基于虚拟现实技术的实验教学系统及其特点

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1、技术与应用总第267期中国电化教育2009．4文章编号：1006—9860（2009）04—0108—04基于虚拟现实技术的实验教学系统及其特点黄剑玲1，邹辉2（1．上饶师范学院数学与计算机系，江西上饶334000；2.上饶职业技术学院机械系，江西上饶334000）摘要：针对目前我国高等学校普遍存在实验设备不足、型号落后、难以更新换代跟上科技发展的现象，虚拟现实技术的应用为高校实验教学提供了一个良好的解决方案。本文简单介绍了虚拟现实技术的特点，通过对虚拟现实实验教学系统的详细分析，探讨了虚拟现实技术对实验教学的影响。关键词：虚拟现实；实验教学；人机交互中图分类号：G434文献标识码：A

2、实时产生与真实世界相同的感觉，使人与虚拟世界一、引言融为一体，人们可以直接观察周围世界及物体的内实验是教学活动的重要环节，实验教学和课堂在变化，与虚拟世界中的物体进行自然的交互。理论教学相辅相成，主要对课程的理论作出科学验虚拟现实具有三个基本特征：[3]沉浸性，是指观证或展开演绎，让学生加深对理论的认识，同时通过察者对虚拟世界的情感反映，这种感觉能使用户全实验培养学生的创新意识和科学严谨的作风。[1]目前方位地投入这个虚拟世界，这是虚拟现实的首要特许多院校普遍存在实验设备不足、型号落后、难以更征；交互性，是指虚拟现实是一个开放的环境，能对新换代跟上科技发展的问题，为实现培养目标，往往用

3、户的输入做出响应，并能通过监控装置来影响用投入了大量资金购进和更新设备，但仍跟不上学生户和被用户影响；想象性，是指虚拟现实不仅是一个规模迅速膨胀、信息技术的迅猛发展和新技术不断媒体、一个高级用户界面，还是一个应用系统，它以涌现的速度，因而在不同程度上影响到学生动手能生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三力和创新能力的培养。笔者认为虚拟现实技术的发个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。展为我们找到了解决这一矛盾的有效方法。三、虚拟现实实验教学系统利用虚拟现实技术在多媒体计算机上建立虚拟实验室，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其1.基本原理境般地操作虚拟仪器，操作结果可以通过

4、仪表显示，基于VR的实验教学是利用科学计算可视化反馈给学生来判断操作是否正确。这种实验既不消的理论与方法来再现实验教学。[4]VR不仅要求立体耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，视觉上的沉浸感，还需要可以和三维可视化场景进直至得出满意结果。行交互的能力，这些功能的具备，才能从一定程度上消除用户感觉上对存在于VR空间中一个物体对象二、虚拟现实技术的存在性的怀疑。在三维造型软件构造的场景中，一虚拟现实VR（VirtualReality）是20世纪以来科些几何体实质上只是存在立体拓扑关系或是仅仅生学技术进步的结晶，集中体现了计算机技术、计算机成物体的轮廓。维度的精确性和可编辑能力对

5、于造图形学、传感技术、人体工程学、人机交互理论等多型程序是关键的，而与行为相关的数据对VR系统个领域的最新成果。[2]它以计算机技术为主，利用计来说却更加重要。系统应该具备强大的人机交互功算机等设备来产生一个看起来像真的、听起来像真能，可视化映射技术可以双向服务，将图形、动画在的、摸起来像真的三维虚拟世界。其基本方法和目标屏幕的表现形式映射成系统虚拟仿真所需的数据文是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器件，系统虚拟仿真计算所产生的数字信息转变为直创建一个使参与者身临其境、具有完善的交互能力、观的、以图像或图形信息表示的随时间和空间变化能帮助和启发构思的信息环境，即让用户在人工合的

6、物理现象或物理量呈现在实验者面前。人机交互成的环境里获得角色的体验。在这个虚拟世界中，能界面必须和谐，尽量逼近物理原型。发展虚拟现实技1082009．4中国电化教育总第267期技术与应用术和自然人工场景技术的结合，即可实现“身临其讨论。例如，在外语教学中，可以通过虚拟学生到国境”的真实感受。外旅游的情境，让学生与人交谈，达到训练学生口语虚拟现实实验教学系统通常由硬件与软件两部的目的。分组成。[5]主要的硬件设备有计算机、跟踪设备、触觉四、虚拟现实实验教学系统的优点器与运动反馈设备等。主要的软件有操作系统和窗口系统，有图形图像处理与开发、语言识别系统、虚1.教学手段先进拟现实处理等工具软

7、件。一般来说，专业实验设备体积较大而实验教学2.特点的场地有限，教师在讲授设备操作、使用、注意事项虚拟仿真教学实验可以集文字、图形、图像、三时，只有在设备附近的少数学生能看清楚；没有实践维动画和声音于一体，利用人工智能和超链接的能经历的学生，在生产车间进行操作存在一定的危险力，为操作者提供一个人机交互的、界面友好的、开性；教师只能对机械外表进行讲授，而机器的运作原放式的虚拟环境。[6]虚拟现实技术把计算机合成的信理及内部运作无法了解。而用虚拟现