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虛擬現(xiàn)實(shí)VR體驗(yàn)中心方案
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虛擬現(xiàn)實(shí)VR應(yīng)用體驗(yàn)中心解決方案
1.1 VR概述
VR是Virtual Reality的縮寫，譯為中文即“虛擬現(xiàn)實(shí)”，該技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)3D圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，在多維信息空間上創(chuàng)建一個(gè)虛擬信息環(huán)境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感和模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的交互性，有助于加深感受、啟發(fā)認(rèn)知。因此，VR系統(tǒng)環(huán)備沉浸感、交互性、構(gòu)想性這三個(gè)基本特性。
VR虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括模擬環(huán)境三維圖形處理技術(shù)、位置追蹤技術(shù)、觸覺或力覺反饋、智能傳感設(shè)備各等。理想的VR體驗(yàn)，是基于計(jì)算機(jī)生成逼真的三維立體虛擬環(huán)境，借助VR輸入/輸出設(shè)備體會(huì)到人體正常應(yīng)感應(yīng)到的視覺、聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等所有感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，并利用位置追蹤技術(shù)，對(duì)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼睛、手勢等其它行為動(dòng)作進(jìn)行采集，由計(jì)算機(jī)處理體驗(yàn)者動(dòng)作的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并做出實(shí)時(shí)響應(yīng)和反饋。
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、教育、軍事等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備因?qū)?/span>用便攜、最能展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)效果而成為未來主要的發(fā)展趨勢，由于沉浸式交互技術(shù)、VR外設(shè)硬件技術(shù)的不斷突破，VR技術(shù)也逐步朝著完整成熟的產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
1.2 VR+教育運(yùn)用價(jià)值
現(xiàn)代學(xué)習(xí)理念要求：“轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育觀念，創(chuàng)建學(xué)生自由發(fā)揮的空間，使其掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，并成為獨(dú)立、自主、高效的學(xué)習(xí)者，已成為學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我、發(fā)展自我、完善自我的必要條件。”而虛擬教學(xué)，就是創(chuàng)建一種可控的、逼近真實(shí)、多感知一體化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠與之交互，進(jìn)而開展各種研究、訓(xùn)練的一種學(xué)習(xí)方式。
“虛擬現(xiàn)實(shí)之父” Thomas Furness表示：VR在改變社會(huì)，從教育開始。2015年9月，大英博物館為13歲以上的游客提供了VR設(shè)備，用于體驗(yàn)和探索VR虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的青銅時(shí)代文物、遺址、儀式文化等，沉浸式的震撼體驗(yàn)讓觀者振奮不已，成為了本年度VR技術(shù)用于教育文化應(yīng)用的最佳典型。
1.3 VR+教育的需求分析
VR與教育的融合需求主要體現(xiàn)在以下幾方面：
（1） 知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)方式的升級(jí)需求
圖書館一直都是廣大讀者獲得知識(shí)的地方。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，圖書館獲取知識(shí)的方式也在不斷演變，從而滿足高效的信息化知識(shí)傳播的需求。“VR閱讀”是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)的圖書相結(jié)合，是一種接觸式的“閱讀”體驗(yàn)。圖書是靜態(tài)的文字和圖片，VR是全景的穿越畫面，能夠一下子把讀者帶入閱讀環(huán)境之中?？萍荚O(shè)備并非要取代傳統(tǒng)服務(wù)，而是將各種高科技設(shè)備與信息化服務(wù)手段做互補(bǔ)、融合，針對(duì)不同類型的知識(shí)內(nèi)容，為讀者提供更先進(jìn)的、適合的、多元化的呈現(xiàn)方式。
尤其適合在VR情景中呈現(xiàn)的知識(shí)內(nèi)容例如：天文天體、地殼運(yùn)動(dòng)、時(shí)間空間等宏觀知識(shí)點(diǎn)的理解認(rèn)知；細(xì)胞分裂、分子原子、光合作用等微觀知識(shí)點(diǎn)的觀察認(rèn)知；火場自救逃生、室內(nèi)安全排查、地震應(yīng)急反應(yīng)、踩踏的自我安全認(rèn)識(shí)；穿越歷史、革命先烈的事跡的認(rèn)識(shí)；
（2） 滿足抽象知識(shí)具象化的需求
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。例如學(xué)生可以乘坐飛船進(jìn)入虛擬太空，遨游太陽系，以飛船駕駛艙視角近距離觀察各個(gè)行星，理解真實(shí)的天體運(yùn)行規(guī)律，這是電視錄像媒體和實(shí)物媒體所無法比擬的。
虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實(shí)驗(yàn)往往要幾個(gè)月的時(shí)間，而虛擬技術(shù)在幾鐘內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。另外，地殼運(yùn)動(dòng)的原理、生物進(jìn)化的演變等漫長過程，也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得以展現(xiàn)。
（3） 安全認(rèn)識(shí)教育的需求
以往對(duì)于危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w健康有危害的情景，一般采用視頻觀看的方式來取代，人們無法直接參與其中，獲得感性認(rèn)識(shí)。VR技術(shù)可模擬現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)或者不存在的環(huán)境和角色、物體等，消除了以往現(xiàn)實(shí)中對(duì)人們自身安全、成本消耗的顧慮。在絕對(duì)安全、錯(cuò)誤可逆可修復(fù)性上，利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)真實(shí)情景再現(xiàn)，并進(jìn)行相應(yīng)的操作，擁有難以比擬的優(yōu)勢。
參與者只要戴上VR眼鏡，就好像身處火海，并能夠看到周身360度的畫面，借助系統(tǒng)提示，可選擇逃生路線。
（4） 增強(qiáng)知識(shí)交互性的需求
交互性（Interaction）使虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互成為一種更近乎自然的交互, 使用者能夠通過VR眼鏡、VR數(shù)據(jù)手柄等用于信息輸入輸出的傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運(yùn)動(dòng), 來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能, 就能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行考察操作。
（5） 自適應(yīng)探究學(xué)習(xí)的需求
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬,通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如，在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中，讀者可以按照自己的假設(shè)，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質(zhì)來。通過這種探索式的學(xué)習(xí)，讀者很有可能發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)。利用虛擬技術(shù)，讀者還可以進(jìn)行溫室效應(yīng)、電路設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等方面的探索學(xué)習(xí)，從而研究二氧化碳對(duì)全球氣候的影響規(guī)律，或設(shè)計(jì)出新的電路、新的建筑物。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探索學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)讀者的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新能力。
1.4 VR應(yīng)用體驗(yàn)中心組成
VR應(yīng)用體驗(yàn)中心解決方案以優(yōu)質(zhì)教育資源為核心，集終端、應(yīng)用系統(tǒng)、平臺(tái)、內(nèi)容于一體，為讀者創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的知識(shí)情景，將虛擬動(dòng)畫與實(shí)景空間相結(jié)合，將抽象概念具象化，為讀者打造高度開放、可交互、沉浸式的三維學(xué)習(xí)環(huán)境。VR應(yīng)用體驗(yàn)中心解決方案由VR硬件終端、管理軟件、教育資源三大部分組成。
1.5 VR應(yīng)用體驗(yàn)中心的優(yōu)勢
VR應(yīng)用體驗(yàn)中心給參觀者提供的是一種完全沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，安全而又經(jīng)濟(jì)的場景，摒除后顧之憂，讓讀者可以在虛擬環(huán)境中親身去感受、自主學(xué)習(xí)。
沉浸開放，激發(fā)興趣
在VR體驗(yàn)時(shí)，觀者全身心地投入到虛擬現(xiàn)實(shí)中去，獲得身臨其境的感覺。可借助專用的VR設(shè)備從視覺、聽覺和觸覺上獲得與真實(shí)世界相同的感受，跨越時(shí)間空間的限制，將抽象化概念具象化，體驗(yàn)高度開放、可交互、沉浸式的三維學(xué)習(xí)環(huán)境?？?/span>以利用VR一定程度的體感交互、深度沉浸式，達(dá)到營造期望意境、加深知識(shí)記憶、提升學(xué)習(xí)效果的目的。
