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解决方案

虚拟仿真就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界,用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面,使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化,产生沉浸感。
 

VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。

虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境,由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。
 

 

一、科技研究

虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义,把这两个词放在一起,似乎没有意义,但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。虚拟现实的明确定义不太好说,虚拟现实,又称假想现实,意味着"用电子计算机合成的人工世界"。从此可以清楚地看到,这个领域与计算机有着不可分离的密切关系,信息科学是合成虚拟现实的基本前提。当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室,将科研成果迅速转化实用技术。
虚拟仿真技术的互动性和逼真性带来了娱乐的革命性升级,尤其是在体验式游戏领域,带给人们一种前所未有的娱乐刺激,身临其境的存在感,血脉膨胀的刺激感,在酣畅淋漓的互动体验之中释放一种身心的压力,互动多媒体技术的创新发展从商业、生活、娱乐领域都卷起了一场场技术与艺术的双性创新,用一个个让人欣喜和刺激的虚拟仿真产品诠释着科技改变生活的理念。




二、虚拟学习环境

虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境,如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验,从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动的灌输有着本质的差别,业界很多虚拟现实公司只能提供三维漫游等简单的视景开发支持,其拥有的几何模型干涉检查、交互操作支持等也非常简单,而为此特殊开发的专用模块不但价格昂贵,且源代码有限开放难以满足用户个性化开发应用需求。

真正的虚拟仿真应提供复杂场景图形、声音、交互操作、干涉检查等多方面的支持,从而可以简化应用系统的开发,提供应用系统的功能和性能。平台系统表现为一个视景和声音开发支撑平台和多个开发支持工具可以为用户提供各类VR应用系统的开发。概括地说,虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式,与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比,虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。虚拟现实中的"现实"是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境,它可以是实际上可实现的,也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而"虚拟"是指用计算机生成的意思。
因此,虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境,人可以通过使用各种特殊装置将自己"投射"到这个环境中,并操作、控制环境,实现特殊的目的,即人是这种环境的主宰。


 

三、虚拟实验


利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难以比拟的优势:

1、节省成本。 通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制。许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统,学生足不出户便可以做各种实验,获得与真实实验一样的体会。在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本。

2、规避风险。 真实实验或操作往往会带来各种危险,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做各种危险的实验。例如:虚拟的飞机驾驶教学系统,可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。

3、打破空间、时间的限制。 利用虚拟现实技术,可以彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现给学生观察。

4、虚拟实训基地 利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设备”与“部件”多是虚拟的,可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新,使实践训练及时跟上技术的发展。



同时,虚拟现实的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,这非常有利于学生的技能训练。包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能、电器维修技能等各种职业技能的训练,由于虚拟的训练系统无任何危险,学生可以不厌其烦地反复练习,直至掌握操作技能为止。

五、虚拟仿真校园

教育部在一系列相关的文件中,多次涉及到了虚拟校园,阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用,它由浅至深有三个应用层面,分别适应学校不同程度的需求:

1、简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。

2、基于教学、教务、校园生活,功能相对完整的三维可视化虚拟校园。

3、以学员为中心,加入一系列人性化的功能,以虚拟现实技术作为远程教育基础平台。

4、虚拟远程教育 虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所,通过交互式远程教学的课程目录和网站,由局域网工具作校园网站的链接,可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育,还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会,创造更大的经济效益与社会效益。

随着虚拟现实技术的不断发展和完善,以及硬件设备价格的不断降低,我们相信,虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力,将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐,最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。





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