虚拟实验教学的设计与实现

虚拟实验教学的设计与实现

论文摘要

虚拟现实技术是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维虚拟环境。由于虚拟现实技术能够创造前所未有的内容和更加丰富神奇的环境,身临其境地交互,使其在模拟演示、军事训练、实验与实践等方面体现出强大的优势。虚拟现实技术不断被推广应用,深刻地影响着社会各个领域,教育领域也不例外。利用最新虚拟现实技术来开发虚拟实验教学环境,有助于解决学校教育和远程教育中实验室资源的瓶颈。多媒体教室系统已广泛的应用于教学之中,大大提高了教学质量和效率。由于多媒体教室系统设备价格高,而且多媒体教室系统也存在规格不一,操作不当,易损坏的情况。基于多种原因(仪器少、价高,需要专人讲解等),许多学校的多媒体设备不能够满足学生系统学习的需要,采用虚拟实验是解决这一问题的有效途径。本文将从虚拟实验教学的实际出发,研究和开发虚拟多媒体教室系统。本文首先通过分析、比较不同的虚拟现实技术的性能、特点等,发现EONReality从低端桌面型虚拟现实到高端,结合多种虚拟现实硬件设备的虚拟仿真应用,都有全面的解决方案,具有顶级的视觉效果。选择一种基于EON Reality的桌面式WeB虚拟现实技术方案,可很好地满足教学虚拟现实系统的开发。进一步地,通过技术比较,确定通过专用的VR工具软件,配合第三方的建模软件开发桌面虚拟环境的技术开发路线;依据技术路线规划设计方案,通过尝试创设交互的虚拟教学环境,来验证技术路线的可行性,为今后进一步的研究奠定基础。最后,通过运用技术路线,以3D MAX作为建模工具,用EON Studio软件作为互动场景制作来进行实际开发,初步验证所提技术路线的可行性和有效性,并给出了应用实例。本研究和设计的价值体现在如下三个方面:寻找出了适合于教育技术从业者进行VR技术开发的技术路线;开发虚拟现实多媒体教室系统,解决了多媒体教室系统知识的教学和实践问题;为虚拟现实技术和其他技术应用于教学提供思路和启发,更好的促进技术与课程的整合。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 选题背景
  • 1.2 国外研究现状
  • 1.2.1 美国的研究状况
  • 1.2.2 日本的研究状况
  • 1.2.3 英国的研究与开发
  • 1.3 国内研究现状
  • 1.4 研究意义及主要内容
  • 第2章 相关的技术介绍
  • 2.1 多媒体的概念
  • 2.2 多媒体技术主要特点
  • 2.3 多媒体教室系统方案
  • 2.4 虚拟现实技术概述
  • 2.4.1 虚拟现实概念
  • 2.4.2 虚拟现实技术的原理
  • 2.4.3 虚拟现实技术的基本特征
  • 2.4.4 虚拟现实技术的分类
  • 2.5 主流虚拟技术的性能比较
  • 2.6 EON STUDIO技术分析
  • 2.6.1 EON Studio的工作原理
  • 2.6.2 EON Studio的技术优势
  • 2.6.3 制作和发布 EON Studio作品的基本流程
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 虚拟多媒体教室系统开发方案
  • 3.1 设计依据
  • 3.2 场景设计方案
  • 3.3 互动设计方案
  • 3.3.1 界面风格
  • 3.3.2 人机互动设计方案
  • 3.4 开发平台
  • 3.5 开发流程
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 虚拟教室中的建模技术
  • 4.1 基础建模
  • 4.2 高级建模
  • 4.3 建模过程
  • 4.4 3D MAX建模优化
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 场景互动技术实现
  • 5.1 场景互动方式
  • 5.2 开发的基本过程
  • 5.3 导入3D物体
  • 5.4 场景互动的制作过程
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 系统结果及测试
  • 6.1 作品的发布
  • 6.2 测试效果分析
  • 第7章 总结与展望
  • 7.1 本文总结
  • 7.2 未来展望
  • 参考文献
  • 附录一 调查问卷
  • 附录二 作品使用指南
  • 攻读学位期间的研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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