探索虚拟现实技术在实验教学中的应用

更新时间:2019-03-06 10:49 | 来源:新闻中心 | 作者: | 点击数:

论文关键词:虚拟现实教学互动

论文:本文介绍了虚拟实验系统的特点,指出了虚拟技术在实验教学中的优势,给出了虚拟实验系统构建的基本思想和系统结构,阐述了虚拟现实技术在实验教学中的应用方法。方法。

探索虚拟现实技术在实验教学中的应用

实验一直是与教学相关的最重要的活动之一。它可以让学生对鲲理解知识生成和开发过程感觉更好,使无聊的理论知识成为图像,易于理解。该实验不仅可以帮助学生巩固理论知识,提高他们通过实验手段探索科学知识的能力,还可以激发学生探索未知世界的兴趣,提高他们的创新能力。然而,许多当前的实验问题严重限制了教学质量。如果实验的成本太高,用于进行实验的仪器和设备通常很昂贵,实验材料相对昂贵,并且一些实验仪器昂贵并且需要经常更新。然而,许多学校仍在努力获得实验资金。什么是实验设备的不完善的设备和仪器,即设备已经过时。即使使用复杂的新型实验设备,传统实验在空间和时间上的局限性也可能不足以让大量学生同时进行实验。为了缓解实验教学的压力,提高实验教学质量,可以采用虚拟实验系统辅助实验教学的发展。 杏耀娱乐

一种鲲虚拟现实技术

虚拟现实技术(virjlreaj,简称vr技术)出现在20世纪60年代。随着处理器技术的发展和鲲数字信号处理技术鲲传感技术的发展,近几十年来它已在国内外发展。形成了虚拟现实的研究热潮。

虚拟现实系统提供了先进的人机界面,为用户提供直观,自然的实时感知交互方式,如视觉鲲听力鲲触觉,这对用户的操作最为方便,从而减轻了用户的负担。提高系统效率。虚拟现实技术有三个突出的特点。: Immersion鲲 Interactivity鲲想象力。虚拟现实系统由两部分组成。:是创建的虚拟环境的一部分,另一部分是干预者。虚拟现实的核心是强调两者之间的互动,这反映了人们在虚拟环境中的体验。我们可以给出一个虚拟现实的概念模型,如图1所示。两个鲲虚拟实验系统1.虚拟实验系统的特点(1)高度共享。虚拟实验系统在地理和时间限制方面不同于传统实验。它不仅可以接受本地用户的访问,而且具有访问权限的远程用户也可以使用该系统。并且没有必要考虑使用时间,实验者可以随时进行实验。虚拟实验系统为用户提供了一个实验环境,可以在任何时间从鲲随时随地访问,大大增加了信息和实验资源的共享。?(2)强大的互动能力。为了给用户提供逼真的实验环境,虚拟实验系统往往具有强大的交互功能。实验者和虚拟实验对象可以与鼠标点击或拖动操作交互。实验者可以实时观察实验现象和实验。结果。

(3)支持协作。虚拟实验系统提供了多种在用户之间传递信息的方式。

2.虚拟实验系统的建模

如何构建教学虚拟实验系统,使其具有丰富的实验内容表现模式鲲提供生动的实验内容,让学生实现从感知到理解的过程,一直是虚拟实验教学研究的热点问题之一。系统。

虚拟实验系统的构建是各种技术的组合。首先,构建实验过程所需的各种仪器和设备以对场景进行建模。 3D虚拟场景模块的建立基于真实场景。因此,在虚拟场景建模之前,应对实验室环境进行现场测试,并对建筑物进行筛选,以构建真实的实验环境。使用viml语言完全构建复杂的3D模型非常麻烦,而且建模方法缺乏直观性,而3dsmax强大的3D建模功能和转换为v文件格式输出的能力使其成为虚拟3D。在场景中广泛使用。在实际建模过程中,我们根据模型的特点选择建模方法。简单模型,直接使用vrml中的简单几何图块纹理方法,用于复杂场景,使用3dsmax建模和输出vrmi,文件格式。当然,虚拟实验建模过程中的巨大建模工作量对软件的建模效率提出了很高的要求。因此,我还在建模过程中使用了高效的照片建模软件canoma,canoma。它是metacreations(现为vie鲲vpoint)的软件产品,它允许我们直接从一张或多张照片创建3D模型而无需建模,因为3D模型是使用真实照片直接生成的,因此效果非常真实;和cailoma可以生成vrm,网络使用的文件格式。为了反映真实仪器的特性,有时使用闪光技术来实现仪器的逼真外观并提供一些基本的相互作用。

3.虚拟实验系统中的交互

交互性是虚拟实验系统中的一个严重问题。一种是当用户浏览场景时,主输入设备是鼠标。此时,检测器实际上检测鼠标的鼠标的各种操作,例如点击鼠标的鲲,指向拖拽鲲等,以便制作场景。相应的反应。检测此类操作的监视器是联系类型监视器。描述这种监视器的节点具有接触监视节点触摸传感器和planesensor节点鲲spheresensor节点鲲cylindersens0r节点;另一个是用户接近场景中的对象的程度,并且对象相应地响应,从而形成用户和虚拟对象。相互作用。?在所有仪器和设备成功添加到现场后,用户应该可以自由地拿起他进行实验所需的实验设备,从而为用户提供选择实验设备的界面。当用户选择仪器时,为了向用户提供所选择的界面,我们设计了一个按钮供用户在实验仪器的原型中进行选择。如果选中,您可以单击“按钮”(e,只需单击“返回”按钮而不使用它。由于用户需要与系统交互,系统需要根据用户的选择与后台数据库通信,我们使用javaapplet.applet具有良好的网络传输透明性,图2显示了浏览器通过appl访问数据库的整个过程。

三个鲲虚拟实验集成系统结构

1.软件程序集成

软件程序是虚拟实验系统的重要内容,是系统的灵魂。在虚拟实验系统中,我们将软件程序部分集成在分层和模块化设计模式中。集成软件程序根据集成度分为不同级别的模块。属于不同层次的模块充分反映了整体与部分之间的关系。每个模块都可以视为下一级多个模块的整体集成。模块可以看作是前一级模块的一部分,层之间的关系作为一个整体和部分为系统结构提供了灵活的方式。 2.系统功能集成

系统功能集成基于软件程序集成。系统功能集成是系统结构集成的体现。系统结构的有效集成是系统功能集成的基础。在虚拟实验系统中,软件程序的集成确保了系统功能在不同级别的集成以及级别之间的灵活性。不同集成级别形成的系统功能在系统构建鲲修改鲲维护中起到了重要的结构支撑作用。

3.仪器软面板集成

仪器软面板是虚拟实验系统的关键特性之一。在传统的实验系统中,仪器通常带有显示器,以及相关的操作组件和按钮,以形成操作员面板。面板的形式以及组件和按钮的功能是固定的,不能修改或设置。在虚拟实验系统中,各种仪器和设备的操作面板显示在计算机的显示屏上。面板由软件程序组成和设置,由键盘鲲鼠标和其他外部输入设备控制,面板的形式和每个组件和按钮的功能可以根据需要定制,并且多个仪器的面板可以组合在一起,并且可以简化一个仪器的面板。仪器软面板的形式和功能的这种灵活性是系统集成的体现。网络集成网络的出现使分布式结构成为可能。在虚拟实验系统中,我们可以通过网络突破时空的限制,并将更多的协议方和运营商集成到一定程度的集成中,共同完成实验项目。当我们谈论整合问题时,我们必须与相应的分散程度相关联,就像整体和部分之间的关系一样,每个整体都可以看作是一个更大整体的一部分,每个部分都可以看作是更多的是整体的一小部分。分布式网络确保了系统结构的集成。?四个鲲虚拟实验教学应用优势

从虚拟实验的技术优势和当前实验教学的需要出发,现在主要优势在于以下几个方面。:

1.开放资源

从虚拟实验的技术实现来看,实验教学中的有效资源都是开放的,这使得实验项目从开发到运行,后来的数据处理和实验课程的审查都向学生开放,学生可以使用系统软件程序模块。和实验项目设计模板,以帮助实验设计的形成和发展;利用数据分析和处理工具包进行实验数据的分析和处理,获得定期知识:教师的指导意见鲲学生的交流信息和实验故障及错误分析等信息资料可以帮助学生学习实验课程总结和复习补充鲲的知识。

2.开放组织

虚拟实验将实验资源开发鲲实验项目开发和实验操作网络化为鲲平台,因此实验内容鲲的时间和位置以及其他组织形式是开放和选择性的。针对目前的实验教学,跨学科的鲲跨区域鲲实验同时进行,虚拟实验提供的组织形式的开放性为实验教学模式的拓展提供了技术准备。

这个对象是开放的

虚拟实验的网络功能可以根据不同的对象设置不同权限的系统身份,实验参与者可以根据需要实现学习和交流的目的。在实验教学中,对象的身份基本上分为三个层次和三个身份。这三个级别是指系统管理员鲲教师和技术人员鲲学生。这三个身份适合学习者。:实验参与者鲲远程实验课程学习者鲲实验爱好和探索者。

五个鲲摘要

本文将虚拟现实技术引入实验教学环节,在一定程度上提高了实验的开放性,降低了实验成本,在实验环节中激发了学生的兴趣和主观能动性,但在虚拟实验中却是如此。设置过程中的交互问题仍然是值得讨论和研究的主要问题。参考文献:






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