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假造实际技术在中学讲授中的利用

时候:2010-09-23 16:06来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

【择要】 假造实际是应用计较机技术,在用户眼前天生一个假造的环境,令人感到象实在存在的一种技术。本文连络假造实际的特性,提出了假造现其实中学讲堂讲授中,尝试讲授等中应用,在讲授中具有初创性的意义。

【关头词】 假造实际,讲授,利用。

  假造实际(Virtual Reality)是把客观上存在的或其实不存在的东西,经由过程应用计较机技术,在用户眼前天生一个假造的环境,令人感到象实在存在的一种技术。假造实际技术是在综算计较机图形学、计较机动摹拟与仿真、传感技术、显现技术等很多计较机学科的根本上生长起来的一种计较机利用新范畴。

一、假造实际及其生长汗青

  有人以为,80年代是小我计较机期间,90年代是多媒体期间,21世纪初则是假造实际技术期间。而假造实际技术的出世可以追溯到上个世纪的六十年代。

  1965年,Ivan Sutherland在篇名为《The Ultimate Display》(终究的显现)的论文中初次提出了包含具有交互图形显现、力反应装备和声响提示的假造实际体系的根基思惟,今后,人们正式开端了对假造实际体系的研究摸索过程。

  1966年,美国MIT的林肯尝试室正式开端了头盔式显现器HMD的研制事情。在这第一个HMD的样机完成不久,研制者又把能摹拟气力和触觉的力反应装配插手到这个体系中。1970年,呈现了第一个服从较齐备的HMD体系。

  1984年,Willia Gibson写了一本名为 Neuro-mancer的书,书中胡想计较机用户可以把本身的脑神经收集接入计较机,如许用户便可以神游于由计较机摹拟成的假造世界中。他把这个世界称为“节制空间”(CyberSPace)。在这今后,人们又提出了“假造实际”。“人工实际”、”长途现场节制”等假想,统称为假造实际技术。

  基于从60年代以来所获得的一系列成绩,美国的VPL公司的建立者 Jaron Lamer在80年代初最后肯定以假造实际(Virtual Reality)一词作为这一范畴的公用术语。

  80年代,美国宇航局(NASA)及美国国防部构造了一系列有关假造实际技术的研究,并获得了令人谛视标研究服从。 1984年,NASA Ames研究中间假造行星探测尝试室的M.McGreevy 和J.Humphries博士构造开辟了用于火星探测的假造环境视觉显现器,将火星探测器发还的数据输入计较机,为空中研究职员机关了火星大要的三维假造环境。

  1990年在美国Dallas召开的Siggraph的会议上,对VR技术进行了会商,明白提出了VR技术的首要内容是:及时三维图形天生技木、多传感器交互技术,和高辩白率显现技术,为VR技术的生长肯定了研究标的目标。

  比来几年来,敏捷生长的计较机硬件技术与不竭改进的计较机软件体系相婚配,使得基于年夜型数据调集的声响和图象的及时动画制作成为可能;人机交互体系的设想不竭立异,新奇、合用的输入输入装备不竭地进入市场。而这些都为假造实际体系的生长打下了杰出的根本。同时,VR技术也逐步从飞翔仿真、战役利用到教诲、科研、文娱、修建、医疗、产业等各个方面。

2、假造实际的种类及特性

1.假造实际的种类:

  实际利用的假造实际体系年夜体可分为四类:1)桌面假造实际体系,也称窗口中的VR,它本钱低,首要用于CAD/CAM、修建设想、教诲讲授等范畴;本文中所提及的假造实际首要指这类范例。2)沉浸假造实际体系,利用头盔显现器把用户的视觉、听觉及其他感受封闭起来,产生一种设身处地的错觉;3)漫衍式假造实际体系,它建立在沉浸假造实际体系和漫衍式交互仿真(distributed interaction simulation)的根本上;4)加强实际。

2.假造实际技术的特怔

  假造实际的特性可以表示为3I特性(Immersion、Interaction、Imagination)

(l)投入(Immersion):这是VR体系的核心,指利用户投入到由计较机天生的假造场景中的才气。用户在假造场景中有“设身处地”之感。

(2)交互性(Interaction):指用户与假造场景中各种工具相互感化的才气,它是人机调和的关头性身分。

(3)构思(Imagination):假造实际不但仅是一个用户与终端的接口,并且可利用户沉浸于此环境中获得新的知识,进步理性和理性熟谙,从而产生新的构思。

3、假造现其实讲授中的利用

  假造实际利用于中学讲授首要表示在以下两个方面:讲堂讲授中,尝试讲授。

1.讲堂讲授

  讲堂讲授是讲授的首要体例,也是假造实际应用于讲授的首要疆场。按照不合的学科,假造实际阐扬着不合的感化,首要有以下方面的利用:平面物体的揭示,平面空间的揭示,展品的介绍,假造空间的营建与构建,假造场景的机关

(1)平面物体的揭示:

  在讲授中常常要利用一些什物揭示,在以往的讲授环境中,为了更形象地使门生感受三维物体的信息。首要采取如许一些体例:1)操纵图片,经由过程投影仪揭示。但这类揭示只能供应平面物体的某一个视角或某几个视角,门生无法见到供应的图片以外的视角。且门生被剥夺自主挑选视角的权力。2)什物揭示:这是一个很陈腐并且是很合用的体例,但它存在的一个比较严峻的错误谬误是因为各个门生所处的地位不合,固然西席拿的是同一个什物,但在不合地位门生的眼中,视角都不尽不异。并且什物不成能做得很年夜,前面的门生可能就无法观察清楚。3)经由过程计较机三维外型及动画软件,如3dsMAX等,建立一个与什物基秘闻同的模型,然后经由过程扭转揭示各个视角,可以说这是一种比较抱负的体例,但它也存在一个严峻的不足。因为动画是一个事后设定的过程,门生在利用时只能让它停止或播放,而不克不及肆意遵循本身的志愿随便挑选视角。

  经由过程假造实际,我们可以构建一个与什物一样的三维物体,如采取3dsMAX建模,存储为VRML格局,然后在VRML播放器中利用。或操纵QUICKTIME VR等都可以获得很好的结果。如在高中平面多少的三垂线定理是平面多少讲授中的一个重点同时也是一个难点。这时候我们如果操纵VRML说话画出题目中的这几条线,然后让门生在各个视觉去察看,一则省却了什物的制作,二则让门生遵循本身的志愿去察看。另有一些关于空间直线之间的地位、平面之间的地位关系及二面角等方面的讲授,西席都可以比较容易地制作出较精美的桌面假造实际来帮助数学讲授。

(2)平面空间的揭示

  平面空间是指在实际世界中存在的或按照汗青质料在汗青中曾实在存在的空间。在讲授中,我们可能需求向门生揭示这些空间,但因为前提的限定,不成能让门生进入这些空间,在以往讲授中,可能只可以或许经由过程西席的描画来激起门生的想象,在门生的脑筋中建立出这个假造的空间来。利用假造实际,我们不但能在门生脑筋中建立这些空间,并且可让门生看得见、听得见,乃至可以摸得着。如:在中学汗青讲授中,古罗马在人类文明生长史上据有首要的职位。若何将象古罗马如许的失落的太古本国文明介绍给门生,使他们进行修建学、艺术史、当代史和古文学史的学习呢?美国加利福僧亚年夜学洛杉矶分校的教诲家们基于这一目标,操纵最先进的计较机技术用非常精确和实际主义的伎俩从头机关了现在的数字化的奥古斯都期间的古罗马(公元前50年~公元14年)。

  进入这个完整假造的世界,门生会感到置身于陌生的异域环境中,古罗马的各种人文景观记忆犹心,你可以跟从讲着拉丁语或英语的领导在假造的世界里周游,同扮演着各种角色的假造演员谈话。可以想象到这类再造古罗马对门生的吸收力,门生可以身临其地步察看各种艺术异景、雕塑、绘画艺术品,体味当时的人文环境,察看古罗马的各种修建特性,比较对而后的文明答复的影响,察看室第的制作格式,日光晖映下的列柱的摆列及诱人的光影结果。门生还可以插手列席奥古斯都的参议院,聆听墨客的报告。无疑这类假造景象的教诲是独一无二的,是对传统的书籍教诲和讲课教诲的一种改革和应战。

  又如Intel公司建立的假造故宫(http://www.intel.com/apac/gb/virtualcity),操纵桌面假造实际揭示故宫的全貌,我们只需操纵鼠标和键盘就可以够畅游斑斓的紫禁城。当我们介绍关于故宫的汗青、文物时,我们便可以直接进入这个网站,在假造的故宫里畅游一番,既可以获得知识,又可以避免费旅游一趟紫禁城。省却了旅途之劳累和用度之高贵。

(3)展品的介绍

  在人类生长的汗青长河中有很多的文明艺术珍宝,这些人类文明的结晶不但具有很强的赏识价值,也是活泼的课本。但人类的文明结晶不成强人手一份细细研究的,特别是一些物价值千金,更是庇护严格。活着界上的博物馆中都保藏着很多的艺术品,我们可能有机遇一睹其光彩,但年夜多数的人只能经由过程一些图片来体味。对一些名画来讲,可能操纵图片便可以很好地体味其艺术魅力,但对一些雕塑艺术品,如维纳斯雕像我们熟谙的可能只是正脸部分,但实在的维纳斯不单从正面,并且从各个方位去看都是那么的斑斓、均匀。但我们不成能都有机遇去法国卢浮宫去赏识这件珍品。操纵假造实际,我们不消走削发门便可以在各个标的目标去赏识这件贵重的艺术品。登岸http://www.louvre.fr网站,全部网站供应了英语、西班牙、法语、日语四种说话。挑选适合的说话种类进入,点击呼应的内容,可以浏览该网站供应的各种质料,包含笔墨、图片。此中更吸收我们的是Virtual Tour链接,进入卢浮宫的假造实际世界。在Greek Etruscan and Roman Antiquities Galleries展厅,我们如果点击进入Greece: Venus de Milo Room,我们可以看到盛放维纳斯雕像的展厅的全貌。

  太空给我们闪现的是一个奥秘而陌生的世界,若何感受身体在太空中的感受是很多人梦寐以求的事情。经由过程假造实际制作的假造空间,我们可以进入这个假造的空间去感受宇宙里的奇妙,可以体味人体在失重状况下的感受,也能够在月球上做石头和羽毛同时着地的尝试来考证伽俐略的结论:在真空的前提下,重物的降落速率相称。也能够察看太阳系中各个行星的面孔和活动环境。

(4)假造场景的机关

  假造场景是指在实际糊口中可能呈现的一些场景,经由过程假造现其实不合的时候或地点表示出来。这在中学说话讲授中利用非常遍及。作为说话学科的语文或英语在讲授过程中常常采取情境讲授法。在以往,学习情境的创设只能经由过程西席的言语,图片的揭示,或一些录相。门生年夜多只能主动地接管,对一些情境,教员描画的和学心思解的可能相去甚远。如在介绍《反响》一课时,固然西席对“四声谷”、覆信壁、三音石和圆丘等介绍了很多,或也供应了图片或录象,但门生的了解还是有必然的坚苦。如果采取假造实际,让门生进入假造故宫(http://www.intel.com/apac/gb/virtualcity),让门生本身脱手,去旅游一番覆信壁、三音石,然后再对比课文,我想结果必然会很好的。如果有前提,采取沉浸的假造实际,让门生戴上头盔,面对假造的“四声谷”、覆信壁、三音石和圆丘,进行声响反射实验,从而加深对这类奇妙的声学征象的了解。

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