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虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念范文第1篇

一、虛擬現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實技術(shù)

（一）虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）及虛擬設(shè)計（VirtualDesign，VD）

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）是利用計算機省城一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進自然交互的技術(shù)。這里所謂模擬環(huán)境就是計算機生成的具有色彩的立體圖形，它可以是某特定現(xiàn)實世界的真實體現(xiàn)，也可以是純粹構(gòu)想的世界。傳感設(shè)備包括立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服等穿戴于用戶身上的裝置和設(shè)置現(xiàn)實環(huán)境中的傳感裝置。自然交互是指用日常使用的方式對環(huán)境內(nèi)的武體進行操作并得到實時立體反饋。虛擬現(xiàn)實是一種全新的人機交互系統(tǒng)，它能對介入者產(chǎn)生各種感官刺激，如聽覺、視覺、嗅覺、觸覺，給人身臨其境的感覺，人能以自然的方式與計算機生成的環(huán)境進行交互操作。

虛擬設(shè)計是以“虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，以機械產(chǎn)品為對象的設(shè)計手段”，借助這樣的設(shè)計手段，設(shè)計人員可以通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進行自然地交互，實現(xiàn)從定性和定量綜合集成環(huán)境得到感性和理性的認識，從而幫助深化概念和萌發(fā)新意。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是人的想象力和電子學等相結(jié)合而產(chǎn)生的一項綜合技術(shù)，它利用多媒體計算機仿真技術(shù)構(gòu)成一種特殊環(huán)境，用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進行自然的交互，從而體驗比現(xiàn)實世界更加豐富的感受。

二、概念設(shè)計的定義及內(nèi)涵

Pahl和Beitz在《EngineeringDesign》一書中提出“概念設(shè)計”這一名詞以來，人們對概念設(shè)計進行了十幾年的研究。他們將其定義為：在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當?shù)淖饔迷順O其組合等，確定出基本求解途徑，得到求解方案，這部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計。

國內(nèi)的學者也對概念設(shè)計進行了大量的研究，其中鄧家褆在《產(chǎn)品概念設(shè)計》一書中將“產(chǎn)品概念設(shè)計”定義為“由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的，可組織的，有目標的設(shè)計活動，它表現(xiàn)為一個由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進化的過程。”

在幾十年的時間里，人們對概念設(shè)計的研究日益增加、不斷深入，使概念設(shè)計的內(nèi)涵更加廣泛和深刻。主要體現(xiàn)在:根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個階段的要求進行市場需求分析、功能分析、功能的工作原理、動作行為的構(gòu)思、行為載體的選擇和方案的組成的等?？梢姡_定方案是概念設(shè)計的最終結(jié)果，產(chǎn)品生命周期全過程的滿足才是概念設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)計方法上更加全面融合各種方法，尋求綜合最優(yōu)方案，同時使設(shè)計更具創(chuàng)造性。

概念設(shè)計是對產(chǎn)品或部件的構(gòu)思，目的是捕捉產(chǎn)品的基本形狀。這個階段，產(chǎn)品的形狀和精確尺寸尚未確定，設(shè)計人員有一定變更自由，所以盡可能考察設(shè)計方案，以便選出生產(chǎn)成本最低、創(chuàng)意良好的方案。利用傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，往往多是二維交互工具，缺乏三維或者多維的功能，但是產(chǎn)品卻是三維的部件，這樣必然導致人機交互效率低?，F(xiàn)行的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)要求定義零件的尺寸，而在產(chǎn)品的概念設(shè)計階段這樣的尺寸可能無法精確得到或者根本沒必要精確定義，這樣必然影響設(shè)計效率和周期。傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計需要兩類人員配合，即產(chǎn)品的設(shè)計人員和電腦繪圖員，產(chǎn)品設(shè)計人員有關(guān)產(chǎn)品的概念信息通過草圖或者口述的方法傳達給電腦人員，這樣導致信息的丟失或者繪圖者的曲解，而如果設(shè)計者本人直接參與電腦輔助設(shè)計建模的話，由于現(xiàn)行的電腦輔助設(shè)計系統(tǒng)的操作復雜和交互能力若，大大分散了設(shè)計者的精力，限制了思路。為了克服這樣的限制，充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，人們開始把虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)進行概念設(shè)計，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和概念設(shè)計有效結(jié)合，利用豐富直觀的交互手段，在虛擬環(huán)境中進行概念設(shè)計，從而節(jié)省產(chǎn)品精確描繪和尺寸定義的時間，這就是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機輔助概念設(shè)計，即虛擬概念設(shè)計。

三、虛擬概念設(shè)計的研究方向和應用前景

（一）概念設(shè)計中應注意的兩個問題

1.虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的概念可視化。概念可視化是指設(shè)計師透過畫面或者模型，將市場的需求轉(zhuǎn)換成可視化的具體形態(tài)。概念設(shè)計是否能符合目標用戶的要求，“眼見為實”的圖面或者模型是最具有說服力的。

2.虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的人機交互界面。想實現(xiàn)人機互動，必須解決一系列技術(shù)問題，形成和諧的人機環(huán)境。虛擬現(xiàn)實就是一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技省城逼真的視聽觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、互相影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真環(huán)境的感受和體驗。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中的前景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念范文第2篇

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術(shù)；職業(yè)教育

1 引言

隨著計算機、信息、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計算機作為一種高效能的信息傳播工具，在教育教學過程中得到越來越廣泛的應用，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興的教學媒體應用到教育教學中，這種嶄新的技術(shù)會帶給我們嶄新的教育思維，解決我們以前無法解決的問題。

2 虛擬現(xiàn)實的概念及特點

虛擬現(xiàn)實是由計算機及其他軟、硬件技術(shù)生成的，給人多種感官刺激的虛擬境界，是一種高級的自然人機交互系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實概念可概括為3個方面：真實性、沉浸性和交互性。

2.1真實性:是指由計算機生成看起來、聽起來、觸摸起來都像真的的虛擬境界，還可以向用戶提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激。

2.2沉浸性:是指計算機控制下的虛擬境界應給人一種身臨其境的沉浸感。

2.3交互性:是指人能以純自然方式與虛擬境界中的對象進行交互操作，即不使用常規(guī)設(shè)備，而要求使用手勢、體勢、人類語言等自然方式進行交互。

目前職業(yè)教育限于各種現(xiàn)實條件，某些內(nèi)容的實驗教學環(huán)節(jié)往往不能得到較好的落實，極大地影響了學生動手能力的培養(yǎng)，抑制了學生的創(chuàng)造能力，以致理論學習和實踐相脫節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用職業(yè)教育，由傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息和環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育中應用

職業(yè)教育具有實用性、開放性、生產(chǎn)性和時代性等特點。職業(yè)教育要完成技能型、技術(shù)型人才的培養(yǎng)任務，必須突出職業(yè)教育的“實用”、“實訓”、“應用”等特點在，這就要求職業(yè)教育要給學生充分實踐的機會。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到職業(yè)教育，可促進教學觀念、教學內(nèi)容、教學場所的變化，節(jié)省教育投資、提高教學效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學生提供一個生動、逼真的學習情景，這對調(diào)動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的實踐技能，有利于學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、協(xié)作意識的培養(yǎng)。

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機專業(yè)教育中的應用

職業(yè)教育的計算機專業(yè)課程實踐性很強，在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機地結(jié)合，設(shè)計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交互式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿足學習者從各個角度觀察和學習，仿佛身臨其境，更好地理解學習的內(nèi)容。為了提高實驗的教學效果，應該建立一個網(wǎng)上的虛擬實驗室系統(tǒng)，把計算機多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機動畫技術(shù)引入到實驗教學中，構(gòu)造一個虛擬的實驗環(huán)境，對學習者的不同操作給出與現(xiàn)實實驗環(huán)境相符合的反饋。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在數(shù)控技術(shù)的應用

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機械制造業(yè)的核心技術(shù)，由于數(shù)控技術(shù)教學和培訓都離不開數(shù)控機床，而數(shù)控機床本身價格比較昂貴，限制了學校的購買能力，所采用計算機建模和仿真技術(shù)來模擬實際的數(shù)控加工環(huán)境，同樣可以讓學生盡快熟悉數(shù)控機床的加工環(huán)境與真實的加工過程，從而提高數(shù)控技術(shù)的教學效果和教學質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬實際數(shù)控機床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真加工系統(tǒng)，這就是某一特定數(shù)控系統(tǒng)借助計算機軟、硬件的功能，通過實驗者的控制在計算機上演示、分析數(shù)控加工從零件設(shè)計圖到動態(tài)切削演示的實現(xiàn)的全過程。

3.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車維修與駕駛專業(yè)中的應用

在汽車專業(yè)的教學中有很多知識所涉及的實物及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖客觀存在的，但無法一一呈現(xiàn)在學生面前，或者不能很好的展現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可為學生提供生動、逼真的防真，幫助學生理解汽車的構(gòu)造原理及維修操作，從而掌握實際操作的方法、步驟和要領(lǐng)。并且大大縮短了維修工的培養(yǎng)周期，節(jié)省了訓練器材和場地等的經(jīng)費投入，大幅度減少了教師的工作量，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。利用強大的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析能力，可用于對教學效果的檢測，或?qū)β殬I(yè)技能鑒定的考核。

3.4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子設(shè)計中的應用

用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行電子設(shè)計和測試，在教學中，可以很方便、直觀地進行虛擬實驗與演示各種電子電路的工作原理。這樣，理論課教學中難于講清的重點和難點問題，可以通過的驗證性虛擬實驗演示等教學手段進行。在實驗中，用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以做各種類型實驗。方便地對測試結(jié)果進行分析，打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試曲線和電路原理圖。實驗不消耗器材，實驗所需器材種類和數(shù)量不限制，實驗成本低。實驗速度快，效率高，容易開展各種設(shè)計性實驗。另外，利用虛擬實驗軟件可以對學生實驗能力進行檢查。

3.5 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠程教學的應用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的遠程教育對比傳統(tǒng)的遠程教育，能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，學生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，在虛擬環(huán)境中扮演一個角色，這對調(diào)動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的技能都將起到積極的作用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可為遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所，通過交互式遠程教學的課程目錄和網(wǎng)站，有局域網(wǎng)工具作為校園網(wǎng)站的鏈接，可對各個終端提供開放性的、遠距離的持續(xù)教育。

此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子商務、財務軟件、景點模擬、酒店服務服裝設(shè)計還有廣泛的應用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)挖掘職教院校的潛能，促進校園信息化的建設(shè)，倍增教學資源，充分激發(fā)學生的學習自覺性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育中有著獨特優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

盡管目前在職業(yè)教育對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用沒有得到廣泛的應用和開發(fā)，但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及硬件設(shè)備價格的不斷降低，虛擬現(xiàn)實技術(shù)憑借自身的教學優(yōu)勢和潛力，將會在職業(yè)教育中發(fā)揮其重要作用。

參考文獻：

[1] 曾建超.虛擬現(xiàn)實的技術(shù)及其應用.清華大學出版社，1996

[2] 曾希君.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職計算機專業(yè)課教學中的作用[J].計算機教育，2008，(16)

[3] 劉鳳田，劉玉蘭．虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應用研究[J]．河北農(nóng)業(yè)大學學報，2005

[4] 陳曉春．虛擬現(xiàn)實在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應用[J]．銅陵學院學報，2005，(3)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念范文第3篇

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申明:本網(wǎng)站內(nèi)容僅用于學術(shù)交流，如有侵犯您的權(quán)益，請及時告知我們，本站將立即刪除有關(guān)內(nèi)容。 覃政讀完博士后沒去為國家造衛(wèi)星，而是選擇了創(chuàng)辦一家致力于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的公司――蟻視科技。他希望順應全息技術(shù)潮流為用戶提供全息技術(shù)產(chǎn)品。

按照正常的人生軌跡，覃政讀完博士就應該去為國家造衛(wèi)星了。但現(xiàn)在他創(chuàng)辦了一家致力于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的公司――蟻視科技。公司最熱的產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實頭盔和虛擬現(xiàn)實眼鏡，這些產(chǎn)品都與當下的智能硬件、可穿戴設(shè)備、人機交互方式等火熱概念相關(guān)，努力給用戶提供一個虛擬世界。

在美國，提供類似游戲頭盔的Oculus Rift在去年3月被Facebook以20億美元的股票和現(xiàn)金收購。

包括扎克伯格在內(nèi)的很多人看好虛擬現(xiàn)實在商業(yè)上的前景。所謂虛擬現(xiàn)實，是用技術(shù)創(chuàng)造出一個數(shù)字世界，在其中用戶能獲得一些像真實的三維世界一般的感受。比如沉浸式游戲，戴上游戲頭盔，玩家仿佛置身另一個世界，瞬間與真實世界隔離開來，沒有現(xiàn)實物體會提醒你身處何處。玩家或觀眾能完全進入劇情，忘記了現(xiàn)實的存在。

蟻視科技的產(chǎn)品ANTVR KIT就利用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，給用戶提供沉浸式體驗。用戶戴上頭盔，連上電腦等設(shè)備，觀看3D電影，或者用它來玩重度的第一視角游戲。頭盔最重要的部件是全封閉的眼鏡，通過左右眼鏡片看到立體影像，而頭盔中影像視角寬闊，就如同巨幕電影。

這類產(chǎn)品的技術(shù)門檻并不低，拆解開來可分為三個部分：軟件、硬件和光學。軟件方面在于怎樣處理圖形圖像，游戲的關(guān)鍵是怎樣去輸入和交互。光學部分則是考慮如何讓眼睛通過這個硬件看到畫面是正常、自然、沒有變形的。硬件則是設(shè)備和電路的設(shè)計、制造部分。

目前蟻視科技屬于技術(shù)密集型的創(chuàng)業(yè)公司，其虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)需要專業(yè)技術(shù)人員，而硬件設(shè)備制造也需要大量資金支持。

蟻視科技現(xiàn)在獲得了紅杉資本的Pre-A輪融資。公司有50多項專利，并以每年五5到10個專利的速度在申請。但因為虛擬現(xiàn)實這個領(lǐng)域太新了，蟻視不希望自己守著這些專利，而想把這些技術(shù)做推廣應用，和業(yè)內(nèi)公司以專利合作或授權(quán)的方式進行合作。

Kickstarter上的第一桶金

覃政的創(chuàng)業(yè)路始于他的科幻情結(jié)。大學時他選擇了宇航相關(guān)專業(yè)，原本的理想是成為“宇宙飛船的研究員”。博士期間，在航天五院實習的覃政發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實中的航天體系保守的風格讓“創(chuàng)新的技術(shù)最快也要二十年之后才能有可能得以應用?！?/p>

2012年，他開始思考科幻里比較酷的一個方向：利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓人來體驗太空?！拔矣X得航天只是科幻里的一塊，我如果在那方面實現(xiàn)不了我的科幻夢想，我可能會選擇另一個方向?！瘪Α敦斀?jīng)天下》周刊記者說。學衛(wèi)星制造的他接觸過一些光學和電子方面的知識，于是就開始自己嘗試利用技術(shù)展開相關(guān)研究。

2012年4月，Google Glass推出，引起了互聯(lián)網(wǎng)科技領(lǐng)域的極大關(guān)注?？纱┐髟O(shè)備、智能硬件的大潮被助推開來。2012年夏季，覃政做出了自己產(chǎn)品的原型。這一年年底至2013年初，覃政用他的原型產(chǎn)品說服了投資人獲得了一筆天使投資。但這筆錢只夠?qū)⑹虑閱悠饋怼Ｕ娴难邪l(fā)產(chǎn)品，還需要再想辦法。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實現(xiàn)需要大量資金。覃政想到了一個被硬件創(chuàng)業(yè)者廣泛采用的手段――眾籌。在智能硬件領(lǐng)域，用眾籌手段獲得資金支持，同時做早期階段的曝光和市場營銷。“眾籌就是為了讓用戶直接跳過生產(chǎn)環(huán)節(jié)就能知道你這個產(chǎn)品是什么樣的。”覃政說。他和他的團隊準備了5個多月，最終在美國著名眾籌網(wǎng)站Kickstarter上項目。之后他們在Kickstarter上獲得了26萬美元的資助。覃政和夫人兩個人開始了共同的創(chuàng)業(yè)之路――他從博士研究生退學，夫人則從央企辭職。

選擇在Kickstarter上開始眾籌，覃政說并不是因為重視美國市場，而是“因為那是個最好的眾籌平臺，蟻視科技要做最好的產(chǎn)品，所以選擇了Kickstarter。公司最重視的一定是國內(nèi)市場?！蹦壳跋佉暤匿N售渠道是京東和官網(wǎng)，其中官網(wǎng)是針對國外用戶的，因為京東沒有開放國外的付款渠道。

覃政認為公司的未來一定是以技術(shù)為導向的。他希望通過大量的產(chǎn)品銷售，將虛擬現(xiàn)實相關(guān)的概念、技術(shù)和產(chǎn)品普及開來。游戲和電影這兩個領(lǐng)域是用戶日常生活中的大眾領(lǐng)域。而在此之外，類似的技術(shù)和產(chǎn)品也可以應用到軍用、醫(yī)療、教育培訓、旅游、展覽等這些傳統(tǒng)應用領(lǐng)域。

會模仿Oculus嗎？

去年Facebook高額價格收購Oculus Rift成了一件讓整個科技界的意外。Oculus的創(chuàng)始人同樣也是個大男孩，21歲，同樣因為自己的興趣嘗試做頭戴式的游戲設(shè)備。

伴隨著這個高額收購，覃政明顯感覺到國內(nèi)開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實的人多了，“過去很多人都不知道虛擬現(xiàn)實這個概念。Facebook是想把Oculus做成一個新的社交方式，未來人的社交可能就在虛擬世界里面社交。就相當于大家現(xiàn)在是面對電腦，以后在一個虛擬世界里面，你真的是可以在里面走，跟人交談，每個人都有一個虛擬的化身，在里邊生活。扎克伯格有這樣的一個愿景，他愿意去買。”

當然，只有概念不夠，硬件產(chǎn)品還要有內(nèi)容和生態(tài)的支持才能為消費者所接受。蟻視科技和Oculus都在致力于打造自己的生態(tài)，但與Oculus Rift不同之處在于，蟻視科技走的路更像Android，而Oculus Rift更像蘋果。

蟻視科技的頭盔ANTVR KIT是全兼容的系統(tǒng)，兼容PC、XBOX、PS游戲機、BLU-RAY和Android手機等平臺，而Oculus Rift并非如此。Oculus只支持PC，軟件就在電腦端，最后是電路實現(xiàn)最終顯示。蟻視科技的方案則是電腦等終端輸出，然后在電路板里就進行轉(zhuǎn)制處理，再給顯示器。

蟻視科技在產(chǎn)品設(shè)計思路上也采用了不同于Oculus Rift的模式。Oculus Rift的光學方案是為了追求焦距足夠遠和視角足夠大，有一定的畫面變形，進而通過軟件校正。而ANTVR KIT在追求視角足夠大的同時把畫面變形消除。不經(jīng)過軟件再一次的處理，這使得蟻視科技的產(chǎn)品能夠兼容普通的游戲和電影資源。

覃政分析Oculus的基因是一家游戲公司，核心技術(shù)在于游戲，這家公司的CEO是美國游戲界的泰斗，他們不是硬件不強，而是軟件非常強，更傾向于用軟件解決問題。而覃政認為，相對于軟件，工程和技術(shù)是他更擅長的。

覃政說在光學和硬件上的差異，讓蟻視科技的工作量比Oculus大很多――硬件與光學的成本增高，但同時軟件開發(fā)的障礙也小了很多。在用戶看起來，最終的效果應該是一樣的。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念范文第4篇

關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù)?搖刺激-反應聯(lián)結(jié)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality,簡稱VR)是指利用計算機生成一種模擬環(huán)境,并通過多種專用設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中,實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術(shù);VR技術(shù)可以讓用戶使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察或操作,同時提供視、聽、摸等多種直觀而又自然的實時感知 [1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能將三維空間的意念清楚的表示出來,并產(chǎn)生各種感觀的刺激信息;同時,它使學習者能直接、自然地與虛擬環(huán)境中的各種對象進行交互作用,以多種形式參與到事件的發(fā)展變化過程中去,從而獲得最大的控制和操作整個環(huán)境的自由度。這種呈現(xiàn)多維度信息的虛擬學習環(huán)境,將為參與者以最直觀、最有效的方式掌握新知識、新技能提供前所未有的新途徑。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對中學化學教學的影響

使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓信息的表現(xiàn)形式豐富多彩,實現(xiàn)了用可視、可聽的信息來代替只能閱讀的信息,用簡潔形象的三維信息來代替抽象冗長的文字信息,用生動的動畫形式來表現(xiàn)難以理解的文字敘述,為計算機輔助教育帶來了生氣和活力,促進了教學觀念、教學內(nèi)容、教學手段的改變 [2]。

1.教學觀念的變化

傳統(tǒng)的教學觀念主要是“傳道、授業(yè)、解惑”,教師是教學的中心,教師決定教學內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、教學方法及教學進度,這種教學方法是以教為主,學生始終處于被動的學習環(huán)境中。現(xiàn)代化的教學方法要求改變傳統(tǒng)的課堂講授式為啟發(fā)引導式,追求教與學的合作化,以講授引導思維,以教導激發(fā)感情,并賦予學生學習的主動性。虛擬現(xiàn)實教學有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)境,以教師為中心的授課形式將會被改變,以學生為中心的個別化教學、合作化教學和環(huán)境中自我探究得以真正實現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實正是在現(xiàn)代教育思想指導下,使用新技術(shù)改進教學方法的嘗試。虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教學,從多媒體虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組織形式看,虛擬現(xiàn)實是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),逼真的虛擬環(huán)境可提供良好的人機交互功能,在這個基礎(chǔ)上教學將特別強調(diào)由學生主動參與來構(gòu)建知識結(jié)構(gòu),變學生的“被動聽講”為“主動學習”,由“要我學”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W”,這將極大地促進教學觀念發(fā)生變化。

2.教學內(nèi)容的變化

教學內(nèi)容是教學過程中傳遞的教學信息,是學生獲取知識、掌握技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入使教學內(nèi)容無論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。

隨著教育技術(shù)的發(fā)展,教學內(nèi)容的外在形式從原來的錄音、錄像轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂镁哂腥藱C交互的計算機。對于抽象的、概括的概念、原理,除了用文字和語音協(xié)同描述外,還可以用三維實景虛擬現(xiàn)實過程;對于看不見的變化、無法觸摸的物體或有危險的場所,甚至自然界或現(xiàn)實生活中不可能存在的事件,也可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)去展現(xiàn)。借助于計算機技術(shù)的強大功能,教學內(nèi)容可以用最有效的方式來表現(xiàn) [3]。

教學內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)就是學科知識結(jié)構(gòu)設(shè)計,知識結(jié)構(gòu)是學科知識間的邏輯關(guān)系,是學科內(nèi)含智力因素的信息源。傳統(tǒng)的化學教材及實驗指導材料都是以線性結(jié)構(gòu)來組織知識結(jié)構(gòu)的,知識內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及順序都是以教為主,教學順序性很強,學生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關(guān)系。這種形式的學習,學生對教師的依賴性很大,教材也只是一種教授材料,學生利用它學習的自由度不大,靈活性不強,難以促使學生從已建立的知識結(jié)構(gòu)向新知識結(jié)構(gòu)遷移。

使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)后,多種媒體的信息結(jié)合為一體,就可以接近人類認知特點的方式去組織和展示教學內(nèi)容、構(gòu)建知識結(jié)構(gòu),這種網(wǎng)狀的信息組織方式是一種非線性結(jié)構(gòu),虛擬現(xiàn)實技術(shù)是多媒體信息處理的高度集成,可以將信息的組織形式與信息內(nèi)容呈現(xiàn)的多樣性、復雜性有效結(jié)合起來,為學生提供了一種動態(tài)、開放的結(jié)構(gòu)化認知形式。既包括了學科的基本內(nèi)容,又包括了學科內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系,既注重知識的形成過程,又注重知識的結(jié)構(gòu),憑借視覺、聽覺、觸覺信息的協(xié)調(diào)作用使教學內(nèi)容的統(tǒng)一與靈活性得到了完善的結(jié)合,更有利于學生進行擴散思維,聯(lián)想原有的知識,獲得新知識。

3.教學手段的變化

教學手段是教學過程重要的組成部分之一,它是實現(xiàn)教學目的和教學任務的有效保證。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以促使教學手段向科學化、高效益方向發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)能提供直觀的、形象的多重感官刺激的視聽覺材料,以一種直接的信息傳遞方式,通過身臨其境的、自主控制的人機交互,由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應,提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現(xiàn)學生不能直接觀察到的事物,從而形成新的知識點[ 4]。與傳統(tǒng)媒體相比,虛擬現(xiàn)實技術(shù)更有利于訓練學生的分析總結(jié)能力,構(gòu)建多學科交叉的知識網(wǎng)絡(luò),有利于學生知識的獲取和增長,培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的綜合型人才。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學教學中的具體應用分類

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學教學中可以讓學生進入問題存在的環(huán)境,有針對性地建構(gòu)虛擬情境,引導學生進行探究。虛擬現(xiàn)實以一種接近人類認知特點的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)形式,用各種媒體信息包含知識點,由各知識點之間的邏輯鏈接關(guān)系構(gòu)成了教學內(nèi)容的知識結(jié)構(gòu),提供發(fā)現(xiàn)式的學習思維軌跡。虛擬現(xiàn)實可以讓學生通過分析、綜合、比較、歸納、推理等高級思維技能圍繞假設(shè)進行論證,接近或掌握真理,形成發(fā)現(xiàn)式的學習風格和策略,培養(yǎng)高層次的思維技能,這也是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容之一。

虛擬現(xiàn)實學習系統(tǒng)主要包括五個要素:專家、真實世界、認知模型、虛擬世界和學習者 [5]。根據(jù)這五個要素的相互關(guān)系可以將虛擬現(xiàn)實在化學教學中的具體應用分為四種類型:概念學習、技能訓練、協(xié)作學習和科學探究。

1.概念學習

專家在真實世界對化學概念進行研究,通過科學的方法建立相應的認知模型,通過計算機技術(shù)建立各種感知模型來創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境,把教學中的抽象概念、原理以形象生動的方式表現(xiàn)出來,通過虛擬環(huán)境的反饋來調(diào)整自己的認知模型,并重新調(diào)整虛擬環(huán)境,直到與真實世界相符。學生在虛擬世界建立刺激-反應聯(lián)結(jié),獲得感知,建立關(guān)于抽象化學概念的智力模型。

2.實驗技能訓練

專家首先創(chuàng)設(shè)和真實實驗相符的虛擬環(huán)境。學生在虛擬化學實驗室里反復觀看演示實驗或進行模擬操作,獲得的操作經(jīng)驗和操作技能正向遷移到真實實驗。2005年8月,清華附中網(wǎng)校推出了網(wǎng)上虛擬實驗室,包含了教材中部分典型實驗內(nèi)容,其學習步驟分為“實驗演示”、“動手實驗”、“實驗探索”三部分。學生在網(wǎng)頁中選擇實驗課程后,就可以進入虛擬實驗室學習。

3.協(xié)作學習

和概念學習類似,專家首先創(chuàng)設(shè)和真實環(huán)境相符的虛擬環(huán)境。學生一方面可以單獨操作虛擬環(huán)境來進行知識學習,另一方面還可以通過虛擬環(huán)境與其他的介入者進行交流或協(xié)作,并從真實世界獲得知識,共同完成知識的建構(gòu)。

在傳統(tǒng)的化學教學中,交流只限于師生之間,學生與學生之間缺乏協(xié)作,而虛擬現(xiàn)實教學不受空間位置和相互距離的限制,可讓遠距離的師生或位置分散的學生共同“存在”于一個虛擬空間中,通過共同參與,且必須具備協(xié)同操作能力才能完成某些項目的設(shè)計或訓練。這種教學手段與傳統(tǒng)的課堂教學中師生之間的交流僅局限于固定時間、固定空間的結(jié)構(gòu)中有很大的差別,不但師生之間可有效交流,而且學生之間能實現(xiàn)協(xié)作,有利于培養(yǎng)學生的協(xié)作能力。

4.科學探究

專家首先創(chuàng)設(shè)和真實環(huán)境相符的虛擬環(huán)境。學習者可以單獨或者和其他介入者進行合作來操作虛擬環(huán)境中的對象,進行探索研究,以專家設(shè)計的認知模型系統(tǒng)為基礎(chǔ)探索建構(gòu)個體的認知模型,再通過虛擬環(huán)境和真實世界進行檢驗和調(diào)整。

任何一種新技術(shù)、新媒體的出現(xiàn),都會引起教育上的革命。虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進了教學觀念、教學內(nèi)容、教學手段的改變,對優(yōu)化教學過程、培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才產(chǎn)生深遠的影響。在化學教學中合理應用虛擬現(xiàn)實技術(shù),一定會產(chǎn)生質(zhì)和量的飛躍。

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念范文第5篇

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在二十世紀末、二十一世紀初方才興起一項新興的綜合實用技術(shù)。其將計算機圖形學、傳感測量技術(shù)、仿真及人工智能、多媒體技術(shù)以及底滯枷翊理技術(shù)等多項技術(shù)融為一體。該項技術(shù)可以創(chuàng)建出一個交互式、虛擬的、逼真的三維立體空間環(huán)境，同時可以對于人的操作以及活動作出相對準確、及時的反應，使人們有種出于現(xiàn)實中的感受。本文就虛擬現(xiàn)實技術(shù)的起源發(fā)展、現(xiàn)實應用以及發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，簡要的對未來發(fā)展的方向進行介紹。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術(shù) 應用 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)也得到了快速的成長。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個可以進行虛擬世界創(chuàng)建與體驗的計算機系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是對計算機技術(shù)加以利用，從而形成一個逼真的、包含有視覺、聽覺、觸覺等多個感官的虛擬環(huán)境，使用者利用各式交互設(shè)備與虛擬環(huán)境內(nèi)的實體進行相互作用，從而產(chǎn)生一種身臨其境的信息交流，是當前時期較為先進的實現(xiàn)數(shù)字化人機交互感受的技術(shù)。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的簡介

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)原理

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱為VR，是使用計算機模擬出一個三維的虛擬空間，為使用者提供包括視覺、觸覺、聽覺等感官感受進行實際模擬，同時可以快速、不受限制地對事物進行觀察。使用者在進行移動位置時，計算機將會及時展開復雜運算，精確地將虛擬三維世界的視頻傳輸給使用者，從而產(chǎn)生親身臨場的感覺。是一種經(jīng)過計算機技術(shù)加以輔助而產(chǎn)生的高技術(shù)性的模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成了計算機仿真、人工智能、計算機圖形、傳感、顯示以及網(wǎng)絡(luò)處理等技術(shù)的發(fā)展成果。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展史

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展大致上可分為四個發(fā)展時期。1963年以前式虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的萌芽期，1963年至1972年的十年間將帶有聲音的形動態(tài)進行模擬過程中便包含有虛擬現(xiàn)實思想。1973年至1989年，該時期虛擬現(xiàn)實的概念以及理論開始產(chǎn)生。1990年至今虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到不斷的發(fā)展與完善并應用于實際中。2012年Google首次了Google Glass，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)、頭戴式顯示器、增強現(xiàn)實展現(xiàn)到普通民眾的視野中，這對原有的圖像顯示設(shè)備進行完全的顛覆。2013年，頭戴式顯示器得到了廣泛的關(guān)注，隨后世界眾多公司均加入到虛擬現(xiàn)實頭盔的競爭中。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用范圍

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要在現(xiàn)實中應用于如下幾方面。

2.1 醫(yī)學

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于醫(yī)學方面有著極其重要的實際意義。創(chuàng)建虛擬人體模型的環(huán)境中，可以利用HMD、感覺手套、跟蹤球等更加方便的對人體內(nèi)部的器官構(gòu)造進行了解，在進行外科手術(shù)時，醫(yī)生可以通過虛擬技術(shù)在顯示器上進行模擬手術(shù)，尋求最佳的手術(shù)方案同時可以提升醫(yī)生的操作熟練度。

2.2 娛樂、教育

由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)擁有豐富的感知力以及3D現(xiàn)實環(huán)境致使其成為了理想的視頻、游戲工具。因為娛樂上在虛擬現(xiàn)實技術(shù)上的真實性要求較低，因此近年來該項技術(shù)在娛樂、游戲方面發(fā)展較快。此外，在家庭娛樂上也取得可較為良好的發(fā)展前景。

2.3 軍事航天

模擬和練習始終是軍事航天業(yè)里的一個重點的內(nèi)容，這對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應有提供了極為廣闊的前景。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以對零重力進行真是的模擬，來對現(xiàn)有對宇航員的訓練方式進行替代。

此外虛擬現(xiàn)實技術(shù)還在房地產(chǎn)開發(fā)、動作捕捉、數(shù)字地球、室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)仿真、文物保護、應急演練等方面均有所應用。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是由美國人提出的概念，后來由美國宇航局對其的利用，從而展開了對成本較低的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的研制，從而對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的硬件發(fā)展有著一定的推動作用?，F(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)雖已獲得了較大的發(fā)展，但是仍處于研究的初級階段。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要在感知、后臺軟件、硬件以及用戶界面四個方面進行研究。就當前時期的技術(shù)來看，場館虛擬漫游存在的最大難點是建模與實施繪制。通常情況下，會選擇在繪制速度與模型精細度上選取一個平衡點，這樣不僅可以保證繪制質(zhì)量又不會為用戶造成不適感。目前世界上有著諸多的虛擬現(xiàn)實應用的開發(fā)商，已經(jīng)開發(fā)了一些虛擬現(xiàn)實軟件的平臺，比如Superscape公司的VRT、Deneb Robotics公司的ENVISION等。這類平臺面對不同的目的，在很大程度上提升了虛擬現(xiàn)實應用系統(tǒng)的研制效果，但是在開發(fā)中依然有著很多的問題，尤其是對自主知識產(chǎn)權(quán)缺乏的問題，對其中的核心了解不充分，一旦要對新功能進行開發(fā)補充時，都會造成無法運行的狀況。

2015年三星公司了一個新的配件Gear VR，吸引了廣大用戶的關(guān)注，Gear VR是一款利用手機作為屏幕的移動虛擬現(xiàn)實的配件，可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實得應用體驗。三星公司的這款虛擬現(xiàn)實的設(shè)備對于同行業(yè)的其他品牌有著很大的競爭優(yōu)勢，由于其是第一家將其應用于手機上。此外將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于航拍中，再結(jié)合三維制作技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)實拍攝與三維制作的交互，這在游戲上應用較為廣泛。目前有大量的游戲制作商將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于游戲開發(fā)，例如“星球大戰(zhàn)”、“鷹擊長空”、“最終幻想14”等，均實現(xiàn)了將現(xiàn)實內(nèi)容與三維制作相結(jié)合，制作出的游戲效果使玩家有者身臨其境的游戲感受，得到了廣大玩家的喜愛。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展趨勢

對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷程來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在今后的發(fā)展過程中依然會遵循“低成本、高性能”的原則。本文將從軟硬件上展開探討，主要的發(fā)展方向如下。

4.1 動態(tài)環(huán)境建立技術(shù)

虛擬環(huán)境的創(chuàng)建是虛擬現(xiàn)實技術(shù)最為核心的內(nèi)容，動態(tài)環(huán)境建模主要的目的在于獲得現(xiàn)實環(huán)境數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以此來創(chuàng)建相應的虛擬環(huán)境的模型。

4.2 實時三維圖像生成與顯示

三維圖像生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，目前關(guān)鍵是實時生成如何實現(xiàn)，目前就如何不降低圖像質(zhì)量與復雜程度的基礎(chǔ)上對頻率的刷新是今后發(fā)展的重點研究內(nèi)容。另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展依賴于傳感器與立體顯示器的發(fā)展，當前時期的虛擬設(shè)備上無法滿足系統(tǒng)的需求，需要對三維圖像的生成與顯示技術(shù)進行不斷的開發(fā)。

4.3 研制新型交互設(shè)備

虛擬現(xiàn)實要能夠完成人可以自由的和虛擬世界內(nèi)的對象實現(xiàn)交互，有一種身臨其境的感受，使用的主要輸入、輸出設(shè)備有數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、三維聲音產(chǎn)生器、三維位置傳感器以及數(shù)據(jù)衣服等。所以，價格低廉、新型、耐用性好的數(shù)據(jù)衣服和手套將成為今后的研究重點。

4.4 智能語音虛擬建模

虛擬現(xiàn)實建模過程是較為復雜的，需要有較多的時間和精力。假設(shè)將智能、語音識別等技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的話，可以很好的對這一問題加以解決。可以將模型的方法、屬性、特點的描述利用語音識別技術(shù)來對建模數(shù)據(jù)加以轉(zhuǎn)化，之后再使用計算機的圖像處理技術(shù)以及人工智能來進行設(shè)計、評價，將模型用對象進行表示，同時邏輯地使各個模型進行動、靜態(tài)的連接，最終創(chuàng)建出系統(tǒng)模型。在模型形成后對其進行評價，給出一定的評價結(jié)果，同時由人工使用語言對其編輯和確認。

4.5 應用大型分布式網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實

分布式網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實是將零散的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和仿真器利用網(wǎng)絡(luò)將其連接在一起，采取協(xié)調(diào)一致的標準、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫以及協(xié)議，創(chuàng)建出一個在空間、時間相互聯(lián)系的虛擬合成系統(tǒng)，使用者可以進行自由的交互。當前，分布式虛擬現(xiàn)實交互已經(jīng)成為國際上的研究熱門。網(wǎng)絡(luò)分布式顯示虛擬在航天上有著極為重要的應用價值，可以減少研制經(jīng)費以及設(shè)備費，同時可以降低人員的出差費以及出差造成的不適。

5 結(jié)語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著廣闊發(fā)展前景的高新技術(shù)，但是仍有著諸多的需要解決的問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)實生活中的許多方面得到應用，并發(fā)揮出了極為重要的作用。作為二十一世紀大力發(fā)展的技術(shù)，在今后的發(fā)展中將會取得越來越廣泛的應用，將會對人們的習慣以及理念加以改變，同時深入的應用與我們的日程生活和工作中。

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