虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)試驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第1頁內(nèi)容VR技術(shù)概述1虛擬試驗室定義（1）VR在化學(xué)試驗中應(yīng)用2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)實狀況（2）作品演示（3）化學(xué)化工教育教學(xué)軟件研發(fā)中心（2）A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第2頁1.虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)概述VirtualRealityVR：是一個逼真地模擬人在自然環(huán)境中視覺、聽覺、運動等行為人機(jī)界面技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)試驗一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律三大伎倆。1.1什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)？A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第3頁1.2I3特征I3Immersion沉醉Imagination構(gòu)想Interaction交互A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第4頁1.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)類別AugmentedVRDistributed

VRImmersionVRDesktopVR增強(qiáng)虛擬顯示系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)沉醉虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第5頁

1.4交互設(shè)備立體投影頭盔跟蹤器數(shù)據(jù)手套立體顯示interactionA.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第6頁1.5產(chǎn)生立體感條件透視效果—幾何

明暗虛實改變—光線

雙眼空間定位—視差A(yù).8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第7頁1.6立體3D投影系統(tǒng)桌面型立體展示系統(tǒng)A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第8頁多通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)采取多臺投影機(jī)組合而成多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大顯示尺寸、更寬視野、更多顯示內(nèi)容、更高顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉醉感視覺效果。

A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第9頁2.VR應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域用途醫(yī)學(xué)外科手術(shù)，遠(yuǎn)程遙控手術(shù)，身體復(fù)建，虛擬超音波影像，藥品合成教育虛擬天文館，遠(yuǎn)距教學(xué),虛擬試驗室，虛擬教師藝術(shù)虛擬博物館，音樂商業(yè)電傳會議，電話網(wǎng)路管理，空中交通管制景觀模擬建筑設(shè)計，室內(nèi)設(shè)計，工業(yè)設(shè)計，地形地圖科學(xué)視覺化數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、古生物、考古、行星表面重建，虛擬風(fēng)洞試驗，分子結(jié)構(gòu)分析

軍事飛行模擬，軍事演練，武器操控太空太空訓(xùn)練，太空載具駕駛模擬機(jī)械人機(jī)械人輔助設(shè)計，機(jī)械人操作模擬，遠(yuǎn)程操控工業(yè)電腦輔助設(shè)計娛樂電腦游戲A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第10頁虛擬戰(zhàn)場虛擬校園虛擬制造虛擬手術(shù)虛擬游戲虛擬培訓(xùn)A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第11頁主要應(yīng)用方面分子設(shè)計化工實訓(xùn)虛擬試驗室3.VR在化學(xué)中應(yīng)用A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第12頁3.1虛擬試驗室作用與效果試驗教學(xué)模式多樣化——虛擬+實際試驗教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)化——趨勢與超前試驗教學(xué)內(nèi)容趣味化——引導(dǎo)與培養(yǎng)優(yōu)勢資源共享——現(xiàn)實與國情效果：學(xué)習(xí)興趣增加預(yù)習(xí)效果顯著提升提升試驗室和儀器利用率深化試驗教學(xué)改革A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第13頁3.2虛擬試驗室定義聯(lián)合國科教文組織采取已被廣泛接收虛擬試驗室定義（virtuallaboratory,VL）：“為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作、試驗研究或其它創(chuàng)新活動，經(jīng)過分布式信息通訊技術(shù)產(chǎn)生并公布結(jié)果電子工作室?！盇.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第14頁3.3化學(xué)化工教育教學(xué)軟件研發(fā)中心1999年由大連理工大學(xué)劉志廣教授創(chuàng)建化學(xué)軟件研究中心。負(fù)擔(dān)多項國家及省部級課題；所開發(fā)VL包括化學(xué)、化工、食品和模具等多個專業(yè)。被國內(nèi)有近百所高校采取；幾年來analab所研制軟件在全國多媒體教育軟件大獎賽中取得了一等獎三項、四等獎兩項，并取得其它各種獎十多項；在意大利取得了PirelliInternationalAward獎。教學(xué)經(jīng)驗+專業(yè)技術(shù)+貢獻(xiàn)精神開發(fā)校級多試驗中心開放式教學(xué)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約管理平臺；大型公用儀器網(wǎng)絡(luò)開放預(yù)約管理平臺等，在多所高校推廣使用。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第15頁發(fā)展過程Cult3DVRMLVBVirtoolsFLASH三維顯示技術(shù)搭建VR技術(shù)應(yīng)用CSFOLE結(jié)合場景化角色代理語音識別A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第16頁3.4國內(nèi)外仿真VL發(fā)展現(xiàn)實狀況

主要依靠大學(xué)開發(fā),當(dāng)前企業(yè)也逐步加入。(1)國內(nèi)仿真VL發(fā)展現(xiàn)實狀況

A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第17頁國內(nèi)仿真VL現(xiàn)實狀況

問題:

資金投入不夠(與國外相比)

缺乏專業(yè)人才(既精通教學(xué),又熟悉多媒體技術(shù))

已經(jīng)有軟件缺乏教學(xué)策略設(shè)計好作品少A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第18頁國內(nèi)仿真VL現(xiàn)實狀況

金華科企業(yè)仿真化學(xué)試驗室

面向高中化學(xué)教學(xué)，由使用者（教師）制訂試驗內(nèi)容、過程，然后生成試驗文件，再由試驗者（學(xué)生）進(jìn)行試驗?zāi)M。支持?jǐn)?shù)據(jù)庫，定制試驗，數(shù)據(jù)處理強(qiáng)；其它輔助功效（3d分子瀏覽器等）能夠滿足對于試驗支持和擴(kuò)充。不能模擬真實場景，2d界面，不適于網(wǎng)上傳輸。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第19頁國內(nèi)仿真VL現(xiàn)實狀況

大連理工研制“仿真化學(xué)試驗室”

1.VB技術(shù)開發(fā)單機(jī)版A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第20頁2.Flash技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)版早期：非場景化，高交互，功效不夠完善。矢量動畫技術(shù)，軟件體積小，速度快，適合用于網(wǎng)絡(luò)A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第21頁3.場景式情感交流網(wǎng)絡(luò)虛擬試驗室發(fā)展方向之一：情感交流環(huán)境協(xié)調(diào)；聽到聲，看到人；信息實時反饋。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第22頁5.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)真正Web_3D場景虛擬試驗室

發(fā)展方向：Web_3DA.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第23頁（2）國外仿真VL現(xiàn)實狀況

1.ModelScienceChemlab

1994年就推出了第一版單機(jī)版比較成熟完善，影響大。能夠進(jìn)行各種試驗?zāi)M：酸堿滴定、沉淀、反應(yīng)動力學(xué)、比重測量等等。2d界面。由獨立企業(yè)開發(fā)運作。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第24頁國外仿真VL現(xiàn)實狀況

2.卡內(nèi)基梅隆大學(xué)IrYdium項目

1997年立項，美國國家自然基金等單位資助（TheNationalScienceFoundation），年已經(jīng)開發(fā)出了教學(xué)實用虛擬普通化學(xué)試驗室。計算機(jī)試驗、試驗預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)等教學(xué)活動。使用java開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)運行，2d界面。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第25頁國外仿真VL現(xiàn)實狀況

3.美國北卡羅來那大學(xué)Greenboro分校LAAPhysics物理試驗室該項目取得美國教育部資金180萬美元。經(jīng)過javaapplet模擬各種試驗設(shè)備；虛擬教授經(jīng)過數(shù)據(jù)庫對學(xué)生操作統(tǒng)計進(jìn)行判定。2d/假3d界面A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第26頁國外仿真VL現(xiàn)實狀況

4.HowardHughes醫(yī)學(xué)院開發(fā)Biointeractive系列軟件逐步進(jìn)行方式進(jìn)行試驗。有完整輔助學(xué)習(xí)體系，3d界面。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第27頁國外化學(xué)仿真VLA.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第28頁場景式；強(qiáng)化虛擬環(huán)境；強(qiáng)化情感交流；信息反饋；過程評價；智能化；協(xié)同化（3）今后發(fā)展模式A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第29頁3.5作品展示A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第30頁CSFOLE和試驗信息管理平臺開放式試驗教學(xué)整體處理方案

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當(dāng)前有7所高校正在使用EVL關(guān)鍵地位

(RichInternetApplications)RIA構(gòu)架，虛擬試驗與試驗教學(xué)有機(jī)結(jié)合。A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第31頁基本操作與儀器裝置介紹試驗基本操作A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第32頁有機(jī)化學(xué)：虛擬試驗操作平臺A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第33頁無機(jī)化學(xué)：性質(zhì)試驗；綜合試驗A.8.19虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用第34頁元素化學(xué)與元素周期表元素性質(zhì)+模擬試驗+試驗錄象