虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)解決方案

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本方案由搜維爾虛擬現(xiàn)實(shí)研究室推出。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的觸角已經(jīng)涉及高等教育每個(gè)學(xué)科和各個(gè)方面，從技術(shù)上來說獨(dú)具先進(jìn)性，技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景可觀。傳統(tǒng)教學(xué)觀念“傳道、授業(yè)、解惑”決定教學(xué)主要采用課堂講授法，教學(xué)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度都是由教師來決定的，教師是整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的中心。該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于利于教師組織、監(jiān)控整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程。但教師對學(xué)習(xí)的絕對主宰導(dǎo)致學(xué)生的思維惰性越來越強(qiáng)，學(xué)生很少主動(dòng)思考、提出自己的問題，這種情況的長期持續(xù)最終導(dǎo)致中國學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新思維能力和實(shí)際動(dòng)手能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為傳統(tǒng)教學(xué)帶來翻天覆地的變化。

虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，就是用計(jì)算機(jī)來模擬真實(shí)自然現(xiàn)象或社會現(xiàn)象，學(xué)生模擬扮演某一角色進(jìn)行技能訓(xùn)練的一種教學(xué)方法。虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)能在很大程度上彌補(bǔ)客觀條件的不足，為學(xué)生提供近似真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境，提高學(xué)生職業(yè)技能。我們可以從搜集資料、處理教材、創(chuàng)設(shè)情境等方面入手實(shí)施仿真教學(xué)并在事實(shí)過程中改進(jìn)仿真教學(xué)中存在的一些問題。虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是近十年來發(fā)展起來的并且越來越受到人么重視的新方法。虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用十分的廣泛，從自然科學(xué)家、管理科學(xué)到工程技術(shù)的許多學(xué)科教學(xué)中都可以采用。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，仿真的效果更是令人嘆為觀止。

靈活的仿真各種真實(shí)情況。在仿真軟件中可以靈活地設(shè)置各種參數(shù)、模擬條件，就可以自如地模擬真實(shí)世界中的各種情況。 設(shè)定各種事故及極限運(yùn)行狀態(tài)。通過仿真，可以了解真實(shí)世界中無法實(shí)現(xiàn)的危險(xiǎn)性操作，或者臨界條件。

自動(dòng)評價(jià)功能。一般情況下，仿真軟件具有評價(jià)功能，可以給學(xué)生的每一次操作實(shí)時(shí)地評分，使學(xué)生們可以即時(shí)地了解自己的每一次操作的正確性或合理性。 安全性。所有的操作均不是現(xiàn)場實(shí)施，因此絕對不會帶來危險(xiǎn)的后果。

除了以上這些顯而易見的優(yōu)點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)還有一些超出人們預(yù)期的效果。調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)一般都是獨(dú)立操作，獨(dú)立完成，學(xué)生必須開動(dòng)腦筋認(rèn)真分析問題，從而才能準(zhǔn)確地解決問題。傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生往往會等待教師給出正確答案。 開拓想象空間。仿真軟件的操作不存在限制，學(xué)生可以海闊天空地想象，進(jìn)行各種各樣的設(shè)計(jì)，并迅速地通過仿真看到結(jié)果。這在傳統(tǒng)教學(xué)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。減輕教師的負(fù)擔(dān)。學(xué)生們主觀能動(dòng)性的提高，就意味著教師可以騰出手來做更多的教學(xué)工作，或進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)工作。傳統(tǒng)教學(xué)中，一個(gè)教師往往要面對幾十位學(xué)生，無法跟蹤每個(gè)學(xué)生的全過程。增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感。通過仿真訓(xùn)練，學(xué)生們充分了解自己所學(xué)的知識，應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用前景等，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)了對專業(yè)技術(shù)的認(rèn)識，從而激發(fā)敬業(yè)精神。而傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生們掌 握了一大堆知識，卻不知道如何應(yīng)用，往往會對本專業(yè)有一種挫敗感，喪失從事專業(yè)工作的積極性。增強(qiáng)學(xué)生的安全意識。通過計(jì)算機(jī)仿真，在虛擬世界中由于錯(cuò)誤的操作而產(chǎn)生的安全事故，可以提高學(xué)生的警覺，分析故障原因，掌握排除故障的技巧。

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是一種新的科學(xué)研究手段和教學(xué)手段，為各個(gè)專業(yè)的學(xué)生以及教師提供了教學(xué)和研究的一個(gè)平臺，延展了創(chuàng)新的想象空間，必將在未來的智能化教育領(lǐng)域中取得重大的發(fā)展，成為現(xiàn)代教育的基礎(chǔ)。

虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)感

建立各種儀器設(shè)備模型可以通過計(jì)算機(jī)模擬出各個(gè)角度看到的各種儀器設(shè)備視覺效果及動(dòng)態(tài)的各種儀器設(shè)備操作方法與各部件組裝過程（包括組裝過程中需要的工具），每個(gè)需要的畫面上用提示性的文字或語音向用戶展示，讓學(xué)員能夠自己動(dòng)手操作很好地了解各種儀器設(shè)備的構(gòu)造、拆卸/安裝與操作使用。利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)的逼真的三維虛擬環(huán)境，如需查看更多請點(diǎn)擊

2.逼真的電路系統(tǒng)及故障排除系統(tǒng)

平臺能真實(shí)模擬各種儀器設(shè)備的所有電路及故障排除，學(xué)生進(jìn)入平臺便可進(jìn)行多種情況下不同部件的機(jī)械及電路故障排除模擬操作，同時(shí)平臺還設(shè)置了與真實(shí)萬用表、示波器一樣的“虛擬萬用表”、“虛擬示波器”，如需查看更多請點(diǎn)擊

3.交互性

平臺充分利用VR技術(shù)的可互動(dòng)性，設(shè)計(jì)了符合人們自然交互習(xí)慣的互動(dòng)操作模式。如需查看更多請點(diǎn)擊

4.多人在線學(xué)習(xí)，突破區(qū)域界限

平臺支持多人同時(shí)在線學(xué)習(xí)，學(xué)員可不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的隨時(shí)上機(jī)操作學(xué)習(xí)，如需查看更多請點(diǎn)擊

5.支持遠(yuǎn)程應(yīng)用及管理

虛擬現(xiàn)實(shí)三維互動(dòng)教學(xué)平臺采取服務(wù)器端與用戶端的模式。用戶端（學(xué)生/教師）通過賬號密碼進(jìn)行登陸，通過訪問服務(wù)器，進(jìn)行模型數(shù)據(jù)的傳輸。而整個(gè)平臺的管理，是通過唯一管理員進(jìn)行管理的，如需查看更多請點(diǎn)擊

6.可擴(kuò)展的教學(xué)模塊

虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)以多系統(tǒng)多模塊相結(jié)合的模式，利用虛擬平臺，結(jié)合先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，同時(shí)以C/S應(yīng)用模式為主、B/S應(yīng)用模式為輔，使得整個(gè)平臺具有可擴(kuò)展性。如需查看更多請點(diǎn)擊

7.節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)用，提高培訓(xùn)效率

很多實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床、波峰焊機(jī)等）屬于昂貴的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，身價(jià)從幾十萬到上千萬元不等，給教學(xué)單位帶來了很大的設(shè)備資金壓力，為解決這一難題，在該平臺學(xué)員便可全方位掌握儀器設(shè)備的工作原理、各部件拆裝、線路測試、故障排除等完善的教學(xué)應(yīng)用，如需查看更多請點(diǎn)擊

方案核心

虛擬互動(dòng)教學(xué)就是利用虛擬技術(shù)模擬難以講解的教學(xué)場景，并使之可視化和可參與性，讓學(xué)員在可視化和參與性下能更好的學(xué)習(xí)到相關(guān)技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使枯燥表格、數(shù)字和程序，手術(shù)，安裝流程等變得生動(dòng)而有趣，另一方面，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軐⑷舾芍R點(diǎn)串聯(lián)起來，起到匯總和系統(tǒng)化的作用。 提供教學(xué)質(zhì)量，降低教學(xué)成本。
虛擬教學(xué)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、教學(xué)內(nèi)容視覺化
2、學(xué)習(xí)中的交互性好
3、沉浸感真實(shí)感強(qiáng)

應(yīng)用領(lǐng)域

一、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：

如需查看更多請點(diǎn)擊搜維爾在虛擬醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的方案有：

1、虛擬手術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

2、單端口腹腔鏡手術(shù)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

3、腎切除術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

4、卵巢囊腫切除術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案

5、異位妊娠切除術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案

6、膽囊切除術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案

7、模擬手術(shù)教育平臺系統(tǒng)解決方案

8、腹腔鏡手術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

9、生物醫(yī)學(xué)解決方案

二、機(jī)械設(shè)備行業(yè)虛擬安裝拆卸：

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搜維爾在機(jī)械行業(yè)有如下虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)：

1、產(chǎn)品展示&工業(yè)仿真系統(tǒng)解決方案

2、工業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)解決方案

3、虛擬裝配維修系統(tǒng)解決方案

4、基于TechViz的數(shù)字樣機(jī)解決方案

三、能源勘探領(lǐng)域：

1、礦業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)：

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造出的礦山生產(chǎn)環(huán)境具有逼真、交互作用的特點(diǎn)，可以直觀模擬采礦環(huán)境及其作業(yè)過程，供采礦工程專業(yè)的學(xué)生實(shí)習(xí)，這樣既可以降低實(shí)習(xí)費(fèi)用，又可縮短教學(xué)時(shí)間，讓更多的人接受高等教育。搜維爾在采礦工程領(lǐng)域的解決方案有：

1）采礦- 鉆井機(jī)訓(xùn)練模擬系統(tǒng)解決方案

2）長壁開采技能模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

3）連續(xù)采掘機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

4）前端裝載機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

5）挖掘機(jī)模擬操作系統(tǒng)解決方案

6）電鏟操作模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

7）煤礦硬巖礦露天礦專用機(jī)器模擬系統(tǒng)解決方案

8）基本駕駛技能模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

9）地下采礦裝卸機(jī)操作模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

10）拉鏟挖掘機(jī)操作模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

11）鉆探裝置模擬訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

2、意外情況逃生培訓(xùn)：

同時(shí)還可對井下工人進(jìn)行上崗前的操作及安全教育培訓(xùn)，如虛擬井下的各種工況及險(xiǎn)情，使被訓(xùn)練者身臨其境地去體驗(yàn)，并學(xué)會采取有效的應(yīng)急措施去處理各種險(xiǎn)情，使每一名下井的人員都清楚礦井的結(jié)構(gòu)和逃生技巧，消除事故隱患。搜維爾在應(yīng)急推演領(lǐng)域中的解決方案有：

1）應(yīng)急預(yù)案三維仿真訓(xùn)練系統(tǒng)解決方案

2）應(yīng)急演練仿真系統(tǒng)解決方案

四、虛擬現(xiàn)實(shí)在水利電力方面的應(yīng)用：電網(wǎng)仿真培訓(xùn)

1、虛擬現(xiàn)實(shí)電力培訓(xùn)仿真系統(tǒng)解決方案

2、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電力試驗(yàn)培訓(xùn)系統(tǒng)解決方案

電力仿真系統(tǒng)可以全過程仿真電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為，可用于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式研究、安全穩(wěn)定分析、事故重演和分析等。對運(yùn)行人員進(jìn)行正常操作、事故判斷和處理、系統(tǒng)恢復(fù)的培訓(xùn)等；對運(yùn)行人員的各種操作能力、事故判斷和處理能力進(jìn)行鑒定與考核；對保護(hù)定值和自動(dòng)裝置定值進(jìn)行校驗(yàn)。

五、在培訓(xùn)教育課件上的應(yīng)用：

實(shí)驗(yàn)教育的核心，在于充分鼓勵(lì)公眾親自動(dòng)手進(jìn)行探索與實(shí)踐，通過實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，傳播科學(xué)思想和科學(xué)方法。以往由于科技館各種軟硬條件的限制下，這一點(diǎn)往往是最難實(shí)現(xiàn)或者代價(jià)最大的。如需查看更多請點(diǎn)擊