VR虚拟实训教学中心整体建设方案.docx
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1、VR实训教学中心解决方案第一章VR实训教学中心概述31.1 VR技术简介31.2 VR技术优势41.3 VR技术在教育中的应用71.1.1 内高校、职业教育实验室教学状况71.1.2 VR+教育应用趋势81.1.3 VR实训教学中心可实施性101.4国家政策支持错误!未定义书签。第二章VR实训教学中心设计方案112.1 系统初步设计122.2 系统拓扑示意图132.3 系统组成142.4 系统分区功能介绍错误!未定义书签。241教学区错误!未定义书签。2.4.2 VR协同学习区错误!未定义书签。2.4.3 多人沉浸式体验区错误!未定义书签。244、MR虚拟与现实混合课程录制区错误!未定义书签。
2、2.5 VR实训教学课程建设偌误!未定义书签。第三章主要软硬件系统介绍错误!未定义书签。第四章设备配置及预算错误!未定义书签。第一章VR实训教学中心概述1.1 VR技术简介虚拟现实(VR-VirtualReality)也称虚拟实境,是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统,它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境,用户通过使用各种交互设备,同虚拟环境中的实体相互作用,使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流,是一种先进的数字化人机接口技术。与传统的模拟技术相比,虚拟现实技术的主要特征是:操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中,与之产生互动,
3、进行交流。通过参与者与虚拟仿真环境的相互作用,并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力,帮助启发参与者的思维,以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。沉浸/临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征,对时空环境的现实构想(即启发思维,获取信息的过程)是虚拟现实的最终目的。图一:虚拟现实交互概念图虚拟现实技术的先进特性使得该项技术应用于各行各业的模拟仿真研究中,并切实有效地指导了生产实践。自从虚拟现实技术诞生以来,它已经在军事模拟、先进制造、城市规划/地理信息系统、医学生物等领域中发挥了巨大的经济、军事和社会效益。虚拟现实技术在不远的将来就会像当年的计算机一样应用于社会生产实践的各个
4、领域,它与网络、多媒体将并称为21世纪最具应用前景的三大技术。图二:增强现实交互场景图虚拟现实技术作为当下最前沿的高新技术,已经在教育领域得到了初步应用,并显示出巨大优势,为学校降低教学成本,提高学生竞争力带来了新的机遇。科技根据贵校在“VR+教育方面的需求,以虚拟现实技术特点和科技在虚拟现实领域的优势,提出用虚拟建模的方式,定制化开发虚拟现实软件,以此建设VR虚拟现实实训教学实验室,优化现有专业,探索多样化人才培养模式,提高教学质量与科研水平,建设全国一流水准的学科专业,推动教学现代化,培养应用型高级人才,解决学生就业难问题,让学生的能力充分得到社会认可,以期提升学校教学水平。1.2 VR技
5、术优势(一)沉浸感是指用户感受到被虚拟世界所包围,好像完全置身于虚拟世界之中一样。虚拟现实技术最主要的技术特征是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分,使用户由观察者变成参与者,沉浸其中并参与虚拟世界的活动。沉浸性来源于对虚拟世界的多感知性,除了常见的视觉感知外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。理论上来说,虚拟现实系统具备人在现实世界中具有的所有感知功能。图三:沉浸式视觉图(二)交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。交互性的产生,主要借助于虚拟现实系统中的特殊硬件设备(如数据手套、力反馈装置等),使用户能通过自然的方
6、式,产生同在真实世界中一样的感觉。虚拟现实系统比较强调人与虚拟世界之间进行自然的交互,交互性的另一个方面主要表现了交互的实时性。(三)构想性指虚拟的环境是人想象出来的,同时这种想象体现出设计者相应的思想,因而可以用来实现一定的目标。所以说虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或一个高级用户界面,同时它还是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。虚拟现实技术的应用,为人类认识世界提供了一种全新的方法和手段,可以使人类跨越时间与空间,去经历和体验世界上早已发生或尚未发生的事件;可以使人类突破生理上的限制,进入宏观或微观世界进行研究和探索;也可以模拟因条件限制等原因而难以实现的事情。图
7、四:沉浸式远程多人互动图1.3 VR技术在教育中的应用1.3.1 国内高校、职业教育实验室教学状况图五:VR教学应用趋势高校、职业教育实验室开展教学在以往的实训和实验环节大都采用实物形式来进行学生技能教育,这种形式让学生能够对教学内容有比较深的感性认识,同时也存在如下问题:(1)实验室建设费用高昂。传统的实验教学主要依赖费用高昂的实验设备,存在前期投入大、后期维护、更新费用高,开展过程受时间、地点、人力、物力、财力限制等问题,致使实验教学无法有效开展,严重影响教学质量。(2)实验内容较为陈旧。在科学、经济飞速发展的今天,传统的实验教学内容往往跟不上新知识和新技术的产生,不能让学生及时了解前沿的
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