虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件

第4章虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

5/9/20241虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新興的技術(shù)類學(xué)科，因其能創(chuàng)造逼真的學(xué)習(xí)場景、并為學(xué)習(xí)者提供與場景良好的交互等特點，既可以為學(xué)習(xí)者提供一個真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，克服研究性學(xué)習(xí)受到場地、時間等因素的限制，又可以排除其他對學(xué)習(xí)不利的影響因素。學(xué)習(xí)本章時多參閱其他書籍中的有關(guān)知識。5/9/20242虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件本章知識內(nèi)容概覽1.虛擬現(xiàn)實的定義2.虛擬現(xiàn)實的本質(zhì)特征3.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類4.虛擬現(xiàn)實的Web3D技術(shù)5/9/20243虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述1.虛擬現(xiàn)實的基本概念虛擬現(xiàn)實是指用立體眼鏡、傳感手套等一系列傳感輔助設(shè)施來實現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實，通過這些設(shè)施以自然的方式（如頭的轉(zhuǎn)動、手的運動等）向計算機送入各種動作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設(shè)施使人們得到三維的視覺、聽覺及觸覺等感官世界，隨著人們不同的動作，這些感覺也隨之改變。用戶可以從自己的視點出發(fā)，利用自然的技能和某些設(shè)備對這一生成的虛擬世界中的客體進行瀏覽和交互性考察。虛擬現(xiàn)實是一項綜合的技術(shù)，涉及計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、傳感技術(shù)及人工智能等技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的根本目標(biāo)就是達到真實的體驗效果和提高人機交互的功能，能夠達到或者部分達到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)一般稱為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。5/9/20244虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件2.虛擬現(xiàn)實的本質(zhì)特征虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個基本特征:，即Immersion(沉浸)、Interaction(交互)和Imagination(構(gòu)想)。用這三個“I”說明虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三個基本特征。圖4.1虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的特征5/9/20245虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件3.虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的分類（1）沉浸式VR系統(tǒng)（2）桌面式VR系統(tǒng)（3）增強式VR系統(tǒng)（4）分布式VR系統(tǒng)5/9/20246虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用軟件1．Web3D技術(shù)的發(fā)展（1）VRML技術(shù)VRML是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下描述虛擬三維模型和提供交互操作的跨平臺、開放式、解釋性的文本語言，具有強大的三維場景建模功能，可方便的構(gòu)建虛擬的控制設(shè)備現(xiàn)場。VRML是一種建模語言，也是一種描述Internet上交互式3D多媒體和共享虛擬世界的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)?？稍诘蛶挳悩?gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，進行低帶寬的傳輸和遠程指令的接收。利用VRML建立的三維場景可利用帶VRML瀏覽器插件的IE瀏覽器中瀏覽觀看，同時VRML支持三維聲音，可定義不同的事件觸發(fā)不同的聲音提示。由于VRML支持使用內(nèi)建的腳本語言如：Java、Javascript等，故VRML程序具有很強的交互功能。5/9/20247虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用軟件（2）X3D技術(shù)X3D(Extensible3DSpeeifieation)是新一代面向Web的交互式三維圖形規(guī)范，它向后兼容VRML97規(guī)范，與XML集成，采用構(gòu)件化的設(shè)計思想，具有很強的可擴展性。X3D是VRML的繼承，相對于VRML，提供了一些新特性，已經(jīng)有基于Java的源碼開放的網(wǎng)絡(luò)3D軟件問世。X3D采用模塊化的結(jié)構(gòu)，使用多種文件編碼格式，是一種開放的、結(jié)構(gòu)可擴展的、有統(tǒng)一應(yīng)用程序模型界面的標(biāo)準(zhǔn)。在電子商務(wù)、可視化仿真、數(shù)據(jù)庫可視化、娛樂、教育等領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。5/9/20248虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件2．Web3D技術(shù)的特點Web3D的實現(xiàn)技術(shù)主要包括三大部分：建模技術(shù)、顯示技術(shù)和三維場景中的交互技術(shù)。（1）建模技術(shù)（2）顯示技術(shù)（3）交互技術(shù)5/9/20249虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件3．Cult3D技術(shù)（1）Cult3D界面介紹圖4-16Cult3DDesigner5.3主界面5/9/202410虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件（2）Cult3D窗口介紹①SceneGraph（場景圖形）窗口②Actions（行為）窗口③EventMap（事件映射）窗口④StageWindow（演示窗口）⑤Objectpositionandorientation（對象位置和方向）窗口⑥Events（事件）窗口⑦Objectproperties（對象屬性）窗口5/9/202411虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4．基于Web的其他技術(shù)（1）Quest3D技術(shù)（2）OpenGVS（3）Virtools技術(shù)5/9/202412虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用4.2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用理論基礎(chǔ)1．建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論（1）尊重學(xué)生的主體性根據(jù)建構(gòu)主義理論的觀點，學(xué)生應(yīng)該是主動進行信息加工和建構(gòu)知識的主體，而不是被動接受外部刺激成為知識灌輸?shù)膶ο?，因此，在教學(xué)設(shè)計中要體現(xiàn)學(xué)生的主體性，要求設(shè)計時要對學(xué)習(xí)者進行詳細分析，綜合考慮學(xué)習(xí)對象的年齡、自身經(jīng)驗、知識水平等因素，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計出適宜于學(xué)習(xí)者應(yīng)用的學(xué)習(xí)軟件。5/9/202413虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件4.2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用理論基礎(chǔ)（2）創(chuàng)設(shè)有意義的情境建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強調(diào)學(xué)習(xí)總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實際情境下進行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)總要涉及到學(xué)習(xí)者原有的認知結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)者總是以其自身的經(jīng)驗，包括正規(guī)學(xué)習(xí)前的非正規(guī)學(xué)習(xí)和科學(xué)概念學(xué)習(xí)前的日常概念，來理解和建構(gòu)新的知識和信息。有效的教學(xué)活動需要為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)生動逼真的情境，讓學(xué)習(xí)者在一個接近于真實的情境中實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)。5/9/202414虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件2．媒體教學(xué)理論隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的媒體應(yīng)用于教育領(lǐng)域，一些教育工作者對媒體在教學(xué)中的應(yīng)用進行探索，提出了媒體教學(xué)理論。最具代表性的是美國教育家戴爾的“經(jīng)驗之塔”理論。戴爾認為，人們學(xué)習(xí)知識，一是由自己的直接經(jīng)驗獲得，二是通過間接經(jīng)驗獲得。當(dāng)學(xué)習(xí)是按照由直接到間接、由具體到抽象這樣循環(huán)漸進的方式進行時，獲得知識和技能就比較容易。因此，教育應(yīng)從具體經(jīng)驗入手，逐步過渡到抽象。教育者應(yīng)該盡可能為學(xué)習(xí)者提供獲得具體經(jīng)驗的機會，幫助學(xué)習(xí)者理解抽象的知識。可以把一些語言、聲音、文字等手段不好傳達或?qū)W生不易理解的內(nèi)容通過游戲設(shè)計的手段展現(xiàn)出來，比如科學(xué)探險、醫(yī)學(xué)實驗等，讓學(xué)習(xí)者獲得直觀的感受。5/9/202415虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用課件3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)