时间:2022-12-06 14:05:17
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇虚拟现实技术论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
前言
随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展,络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术,它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。
一、虚拟现实技术
多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展,现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上.而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展,特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式,是一种最新出现的教学模式,具有广阔的发展前景,代表了教育的未来和发展的方向。
1.1虚拟现实技术概念
虚拟现实(VirtualReality,简称VR),又称为灵境技术,毕业论文它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术,以及人体行为学等多项天技术.是计算机技术的综合应用。具体地说,就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响,从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在,但它作为一个逼真的三维环境.仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉,从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。
1.2虚拟现实系统的构成
一个虚拟现实系统由以下几部分组成:
(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生,且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互,这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换,使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息,让虚拟环境有所察觉。
(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统,只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在.又通过作用器件去影响虚拟环境,使其作出相应的变化。
(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境,且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
1.3虚拟现实技术基本特征
(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。
(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互.使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能.就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
1.4虚拟现实系统的类型
虚拟现实技术按其功能,可分为以下几种类型:
(1)沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵,难以在教育行业普及推广。
(2)桌面式虚拟现实系统
桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景.用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前,通过屏幕观察虚拟世界并与之交互,往往会受到周围环境的影响,难以做到完全投入.但是结构简单、成本较低,易于普及推广。
(3)分布式虚拟现实系统
分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间,共同参与虚拟活动。
(4)增强现实性虚拟现实系统
增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知的感受。
1.5虚拟现实造型语言VRML
VRML(VirtualRealityModelingLanguage1即虚拟现实建模语言,是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的,在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。
VRML的基本工作原理可概括为:文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述,是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的,因为这样会有很大的数据量.在Intemet上传输会遇到很多困难.VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景.就像我们的编程语言。比如,一个立方体的描述文本是:Box(size3.03.03.0)。VRML就是一种描述语言标准,规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时,需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说,文本描述是嵌在WEB页面中,在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后,浏览器对它进行解释计算,动态地生成虚拟场景。比如,描述球形的文本,浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说,就是用文本信息描述三维场景.在Intemet网上传输,在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景.解释生成的标准规范即是VRML规范。
VRML文件主要包括四个主要成分:VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中.医学论文只有文件头部分是必须的,它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型,它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块.它构成了VRML文件的主体部分,正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作.然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序,一个典型的脚本是由Java或javascript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息.一旦在两个节点之间创建了一个路由.第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点,这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目:注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本,它类似于程序设计,这种方法简单方便.但不是很直观.对设计者的空间想象能力要求也较高,设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具,如CosmoWorld和WebWorld等.这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件,用户设计时,只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了.而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后,系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本,这样,这些文本传送到用户的浏览器后.便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。
VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响.得到众多的软硬件厂商的支持,成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中,它可广泛用于学习情景创设上,以增加学习内容的形象性和趣味性。例如:创建网上三维图书馆,它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实,汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外,使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施,它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险。
更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低,这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性,所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中,这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
二、虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
2.1虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用
众所周知,计算机课程实践性很强,在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如,在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时,书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合,设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容,满足学习者从各个角度观察和学习,仿佛身临其境,更好地理解学习的内容。
制作VRML课件的基本思路是:
(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画.并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。
(2)引入VRML的相关节点,建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。
(3)优化VRML场景,即在构建场景的过程中,利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。
(4)VRML文件的输出,将已创建的空间场景输出为.wrl形式的文件。
例如,设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。
首先,在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型.增强感性认识,并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRMLScript的动画链接.虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件,再通过把VRML文件嵌入到网页的方法,使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字.又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同.感受到虚拟世界的美妙。然后,通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着,通过VRML的动画节点控制和VRMLScript的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果,然后按照六个安装步骤:第一,机箱、主板的安装;第二,风扇、内存的安装;第三,光驱、软驱、硬盘的安装;第四,声卡、显卡的安装;第五,电源的安装;
第六。显示器、键盘、鼠标的安装,组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。
在学习的过程中,只要点击相应的按钮,就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后,点击光驱的开、关键,光盘托会自动拖出和送入,点击软驱的按钮,软盘会自动取出.使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。
通过VRMLScript语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如.当你点击软驱上的按钮,会发出声音并弹出一张软盘;当你点击光驱按钮时,盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息,当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息,说明该对象名称。
又如,在《数据结构》课程中,对于常用的数据结构的算法思想.由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如,递归算法是学生比较难理解的,因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现,而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来,这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时,可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。
总之,通过制作课件来辅助课堂的教学,能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料,使抽象的学习直观化、形象化,帮助学习者解决学习中的重点和难点,提高学习者的积极性。
2.2虚拟现实技术在计算机实验中的应用
由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如,在城域网和广域网的网络建设过程中,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中,可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的,而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中,可以虚拟商务环境,让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。
使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱,在这个虚拟机上,可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作,熟悉操作和新技术,达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统,而不会对当前的操作系统产生影响。
虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟.通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索,设计出新型的网络设备和电子器件.从而激发学生的创造性思维,培养学生的创造能力。:
通过虚拟的实验室进行实验,既可以缩短实验的时间,又可以获得直观、真实的效果,还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训,避免真实实验操作带来的各种危险。并且,虚拟实验具有先进性和共享性,易扩充.易于改变教学项目,减少设备投入经费,使教学内容在虚拟的环境中不断更新.使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中,并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验,缺少“实物感”,正如在网上看书与拿真实的书看时,会觉得真实的书更实在。在网络实验中,用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多,在虚拟实验中.学生很难见到这些设备,如果在真正的实践中可能会无从下手。因此,在具体实施中,应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作,这样,他们会对实验的设备有亲身的体会,更能加深实验的印象,提高实验的效果。
三、结束语
虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的,只有亲身去经历、亲身去体验去感受,比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容,有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性,达到优化教学过程、提高教学质量的目的,从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展,基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景,必将成为21世纪教育的主流。
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1.虚拟现实技术可以增强环境艺术设计的画面感
近年来,随着经济的快速发展,我国的城市化进程越来越快,许多公共环境需要进行设计,虚拟现实技术的运用能够形成逼真的虚拟环境,以刺激公众的听觉、视觉、触觉等感官,使公众享受身临其境的感觉,也能够集中公众的注意力,加深记忆和印象,增强环境艺术设计的画面感。
2.虚拟现实技术可以减少费用损失
在建设一个重大工程之前,人们可以通过虚拟现实技术构建建筑的结构和图形,为建设项目提供框架引导。设计人员根据虚拟图的引导能够更精确地设计图纸、进行材料预算,从而减少不必要的损失,节省资金。
二、虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用
1.应用虚拟现实技术弥补环境艺术设计的缺陷
在环境艺术设计的过程中常常会出现现实条件限制的情况,如场地缺乏、经费不足等,导致环境艺术设计不能正常进行。而虚拟现实技术可以模拟各种场景,弥补了环境艺术设计中的缺陷。
2.应用虚拟现实技术避免实际操作潜在的危险
在环境艺术设计中因为各种现实条件的限制和危险情况的存在,人们为了保障生命和健康安全往往不直接参与现实情境,进而不能亲身体验。虚拟现实技术的应用可以帮助人们模拟这些无法亲自参与的情境,人们可以在这种模拟的环境下进行作业,既避免了潜在的危险,又得到了切实的感受。
3.应用虚拟现实技术打破空间和时间的限制
虚拟现实技术是一种超空间、超时间的技术,它可以打破空间和时间的限制,模拟任何一种场景,从巨大的宇宙天体到渺小的微尘粒子,从几亿年前到当今,设计人员都可以在模拟的环境中探索研究,打破了空间和时间的限制。如在研究恐龙时代时,由于恐龙在地球上已经销声匿迹,人们无从考证与研究,但是通过虚拟现实技术,人们可以模拟出恐龙生存的时代。人们置身其中,与恐龙零距离接触,加快了对恐龙时代的研究进程。这种场景的模拟就是打破了时间和空间的限制,模拟出了人们想要的真实场景。
4.应用虚拟现实技术模拟环境艺术设计中需要的现实体系
因为现实条件的各种限制,环境艺术设计不能全部采用真实的环境来试验和操作,它需要虚拟现实技术模拟出环境艺术需要的真实场景。虚拟现实技术可以模拟人物、动物、植物等,使设计者在一个人性化的环境中自然地交流和工作。如世界著名的西安天幕广场,利用虚拟现实技术给观者创造了一个大型天幕,人们在天幕之下仿佛置身在浩瀚的星空中,非常具有震撼力。这一场景的模拟淋漓尽致地发挥了虚拟现实技术的功能。
三、结语
计算机现在是运用的比较普遍的一种表现方式,有三维表现和虚拟动漫的表现形式,而现在我们运用计算机表现的形式是3D多,现在基于人们的文化修养和审美意识提高,在室内设计方面的表现手法选择性越来越多,有时候同样方案和同样的设计,但是表现手法不一样,就会给客户不一样体验和效果。而基于这种计算机和传统手法相结合的虚拟表现手法就有很大的优势,可以更加直观充分的展现给客户看了。
二、虚现实在室内设计的运用和发展目的
室内设计发展至今,已经有多种表现形式了,那么虚拟表现在室内设计中有一下几个功能和目的:
1、充分的帮助设计师讲解设计理念
在室内设计这专业出现之前,室内装修都是以业主根据自己的欣赏水平和想象来施工的,这种方式只能以亲自在现场知道工人去施工,所以也就没有施工图啊,设计方案之说,装修功能也只局限于人类的居住需求。随着社会发展才分工出设计师行业,也就有了方案和平面图包括效果图,伴随着设计师和客户交流也越来越多。但是在交流中客户和设计师都有对方案的理解,那么就能使设计师更好的修改方案,也就能和施工人员对接施工,但是这种施工固然能解决设计问题,也能更好的和施工人员交流,但是还不能满足设计师和客户之间的交流,在这个发展过程中虚拟现实运用很好的弥补了室内设计的不足,能使设计师的方案更直接的和客户交流对接,当然更加丰富了室内设计的表现手法。
2、在室内设计中优势
近年来,虚拟设计在室内设计中作为一个独立体系正在快速的发展,三维立体在虚拟现实中相比于传统手绘中的优势在于实际设计空间的真实尺寸体现。这种设计更加直观的表达出设计师的效果,更加人性化和专业化,在设计过程中更加快捷、直观、逼真。
3、灵感创作的来源
计算机更能反映空间的真实性,虚拟在空间的创作中,能把各种模型组合有利于激发设计师的创作潜能和再创作的灵感。在计算机创造中,各种模型有趣的组合,能使设计师找到源自大自然的设计,一切的设计来自大自然万物,它能使设计师在面对计算机时消除疲劳,避免单调的工作,使设计师有更多的时间来找创作作品的灵感。
4、合理的展示平面布局
计算机处理数据的强大功能,室内设计的数据一般通过计算机数据处理得来的,像室内的平面图的尺寸、标注等都可以用计算机处理得来的。传统方式则需要设计师发费大量的人力物力来计算,而且没有计算机那样精准。现在计算机的处理大大节省了时间和人力成本。
三、虚拟现实技术在运用中的不足
1、时间成本更高
以往通过传统方式手绘来与客户交流,直接可以描绘出客户的想法,而虚拟现实的制作方式则相对来说时间周期更长,也更加不好修改,在表现方式越来越多的情况下,手绘通常时间比较节省,而电脑制作的效果图相对来说也比较短,而使用的虚拟现实技术来表现方案时,通常比较漫长的,而且也不容易修改,因此虚拟技术在现实运用中的时间成本比较高。
2、价格成本偏高
虚拟技术与传统方式相比较的价格偏高由多方面的成本因素的,首先虚拟技术是一门新型的信息技术,是伴随着科技发展的成果,目前掌握这门技术的人员不是很多,这是作为一门技术表现的方式,其次是因为虚拟技术在现实操作中时间成本相对来说比较高,而且对计算机的硬件要求比较高,这也无形中增加了运行成本,因此虚拟现实运用在实际运行中有着多方面的制约因素。
3、技术人才的匮乏
目前我国教育还没有大量培养掌握这门技术的人才,而科技在前进,所以人才的匮乏不足也制约着虚拟现实技术的发展。
四、结束语
1.1、VR技术的特征
虚拟现实技术有沉浸感、交互性、想象力等3大基本特征。一个典型的VR系统,主要由专业图形处理软件、硬件系统(包括VR和VR软件,数据库)、输入和输出设备等部件组成。交互性是指通过输入和输出设备的用户,在虚拟环境中对象的范围是可操作的以及与自然环境的反馈程度,它的用户和虚拟环境之间接近虚拟环境中的交互方式是自然可取的。身临其境的参与感,也被称为是虚拟现实技术最重要的特征点,用户利用交互设备和自己的知觉系统,接触到虚拟现实环境中的真实程度。园林景观设计中VR技术的运用产生了巨大的影响,虚拟现实技术正在改变传统规划设计方法的许多方面。一方面,为创造景观虚拟现实技术提供了一种新的艺术表现手段:另一方面,它使景观规划设计方法和观念发生改变。计算机网络技术与虚拟现实技术相结合实现网络虚拟化,让更多的市民通过网络可以看到和听到设计师的作品,理解设计意图,参与景观规划设计。
1.2、园林景观设计中VR技术的关键技术
支持图形建模的软件工具有很多,由于3DSMAX对VRML有较好的支持功能,因此对园林景观设计师而言,3DSMAX是较为合适的建模软件。它不仅支持VRML程序的输出,同时还可以在VRML程序中通过选择摄像机在三维场景中进行导航设置,在场景中指定活动控件和感应器,丰富实时浏览的内容。所以,对于熟悉3DSMAX的园林设计师来说,VRML是一个很好的选择。景观设计中视景建模是虚拟现实的基础,也是园林设计的关键,要使参与者有沉浸感,必须创建真实的虚拟世界。园林场景的建立主要由AutoCAD和3DSMAX来完成,场景平面图在AutoCAD中处理完后导入3DSMAX中,进行园林模型的构建,然后将这些元素进行整合,整合后的地形模型上再加入如建筑物、小品、植物等充实虚拟环境,最后得到设计者理想的园林场景。三维图形的生成技术较为成熟,目前关键是如何实现实时生成设计中虚拟场景数据量较大的问题,典型的大规模场景,难以达到实时制的技术要求。为此,需要配置高性能计算机,为达到实时目的,至少要在保证图形质量和复杂程度的前提下提高刷新频率,这是影响该技术发展的瓶颈问题。设计师在园林设计方案过程中,需要有功能强大的交互技术作为支持,方便实时更换移动场景中的要素模型,以便于审视和比较设计方案的合理性;VR技术是交互、系统集成、管理模型识别和合成技术等多个技术的综合运用,如何将这些技术合理地运用,最大化地展示设计作品的功能理念是园林景观设计应用VR技术的关键。
2、园林景观设计中应用VR技术的意义
2.1、VR技术使景观设计意图直观呈现
园林景观设计要求设计师对空间形象思维要有一个整体的把握,既要考虑公众的要求,又要满足场景功能需要,同时达到与周边环境的相互协调,所以设计过程是一系列的创新过程。如何将规划、设计、施工、维护等工作合理地结合起来,即对项目施工前后所要呈现的效果有一个清晰、明确的方案和思路。VR技术应用在园林景观设计中,可减轻设计人员的劳动强度、缩短设计周期、提高设计准确性和工程质量要求。通常情况下,设计者会通过沙盘、三维效果图、漫游动画等方式展示设计效果,供决策者、设计者、工程人员以及公众理解和感受。以上的传统展示方式都各有其不同的优缺点,但有一个缺点是共同的,即不能以人的视点深入其中,得到全方位的观察设计效果,而运用VR技术则可以很好地做到这一点。使用VR技术后,决策者、设计者、工程人员以及公众可从任意角度,实时互动真实地看到设计效果,身临其境地掌握周围环境和理解设计师的设计意图,这是传统手段所不能达到的。
2.2、VR技术辅助激发设计师创作灵感
园林景观设计中,公众有时无法亲临项目现场进行实地考察,可以采用VR技术进行场地环境分析评判,并通过网络平台进入到虚拟项目的场地内部,全面了解项目的周边环境,包括气候条件、地质条件、交通状况、人流分布、水系分布、土壤条件、植物资源等现状特征。在方案设计阶段,设计者需要将一些景观节点定位定量地表达出来,包括植物配置平面图、立面图、剖面图及局部效果图。采用VR技术使设计者能够进入虚拟的环境空间内,直接摆放、移动、组合各种园林植物、小品,反复调整植物种类位置数量,综合对比不同植物组合的景观效果和空间形态,较大程度弥补了传统平面设计中对植物空间与环境无法进行综合感知的缺陷,进一步激发设计师的创作灵感。在该阶段,可采用VR技术对植物种植模式和植物空间组合进行高度仿真,模拟植物的栽植位置、植株大小及材料种类,最终完成植物种植总平面体现高程和剖面的竖向组合图、植物与各种景观要素搭配立面图等,其间反复调整植株数量和树木株行距获取最佳的生态效益和景观效果,可以直观地展示出植物群落的景观特征和空间形态。
2.3、园林景观设计中运用VR技术是必然趋势
园林景观中常用的设计要素,如植物、地形、水体等都是不规则的形体,用计算机的模型表示会非常复杂。例如,一棵树有成千上万片树叶,做成模型后需要用到的面数量庞大,这对于普通民用计算机来说,实现流畅的VR效果是不可能的。因此,VR技术在园林造景中的应用研究仍处于起步阶段。当前,计算机的运行速度不能满足完全建模情况下园林景观的虚拟现实,那么只能使用贴图(MAP)的方式来模拟其中的植物。使用一张处理好的树木照片,就能在VR中用一个面来表现一棵树,虽然在真实度方面会有一定的损失,但相对于完全建模所需的上百万个面来说,这样操作能减少工作强度。随着季节的变化,四季中同一地点的植物也会有完全不同的景观效果,所以,如何编写基于VR技术的程序,体现出植物景观的时效性,也就成为VR技术应用发展的方向。将植物群落四季交替的数据信息输入VR的场景数据库中,当公众需要观察不同季节植物景观特征时,实时改变场景信息即可。从20世纪80年代提出VR技术应用在园林景观设计中的创新理念,到现在虚拟现实技术得到了很大的发展。与传统风景园林设计思维相比,VR技术突破了传统维度限制的虚拟风景园林,应该是一种相对全面的设计表达系统。未来应用VR技术辅助园林景观设计是发展的必然趋势,现代科技能够将风景园林的物质功能与信息功能分别赋以不同的载体,使一些风景园林的存在形式发生质的飞跃。
3、讨论
1.1体育教学训练中的应用
虚拟现实技术在体育授课教学中的应用多限于理论方面的探讨,但在某些高等院校的训练中有了一些尝试.比如:尚晓军虚拟现实技术在高等学校“射击”训练、赵克宁虚拟技术辅助篮球教育、朱晓兰虚拟现实技术的体育场景虚拟系统、李峰虚拟现实技术的虚拟乒乓球系统等等.但教学训练研究多处于视听感知阶段的研究,学生沉浸不够,缺乏深沉次的交流与互动,模具的构建单一.
1.2制作体育教学课件的应用
虚拟现实技术根据体育教学课件自身的需求构建全面的虚拟教学环境,使学生能够在创建的环境中学习训练.但需要把体育课程上所有的知识都创编到虚拟的环境中,是需要有海量的工作要做的,所以利用虚拟现实技术制作相应的文件嵌入到体育课件中,配合使用,是目前这个阶段制作体育教学课件行之有效的措施.
1.3网络远程教育
诸多高校校园网建成,且通过“中国教育和科研计算机网”连在了一起,这是实现虚拟现实技术联网的基础.在学校体育网页的基础上拓展了虚拟现实技术的课件以及成立数据库,使其可以覆盖学校体育教学中的每个方面,包括授课体育教师的个人资料、校内体育竞赛群体活动开展简介、体育专项课开课时网上的选课、体育锻炼的知识内容和方法、校内外竞赛情况、学生对教学的反馈意见以及国内外实时体育信息等等,促进培养学生的“终身体育”意识,以及可以更好地宣传和实施“健康第一”的体育教育思想,使网页充分地发挥了信息传播和教育的作用.
2虚拟现实技术在体育教学中的展望
2.1可以避免体育教学中的伤害事故
体育是以身体练习为手段增强体质增进健康的活动过程.身体练习的过程是会痛苦的、难受的、是要体会“极点”的,甚至会出现生命危险的.如今学生体质健康逐年下降,别说高难度、高危险的体育技术技能的教学,就连简单的中长跑也慢慢将要在学校体育中消失.传统的体操课、田径课(铅球、跨栏等)很难再体育课中看见.教师、学生畏手畏脚,其严重影响了传统体育技能的传承,体育文化的继承.然而在虚拟现实的场景中,脱离了真实的危险器械、场地等因素,又能还原其真实的感受,教与学将都在一种安全模式下经行,体育教师和学生将能放心的体会高难的、高危险的技术动作.
2.2弥补教学条件的不足
虽说近年来学校引来了高速发展的时机,诸多大中型体育场(馆)落成,解决了学校体育中体育场馆缺乏的一些问题.然而诸多体育场(馆)的经营管理维修落后,不能完全对外开放,不能充分发挥它的功效.何况还有一部分体育场(馆)不足的区域,教学条件有限的学校.虚拟现实技术的虚拟场景的功能可以弥补一些场(馆)不足造成的影响.
2.3可以虚拟人物形象
榜样的力量是无穷大的.学生对某个体育项目感兴趣,很多时候是因为喜欢某个体育明星.虚拟现实能从强大的数据库中提取某个明星的数据虚拟出明星的场景,由虚拟的明星去教学,去陪练.能充分调动学生的学习积极性.
2.4彻底打破空间、时间的限制
摘要:虚拟现实技术土木工程可视化计算
一、引言
随着我国经济的稳步增长和基础建设规模的加入,建设项目的规模越来越大、结构形式日益复杂,对土木工程学科管理的科学性、精确性要求越来越高。实现土木工程的信息化、智能化、可视化和集成化成为土木建筑工程项目管理现代化的要求和本领域的探究热点。虚拟现实技术(VirtualReality,VR)是综合性和集成性极强的高新技术,在军事、医学、设计、艺术、娱乐等多个领域都得到了广泛的应用。土木工程中的虚拟现实技术涉及土木工程领域的各个学科,已显示出一定的实用性,技术潜力十分巨大,应用前景非常广阔[1。
二、虚拟现实技术及其特征
虚拟现实技术,又称灵境技术,是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支,大大推进了计算机技术的发展。VR技术是把抽象、复杂的计算机数据空间转化为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供一种高级的人机接口。利用VR技术所产生的局部世界是人造和虚构的,并非是真实的,但当用户进入这一局部世界时,在感觉上和现实世界却是基本相同的。因此,虚拟现实技术改变了人和计算机之间枯燥、生硬和被动的目前状况,给用户提供了一个趋于人性化的虚拟信息空间。它以模拟方式为使用者创造了一个实时反映实体对象变化和相互功能的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参和者可直接参和和探索虚拟对象所处环境的功能和变化,仿佛置身于现实世界中。一个身临其境的虚拟环境系统是由包括计算机图形学、图象处理和模式识别、智能接口技术、人工智能技术、多传感器技术、语音处理和音像技术、网络技术、并行处理技术和高性能计算机系统等不同功能、不同层次的具有相当规模的子系统所构成的大型综合集成环境。所以,虚拟现实技术是综合性极强的高新信息技术。虚拟现实技术具备以下三个方面的特性。
1.沉浸性
虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特征,由计算机产生逼真的三维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者和虚拟环境中的各种对象的相互功能,就如同在现实世界中的一样,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。
2.交互性
虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互,使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过非凡头盔、数据手套等传感设备进行交互。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能,就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
3.多感知性
由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
三、虚拟现实技术在土木工程中的应用
1.虚拟现实技术在土木工程中的应用前景
在土木工程中,长期以来人们不得不用抽象的概念表示非常丰富的内容,如用平面图、剖面图、立面图等平面图形成一些规定的符号来表示三维的立体建筑,用比较抽象的图形和精练的语言来描述复杂的场景,以传递大量的信息。但这一种信息处理和传递方式受到信息接受者所从事的职业、知识结构及理解能力的影响,交流起来非常困难。
VR技术的发展为我们克服这一困难提供了极其有效的手段。用虚拟现实既能表示真实的世界,也可以表示虚拟的世界。表示真实世界时,可以突破物理空间和时间的约束,做到能“超越现实”;在表示虚拟世界时,又能使其中的虚拟物体表示出三维逼真感,以达到身临其境的感受,最后形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互功能的三维信息空间”。VR技术为用户提供了一种新型的人机接口,它利用计算机生成交互式三维环境,不仅使参和者能够感受到景物或模型的逼真存在,并且对参和者的运动和操作做出实时准确的响应。
2.虚拟现实技术在土木工程中的应用领域
由于具有上述的优势特征,虚拟现实技术在土木工程中得到了广泛的应用,并且具有广阔的应用前景。现阶段,虚拟现实技术在土木工程中的应用主要有以下几个方面[2。
(1)在虚拟施工过程和施工结构计算中的应用[3
在实际工程施工中,复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的新问题,前者难点关键就在于施工现场的结构构件及机械设备间的空间关系的表达;后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。
基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术,在虚拟的环境中,建立四周场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型(虚拟模型),形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多,起重机的布置位置、高度,缆风绳着力点的选择,构件堆场的位置,起重机的开行路线,构件起吊路线等,都是施工方案设计必须考虑的新问题。若对这些新问题考虑得不够,则工程施工的进度、成本等都会受到影响,甚至导致平安事故的发生。
建筑结构施工前往往要对施工方案进行受力状态复核。如在大跨空间结构施工中,不仅要考虑施工过程的平安性、可行性,还要考虑结构本身在施工过程中平安性、可靠性。某展览中心,钢结构屋盖支承在钢桅杆上,桅杆两端为锥形,和下部混凝土结构铰结。为了减小钢桁架的变形,更为了维持结构的稳定,在钢屋盖桅杆和混凝土之间,采用了一系列的斜拉索(前索、背索、稳定索)和撑杆,形成一个稳定的结构体系。在钢结构的施工中,不同的支撑方案、不同的拼接方案,在结构的不同部位会引起不同的效应,而随着连接杆件的安装,这些施工阶段的应力将残余在结构部位上,并影响到最终的结构受力平安性;并在结构就位过程中,有可能失稳和变形。这就需要进行施工过程的精确分析。用虚拟现实技术可以对不同的方案,在短时间内做大量的分析,从而保证施工方案最优化。
(2)在工程项目招标投标中的应用
建筑业是我国的支柱产业,建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作,业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内,如何使业主和评标的专家很好地了解招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此,承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时,也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标,往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作[4。
借助虚拟仿真系统,把不能预演的施工过程和方法表现出来,不仅节省了时间和建设投资,而且不用项目经理的现场答辩,方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。
(3)在可视化计算领域的应用
可视化计算将是今后一个重要的发展方向。在科研中,人们会碰到大量数据,为从中得出有价值的规律和结论,需要对庞大的数据量进行认真分析。对科学计算取得的数据进行可视化加工或三维图形显示,可通过交互改变参数来观察计算结果的全貌及其变化,实现参数化及可视化计算,虚拟现实技术产生了飞跃式的发展。
在运用有限元法进行结构分析时,利用虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小,用不同颜色表示出不同的等力面;也可以任意变换角度,从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能,实时修改各种数据,以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化,概念更易于理解。把可视化计算技术应用于超大型复杂结构的设计、工程控制和结构分析中,将增强计算软件的前后置处理能力。例如,在桥梁工程控制和结构分析的可视化计算中,倒退(拆)分析结构倒拆动态演示、结构理想施工线型显示、施工阶段主梁形心线的设计曲线和实测拟合曲线的显示、前进分桥结构拼装动态演示、施工预告图形显示、主梁内力图显示、危险截面应力分布图显示等等。更重要的是能借助图形或图像来进行实时动态地控制结构的重分析和获取施工控制数据,同时能实时动态演示和控制设计和施工的过程。
四、结语
虚拟现实技术在不断发展,专用于计算机图形和多媒体信息处理的高性能DSP芯片可使处理能力提高上百倍,三维图形算法和参数化建模算法等可使虚拟现实技术更加成熟。目前,虚拟现实技术还有很多不完善的地方,尤其在土木工程的探究方面,我们应努力建设虚拟现实技术实验室,开发有价值的虚拟现实工程系统,使其在工程设计、施工、管理和可视化计算等方面得到更广泛的应用。
参考文献
[1张跃.土木工程中的虚拟现实技术[N.科技日报.1997年6月23日.
[2沈金良.虚拟现实技术在工程设计中的应用[J.科技交流,2004,(3).
数字媒体方向课程体系的建设以创新性复合型人才培养为基本指导思想,重视实践课程的开设,使学生所学习掌握的方法具有充分的实效性,真正做到学有所用,以适应未来的工作岗位,成为本行业和企业所欢迎的有用人才。课程体系分为软件工程专业核心课程模块、数字媒体方向核心课程模块、专业实训、毕业实习和毕业设计(论文)等模块。
1.1核心课程
软件工程专业数字媒体技术方以软件工程专业为主线构成专业基础和专业主干课程。其中,计算机与软件基础课程有:计算机导论、程序设计入门、面向对象程序设计、数据结构与算法、Java程序设计、计算机组成原理、数据库原理、计算机网络、操作系统、编译原理、信息安全技术、计算机体系结构以及J2EE与中间件技术;软件工程专业课程有:软件工程导论、软件测试技术、需求分析与UML设计、软件项目管理与过程控制;数字媒体技术专业课程有:数字媒体技术导论、计算机图形学、数字图像处理、网络流媒体技术、用户界面设计、视频音频制作与处理、数字影视特技应用、高级游戏特性与游戏引擎、人机交互技术、虚拟现实技术与应用、高级脚本与插件技术等。对于实践性较强的课程开始单独的实验课程和配套的课程设计。
1.2特色课程
计算机网络游戏由计算机技术、艺术设计学和计算机动画以及计算机图形图像技术高度交叉结合,目的是培养具有扎实的游戏编程功底和良好的逻辑思维习惯,具备较强的审美能力和一定的艺术素养,熟悉游戏产品开发流程,具有一定的策划能力,能在游戏公司、门户网站、手机运营企业、动画公司等单位从事游戏设计、游戏开发、游戏制作、游戏策划、游戏运营等方面工作的富于竞争力与创新精神的高级复合型人才。计算机游戏程序设计。课程目标:本课程主要学习普及游戏开发理念,培养游戏开发氛围,挑选有潜力的学生组成开发团队;传授游戏开发中的程序设计要素,特别是游戏引擎开发的基本知识。通过本课程的学习,学生能够掌握游戏开发的基本理念,熟悉游戏开发的基本技巧和流程,并具备从事游戏程序设计工作的基本技能。虚拟现实与数字娱乐。课程目标:本课程主要介绍虚拟现实的基本概念及其系统组成、相关的软件技术及虚拟现实的应用,并介绍了当前数字娱乐的现状,发展和一些关键技术。内容包括:虚拟现实的定义、特性和组成,虚拟世界的创建和管理,虚拟现实中的视觉计算,虚拟现实中的交互技术,虚拟现实中的声觉计算,增强现实,分布式虚拟现实,虚拟现实应用,与虚拟现实相关的数字娱乐技术。
2实践教学体系
培养符合时代需要的创新性人才,就要强化实验教学的开放性和多层次化。基于创新性原则和以生为本原则,结合培养目标和自身教学特点,数字媒体技术方向实践教学体系分为课程实验,专业实训、毕业实习和毕业设计三个方面,各实践环节之问相互协调、相互衔接、循序渐进。
2.1课程实验
依照实践能力培养循序渐进的原则,根据实现数字媒体技术专业基本能力培养的系列课程,并按照系列课程的复杂度和规模设计实践环节,开展了多层次课程实验教学,根据学生的需要和实践能力培养的渐进规则,将实验课安排大学四年的各个环节。多层次实验教学是指在实验大纲与目标的规范基础上,将实验项目设计成基础型、综合设计型、研究创新型不同层次的实验。同一学生从基础规范一综合设计一研究创新这样难度递增的实验项目中逐渐进行训练,实现系统培养学生综合实践能力。课程实验主要包括:手绘训练、视频特技与非线性编辑、多媒体网页设计、移动娱乐软件开发、网络娱乐软件开发、界面设计课程设计、虚拟现实开发课程设计等。
2.2专业实训
专业实训作为知识、能力、综合素质教育的结合点,成为数字媒体技术专业实践教学的重点之一。专业实训是对课堂教学具有延伸作用,是学生培训职业能力、熟悉职业环境、了解实际知识的重要渠道。通过专业实训,学生不仅可以把所学转化为所用,还能使学生在学习操作过程中通过不断调整自己的知识结构来慢慢适应相应职业岗位,锻炼职业的能力,为实习以及今后走向社会积累经验、打下基础。我校软件工程专业是校级专业综合改革试点专业,以争建微软IT学院、HP软件学院为契机,与知名IT企业开展深度合作,联合培养具有国际视野的软件开发、软件测试和服务外包人才。与中软国际、Tarena(达内)科技等十多家IT企业联合建立了实习实训基地、就业基地。
2.3毕业实习和毕业设计
毕业实习是学生将前期学习到的知识运用到生产实践中,真正了解、感受未来的工作,锻炼自己各方面的综合能力。真正实现与行业需求的专业实践能力对接。能胜任相应岗位的工作,从而积累工作经验,为就业做准备。为了增强学生和指导老师对毕业设计(论文)及毕业实习的重视,提高毕业设计(论文)的质量和提高学生在毕业设计(论文)及毕业实习实践环节获得的实践能力,也为缓解毕业设计时间(论文)不足,笔者将毕业实习与毕业设计(论文)有机结合,实行“毕业实习+毕业设计”相结合的模式,学生毕业设计的内容来自于毕业实习,并且毕业设计的内容要将毕业实习的内容进行一定的升华,除体现学生四年来所学知识综合之外,还要体现出学生的创新能力与科研能力,达到培养创新型、复合型人才的标准。
3结束语
近年来,随着科学技术的发展,虚拟现实技术逐渐由高端实验室走向大众和实用化,尤其是在微软公司推出名为HoloLens的商业产品后[5-6]。微软公司在谷歌公司推出的GoogleGlass的基础上引入全息影像技术,将虚拟世界与真实世界连接起来,创造出一种具有全新人机交互模式的虚拟现实交互设备。虚拟现实技术课程作为进入当前最前沿科技领域的学科基础,其课程性质决定了该课程需要不断实时更新教学内容,及时与最新技术、最新发展方向保持一致。现行的虚拟现实技术课程教学面临着严峻的挑战,主要存在的问题是由于传统教科书从撰写到发行的周期较长,往往是课程教材一投入使用,其中的内容已经陈旧,远远落后于学科技术发展的速度。同时,课程教学方式和方法也还采用传统单向交流的方式,互动不够,不利于激发互联网社交思想影响下的90后大学生群体的学习兴趣。
2互联网下教学新方法和举措
2.1社交软件
不管是获取信息还是与他人交流,大部分人都能在社交软件中找到适合自己需求的东西。社交软件的特点就是包罗万象、有不同的人和圈子、内容符合人类的共性,并极有可能形成病毒性传播的趋势等。经过长期与大学生群体的接触及调查,笔者发现当前大学生群体尤其是90后在日常学习、生活中都十分喜爱如下的社交软件。
(1)QQ。QQ是腾讯公司于1999年推出的基于Internet的即时通讯网络工具。随着时间推移,腾讯公司旗下的QQ软件高速发展,逐渐发展成为影响大众日常生活的重要社交软件,其最大特点是不仅可提供点对点即时通讯,还能提供群通讯功能。
(2)微信。微信是腾讯公司于2011年推出的一个为智能手机提供即时通讯服务的免费应用程序,其最大特点是可以跨通信运营商、跨操作系统平台,用极少的网络流量实现语音短信、视频、图片和文字交流,并具有共享流媒体内容和基于位置的社交插件,在广大年轻用户群体中非常流行,尤其是在90后的大学生群体内。
(3)贴吧。贴吧是百度公司于2003年推出的一款重量级产品,是基于关键词的主题交流社区,可以与搜索紧密联系,能够准确把握用户需求,通过用户输入的关键词自动生成讨论区,使用户可实时参加交流、自己感兴趣话题的信息和想法,在各类学生兴趣爱好团体中极具人气。
(4)知乎。知乎作为社交软件中的后起新秀,是一个广受各行各业精英所喜爱的实名制网络问答社区,友好、理性和认真的社区氛围使其成为集求知、分享和社交为一体的UGC(usergeneratedcontent)平台,在求知欲极强的90后大学生群体中也极具人气。
通过对比分析,可以发现上述社交软件具有共同的特点。
(1)社会关系链整合。社交软件可以清晰地整合熟人圈,形成团结程度甚高的小团体,尤其在90后大学生群体中效果最为明显。在这个相对密闭的小团体空间内,用户传播信息,可使该信息快速通过社交软件得到扩散,而且扩散速度在与目标群体相关的临近群体中快得超乎想象,极具传染性。
(2)聊天。社交软件聚合大量同属性的用户形成群体,群体内用户对由群体成员发起的话题进行及时讨论,形成积极快速的讨论氛围。热点话题通常会激发群体内大多数用户的积极性,扩大讨论的范围,增加信息量。
(3)图片/视频/流媒体分享。社交软件大都可以在智能手机/智能平板等终端上应用,很便捷地上传图片/视频/流媒体资料,并使之在目标群体内快速传播。
(4)兴趣聚合。社交软件大多是通过兴趣爱好聚合,即一个群体基本具有一定共同相关属性的联系,这类联系可以使群体内部用户相互之间形成强烈的聚合效应。90后大学生群体基本上都喜爱使用这些社交软件,保持极高的刷屏率,基本贯穿在日常生活、学习中,极具黏性。这些社交软件已经俨然成为90后大学生群体日常生活中不可缺少的一部分。
2.2虚拟现实技术课程教学新方法和举措
基于90后大学生对上述社交软件的应用程度,教师可提出如下课程教学新方法和新手段。
(1)针对教科书教学内容较为陈旧的问题,使用贴吧让学生自主浏览虚拟现实的主题社区关键词。通过浏览主题社区,学生对于当前国内外虚拟现实技术的发展动向能够有一个较直观的认知。由于贴吧每天都有新的话题出现,信息更新速率极快,因此学生通过对话题的浏览可在较短时间内对当前虚拟现实技术的发展状况有较深入的认知。这样就可以达到先导引入虚拟现实技术课程基本概念的目标,令学生对教科书上较枯燥的理论内容有更直观的认知。
(2)在虚拟现实技术课程开始至中期阶段,适时建立相关主题QQ群,给学生一个对课程相关内容自由发言的平台。主讲教师可以适时引入一些与课程相关的话题,发动学生讨论并给予适当的指引;及时回复和解答学生在群里的提问,形成师生间的良好互动;对于学生提问较多或疑惑较大的共性问题,可以作为重点内容进行课堂讲解,提高学生的学习参与度,培养学生对问题本质的探索精神;通过课堂教学和群内讨论,积极发现和挖掘具有一定潜质的学生,使其成为二次传播的源头,为群内其他成员答疑。
(3)虚拟现实技术实验课开始后,教师可以利用群共享流媒体内容,突破传统课堂教学中教学手段陈旧跟不上时代的问题,及时上传与学习内容相关的最新资料,供学生参考。学生也可以积极地把找到的学习资料传到群中,实现资源共享;适时引入相关视频公开课让学生观看及学习,导入基于VRML开发虚拟现实技术的案例,引导学生从虚拟现实技术基础内容入手,学会使用VRML类脚本语言进行相关的应用开发。由于基于VRML的程序调试及编写简单易学并可使用浏览器直接查看、易于掌握,因此能更好地激发学生的学习兴趣。
(4)在虚拟现实技术课程的最后,引导一些对虚拟现实技术有浓厚兴趣并学有余力的学生进入知乎,在知乎上对他们感兴趣的技术问题进行提问,借助软件平台获得其他专业人士的帮助和指导,为学生认知策略的发展提供可行性。通过课程学习,学生逐渐从一个单纯的提问者转变成一个在提问的同时也能为新入门者解惑的专业人士,从而达到能力提升的目的。(5)虚拟现实技术课程结束后仍保留QQ群,功能则转换为主题兴趣爱好群,成为一些对虚拟现实技术有兴趣的学生能够持续交流的平台。到最后毕业设计阶段,又可以转换为毕设主题群,方便选择虚拟现实技术相关毕业设计课题的学生进一步交流,并借助QQ群的特点为学生的毕业设计提供帮助,达到能力提升的目的。
3教学实践
3.1虚拟现实技术课程实践
武汉工程大学智能科学与技术本科专业的虚拟现实技术课程开设在四年级秋季学期,自2012年以来,对该专业4届共计260余名学生开展了课程教学方法和手段的改革实践。实践证明,学生成绩均有所提高。暂不考虑2012级学生的情况,单纯通过平均成绩分析表中期末考试卷面数据,可以发现这几届学生的课程平均成绩有显著提升,而且2011级学生的成绩提升幅度最大,平均已达到80分以上。通过对不及格人数的统计发现,经过几年的实践,学生对课程的喜爱程度逐渐提高,不及格人数明显减少,到2011级不及格人数为0。这说明不断调整课程的教学方法和教学手段后,学生对课程的重视程度和学习热情都有明显提高,通过课程学习起到学以致用、能力提升的作用,消除了不及格情况。所以说,对教学方法和教学手段的改革取得了一定成效,具有积极价值。
3.2虚拟现实技术相关毕业设计实践
自2012年以来,武汉工程大学计算机科学与工程学院对智能科学与技术专业4届共计29位学生开展了与虚拟现实技术相关的毕业设计实践,暂不考虑2012级学生选择虚拟现实技术相关内容课题的情况,从最终获得的评价来看,学生参加实践改革后再进入毕业论文环节,对于虚拟现实技术相关的最新知识较为熟悉,在兴趣驱动下能够较好地完成课题并写出较高质量的毕业论文,而且成绩逐年提高的趋势非常明显;还有2位同学的毕业设计通过专家评审获得湖北省优秀学士学位论文的荣誉。这说明教学改革实践对于毕业论文质量的提高有促进作用,能够为创新人才培养模式的形成提供可借鉴的思路和做法。
4结语