虛擬現實VR應用體驗中心解決方案

1.1 VR概述

VR是Virtual Reality的縮寫，譯為中文即“虛擬現實”，該技術融合了計算機3D圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種科學技術，在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感和模擬現實環境的交互性，有助于加深感受、啟發認知。因此，VR系統環備沉浸感、交互性、構想性這三個基本特性。

VR虛擬現實的關鍵技術主要包括模擬環境三維圖形處理技術、位置追蹤技術、觸覺或力覺反饋、智能傳感設備各等。理想的VR體驗，是基于計算機生成逼真的三維立體虛擬環境，借助VR輸入/輸出設備體會到人體正常應感應到的視覺、聽覺、觸覺、力覺、運動等所有感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，并利用位置追蹤技術，對頭部轉動、眼睛、手勢等其它行為動作進行采集，由計算機處理體驗者動作的相應數據，并做出實時響應和反饋。

隨著移動互聯網技術、人工智能技術的發展，推動了VR虛擬現實技術在工業、醫療、教育、軍事等多個領域的應用，沉浸式虛擬現實設備因實用便攜、最能展現虛擬現實效果而成為未來主要的發展趨勢，由于沉浸式交互技術、VR外設硬件技術的不斷突破，VR技術也逐步朝著完整成熟的產業化方向發展。 

1.2 VR+教育運用價值

現代學習理念要求：“轉變傳統教育觀念，創建學生自由發揮的空間，使其掌握學習的主動性，并成為獨立、自主、高效的學習者，已成為學生實現自我、發展自我、完善自我的必要條件。”而虛擬教學，就是創建一種可控的、逼近真實、多感知一體化的學習環境，使學生能夠與之交互，進而開展各種研究、訓練的一種學習方式。

“虛擬現實之父” Thomas Furness表示：VR在改變社會，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設備，用于體驗和探索VR虛擬現實環境下的青銅時代文物、遺址、儀式文化等，沉浸式的震撼體驗讓觀者振奮不已，成為了本年度VR技術用于教育文化應用的最佳典型。

1.3 VR+教育的需求分析

VR與教育的融合需求主要體現在以下幾方面：

（1） 知識點呈現方式的升級需求　

圖書館一直都是廣大讀者獲得知識的地方。隨著互聯網的不斷發展，圖書館獲取知識的方式也在不斷演變，從而滿足高效的信息化知識傳播的需求。“VR閱讀”是將虛擬現實技術與傳統的圖書相結合，是一種接觸式的“閱讀”體驗。圖書是靜態的文字和圖片，VR是全景的穿越畫面，能夠一下子把讀者帶入閱讀環境之中?？萍荚O備并非要取代傳統服務，而是將各種高科技設備與信息化服務手段做互補、融合，針對不同類型的知識內容，為讀者提供更先進的、適合的、多元化的呈現方式。

　　尤其適合在VR情景中呈現的知識內容例如：天文天體、地殼運動、時間空間等宏觀知識點的理解認知；細胞分裂、分子原子、光合作用等微觀知識點的觀察認知；火場自救逃生、室內安全排查、地震應急反應、踩踏的自我安全認識；穿越歷史、革命先烈的事跡的認識；

（2） 滿足抽象知識具象化的需求

利用虛擬現實技術，可以徹底打破空間的限制。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可以進入這些物體的內部進行觀察。例如學生可以乘坐飛船進入虛擬太空，遨游太陽系，以飛船駕駛艙視角近距離觀察各個行星，理解真實的天體運行規律，這是電視錄像媒體和實物媒體所無法比擬的。 

虛擬技術還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，可以在很短的時間內呈現給學生觀察。例如，生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要幾個月的時間，而虛擬技術在幾鐘內就可以實現。另外，地殼運動的原理、生物進化的演變等漫長過程，也可以通過虛擬現實技術得以展現。

（3） 安全認識教育的需求

以往對于危險的或對人體健康有危害的情景，一般采用視頻觀看的方式來取代，人們無法直接參與其中，獲得感性認識。VR技術可模擬現實中難以實現或者不存在的環境和角色、物體等，消除了以往現實中對人們自身安全、成本消耗的顧慮。在絕對安全、錯誤可逆可修復性上，利用VR技術實現真實情景再現，并進行相應的操作，擁有難以比擬的優勢。

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，借助系統提示，可選擇逃生路線。

（4） 增強知識交互性的需求

交互性（Interaction）使虛擬現實系統中的人機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數據手柄等用于信息輸入輸出的傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動, 來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能, 就能對虛擬環境中的對象進行考察操作。

（5） 自適應探究學習的需求

虛擬現實技術可以對學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬,通過虛擬系統便可直觀地觀察到這一假設所產生的結果或效果。例如，在虛擬的化學系統中，讀者可以按照自己的假設，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質來。通過這種探索式的學習，讀者很有可能發現新的物質。利用虛擬技術，讀者還可以進行溫室效應、電路設計、建筑設計等方面的探索學習，從而研究二氧化碳對全球氣候的影響規律，或設計出新的電路、新的建筑物。利用虛擬現實技術進行探索學習，有利于激發讀者的創造性思維，培養讀者的創新能力。

1.4 VR應用體驗中心組成

VR應用體驗中心解決方案以優質教育資源為核心，集終端、應用系統、平臺、內容于一體，為讀者創設接近真實的知識情景，將虛擬動畫與實景空間相結合，將抽象概念具象化，為讀者打造高度開放、可交互、沉浸式的三維學習環境。VR應用體驗中心解決方案由VR硬件終端、管理軟件、教育資源三大部分組成。

1.5 VR應用體驗中心的優勢

VR應用體驗中心給參觀者提供的是一種完全沉浸式的學習體驗，安全而又經濟的場景，摒除后顧之憂，讓讀者可以在虛擬環境中親身去感受、自主學習。

 沉浸開放，激發興趣

在VR體驗時，觀者全身心地投入到虛擬現實中去，獲得身臨其境的感覺。可借助專用的VR設備從視覺、聽覺和觸覺上獲得與真實世界相同的感受，跨越時間空間的限制，將抽象化概念具象化，體驗高度開放、可交互、沉浸式的三維學習環境?？?/span>以利用VR一定程度的體感交互、深度沉浸式，達到營造期望意境、加深知識記憶、提升學習效果的目的。