(yīng)用。目前國內(nèi)越來越多的院校差不多逐步建設(shè)了三維虛擬校園平臺系統(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)、北京外國語大學(xué)、上海同濟大學(xué)等聞名高校，眾多高職、中職、中小學(xué)院校也正在陸續(xù)開展網(wǎng)上三維虛擬校園建設(shè)。隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，網(wǎng)絡(luò)教育迅猛進展，尤其是寬帶技術(shù)和校園網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的今天。國內(nèi)一些高校差不多開始逐步推廣、使用虛擬校園教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實技術(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。主動地去交互，與被動的觀看，有質(zhì)的差不，尤其在虛擬教學(xué)、虛擬實驗、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態(tài)三維的形式,改變教育模式,不用再通過乏味的幻燈片技術(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.動態(tài)教學(xué)確實是把物理化學(xué)實驗中一些大型不易操作的實驗或一些因含有有毒氣體學(xué)生不能進行操作的實驗,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),學(xué)生能夠在網(wǎng)上進行操作,絲毫沒有束縛之感,讓學(xué)生有一種身臨其境的感受.成功案例有虛擬現(xiàn)實技術(shù)劃分四類：1、桌面虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀看虛擬境地的一個窗口。通過各種輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的充分交互，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，通過計算機屏幕觀看360度范圍內(nèi)的虛擬境地，并操縱其中的物體，但這時參與者缺少完全的沉醉，因為它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。桌面虛擬現(xiàn)實最大特點是缺乏真實的現(xiàn)實體驗，然而成本也相對較低，因而，應(yīng)用比較廣泛。常見桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實QuickTimeVR、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML桌面三維虛擬現(xiàn)實、MUD?。2、 沉醉的虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉醉的體驗，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（見圖）或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感受封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感受空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套（見圖）、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)實系統(tǒng)、遠程存在系統(tǒng)。3、 增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也確實是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便的感受。典型的實例是戰(zhàn)機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或?qū)Ш狡睢?、 分布式虛擬現(xiàn)實假如多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境地，這確實是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，多個用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對同一虛擬世界進行觀看和操作，以達到協(xié)同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是 SIMNETSIMNET由坦克仿真器通過網(wǎng)絡(luò)連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓(xùn)練。通過SIMNET位于德國的仿真器能夠和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰(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、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)品有六個自由度和三個自由度之分。當(dāng)接收傳感器在空間移動時，能夠精確地計算出其位置和方位。該設(shè)備消除了延遲帶來的問題，因為它提供了動態(tài)的、實時的六自由度的測量位置 （X,Y,和Z笛卡爾坐標(biāo)）和方位（俯仰角、偏行角、滾動角），不管在虛擬現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域，依舊在操縱模擬器的投影機運動時，依舊在生物醫(yī)學(xué)的研究中，它是測量運動范圍和肢體旋轉(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式及超聲波式。六自由度運動跟蹤系統(tǒng)，目前運用最廣泛的是美國Polhemus公司的FASTRAK位置運動跟蹤系統(tǒng)，LIBERTY位置運動跟蹤系統(tǒng)，PATRIOT位置運動跟蹤系統(tǒng)，以及最新開發(fā)的G4無線位置運動跟蹤系統(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，也能夠利用它的多模式性，用作一種操縱場景漫游的工具。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)品差不多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"，能夠為用戶提供一種特不真實自然的三維交互手段。數(shù)據(jù)手套使用簡單，操作舒適，驅(qū)動范圍廣，高數(shù)據(jù)質(zhì)量使得它成為虛擬仿真用戶的理想工具。適用于機器人系統(tǒng)、操作外科手術(shù)、虛擬裝配訓(xùn)練、手語識不系統(tǒng)、教育娛樂、機器人技術(shù)、動作捕捉、虛擬現(xiàn)實、創(chuàng)新游戲、復(fù)原、以及對殘障人士的輔助等技術(shù)領(lǐng)域。例如：美國宇航局的Ames實驗室將數(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時仿真。又如美國Boeing公司制造了一架虛擬飛機，運用數(shù)據(jù)手套進行操縱，從而觀看設(shè)計結(jié)果，考察性能指標(biāo)。再如 NEC公司開發(fā)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，操作者通過使用數(shù)據(jù)手套能夠處理三維CAD中的形體模型。國內(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)實顯示器，利用頭盔顯示器將人的對外界的視覺、聽覺封閉，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)實的顯示設(shè)備，具有小巧和封閉性強的特點，在軍事訓(xùn)練，虛擬駕駛，虛擬都市等項目中具有廣泛的應(yīng)用。頭盔顯示器可單獨與主機相連以同意來自主機的3DVR圖形圖像信號。使用方式為頭戴式，輔以三個自由度的空間跟蹤定位器可進行虛擬現(xiàn)實輸出效果觀看，同時觀看者可做空間上的自由移動，如；自由行走、旋轉(zhuǎn)等，沉醉感極強，在虛擬現(xiàn)實硬件觀看設(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)實系統(tǒng)中，頭盔顯示器作為系統(tǒng)功能和設(shè)備的一種補充和輔助。交互式觸屏系統(tǒng)交互式觸摸屏又稱之為觸摸一體機，是最簡單、方便、自然的一種人機交互方式，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，通過采納先進的計算機軟件技術(shù)，運用文字、圖像、音樂、解講、動畫、錄像等多種形式，直觀、形象地把各種信息介紹給人們，給人們帶來極大的方便，也給人們帶來了全新的互動體驗。面向用戶進行指揮預(yù)案、技術(shù)研討、互動演示、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、計算機、幕布、音響等組成的交互式電子白板。和其他類似產(chǎn)品不同的是，紅外技術(shù)能夠提供超強的畫質(zhì)。在簡單的安裝后，顯示器能夠用手指或者任何一般的筆來直接操作屏幕。紅外觸摸屏的無漂移，防刮擦，防水，防塵，防眩光等特點使得成為互動演示、電腦白板、指揮中心、公共場所一體機、信息查詢和所有互動應(yīng)用的理想選擇。

交互式觸摸屏一個高度集成的互動顯示設(shè)備交互式觸摸屏的外形極其簡潔，LCD/LED屏幕內(nèi)置具備全高清藍光DVD播放器、藍牙、Wi-Fi功能的內(nèi)置電腦主機，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圖像可能出現(xiàn)的波浪和模糊問題；吸入式的藍光 DVD光驅(qū)和USE接口被設(shè)計在用戶特不便于操作的位置，使用通用的無線遙控器能夠方便地遙控LCD/LED屏幕和內(nèi)置電腦主機的開關(guān)；假如用戶選配2.4G的無線遙控鍵盤鼠標(biāo)，那么交互式觸摸屏幾乎成為您的筆記本電腦，為您帶來更加暢快和便捷的操作感受。交互式觸摸屏是一個功能卓越的互動顯示設(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，隨時接入INTERNET掃瞄網(wǎng)頁，影音下載，游戲互動；內(nèi)置的高性能電腦配備了高清藍光DVD能夠直接播放全高清的藍光DVD影片，現(xiàn)在的交互式觸摸屏確實是一個標(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具有全屏觸摸手寫功能的顯示屏幕，既能夠手寫文字輸入，也能夠觸摸進行電腦操控，所有的軟件操作都能夠在無須外部鍵盤和鼠標(biāo)的情況下通過觸摸操作完成。

交互式觸摸屏是一個能為您帶來精彩表現(xiàn)的互動顯示設(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，配套的書寫、觸控軟件和演示人員的肢體語言，每一次都能為使用者呈現(xiàn)出精彩的演示。多點觸摸技術(shù)大尺寸觸摸技術(shù)多點觸摸技術(shù)大尺寸觸摸技術(shù)多點觸摸技術(shù)，能夠