虚拟现实技术在科普教育中的研究及实践——以虚拟人工交换的三维建模为例62

北京邮电大学硕士学位论文虚拟现实技术在科普教育中的研究及实践——以虚拟人工交换的三维建模为例姓名：宋乃亮申请学位级别：硕士专业：教育技术学指导教师：冯甦中20090309虚拟现实技术在科普教育中的研究及实践——以虚拟人工交换的三维建模为例作者：宋乃亮学位授予单位：北京邮电大学相似文献(10条)1.学位论文特荣夫科普展览中基于虚拟现实技术的研究与应用——以虚拟人工交换软件的框架与交互设计为例2009随着社会、经济、文化的发展，科学技术的飞速进步，现代公共科技场馆在国民科技教育方面的积极作用逐渐得到社会的认同，公共科技场馆的建设在不少地方被提上日程。20世纪70年代以来，科技馆的建馆思想在发生着变化，其展览教育功能更为突出。得益于计算机图形学的发展，虚拟现实技术已成为科技馆科普展教的主要手段之一，它使得科普展教的形式呈现出多样化、人性化、生动化的特点。本文以应用于山西移动科普展馆的虚拟人工交换软件为应用背景，对构建虚拟现实软件的手段和方法进行了分析研究。该软件采用了基于Virtools、VC和Flash的可视化方法，取得了较为满意的应用效果。本文首先阐述了科普的界定，并从各个维度对科普进行了介绍，同时还介绍了虚拟现实的概念与特征，总结了它在科普教育中的应用与意义；其次，对本文应用到的技术进行了简介，详细介绍了Virtools开发平台及其开发流程；再次，根据科普的特征，对虚拟人工交换软件进行了分析设计，阐述了软件的主要流程特点，根据基于Virtools开发的基本流程，详细介绍了该系统的实现步骤；最后扼要总结了全文的工作，并指出了今后研究和开发需要进一步解决的问题。2.学位论文戴俊凯虚拟现实技术在《摄影技术》课程教学中的应用研究2008虚拟现实技术(VirtualReality，简称VR)是一种出现于20世纪80年代末的计算机领域的最新技术，它以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化并与使用者相互作用的三维世界，在视、听、触、摸等感知行为的逼真体验中，使参与者可以获得直接参与以及探索虚拟对象在所处的环境中的作用与变化的感受。虚拟现实技术己在娱乐、医疗、工程和建筑、教育和培训、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，是21世纪广泛应用的一种新技术。在教育领域，虚拟现实技术也具有广泛的作用和影响。它为学生提供生动、逼真的学习环境，使学生成为虚拟学习环境的一名参与者，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。随着微型计算机的性能迅速增强，使在教学、科普教育和技术研究领域中应用虚拟现实成为可能。如何在课堂教学中创建虚拟现实课件，使学生在课堂教学中体验虚拟现实的乐趣，将成为一个重要的研究课题。基于VR的多媒体课件是多媒体课件与VR技术的结合，在多媒体课件中应用虚拟现实技术必将成为多媒体教学课件的主要发展方向。本文通过对VRML虚拟现实技术的分析，结合摄影技术课程教学中存在的问题，开发了摄影构图虚拟现实实例，从而得出了利用VRML开发虚拟现实的一般步骤和过程。本文共分五章，主要讲述了三个方面的内容：第一章和第二章主要介绍虚拟现实技术基本概念和虚拟现实技术开发工具VRML；第三章主要分析了当前摄影技术课程在多媒体教学中存在的不足以及摄影构图实例开发的可行性；第四章和第五章是重点，在第四章中，深入的探讨了利用VRML开发工具开发摄影构图实例的详细过程，以及在课堂教学中的应用方法。接下来在第五章中，对第四章给出案例的制作过程进行了详细的论述，解释了一般虚拟现实应用的开发过程。最后对虚拟现实技术的应用进行了小结，同时对虚拟现实技术的发展进行了展望。3.学位论文王顺玲基于VRML技术的数字科技馆构建研究2006网络技术的发展，特别是互联网的高速发展，正在改变着人们的生活。以展示、科普教育作为其基本功能的科技馆(科技活动中心，科技博物馆)也正在由传统科技馆向数字科技馆转变。而随着网络带宽的飞速增长以及三维图形技术的日益成熟，人们也不再仅仅满足于传统网页上只使用字符、文本和静止画面的简单技术，而是希望一种交互性能更好的三维网页技术能够尽快产生。虚拟现实(VirtualReality)的各种技术近几十年来的巨大发展将这种虚拟空间的美好梦想变为可能，而VRML(VirtualRealityModelingLanguage虚拟现实建模语言)的出现则将实现“虚拟三维网页”的可能最终变为现实。在本文中，对虚拟现实及虚拟现实建模语言VRML进行了系统的学习、研究，并对目前国内外虚拟场景的实现技术进行了分析比较，对三维技术中的关键技术进行了理论分析和应用研究，特别是对场景建模和优化技术进行了深入研究。最后通过VRML，JavaScript语言和3DSMAX建模软件实现一个基于PC机的桌面式虚拟现实系统。本文研究的内容主要是基于VRML的虚拟三维网页技术的具体实现过程。也就是说，本文以VRML为基础，同时结合3DSMAX等优秀的开发工具，提出一套实现三维虚拟数字科技馆的有效方案。4.学位论文孙宏基于虚拟现实技术的网络实验系统研究2005虚拟现实技术(VirtualReality，简称VR)，是出现于20世纪80年代末的一种计算机领域的最新技术，它以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化并与使用者相互作用的三维世界，在视、听、触、摸等感知行为的逼真体验中，使参与者可以获得直接参与以及探索虚拟对象在所处的环境中的作用与变化的感受。虚拟现实技术已在娱乐、医疗、工程和建筑、教育和培训、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，是2l世纪广泛应用的一种新技术。在教育领域，虚拟现实技术也具有广泛的作用和影响，为学生提供生动、逼真的学习环境，使学生成为虚拟学习环境的一名参与者，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。在教学改革中，实践环节成为学生(尤其是理工科类学生)深刻理解理论知识的一个重要方面，成为教学中不可缺少的重要组成部分。目前许多高校实验室存在教学设备陈旧、教育资金不足，难以满足日益增长的学生的需求和跟上科学技术日新月异发展步伐等问题，随着微型计算机的性能迅速增强，虚拟现实技术的迅速发展，在教学、科普教育和技术研究领域中应用虚拟实验室成为可能。如何在网络上创建虚拟实验室，使学生在网上远程操作实验，成为一个重要的研究课题。所谓虚拟实验室，是指利用虚拟现实技术实现的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应的实验室环境、有关的仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。本文阐述了虚拟实验室研制的重要意义，分析了虚拟实验室的特点和应具备的主要功能，介绍了运用虚拟现实技术建立网络虚拟实验室的关键技术和设计原则，提出了基于Web的虚拟实验室模型、体系结构、实现方案。说明了实现虚拟实验室必须解决的三个关键问题：虚拟实验环境的建立和元器件的建模、虚拟实验的操作及实验现象的演示、虚拟实验中交互功能的实现。本文对实现虚拟实验系统的工具如Java、Flash、VRML、ActiveX、QTVR等的特点进行了分析，指出它们适合设计虚拟实验的原因，比较了它们之间的优缺点；讨论了如何利用VRML和ASP实现网上三维人机交互技术。通过分析，本文得出在远程教育中建立虚拟实验室是必要的而且可行的结论，同时对如何将虚拟现实技术引入到虚拟实验室中，如何用VRML、ASP、EDA设计《计算机组成原理》网络虚拟实验系统提出了解决方案。最后，对全文进行了总结，指出了进一步努力的方向，对结合虚拟现实技术的网上教育的发展趋势进行了展望。5.学位论文叶培彬基于Web3D的网络课程的设计与开发研究——以《吊顶装饰施工》网络课程为例2010虚拟现实是出现于20世纪80年代末的一种高新技术，是继计算机和网络技术之后出现的又一新兴技术，虚拟现实以其高度的仿真性和沉浸性很快被运用于许多领域。目前，虚拟现实技术己经在娱乐、医疗、工程、城市规划、教育和培训、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了广泛应用。在教育和教学领域，虚拟现实技术也具有很大的作用和影响。虚拟现实能为学习者提供生动、逼真的学习环境，使学习者成为虚拟学习环境的直接参与者，这对于调动学习者的学习积极性，突破教学中的重点、难点，培养学习者的各项技能都将起到积极的促进作用。随着电子计算机性能的不断提高，虚拟现实在教学、科普教育和技术研究领域中应用已成为可能。如何设计和开发虚拟现实课件，以及如何在教学中使用虚拟现实课件，使学生在教学中体验到虚拟现实带来的乐趣，将成为今后一个重要的研究课题。Web3D技术被称作是网上的虚拟现实技术，是虚拟现实技术的主要代表之一，克服了传统的网络课件的限于二维空间、沉浸性不强的缺点，以良好的三维性、灵活的交互性及对硬件资源要求的简易性等优点而被教育教学广泛应用。其自身的特点更是符合建构主义学习的要求，因而基于Web3D技术的网络课程的设计和开发研究是时代所需，是教育教学改革中的重要组成部分。论文首先介绍了本研究的背景，实践性课程存在着许多的现实问题，Web3D应用于教学的条件已基本具备。研究基于Web3D的网络课程设计首先要为其寻找理论支持，在理论的指导下思考如何设计基于Web3D的网络课程。基于对建构主义、“经验之塔”等理论的分析研究，提出了基于Web3D的网络课程的设计原则和设计策略。依照提出的设计原则和设计策略，利用Web3D开发工具converse3d和vr-platform，自主设计和开发了基于Web3D的吊顶装饰施工网络课程。通过实际的教学应与，该网络课程已取得了很好的评价。通过系统的理论研究和实践探索，验证了之前提出的设计原则和设计策略的正确性，同时也发现了理论研究中存在的不足，修正和补充了已有设计理论。同时，基于Web3D的《吊顶装饰施工》网络课程的设计和开发，为把Web3D作为一种新的教学手段引入建筑装饰教学进行了一次有益的尝试，并提供了一个具体的解决方案。关键词：虚拟现实；Web3D；网络课程；设计；开发6.学位论文张艳梅多人在线虚拟场景关键技术研究与实现2009虚拟现实和网络技术已经极大地改变人类生活和工作方式。虚拟现实(VirtualReality,简称VR)技术是二十世纪末才兴起的一门综合性信息技术，其本质是运用计算机对现实世界或者虚构世界进行全面的仿真，生成一个融合三维视觉、听觉、触觉甚至嗅觉的感觉世界，用户借助一些三维设备和传感设备来完成头部转动、手势等人的自然技能与这个环境的交互操作，使其仿佛置身于电脑所建立的仿真世界中。网络使人们可以随时随地地进行信息访问，彼此之间的距离也被大大拉近。多人在线虚拟场景又称协同虚拟环境(CollaborativeVirtualEnvironment)，分布式虚拟环境(DistributedVirtualEnvironments，简称DVE或DVR)等，是虚拟现实与网络技术相结合的产物。其目标是为用户提供一个具有真实感和空间感的共享虚拟空间，以便人类可以在其中更加自然、协调地与他人进行交互和协同工作。在该虚拟空间中，处于不同地理位置的人们可以通过网络进入仿真的虚拟世界，与任何人进行逼真的会面与交流。多人在线虚拟场景代表了下一代计算机网络应用的发展方向。当前，网络教育中由于所采用的资源多是传统的基于Web的文本、图像或者视频信息，形式单一，交互性弱，趣味性低而无法满足广大青少年对对沉浸性、交互性和多感知性的需要，难以吸引广大青少年的参与。在此背景下，本文在总结和借鉴国内外有关协同虚拟环境已有研究成果和应用系统设计的基础上，针对网络教育中存在的问题，开展多人在线虚拟学习场景的研究工作，提出建立一个三维的多人在线虚拟学习社区的构想，将其应用在网络科研平台和网络科普教育等方面，将有助于更好的开展教育和科研工作。本文首先对多人在线虚拟场景进行了概述，结合多人在线虚拟场景的基本定义，场景的特点，给出了多人在线虚拟场景的需求说明，基本运行方式和多人在线虚拟学习社区的总体设计。又由于虚拟学习社区中学习形式多种多样，将其分为探险类学习、益智类学习、语言类学习三大类，其中学习场景构建的流程基本类似