2016-3-科技項(xiàng)目可行性報(bào)告基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育解決方案的研制與開(kāi)發(fā)

PAGEPAGE26科技項(xiàng)目可行性報(bào)告項(xiàng)目編號(hào):K2016001課題名稱: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)申請(qǐng)單位:可視化計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二0一六年二月目錄一、項(xiàng)目提出的目的及意義…………二、與項(xiàng)目相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及市場(chǎng)需求分析………………三、主要攻關(guān)內(nèi)容及技術(shù)路線（技術(shù)可行性分析）………………四、該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)……………五、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件……………六、申請(qǐng)的基礎(chǔ)條件（包括主要研究成果）………七、進(jìn)度安排和實(shí)施方案（包括運(yùn)行機(jī)制）………八、預(yù)期成果和考核目標(biāo)……………九、推廣及應(yīng)用前景…………………十、經(jīng)費(fèi)概算及來(lái)源…………………十一、結(jié)論……………附件虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室條件建設(shè)需求……一、項(xiàng)目提出的目的及意義互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能被喻為改變?nèi)祟愓J(rèn)知世界的三大信息技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)從少被社會(huì)廣泛認(rèn)知，到今天對(duì)社會(huì)生活的全面顛覆與滲透不過(guò)二十余年。如今互聯(lián)網(wǎng)+已為國(guó)家戰(zhàn)略。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)在我們生活中掀起一個(gè)又一個(gè)駭浪時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)正悄然從幕后走向前臺(tái)。今天虛擬現(xiàn)實(shí)正演繹著當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)對(duì)人類生活，從無(wú)足輕重到全面顛覆的革命性過(guò)程?？萍家蕴摂M現(xiàn)實(shí)給人類生活再創(chuàng)造出一次驚喜己為期不遠(yuǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教育：“虛擬現(xiàn)實(shí)”（VirtualReality，英文縮寫VR）技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)硬件+軟件資源+傳感器的一種集成技術(shù)，構(gòu)成實(shí)時(shí)三維圖形生成的技術(shù)、仿真技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及顯示技術(shù)等，生成實(shí)時(shí)的、具有三維信息的人工虛擬環(huán)境，演練者（操作人員）根據(jù)需要通過(guò)多種交互設(shè)備（如頭盔、數(shù)據(jù)手套和剛性外骨架衣服等）來(lái)駕馭該環(huán)境，以及用于操縱環(huán)境中的對(duì)象，如在真實(shí)世界中一樣地與該環(huán)境中的人和事物進(jìn)行行為和思想等的實(shí)時(shí)交流，并產(chǎn)生逼真的身臨其境感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不是相關(guān)技術(shù)的簡(jiǎn)單組合，而是一種創(chuàng)新性的綜合，并且在思想方式上有質(zhì)的飛躍。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)教育產(chǎn)生不可估量的作用，主要理由如下：1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建全新的教育環(huán)境人們普遍認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將使21世紀(jì)的教育發(fā)生質(zhì)的變化。虛假現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的教育之所以會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，是因?yàn)樘摂M教育環(huán)境擁有現(xiàn)實(shí)教育培訓(xùn)環(huán)境無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。所謂虛擬教育環(huán)境，是指由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬教育的人工環(huán)境，它可以是某一現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)或設(shè)施的真實(shí)實(shí)現(xiàn)，也可以是虛擬構(gòu)想成的世界。在21世紀(jì)，可能興辦起依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的各種新型的學(xué)校教育，如基礎(chǔ)教育、軍事教育、各類培訓(xùn)教育，許多學(xué)員在虛擬環(huán)境中接受各種教育體驗(yàn)與訓(xùn)練。由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所支撐的教育系統(tǒng)將使得人員可以在虛擬環(huán)境中方便地取得感性知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。與現(xiàn)實(shí)教育基地或設(shè)施相比，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的虛擬教育環(huán)境大致有如下特征和優(yōu)勢(shì)：1.1仿真性學(xué)生通過(guò)虛擬設(shè)施訓(xùn)練，與在現(xiàn)實(shí)教學(xué)基地里同樣方便。這是因?yàn)樘摂M環(huán)境無(wú)論對(duì)于現(xiàn)實(shí)的環(huán)境或是對(duì)于想象的環(huán)境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使受訓(xùn)者難以分辯真假的程度（例如可視場(chǎng)景應(yīng)隨著視點(diǎn)的變化而變化），甚至比真的還“真”（如實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)實(shí)更逼真的照明和音響效果）。1.2開(kāi)放性虛擬教育環(huán)境有可能給任何受訓(xùn)者在任何地點(diǎn)任何時(shí)間里廣泛地提供各種培訓(xùn)的場(chǎng)所。事實(shí)上，虛擬教育環(huán)境的內(nèi)涵是廣泛的，它不同于傳統(tǒng)中的教育環(huán)境，它具備可以進(jìn)行類似于傳統(tǒng)教育項(xiàng)目的環(huán)境，但它的擅長(zhǎng)更是那種使學(xué)員置身于項(xiàng)目對(duì)象之中的逼真環(huán)境。凡是受訓(xùn)者可以通過(guò)有關(guān)器具操作來(lái)學(xué)習(xí)或掌握某種知識(shí)與技能的虛擬環(huán)境，都可以歸之于虛擬教育環(huán)境。1.3超時(shí)空性虛擬教育環(huán)境具有超時(shí)空的特點(diǎn)，它能夠?qū)⑦^(guò)去世界、現(xiàn)在世界、未來(lái)世界、微觀世界、宏觀世界、宇觀世界、客觀世界、主觀世界、幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行有機(jī)組合，并可隨時(shí)隨地提供給受教育者。比如，學(xué)生需要身臨超越現(xiàn)實(shí)時(shí)空的環(huán)境（如歷史事件，探索太空），那么虛擬教育環(huán)境就可以提供歷史環(huán)境及虛擬太空。1.4可操作性學(xué)生可通過(guò)使用設(shè)備，用人類的自然技能實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境（無(wú)論它模擬的是真實(shí)環(huán)境還是想象環(huán)境）的物體或事件進(jìn)行操作，就象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境里一樣?？刹僮餍允翘摂M教育環(huán)境實(shí)際運(yùn)用的必備特性，它使學(xué)生得以在其中學(xué)習(xí)中獲得需要實(shí)際知識(shí)與技能課程，也使遠(yuǎn)程教育真正實(shí)現(xiàn)。1.5對(duì)應(yīng)性教育內(nèi)容與虛擬環(huán)境密切相對(duì)應(yīng)的。例如，學(xué)生要學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，那么虛擬環(huán)境就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的模擬環(huán)境。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能按每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力，對(duì)應(yīng)性地開(kāi)展個(gè)別化的教育。2、虛擬教育培訓(xùn)的廣泛性未來(lái)社會(huì)是一個(gè)學(xué)習(xí)化的社會(huì)，為了求得自身知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力體系的完善與發(fā)展，達(dá)到學(xué)會(huì)生存并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的目的，接受終身教育是人們的當(dāng)然選擇。而在終身化教育體系中，自然包括了各種各樣的教育項(xiàng)目。由于用虛擬環(huán)境代替現(xiàn)實(shí)環(huán)境，學(xué)習(xí)和實(shí)練效果更好；而且利用虛擬環(huán)境進(jìn)行訓(xùn)練，也使一些在真實(shí)環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目成為可能，因而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)給未來(lái)教育帶來(lái)根本性的改革。由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的教育方式將發(fā)揮強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，大顯身手地運(yùn)用于各方面的教育項(xiàng)目中去。3、虛擬教育的優(yōu)越性作為教育技術(shù)和工具的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，給教育體系帶來(lái)了與眾不同的、全新的教育特點(diǎn)。它不僅僅對(duì)于教育場(chǎng)所或設(shè)施的設(shè)計(jì)人員和教育業(yè)務(wù)的指導(dǎo)人員提供了實(shí)踐其教育價(jià)值的途徑和方式，而且從受教育者的角度來(lái)說(shuō)，它在解決學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)的困難、提高學(xué)員汲取知識(shí)和掌握技能的效率、從而改善教育的效果等方面，也呈現(xiàn)了相當(dāng)有利的特征。這些特征可大致概括為：3.1臨場(chǎng)性指學(xué)生可以感到自己處于虛擬環(huán)境的體驗(yàn)，產(chǎn)生一種逼真的存在感，學(xué)員覺(jué)得自己真的存在于某環(huán)境中，是該環(huán)境的一部分，而不是它的旁觀者。學(xué)生可自由地在這環(huán)境中與有關(guān)的虛擬物體或事件相互作用，如同在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。臨場(chǎng)性的意義，在于使學(xué)生將遠(yuǎn)程、虛擬認(rèn)知或感覺(jué)如現(xiàn)場(chǎng)與真實(shí)中。此外，由于這種臨場(chǎng)性一方面是使學(xué)生進(jìn)入虛擬環(huán)境，另一方面是運(yùn)用交互設(shè)備把學(xué)員的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉起來(lái)，使他暫時(shí)與真實(shí)環(huán)境隔離，因此不會(huì)受到虛擬環(huán)境外的現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾，易于集中學(xué)員的注意力，使他全身心投入到訓(xùn)練中去。3.2自主性學(xué)生能自主地選擇或組合虛擬場(chǎng)地或設(shè)施。這樣，學(xué)生能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)設(shè)施、學(xué)習(xí)信息資料、以及取得學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)估，并具有完全的自由度。此外，對(duì)于學(xué)習(xí)后沒(méi)掌握的知識(shí)與技能過(guò)程或片斷，學(xué)生可以自己多次重復(fù)。這樣，學(xué)生始終處于教育中的主導(dǎo)地位，真正掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，大大增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果，減少了學(xué)習(xí)時(shí)間。3.3多感受性學(xué)生在虛擬環(huán)境中接受教育時(shí)具有多種感知能力，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)、味覺(jué)等。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)當(dāng)可以讓學(xué)生具有在現(xiàn)實(shí)世界中的一切感知能力。多感受性使學(xué)員得以運(yùn)用自己所有感知能力，在一個(gè)極其生動(dòng)活潑的環(huán)境里進(jìn)行實(shí)時(shí)的、全方位的學(xué)習(xí)。3.4功能替代性在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助下，學(xué)生在虛擬環(huán)境中還可以用一種感知能力代替另一種感知能力來(lái)進(jìn)行操縱環(huán)境、汲取信息或交流。這樣，殘疾人能通過(guò)自己的形體動(dòng)作與他人進(jìn)行交談（如殘疾人戴上數(shù)據(jù)手套后，就能將自己的手勢(shì)翻譯成講話的聲音），或通過(guò)聲音來(lái)操作器械，等等。這種感知功能替代性使殘疾學(xué)生可以接受過(guò)去自己無(wú)法做的項(xiàng)目。3.5交互性學(xué)生可以采用多種交互手段如語(yǔ)言、手勢(shì)、數(shù)據(jù)手套及觸覺(jué)等，與虛擬環(huán)境交流信息，并得到實(shí)時(shí)反饋。這種特性使學(xué)員與物體、學(xué)員與事件、學(xué)員與其他人（如指導(dǎo)人員、別的學(xué)員）之間的雙向?qū)崟r(shí)反饋，在遠(yuǎn)程狀態(tài)下成為可能，并猶如近距離或面對(duì)面交流一樣。3.6安全性虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)遠(yuǎn)比在現(xiàn)實(shí)環(huán)境里安全。如具危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，軍事學(xué)生可以重演戰(zhàn)爭(zhēng)，消防隊(duì)員可以重演撲滅火災(zāi)。每個(gè)人都可以在這種虛擬環(huán)境中試驗(yàn)各種方案，即使闖下“大禍”，也不會(huì)引起任何“惡果”。安全性不僅是對(duì)于學(xué)生而言的，它也包括周圍環(huán)境中的事物，這一點(diǎn)對(duì)于技能性學(xué)習(xí)特別重要和特別有意義。（一）項(xiàng)目概要1.虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用層次可分為：1.1初級(jí)應(yīng)用：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)非沉浸式體驗(yàn)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)+軟件即可實(shí)現(xiàn)1.2中級(jí)應(yīng)用：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，計(jì)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：分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它建立在沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互仿真（distributedinteractionsimulation）的基礎(chǔ)上1.4高級(jí)應(yīng)用：+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，于虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上加入真實(shí)的物具（現(xiàn)實(shí)中的，非建模的），實(shí)現(xiàn)虛擬世界與真實(shí)世界的交互。

2.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育解決方案主要包括以下：2.1初高中實(shí)驗(yàn)類課程方案，涉及化學(xué)、物理（仿真實(shí)驗(yàn)室，物體與規(guī)則重建）2.2初高中認(rèn)知類課程方案，涉及自然（地理、生物）、歷史（事件重建）2.3.高中水平類課程方案，涉及外語(yǔ)（事件重建）、語(yǔ)文（意境重建）、數(shù)學(xué)(幾何規(guī)則與邏輯重建).2.4職業(yè)學(xué)校技能培訓(xùn)方案，如裝配、修理、維護(hù)開(kāi)發(fā)上述產(chǎn)品，一類基于“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)非沉浸式體驗(yàn)系統(tǒng)”技術(shù)，另一類基于“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式體驗(yàn)系統(tǒng)”技術(shù)。上述產(chǎn)品以通用教材課標(biāo)為依據(jù)，以教育心理學(xué)、名師教學(xué)方式為邏輯，以時(shí)間進(jìn)度排序，加入知識(shí)與技能要點(diǎn)考察和水平評(píng)價(jià)，貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的理念、構(gòu)成、內(nèi)涵與體系均屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，為行業(yè)應(yīng)用的重大創(chuàng)新。社會(huì)公司，包括獨(dú)立的教師因條件所限，從事的開(kāi)發(fā)均以課件、資源類為主，難以開(kāi)展如我們這種體系化的構(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，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)3.1總體目標(biāo)該解決方案融合虛擬現(xiàn)實(shí)最新硬件設(shè)備以及先進(jìn)的教學(xué)理念，構(gòu)建完全實(shí)時(shí)的、高保真的、用戶高度介入的學(xué)習(xí)環(huán)境。其特點(diǎn)是具有豐富的環(huán)境、豐富的接口、操作與數(shù)據(jù)雙重驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)功能，對(duì)教與學(xué)產(chǎn)生極大的效用。3.2技術(shù)目標(biāo)包括五個(gè)方面：3.2.1開(kāi)創(chuàng)虛擬現(xiàn)實(shí)在國(guó)內(nèi)教育領(lǐng)域系統(tǒng)化應(yīng)用的先河,于教學(xué)上實(shí)現(xiàn)普通數(shù)字教育資源(如多媒體、電子課件、文字、例表、影視動(dòng)畫資料)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)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采用分層設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一的同時(shí)兼顧風(fēng)險(xiǎn)與效率，達(dá)到規(guī)范性與個(gè)性化相結(jié)合的目的，增加系統(tǒng)靈活性，滿足不同學(xué)科、不同層次課程的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)課程（如川師4A網(wǎng)課）課程分類規(guī)劃設(shè)計(jì)，并與校園其它網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)有效銜接。3.2.3保證高性能、高可用性，提供動(dòng)態(tài)擴(kuò)容、應(yīng)急處理、備份等手段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、增進(jìn)用戶體驗(yàn)。3.2.4組件化、可配置的指標(biāo)、參數(shù)策略，適應(yīng)不斷增加與調(diào)整的系統(tǒng)需求變化。適配不同種類與配置的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備。3.2.5數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。構(gòu)建VR場(chǎng)景知識(shí)庫(kù)、參數(shù)化模型庫(kù)以及學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為軌跡庫(kù)，形成個(gè)性化學(xué)習(xí)成果反饋技術(shù)應(yīng)用。4.項(xiàng)目應(yīng)用主目標(biāo)，完成虛擬現(xiàn)實(shí)教育解決方案系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)5.項(xiàng)目應(yīng)用次級(jí)目標(biāo)—啟動(dòng)期目標(biāo)：5.1完成非沉浸性與沉浸性中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并在學(xué)習(xí)者中推廣，以達(dá)到體驗(yàn)和驗(yàn)證。5.2完成沉浸性中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)5.3完成中學(xué)物理、歷史、地理、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)需求設(shè)計(jì)5.4職業(yè)學(xué)校需求調(diào)研（二）立項(xiàng)的必要性及意義 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被普遍認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，在21世紀(jì)最有潛力的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的沉浸、交互、構(gòu)想三大特征使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用有其獨(dú)特而明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著資本對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的持續(xù)關(guān)注、硬件成本降低、設(shè)備的普及以及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)對(duì)教育融合的深入，迫切需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改造傳統(tǒng)教育模式，甚至是剛剛開(kāi)始流行的基于互聯(lián)網(wǎng)的教育模式（如MOOC）?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的教育模式雖然解決了傳統(tǒng)教育的大部分“痛點(diǎn)”(如不能跨時(shí)空共享優(yōu)質(zhì)教育資源，互動(dòng)性差等)，但是學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)的提升，缺乏虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（如沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）帶來(lái)的強(qiáng)烈的體驗(yàn)感、逼真的現(xiàn)在感與強(qiáng)大的可交互性。1.把握歷史機(jī)遇，珍惜最佳進(jìn)入期長(zhǎng)期以來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)硬件成本的居高不下成了其實(shí)際應(yīng)用的最大障礙，行業(yè)應(yīng)用處于3/4的休眠狀態(tài)。近兩年因技術(shù)突破性進(jìn)步，成本直線下降，其行業(yè)應(yīng)用處于爆發(fā)前夜，越來(lái)越清晰地呈現(xiàn)出一個(gè)科技應(yīng)用熱點(diǎn)。在市場(chǎng)尚未完全被喚醒時(shí)進(jìn)入，無(wú)疑為最佳時(shí)期。以游戲頭盔式顯示器為例，2013年美國(guó)當(dāng)?shù)貓?bào)價(jià)5萬(wàn)美元到17萬(wàn)美元，到2015年降到7000美元到8萬(wàn)美元間，非游戲頭盔則降價(jià)幅度更大，早幾年還需數(shù)萬(wàn)人民幣的體感頭盔目前市場(chǎng)價(jià)普遍在1千到3千人民幣不等。進(jìn)入2015年，硬件價(jià)格的下降趨勢(shì)仍在加速，以樂(lè)視為例，2015年11月向市場(chǎng)推出有售價(jià)僅149元的VR頭盔。隨硬件成本的快速平民化，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走向廣泛社會(huì)應(yīng)用的閘門已經(jīng)打開(kāi)。從資本市場(chǎng)看，2015年6月以來(lái)，中國(guó)A股歷經(jīng)了三次股災(zāi)，資本市場(chǎng)一片哀歌，但虛擬現(xiàn)實(shí)概念股卻逆勢(shì)上漲，成為A股獨(dú)特的亮麗風(fēng)景。據(jù)惠特資本分析，這是一個(gè)尚未有巨型企業(yè)出現(xiàn)的藍(lán)海市場(chǎng)。2.開(kāi)啟重大行業(yè)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新，樹(shù)立行業(yè)科技開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)地位虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)的運(yùn)用，除非沉浸式的一些三維交互課件外，尚沒(méi)有更多運(yùn)用，基本處于未開(kāi)墾狀態(tài)。做好這一塊并不太容易，不但要熟知教育，而且要熟知技術(shù)。我們兩者皆具，這是我們的背景優(yōu)勢(shì)。縱觀社會(huì)，兩者皆具的開(kāi)發(fā)者很少，珍惜歷史給予的難得機(jī)會(huì)。背景優(yōu)勢(shì)將很好支持我們開(kāi)展這一項(xiàng)具有行業(yè)重大應(yīng)用創(chuàng)新的研發(fā)，進(jìn)而樹(shù)立其行業(yè)科技開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。3.形成行業(yè)應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品，占領(lǐng)行業(yè)科技應(yīng)用的制高點(diǎn)若衡向與兄弟院校在科技實(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)目相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及市場(chǎng)需求分析2016年被公認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用元年。虛擬現(xiàn)實(shí)近10年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其行業(yè)應(yīng)用愈來(lái)愈清晰而備受社會(huì)各行業(yè)關(guān)注。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，其表現(xiàn)之亮麗，令人震驚。如美國(guó)很多學(xué)生已經(jīng)開(kāi)始使用zSpaceSTEM實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生們已經(jīng)探索了虛擬火山和構(gòu)建了先進(jìn)電路板。這個(gè)系統(tǒng)為學(xué)生提供了真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境和個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)，且符合美國(guó)新世紀(jì)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（NGSS）、基礎(chǔ)課和各州標(biāo)準(zhǔn)。虛擬全像圖像可以從屏幕中“取出來(lái)”并使用觸筆去操控。一些應(yīng)用則提供多感官反饋。比如，學(xué)生在和一個(gè)虛擬心臟互動(dòng)時(shí)，可以看到、聽(tīng)到并感覺(jué)到它在跳動(dòng)。我國(guó)目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要側(cè)重在科學(xué)研究、虛擬試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)以及虛擬校園的開(kāi)發(fā)方面，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的規(guī)模差距不少,但是已經(jīng)引起政府有關(guān)部門和科學(xué)家的高度重視。九五計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入了研究項(xiàng)目。（一）目標(biāo)市場(chǎng)的分析與預(yù)測(cè)1、市場(chǎng)分布整體上看，我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處在起步期。它的發(fā)展與上世紀(jì)80年初的微型計(jì)算機(jī)、90年代中期的互聯(lián)網(wǎng)相似。以虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備為例，2015年全球虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的銷量己達(dá)1400萬(wàn)部，2020年的全球銷量會(huì)提高至8800萬(wàn)部；BIIntelligence的報(bào)告預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)硬件市場(chǎng)的規(guī)模將在未來(lái)幾年迅猛增長(zhǎng)，未來(lái)5年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)299%；美國(guó)知名的第三方調(diào)研機(jī)構(gòu)Manatt5DigitalMedia和投資銀行Digi-Capital也發(fā)布報(bào)告稱，全球虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)規(guī)模將在5年內(nèi)、即2020年達(dá)到5200億美元。可見(jiàn)，針對(duì)消費(fèi)者的虛擬現(xiàn)實(shí)商業(yè)化時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的滲透將會(huì)是“一場(chǎng)必勝的持久戰(zhàn)”。從國(guó)內(nèi)外發(fā)展比較看，目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展方向出現(xiàn)分化，但重大分水嶺尚未形成。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品、技術(shù)與市場(chǎng)需求的深度融合處于摸索期，以出售產(chǎn)品和服務(wù)為目標(biāo)，有近200家公司介入VR領(lǐng)域，從硬件產(chǎn)品到內(nèi)容制作幾乎全部覆蓋；國(guó)外并非單純以出售產(chǎn)品為目標(biāo)，以O(shè)culus和Sony公司為例，除了研發(fā)頭戴顯示器、交互設(shè)備、輸入設(shè)備、動(dòng)作識(shí)別設(shè)備，更在著手制定各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，意圖統(tǒng)治全球市場(chǎng)。以上不難看出，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵設(shè)備制造的成本大幅下滑，我們己站在了一個(gè)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為手段，以行業(yè)應(yīng)用為開(kāi)發(fā)內(nèi)容的門坎，門內(nèi)擁有一個(gè)不低于數(shù)千億級(jí)的市場(chǎng)體量。2、市場(chǎng)需求與發(fā)展前景的分析和產(chǎn)品市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)2.1市場(chǎng)份額至2014年末，四川省初中共計(jì)3901所，在校生258.3萬(wàn)人；普通高中共計(jì)732所，在校生149.0萬(wàn)人；教師共計(jì)約30萬(wàn)人;職業(yè)學(xué)校500所，在校生20萬(wàn)人。按人均100元/年信息消費(fèi)，年消費(fèi)量約4億元。若項(xiàng)目進(jìn)入國(guó)家教育扶貧工程，有望獲得政府基金的支持。2.2市場(chǎng)選擇將目標(biāo)市場(chǎng)鎖定在中等基礎(chǔ)教育與職業(yè)教育，以省內(nèi)為重點(diǎn)。2.3市場(chǎng)運(yùn)作以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為理念，以服務(wù)社會(huì)、社會(huì)應(yīng)用為目標(biāo)。自主開(kāi)發(fā)，并在進(jìn)程中吸引資本加入。導(dǎo)入效率化管理機(jī)制。虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入現(xiàn)代教育，并發(fā)揮重大影響絕對(duì)是不爭(zhēng)的事實(shí)。發(fā)達(dá)地區(qū)，但不限于，都將因此受益。我國(guó)教育資源分布不均，邊遠(yuǎn)地區(qū)師資隊(duì)伍落后，名師空缺。近十多年來(lái)，國(guó)家對(duì)這類地區(qū)的教育投入逐年增加，但多限于基礎(chǔ)條件的改善，如何提高教學(xué)質(zhì)量，讓這類地區(qū)的學(xué)生與內(nèi)地學(xué)生一樣享有較高質(zhì)量的教育水平，顯然己擺在面前。這是一個(gè)重大的教育問(wèn)題，“教育公平”涉及全社會(huì)的良知，不僅僅引發(fā)政府的思考、全社會(huì)有識(shí)之士也在思考并追求解決方案。虛擬現(xiàn)實(shí)在這方面可發(fā)揮出重大作用，為公平教育發(fā)揮出不可替代的作用。因?yàn)榛谔摂M現(xiàn)實(shí)的教育解決方案可以將名師的教育方法，先進(jìn)的教學(xué)理念，科學(xué)的認(rèn)知體系以及嚴(yán)格的技能訓(xùn)練導(dǎo)入系統(tǒng)，且傳播無(wú)地域限制，成本低廉。成本低廉，以計(jì)算機(jī)為列，以2013年配伍的普通計(jì)算機(jī)已足夠承載系統(tǒng)運(yùn)行，性能價(jià)格以今天市價(jià)計(jì)，不過(guò)3000千元左右/臺(tái)。數(shù)據(jù)頭盔，其普及型以今天市價(jià)計(jì)，800元左右/件(五年前一個(gè)普通的數(shù)據(jù)頭盔不低于10萬(wàn)元/件)，據(jù)賽德數(shù)據(jù)，在未來(lái)2-3年可降至數(shù)十元左右/件。按這種推算，低成本的虛擬現(xiàn)實(shí)裝備進(jìn)入邊遠(yuǎn)中學(xué)為期不遠(yuǎn)。我們所做的就是為此做好準(zhǔn)備，做好內(nèi)容開(kāi)發(fā)，為迎接虛擬現(xiàn)實(shí)爆炸性需求的來(lái)到做好準(zhǔn)備。虛擬現(xiàn)實(shí)桌面—非沉浸式系統(tǒng)推廣階段包裝宣傳為本階段首要任務(wù)。本階段需要營(yíng)造亮點(diǎn)，營(yíng)造新聞熱點(diǎn)。以社會(huì)效益為述求，并發(fā)揮到極致。基于此目標(biāo)，需尋找一個(gè)即能切合國(guó)家需求，又有社會(huì)關(guān)注熱點(diǎn)與道德制高點(diǎn)的入口，進(jìn)而演繹為社會(huì)的突出事跡。經(jīng)調(diào)研認(rèn)為，“教育扶貧”無(wú)疑是最佳方式。為此，本階段主打教育扶貧牌，即能滿足需求，又可為進(jìn)入國(guó)家教育扶貧工程做準(zhǔn)備。具體做法是，選一批學(xué)校下線的計(jì)算機(jī)+制成的虛擬現(xiàn)實(shí)桌面系統(tǒng)，找一個(gè)邊遠(yuǎn)/貪困地區(qū)中學(xué)，調(diào)動(dòng)當(dāng)?shù)卣c之一道建示范點(diǎn)。以三個(gè)月為調(diào)試與試用期，一切正常后，對(duì)示范點(diǎn)全面包裝，組織新聞宣傳，營(yíng)造社會(huì)形象，大力將宣傳效果發(fā)揮到極致。利用其稀有性：最前沿的高科技教學(xué)手段與最邊遠(yuǎn)/貧困地區(qū)教育現(xiàn)狀所存在的極大反差，及一個(gè)基于這種反差，又預(yù)想不到的融合(這本身就是一件反常規(guī)的事列)，加入教育公平、社會(huì)正義、良知、責(zé)任與道德的因素造出新聞熱點(diǎn)，將宣傳做足。這個(gè)設(shè)計(jì)可容易達(dá)到幾個(gè)目標(biāo)：突出學(xué)校的社會(huì)形象，不花巨額廣告費(fèi)的產(chǎn)品宣傳，為進(jìn)入國(guó)家教育扶貧工程打下基礎(chǔ)。一旦進(jìn)入國(guó)家教育扶貧工程系列，在政府基金的支持下，可全面推進(jìn)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)非沉浸式方案的應(yīng)用實(shí)施，同時(shí)加速沉浸式解決方案的深度開(kāi)發(fā)，做好在較發(fā)達(dá)地區(qū)的試用推廣。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的由農(nóng)村向城市，從邊遠(yuǎn)到內(nèi)地的戰(zhàn)略調(diào)整。3.產(chǎn)業(yè)融資與擴(kuò)張階段基于良好的社會(huì)聲譽(yù)與產(chǎn)品的獨(dú)特性吸引資本注入，融資額度不少于1000萬(wàn)，構(gòu)建不限于教育類虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。解決的主要難點(diǎn)技術(shù)與運(yùn)用領(lǐng)域如下：·數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的機(jī)制與方法·動(dòng)態(tài)與時(shí)實(shí)仿真產(chǎn)業(yè)級(jí)技術(shù)運(yùn)用·分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用基于以上成果，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)的高級(jí)運(yùn)用期，形成教育、數(shù)字娛樂(lè)、軍事、公共安全、醫(yī)療、制造業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)秀解決方案，進(jìn)而全面服務(wù)社會(huì)并獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。4.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力分析虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容開(kāi)發(fā)，或稱虛擬現(xiàn)實(shí)的行業(yè)應(yīng)用解決方案，從目前的國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)應(yīng)用看，基本以“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)—非沉浸式體驗(yàn)”與“環(huán)幕—非沉浸式體驗(yàn)”的解決方案為主，主要用來(lái)效果展示；沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)于專業(yè)行業(yè)有應(yīng)用，如航空制造業(yè)。但從社會(huì)的層面講，其應(yīng)用仍處于初期的起步階段；分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)大多還停留在專門的研發(fā)機(jī)構(gòu)。客觀分析如下：4.1具備比較完善的從事虛擬現(xiàn)實(shí)教育與研發(fā)的學(xué)科隊(duì)伍與條件：早在2007年為配合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展，支撐新的學(xué)科與研究方向我們以產(chǎn)學(xué)研的理念建議學(xué)校開(kāi)建數(shù)字媒體專業(yè)，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下，我們花費(fèi)了大量精力從論證到實(shí)施做了很多事。專業(yè)的成立為虛擬現(xiàn)實(shí)工作的開(kāi)展奠定了人才基礎(chǔ)、學(xué)科基礎(chǔ)。4.2具備開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)：技術(shù)與教育背景的深度融合，有一支即懂技術(shù)又知教育的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍：虛擬現(xiàn)實(shí)教育類的應(yīng)用，市場(chǎng)呈現(xiàn)的均為“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)—非沉浸式體驗(yàn)”方式開(kāi)發(fā)的教育類產(chǎn)品，且基本以課件為主，幾乎沒(méi)有基于教材的完整解決方案（僅僅“課件”，有極大的應(yīng)用局限，正如一個(gè)汽車制造廠，不能提供整車，只能提供零件，其適用性可想而知）。這個(gè)現(xiàn)象與這些公司或群體的行業(yè)地位有關(guān)，因?yàn)檫@些公司或群體：或者懂技術(shù)，卻身在教育之外，不懂教育，沒(méi)有體系，無(wú)論從理念還是方法沒(méi)有教學(xué)的支撐，注定了只能以課件的方式存在。如軟件公司；或者做教育又缺失技術(shù)，只好借用他人開(kāi)放工具軟件，局限于做課件。如教師群體。;兩者合二為—的團(tuán)隊(duì)，即做教育也做技術(shù)的少之又少。與我們本質(zhì)不同。4.3具備多年從事教育仿真軟件系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)積累：我們的背景優(yōu)勢(shì)使我們?cè)诩軜?gòu)同類方案時(shí)可以跳過(guò)課件的束縛，以基于教材的理念，融入教育心理學(xué)、名師的教育方法與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)集教學(xué)、操作、考點(diǎn)、評(píng)價(jià)為一體的解決方案，并將開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)走入學(xué)校中期試用、座談，再改進(jìn)，使之完全符合教學(xué)過(guò)程，力求完整、規(guī)范，簡(jiǎn)單易用。我們對(duì)開(kāi)發(fā)教育類產(chǎn)品慎之又慎，如中學(xué)化學(xué)方案，先以平面交互為框架，用于弄清教學(xué)仿真內(nèi)涵。目前已做成完整的方案面向初、高中化學(xué)教學(xué)的二維仿真交互軟件平臺(tái)一套，學(xué)校試用己達(dá)三年，各方反應(yīng)效果良好。通過(guò)這一案件，我們基本弄清了教育仿真軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的內(nèi)在精髓。由此我們深知，這是一個(gè)內(nèi)涵遠(yuǎn)勝于技術(shù)的開(kāi)發(fā)，非多資源的教育資源組合背景，不可能開(kāi)發(fā)出適合用戶需求的產(chǎn)品。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)需求不是一堆課件可實(shí)現(xiàn)。通過(guò)多年的探索，我們這類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，其理念、方法及技術(shù)均在國(guó)內(nèi)同行的前列。4.4具備從事虛擬現(xiàn)實(shí)大型仿真應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成果的積累：本實(shí)驗(yàn)室于2009年建立后，于2010年啟動(dòng)了以“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)非沉浸式體驗(yàn)系統(tǒng)”為主的起步型建設(shè)，取得了如大型化學(xué)仿真教學(xué)平臺(tái)、大型數(shù)字博物館、公安仿真訓(xùn)練平臺(tái)、大型園區(qū)+地理位置信息的產(chǎn)品級(jí)技術(shù)成果。遺憾的是，“沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)建設(shè)方案”至今仍未落地。4.5限制因素科研需要落地，科技創(chuàng)新、服務(wù)社會(huì)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)，不局限于學(xué)術(shù)，滿足于論文，尤其對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)這類應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，需要真刀真搶，而非脫離應(yīng)用的些紙上談兵。4.6遇稍縱即逝：虛擬現(xiàn)實(shí)隨著硬件成本的快速平民化，系統(tǒng)平臺(tái)的不斷升級(jí)換代，其步入社會(huì)應(yīng)用的步伐愈來(lái)愈快，加之近年來(lái)受到資本的追逐，一個(gè)嶄新的時(shí)代已為期不遠(yuǎn)。隨著應(yīng)用與市場(chǎng)的逐漸明朗化，必然吸引大批的加入者，拖得越久，競(jìng)爭(zhēng)就愈激烈，我們也會(huì)再一次喪失歷史曾給予過(guò)我們發(fā)展的重要良機(jī)。唯有建設(shè)才有發(fā)展。即使困難不少，但我們?cè)谧烂嫣摂M現(xiàn)實(shí)的研究還是取得了重要進(jìn)展，項(xiàng)目水平達(dá)到了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用水平，為今天所提方案的實(shí)施打下了重要基礎(chǔ)。三、主要攻關(guān)內(nèi)容及技術(shù)路線（一）體系構(gòu)架VR教育解決方案通過(guò)優(yōu)質(zhì)VR內(nèi)容和最新VR硬件配套，將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式、網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)方式乃至互聯(lián)網(wǎng)+教育模式推向一個(gè)新的層次。為滿足總體設(shè)計(jì)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要，將從業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)以及技術(shù)架構(gòu)四個(gè)方面提出總體設(shè)汁方案。系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)（圖3-1-1系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)）根據(jù)職責(zé)及業(yè)務(wù)規(guī)劃不同將系統(tǒng)從業(yè)務(wù)上劃分為五部分：最底層為課程資源分類；中間為VR內(nèi)容建設(shè)、學(xué)習(xí)者（學(xué)生）行為及VR學(xué)習(xí)環(huán)境；最上層為評(píng)價(jià)與追蹤。VR學(xué)習(xí)環(huán)境部分全部依賴其余四部分，剰余四部分按圖3-1中層次關(guān)系從頂向下產(chǎn)生依賴關(guān)系，不可反向?yàn)橹?。各部分職?zé)及業(yè)務(wù)描化如下:1.資源分類：提供整個(gè)系統(tǒng)的資源分類信息，首先需要構(gòu)架一顆完整全面的學(xué)科分類樹(shù)，可以和現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程資源（川師4A網(wǎng)課）對(duì)接。資源分類業(yè)務(wù)為VR內(nèi)容建設(shè)及學(xué)習(xí)者行為提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)范式、也是學(xué)習(xí)者行為設(shè)計(jì)、VR學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的重要依據(jù)。例如對(duì)于職業(yè)教育中的操作技能訓(xùn)練，則需要構(gòu)建高保真的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，并采用數(shù)據(jù)手套交互模式塑造學(xué)習(xí)者行為，從而達(dá)到良好的訓(xùn)練效果；而對(duì)于化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)，只需采用非沉浸式的桌面環(huán)境外加參數(shù)變量，學(xué)生通過(guò)相關(guān)配置和調(diào)整達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在分類業(yè)務(wù)的功能設(shè)計(jì)上須有可自動(dòng)擴(kuò)展的程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)；重點(diǎn)功能需滿足節(jié)點(diǎn)管理、節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵字管理功能需要。系統(tǒng)需支持簡(jiǎn)單的權(quán)限控制、用戶管理功能便于安排操作人員分節(jié)點(diǎn)維護(hù)。資源分類如圖3-1-2所示：（圖3-1-2）2.內(nèi)容建設(shè)：此部分為VR學(xué)習(xí)環(huán)境提供所需推薦電子資源的預(yù)處理功能。在當(dāng)前VR硬件發(fā)展迅猛而配套教育資源不足的情況下，該系統(tǒng)采用UGC（UserGeneratedContent指用戶原創(chuàng)內(nèi)容）設(shè)計(jì)理念，每個(gè)教育工作者都可以參與建設(shè)并完善VR課程資源庫(kù)。內(nèi)容建設(shè)以抽象化的3D場(chǎng)景表示為核心，采用面向協(xié)同的可視操縱架構(gòu)，集成了模型、場(chǎng)景、人員、配置的管理和協(xié)作模塊，形成了完整并具有通用性的解決方案。需要支持3D模型、材質(zhì)、紋理、shader程序、骨骼動(dòng)畫及文檔資料、語(yǔ)音、視頻等非關(guān)系型數(shù)據(jù)，對(duì)非關(guān)系型數(shù)據(jù)需要做摘要處理轉(zhuǎn)化為類關(guān)系型數(shù)據(jù)，尤其對(duì)語(yǔ)音及視頻需要從中摘出關(guān)鍵信息形成連接關(guān)系并依據(jù)分類樹(shù)進(jìn)行學(xué)科、課程分類，按統(tǒng)一規(guī)劃打造VR教學(xué)內(nèi)容生態(tài)圈。3.使用者（學(xué)生）行為:該業(yè)務(wù)部分采用先進(jìn)的人機(jī)交互手段達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生通過(guò)與信息環(huán)境的自主交互行為獲取知識(shí)、技能。為了匹配不同的交互硬件，系統(tǒng)根據(jù)不同的課程類型與教學(xué)目標(biāo)對(duì)學(xué)生的交互行為進(jìn)行分類和封裝，形成抽象交互層及其接口。4.VR學(xué)習(xí)環(huán)境:此部分為系統(tǒng)的核必功能體現(xiàn)，結(jié)合調(diào)用其他四部分?jǐn)?shù)據(jù)營(yíng)造最終自主學(xué)習(xí)環(huán)境。該業(yè)務(wù)部分包含一個(gè)高性能的圖形引擎，能夠快速響應(yīng)外圍交互硬件的追蹤數(shù)據(jù)（如高速頭部追蹤、眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)等）5.追蹤與評(píng)價(jià):傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)大都是由老師批改學(xué)生的作業(yè)和考卷，或憑主觀印象給出成績(jī)，這種評(píng)價(jià)方式存在著一定的弊端。隨著教學(xué)信息化改革的推進(jìn)和計(jì)算機(jī)的普及，在虛擬環(huán)境下進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)已成為可能。教師可以對(duì)每一位學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)記錄的全程跟蹤，包括查看學(xué)生的學(xué)習(xí)報(bào)告，訪問(wèn)課程的次數(shù)、學(xué)生參與某個(gè)教學(xué)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，構(gòu)建了基于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的個(gè)性化學(xué)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，包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)分析與處理模塊、個(gè)性化評(píng)價(jià)模塊和可視化反饋模塊，并通過(guò)云管理層實(shí)現(xiàn)對(duì)教育云服務(wù)平臺(tái)、云存儲(chǔ)池和云集群計(jì)算平臺(tái)的調(diào)控和管理，以期為后面開(kāi)展個(gè)性化評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供有益的指導(dǎo)。通過(guò)追蹤與評(píng)價(jià)獲取課程教學(xué)大數(shù)據(jù)并持續(xù)改進(jìn)VR教學(xué)系統(tǒng)，VR教育大數(shù)據(jù)將成為推動(dòng)教育變革的創(chuàng)新戰(zhàn)略資產(chǎn)。(二)應(yīng)用架構(gòu)在充分分析VR教育解決方案功能需求與業(yè)務(wù)邏輯的基礎(chǔ)上，遵循邏輯結(jié)構(gòu)中定義各子系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)方式，按照分層設(shè)計(jì)原則，明確系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用總體架構(gòu)如圖3-2-1所示。（圖3-2）（圖3-2-1總體應(yīng)用架構(gòu)）其中基礎(chǔ)服務(wù)層為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、會(huì)話管理、協(xié)同支持、異常處理等服務(wù)。教學(xué)資源管理層是一個(gè)面向協(xié)同的、采用多人眾包模式的資源共享平臺(tái)，主要面向教師或者課程開(kāi)發(fā)人員，實(shí)現(xiàn)各學(xué)科知識(shí)點(diǎn)向虛擬現(xiàn)實(shí)情境遷移，從而為優(yōu)質(zhì)VR教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)作、分發(fā)、迭代更新提供技術(shù)保障。面向協(xié)同的VR建模平臺(tái)，包括VR場(chǎng)景的生成、課程知識(shí)——場(chǎng)景映射、場(chǎng)景協(xié)同交互、用戶權(quán)限控制、語(yǔ)義支持等多個(gè)功能模塊和可配置模塊。VR教學(xué)應(yīng)用層主要面向?qū)W習(xí)者，為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)提供虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境支撐，該部分集成自然的人機(jī)交互技術(shù)和高性能圖形渲染引擎，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。在學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行的同時(shí)，每個(gè)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為軌跡將被全面追蹤記錄形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。(三)數(shù)據(jù)架構(gòu)VR教育解決方案是一個(gè)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、多用戶數(shù)據(jù)共享、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成的全新環(huán)境。在滿足總體設(shè)計(jì)目標(biāo)和應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下,設(shè)計(jì)總體數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖3-3所示:（圖3-3）數(shù)據(jù)架構(gòu)1.VR場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)。在完成知識(shí)點(diǎn)向VR場(chǎng)景的映射后，需要一個(gè)專門的場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)。場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)包含場(chǎng)景信息、語(yǔ)義信息概念結(jié)構(gòu)信息與版本信息。其中，場(chǎng)景信息需要詳細(xì)記錄場(chǎng)景ID、場(chǎng)景名稱、場(chǎng)景描述、場(chǎng)景類型和場(chǎng)景創(chuàng)建者信息。2.學(xué)科分類樹(shù)內(nèi)容庫(kù)。對(duì)于主要供學(xué)科分類樹(shù)應(yīng)用使用，屬于外來(lái)資源的重要存儲(chǔ)庫(kù)，同時(shí)也是學(xué)科分類樹(shù)自動(dòng)增長(zhǎng)操作的重要數(shù)據(jù)落地點(diǎn)，它提供VR教育內(nèi)容生態(tài)系統(tǒng)的土壤。3.用戶信息庫(kù)。存儲(chǔ)用戶和用戶專屬的、個(gè)性化課程信息。用戶信息與虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的中的虛擬人物角色（化身）對(duì)應(yīng)，同時(shí)也為VR教育資源管理應(yīng)用提供用戶、權(quán)限及各種關(guān)系數(shù)據(jù)。主要利用MongoDB的水平擴(kuò)展能力滿足分類樹(shù)存儲(chǔ)量大的需求。4.記錄追蹤庫(kù),通過(guò)MongoDB存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者的整個(gè)學(xué)習(xí)流程，為學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)、教學(xué)內(nèi)容更新乃至教育決策支持提供依據(jù)。5.配置信息庫(kù)。記錄日志、軟硬件配置信息，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。在系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)可以實(shí)時(shí)回滾策略；在硬件配置發(fā)生改變時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，通過(guò)優(yōu)雅降級(jí)或者漸進(jìn)增強(qiáng)的方式給用戶帶來(lái)最佳體驗(yàn)。(四)技術(shù)架構(gòu)VR教育解決方案選用Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)圖形引擎并結(jié)合源生web3D以及HTML5技術(shù)，根據(jù)本身的業(yè)務(wù)情況做適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新，其總體技術(shù)架構(gòu)如圖3-4-1所示:（圖3-4-1技術(shù)結(jié)構(gòu)）總體上采用分層架構(gòu)的思想,將系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次:數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層；每個(gè)層之間采取上層能依賴下層而下層不能反向調(diào)用上層的策略。數(shù)據(jù)層采用mongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)，mongoDB文檔結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式非常適合存儲(chǔ)不同類型的VR教學(xué)資源，并幫助用戶更便捷的獲取數(shù)據(jù)。mongoDB可以直接和上層的node服務(wù)器通信，或者通過(guò)JDBCDriver與Unity3D通信。在業(yè)務(wù)邏輯層分別采取桌面程序和web應(yīng)用的部署方式，采用開(kāi)放的自然人機(jī)交互驅(qū)動(dòng)模塊（OpenNI）適配種類繁多且日益發(fā)展的外圍硬件設(shè)備。針對(duì)桌面程序選用unity3D作為圖形引擎。VR教育內(nèi)容開(kāi)發(fā)中，Unity3D具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.Unity3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要是MonoDevelop，這個(gè)平臺(tái)可以嵌套多種編程語(yǔ)言，其中js和c#是最常用的兩種，而js語(yǔ)言容易入門，這使得教師更容易學(xué)習(xí)、參與到VR教育內(nèi)容開(kāi)發(fā)中來(lái)。

2.Unity3D幾乎支持所有的跨平臺(tái)設(shè)計(jì)，是目前唯一一款可以提供所有平臺(tái)植入能力的三維仿真開(kāi)發(fā)軟件，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)平臺(tái)開(kāi)發(fā)3D游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，支持flash輸入格式，對(duì)于移動(dòng)學(xué)習(xí)的移動(dòng)平臺(tái)建立具有重要的啟示和意義。

3.Unity3D能夠創(chuàng)造高質(zhì)量的3D仿真系統(tǒng)和真實(shí)視覺(jué)效果，對(duì)DirectX和OpenGL具有高度優(yōu)化的圖形渲染管道，低端硬件也可以流暢運(yùn)行茂盛的作物、植被景觀和實(shí)時(shí)三維圖形混合音頻流和視頻流，使得教育資源得到更好的呈現(xiàn)、知識(shí)內(nèi)容具有更好的交互性和吸引力。

4.Unity3D能夠支持更大的場(chǎng)景、更多的展示物件以及更炫的展示效果，僅占用很小的空間，這些特性教學(xué)內(nèi)容得到更好的應(yīng)用和普及。在web端可以WebGL+Threejs三維引擎實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景渲染。作為一種替代方案可以直接通過(guò)unity3D的web發(fā)布功能，但是此種做法需要用戶瀏覽器安裝插件，不符合互聯(lián)網(wǎng)的以及web發(fā)展方向故不建議采用。四、該項(xiàng)目的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)(一)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1.面向協(xié)同的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)方式。對(duì)于一般性的數(shù)字化教學(xué)資源，其中大部分都是由一線教育工作者生產(chǎn)的，與之對(duì)應(yīng)的是虛擬現(xiàn)實(shí)資源大部分是由專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)的，這與虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容制作難度較高有關(guān)，這種情況帶來(lái)的結(jié)果是：生產(chǎn)人員不足造成的內(nèi)容匱乏；生產(chǎn)人員缺乏教育背景以致內(nèi)容水平較低、實(shí)用性較差，現(xiàn)有VR教學(xué)資源基本停留在情境體驗(yàn)式學(xué)習(xí)階段，對(duì)于復(fù)雜的認(rèn)知與邏輯重建類型的學(xué)習(xí)罕有涉及。本系統(tǒng)提出一種具有普遍通用性的協(xié)同3D建模框架，通過(guò)統(tǒng)一的課程知識(shí)樹(shù)和通用的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景模型庫(kù)降低VR內(nèi)容制作難度，將普通教育工作者納入到虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)環(huán)境。系統(tǒng)以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，以協(xié)同3D概念化場(chǎng)景為核心，輔以協(xié)同環(huán)境中的模型與場(chǎng)景管理與智能提示，使通用性的3D協(xié)同平臺(tái)的搭建成為可能。整體框架自上而下包含基于網(wǎng)頁(yè)的3D展示與操作平臺(tái)，3D場(chǎng)景概念化與批處理中心，后臺(tái)支持服務(wù)器，系統(tǒng)儲(chǔ)存層等。2.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)有的互動(dòng)教學(xué)資源大部分成碎片狀態(tài)，缺乏統(tǒng)一調(diào)度和管理，更缺乏以數(shù)據(jù)作為驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐。VR教育解決方案創(chuàng)新性提出構(gòu)建一個(gè)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、多用戶數(shù)據(jù)共享、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成的全新環(huán)境，數(shù)據(jù)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)之中。3.抽象的用戶交互層。針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)硬件尤其是交互設(shè)備種類多、配置差異大、更新?lián)Q代快的情況，該解決方案設(shè)計(jì)一個(gè)抽象的用戶交互層，提供統(tǒng)一的接口適配不同的硬件設(shè)備，在硬件配置達(dá)不到系統(tǒng)要求時(shí)可自適應(yīng)降級(jí)處理，在犧牲部分用戶體驗(yàn)的情況下不缺失基本的教學(xué)功能。(二)該項(xiàng)目的主要技術(shù)難點(diǎn)：虛擬場(chǎng)景合成與沖突處理在協(xié)同虛擬環(huán)境建模過(guò)程中，實(shí)際三維場(chǎng)景與概念場(chǎng)景之間將相互轉(zhuǎn)換，多個(gè)用戶創(chuàng)造的多個(gè)概念場(chǎng)景會(huì)完成合成。轉(zhuǎn)換和合成的過(guò)程需要有設(shè)計(jì)合理的邏輯算法和實(shí)現(xiàn)。而這其中最為重要的就是場(chǎng)景組合技術(shù)。因?yàn)楦拍罨瘓?chǎng)景合成算法主要是指在本協(xié)同架構(gòu)服務(wù)器端，當(dāng)獲取了多個(gè)用戶的操作批處理和版本信息之后，如何通過(guò)邏輯算法形成合理而無(wú)沖突的合成場(chǎng)景，并推送給用戶。因此，我們將此算法描述如下1.比較所有用戶的版本V1、,V2…Vn是否與Vc相同，若不同，相應(yīng)用戶k的操作批處理Sk和版本Vk進(jìn)入沖突列表L等待進(jìn)一步的處理。2.以模型ID為分類標(biāo)志，對(duì)所用用戶的操作批處理S進(jìn)行劃分。3.Foreach（模型ID），若對(duì)應(yīng)的操作集合可以合并，則合并成新的操作批處理S’1,S’2…S’n，否則加入沖突列表L等待進(jìn)一步的處理。4.對(duì)新加入模型或刪除模型操作進(jìn)行單獨(dú)處理。5.對(duì)當(dāng)前概念化Vc應(yīng)用操作S’1,S’2…S’n，形成新概念化場(chǎng)景Vnew。6.對(duì)Vnew進(jìn)行語(yǔ)義沖突及幾何沖突檢查，若有沖突則加入沖突列表L等待進(jìn)一步處理。7.將無(wú)異議Vnew推送給用戶，進(jìn)行用戶端的組裝操作。從上面的場(chǎng)景合成算法分析中可以看出，目前系統(tǒng)在合成過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行多個(gè)階段，而每個(gè)階段都有可能會(huì)產(chǎn)生沖突，這些沖突將被加入沖突列表中等待沖突處理步驟進(jìn)行進(jìn)一步的處理。這些沖突可簡(jiǎn)要分為指版本沖突、不可合并沖突以及語(yǔ)義及幾何沖突。他們以遞進(jìn)的方式表示了為了維護(hù)協(xié)同環(huán)境中數(shù)據(jù)一致性所需要解決的問(wèn)題。版本沖突是最低層的沖突類型。因?yàn)槿绻麍?chǎng)景的版本不同就會(huì)使用戶的操作對(duì)象完全相異，這使得一切用戶的操作都不再有意義，因此必須保證用戶操作的場(chǎng)景版本是一致的，版本沖突必須最先被處理。再高一層的沖突是不可合并沖突，一般是指在同一場(chǎng)景中，不同用戶對(duì)于同一模型的操作，這兩種操作相互排斥，因此必須有某種方式來(lái)選擇合成的結(jié)果。最高一層的沖突是語(yǔ)義及幾何沖突，代表了在空間意義上和語(yǔ)義層面上模型之間的不合理，需要解決協(xié)同過(guò)程中用戶操作和場(chǎng)景數(shù)據(jù)的合理性。本解決方案通過(guò)基于用戶優(yōu)先級(jí)的選擇、管理員仲裁與提示回滾技術(shù)（Rollback）解決虛擬場(chǎng)景合成與沖突問(wèn)題。五、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件（一）開(kāi)發(fā)人員配置情況姓名性別文化程度專業(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)支持可視化計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)圖形圖像研究中心，可提供本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)聯(lián)的算法與交互關(guān)聯(lián)的二次開(kāi)發(fā)，若需要。（三）設(shè)備設(shè)施配置配套建設(shè)：“可視化計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”。詳見(jiàn)附件--虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)（四）資金保證情況：本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)啟動(dòng)期投入開(kāi)發(fā)費(fèi)20萬(wàn)元。六、申請(qǐng)基礎(chǔ)條件（包括主要研究成果）（一）已有基礎(chǔ)1.開(kāi)發(fā)條件：實(shí)驗(yàn)室初步具備“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)非沉浸式體驗(yàn)系統(tǒng)”開(kāi)發(fā)的硬件條件：中型三維環(huán)幕一套，未報(bào)廢服務(wù)器、開(kāi)發(fā)機(jī)，包括入門級(jí)渲染6臺(tái)，普通未報(bào)廢計(jì)算機(jī)5臺(tái)，可規(guī)劃使用場(chǎng)地70平米。2項(xiàng)目關(guān)聯(lián)技術(shù)積累：·基于新課標(biāo)的初中化學(xué)二維仿真交互教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)·基于新課標(biāo)的高中化學(xué)二維仿真交互教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)·三維虛擬交互多人在線仿真公安培訓(xùn)系統(tǒng)·三維交互式數(shù)字展覽館系統(tǒng)·三維交互式園區(qū)地理系統(tǒng)·體驗(yàn)式旅游信息系統(tǒng)·批量交互式課件設(shè)計(jì)以上初、高中化學(xué)二維仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)經(jīng)多所中學(xué)試用+改進(jìn)不少于3年，具備實(shí)用性，被國(guó)內(nèi)400多所中學(xué)用于教學(xué);公安多人在線仿真培訓(xùn)系統(tǒng)通過(guò)由公安部組織、重慶市公安局主持的驗(yàn)收;三維交互式數(shù)字展覽館系統(tǒng)、三維交互式園區(qū)地理系統(tǒng)均以產(chǎn)品方式上線;體驗(yàn)式旅游信息系統(tǒng)獲成都市科技局主持的驗(yàn)收;批量交互式課件設(shè)計(jì)多個(gè)課件獲全國(guó)一等獎(jiǎng)。3項(xiàng)目開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)：·三維設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，不少于5人（專業(yè)人員），可帶學(xué)生加入不少于20人·軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，不少于5人（專業(yè)人員），可帶學(xué)生加入不少于10人·教育專家，涉及教育心理、教育方法及一線特級(jí)教師不少5人(其中部分川師附中學(xué)特級(jí)教師)以上條件可開(kāi)展基于桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)—非沉浸式系統(tǒng)的小規(guī)模開(kāi)發(fā)，但不具備沉浸式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。（二）新增條件實(shí)施四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的“虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)。詳見(jiàn)附件七、進(jìn)度安排和實(shí)施方案啟動(dòng)期階段做好以下工作：1盡快使“虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”落地，啟動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)。2將基于二維的初高中化學(xué)仿真教學(xué)系統(tǒng)改制為基于虛擬現(xiàn)實(shí)桌面—非沉浸式系統(tǒng)的應(yīng)用。3開(kāi)展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)、地理、歷史、地理、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)類基于虛擬現(xiàn)實(shí)桌面—非沉浸式系統(tǒng)應(yīng)用的需求設(shè)計(jì)，為后續(xù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)做好準(zhǔn)備。4開(kāi)展職業(yè)學(xué)校需求調(diào)研，為后續(xù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)做好準(zhǔn)備。具體見(jiàn)下表：序號(hào)階段階段階段目標(biāo)1啟動(dòng)期2016.4-2016.91.完成非沉浸性與沉浸性中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)2.完成沉浸性中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)3.完成中學(xué)物理、歷史、地理、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)需求設(shè)計(jì)4.職業(yè)學(xué)校需求調(diào)研2中期2016.9-2017.91.完成非沉浸性中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)與地理教學(xué)系統(tǒng)2.完成沉浸性中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)與地理教學(xué)系統(tǒng)3.完成沉浸性數(shù)控機(jī)床培訓(xùn)操作系統(tǒng)3拓展期2017.10-2018.101.完成非沉浸性中學(xué)語(yǔ)文教學(xué)系統(tǒng)與數(shù)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)2.完成沉浸性中學(xué)語(yǔ)文教學(xué)系統(tǒng)與數(shù)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)3.完成沉浸性焊接培訓(xùn)操作系統(tǒng)八、啟動(dòng)期成果和考核目標(biāo)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)：完成VR教育解決方案系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)；完成基于虛擬現(xiàn)實(shí)桌面應(yīng)用的STEM教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)；完成基于虛擬現(xiàn)實(shí)“沉浸式/非沉浸式”桌面應(yīng)用的化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并在學(xué)習(xí)者中推廣，以達(dá)到體驗(yàn)和驗(yàn)證；申請(qǐng)技術(shù)專利1項(xiàng)。九、推廣及應(yīng)用前景社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：本文所提到的方案涉及重大技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，密切吻合虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)社會(huì)生活將產(chǎn)生顛覆性的重大改變這一事實(shí)推斷。據(jù)賽德數(shù)據(jù)（國(guó)內(nèi)最著名咨詢調(diào)研機(jī)構(gòu)）的調(diào)研，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將是互聯(lián)網(wǎng)后再一次對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大影響的科技事件，為國(guó)內(nèi)帶來(lái)不低于萬(wàn)億級(jí)的GDP增長(zhǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)硬件技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在國(guó)內(nèi)已受到資本的密切關(guān)注與追捧，這僅僅為前奏。隨著硬件產(chǎn)品的快速平民化、普及化，以內(nèi)容為主體的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)與解決方案將產(chǎn)生出爆炸性需求。“虛擬現(xiàn)實(shí)教育”作為教育公平的載體，把公平帶到邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)，受益一方人，其社會(huì)效益不可估量。而這個(gè)載體若為川師大首創(chuàng)，川師大將功不可磨，在中國(guó)教育史上必將留下濃墨重彩。遠(yuǎn)不止如此，當(dāng)你的貢獻(xiàn)為政府所急，來(lái)自政府的支援便順理成章。反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了自己的壯大與發(fā)展。當(dāng)本項(xiàng)目啟動(dòng)期工作完成后，采用兩種方式來(lái)支撐中期與拓展期的發(fā)展：1.進(jìn)入國(guó)家的教育扶貧工程，獲得政府基金;2.產(chǎn)業(yè)融資。如前所述，基于良好的社會(huì)聲譽(yù)與產(chǎn)品的獨(dú)特性吸引資本注入，融資額度不少于1000萬(wàn)，構(gòu)建不限于教育類虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)的高級(jí)運(yùn)用期，形成教育、數(shù)字娛樂(lè)、軍事、公共安全、醫(yī)療、制造業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)秀解決方案，進(jìn)而全面服務(wù)社會(huì)并獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。十、經(jīng)費(fèi)概算及來(lái)源項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)按實(shí)施階段投入，分為啟動(dòng)期、中期、拓展期1.啟動(dòng)期：1)設(shè)備設(shè)施基于省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的“虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)，建設(shè)費(fèi)100萬(wàn).2)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)投入：xxxxxx萬(wàn).系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)萬(wàn)元（單位：萬(wàn)元）資金來(lái)源自籌貸款申請(qǐng)補(bǔ)助合計(jì)金額xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx中期：?jiǎn)?dòng)期任務(wù)完成后提出中期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)預(yù)算拓展期：中期任務(wù)完成后提出拓展期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)預(yù)算十一、結(jié)論：本項(xiàng)目基于客觀形勢(shì)、現(xiàn)有條件與多年的研發(fā)積累提出，新增投入不大，技術(shù)可行，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大，具重大開(kāi)發(fā)意義，希望盡快開(kāi)展。附：“可視化計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室--虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)需求1.場(chǎng)地：70-100平米(有)2.設(shè)備清單：開(kāi)發(fā)級(jí)數(shù)據(jù)頭盔4個(gè)：15-20萬(wàn)體驗(yàn)級(jí)數(shù)據(jù)頭盔或數(shù)據(jù)眼鏡：25個(gè)：預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)4萬(wàn)-6萬(wàn)數(shù)據(jù)傳感器或數(shù)據(jù)手套：15個(gè)：預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)6萬(wàn)—10萬(wàn)開(kāi)發(fā)引擎（平臺(tái)軟件）：達(dá)索系統(tǒng)或U3D，30個(gè)點(diǎn)位，預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)35萬(wàn)—40萬(wàn)Microsofthololense，2，2.4x2=4.8Oculusrift2x0.6=1.2多人在線運(yùn)用工具軟件：預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)5萬(wàn)阿里云服務(wù)器,1臺(tái),預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)4萬(wàn)開(kāi)放存儲(chǔ)服務(wù),1臺(tái),預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)2萬(wàn)配套開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)：20臺(tái)，預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)20萬(wàn)移動(dòng)終端：小型平板電腦，6個(gè)，預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)4萬(wàn)以上合計(jì)經(jīng)費(fèi)80萬(wàn)—90萬(wàn)3.設(shè)施：平面式機(jī)桌/椅，一套，容納25個(gè)機(jī)位柜式空調(diào)一個(gè)投影儀一個(gè)4.其他以上總計(jì)100萬(wàn)元左右目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1. 總論 11.1 項(xiàng)目概況 11.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性 21.3 可行性研究工作依據(jù) 61.4 可行性研究報(bào)告的編制原則 61.5 可行性研究報(bào)告內(nèi)容概要 71.6 建議引進(jìn)設(shè)備清單 151.7 結(jié)論及建議 151.8 項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯總 162. 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)與競(jìng)爭(zhēng)能力分析 192.1 概述 192.2 廣西區(qū)內(nèi)市場(chǎng) 192.3 主要目標(biāo)市場(chǎng)分析 222.4 廣東省水泥市場(chǎng)分析 242.5 競(jìng)爭(zhēng)能力分析 272.6 市場(chǎng)分析結(jié)論 283. 建設(shè)條件與廠址選擇 293.1 原、燃材料 293.2 交通運(yùn)輸 313.3 供電電源 313.4 水源 313.5 廠址條件 324. 工程技術(shù)方案 334.1 原燃料與配料設(shè)計(jì) 334.2 石灰石礦山 464.3 生產(chǎn)工藝 584.4 總圖運(yùn)輸 724.5 電氣及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 764.6 給水排水 854.7 通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié) 874.8 建筑結(jié)構(gòu) 895. 節(jié)約與合理利用能源 925.1 主要能耗指標(biāo) 925.2 主要節(jié)能措施 929. 工程建設(shè)招標(biāo)安排 10810. 項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度的建議 11010.1 項(xiàng)目管理 11010.2 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 11011. 投資估算