虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨

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1、第二期益阳职业技术学院学报NO.22009年6月JournalofYiyangVocationalandTechnicalCollegeJun.2009虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨张璇（扬州职业大学江苏扬州225009）[摘要]本文对虚拟实验系统的特点做了介绍，指出了虚拟技术在实验教学中的优势，并给出虚拟实验系统构建的基本思想以及系统结构，明确虚拟现实技术在实验教学中的应用手段和方法。[关键词]虚拟现实虚拟实验系统交互[中图分类号]G424.31[文献标识码]A引言的操作，从而减轻了用户的负担，提高了系统的

2、工实验一直都是与教学息息相关的重要活动之作效率。虚拟现实技术具有三个突出特征：沉浸性、一。无论是在高中还是在大学，实验都有着不可替交互性、想象性代的作用，它使学生更好地感受、理解知识的产生虚拟现实系统由两部分组成：一部分为创建的和发展过程，让枯燥的理论知识变得形象易于理虚拟环境，另一部分为介入者。虚拟现实的核心是解。实验不仅能帮助学生巩固理论知识，提高通过强调两者之间的交互操作，即反映出人在虚拟环境实验手段探索科学知识的能力，还能激发学生探索中的体验。我们可以给出如图1-1的虚拟现实的概[1]未知世界的兴趣，增强

3、创新能力。然而，在目前，念模型：实验方面存在的诸多难题却严重限制了教学质量感官刺激信号的提高。首先是实验成本过高。进行实验的仪器和感知世界介设备往往代价昂贵，实验材料也比较贵；而且有的入虚拟环境者反应动作实验仪器损耗较大，需要经常更新。而许多学校在反应系统实验经费上又捉襟见肘，要么是实验配套的设备和仪器不完善，要么就是仪器设备陈旧过时。即使有图1-1虚拟现实的概念模型完善的较新的实验设备，传统实验在空间和时间上2、虚拟实验系统[2]的限制也可能无法满足大量学生同时进行实验的2、1虚拟实验系统的特点需要。为了缓解实

4、验教学的压力，提高实验教学的（1）共享程度高。虚拟实验系统不同于传统实质量，人们提出采用虚拟实验系统来辅助实验教学验在地域和时间上的限制，它不仅可以接受本地用的开展。户的访问，有访问权限的异地用户也可以使用系1、虚拟现实技术统。并且也无需考虑使用时间的问题，实验者可以虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR技随时进行实验。虚拟实验系统为用户提供了一个可术）出现于20世纪60年代，随着处理器技术的大以在任何时间、任何地点访问的实验环境，极大地幅度提高以及图形绘制技术、数字信号处理技术、提高了信息与实验资

5、源的共享程度。传感技术的发展，近几十年来在国内外形成了对虚⑵强大的交互能力拟现实的研究热潮。为了向用户提供一个逼真的实验环境，虚拟实虚拟现实系统提供了一种先进的人机界面，它验系统往往都具有强大的交互能力，实验者和虚拟通过为用户提供视觉、听觉、触觉等直观而自然的实验对象之间可以通过鼠标的点击或者拖曳操作实时感知交互的方法和手段，最大程度地方便用户进行交互，实验者可以实时地观看实验现象和实验[收稿日期]2009-05-12[作者简介]张璇(1975-），硕士，江苏扬州职业大学信息工程学院讲师。-64-张璇：虚拟现实技

6、术在实验教学中应用的探讨结果。行实验，所以要提供用户选取实验器材的接口。当⑶支持协作用户在选择某件仪器，为了提供给用户选择的接虚拟实验系统提供了多种方式来完成用户间口，我们在实验仪器原型中设计了供用户选择的按的信息交流。钮。如果选中时就可以点击按钮“takeit”，无需使2、2虚拟实验系统的建模用就只要点击“放回”按钮。由于用户需要与系统进如何构建教学型虚拟实验系统，使其能够拥有行交互，同时系统需要根据用户的选择与后台数据丰富的实验内容表现方式、提供形象生动的实验内库进行通信，因此我们使用JavaApplet。A

7、pplet容，让学生实现从感知到理解的过程，一直是研究具有良好的网络传输透明性，图2-1显示了浏览器教学型虚拟实验系统的热点问题之一。通过Applet来访问数据库的整个过程虚拟实验系统的构建是将多种技术综合运用，结果返回首先构建实验过程所需要的各种仪器设备，对于场数据请求景进行建模。三维虚拟场景模块的建立是以某一实浏览器web服务器景为基础的，因此在虚拟场景建模之前需要对实验下载室环境进行实地考察并对建筑物进行筛选，从而构Applet数据库JDBC建具有真实感的实验环境。对于仪器设备完全用VRML语言建立复杂的三

8、维模型是相当烦琐的，而图2-1Browser通过JDBC访问数据库的过程且建模方法缺乏直观性，而3DSMAX强大的三维建模功能以及对具有转换为VRML文件格式输出的功3、虚拟实验集成的系统结构能，使其在三维虚拟场景中广泛应用。我们在实际(l)软件程序集成的建模过程中，根据要建立模型的特点选择建模方软件程序是虚拟实验系统的重要内容，是系统法。简单模型，直接采用VRML中简单