基于虚拟现实技术的高校实验教学资源共享建设研究.doc
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1、基于虚拟现实技术的高校实验教学资源共享建设研究 本文分析了适用于高校实验教学资源建设的VR技术,提出采用兼具网络化、轻量级、沉浸式特征的新型VR技术krpano制作高校实验教学资源。它可以较好提升实验教学效果,节省建设成本,提升高校实验教学资源共享的水平。本文给出了VR实验资源共享平台的建设方案,及VR实验教学资源制作方法。 0引言 国家中长期教育改革和发展规划纲要中明确指出高等教育要加强实验室改革,国家教育信息化十年发展规划中也明确指出,高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径。因此智能信息化实验平台是如今所有高等院校的必需品。 传统实验教学缺乏师生互动,每个学生在做实验中获
2、得的指导不同,实验教师不能及时掌握学生的真实实验情况,进而无法高效地对每个学生进行实验指导,导致教学效率不高或者效果不均衡。同时,实验内容千篇一律,多是分组演示或验证实验,学生照着现成的实验步骤,这不能吸引学生,也不利于学生创新思维形成。此外,高校实验资源的可重用和共享性也很差。 虚拟现实 (VR) 技术是下一个信息化学习平台,VR能充分展示实验教学内容,能引起学生的学习兴趣,能形成个性化教学效果。VR整合实验教学信息化资源,避免重复投资,实现资源共享;使用VR技术建设共享的实验资源库,包括讲稿、教学大纲、实验实训内容、教学指导、教学评价等信息的VR化。 VR技术有多种,其中轻量级VR技术开发
3、费用低、编程模式灵活,轻量级VR的代表是基于网络技术的Krpano,本文以为,采用Krpano来建设高校实验教学资源是一种创新有价值的方式。 1 VR技术 VR由模拟环境、感知、自然技能和传感设备构成。沉浸式轻量级VR使用手机插入式头盔,内容在手机上运行,它的教学体验让学生置身于实际情景,这对实验教学、现场演示极为有利。通过人机互动交流、计算机虚拟会面使学生在“真实”的实验情境中理解实验意图。 1.1沉浸式VR的实验教学优势 VR能增强实验体验,提升演示效果,学生可以“现场”体验现实生活中很难或无法体验的实验场景、如很激烈的化学反应。能够实现和学生一对一交互,创造个性化实验教学环境,VR 能够
4、“占领”学生的视觉、听觉等多个感觉通道,多感官的参与可以提高学习效率。VR切断了学生与周围世界的感官联系,让学生“沉浸”在与实验交互过程中,隔离了外界干扰,学生很难走神。 1.2沉浸式VR轻量级技术Krpano Krpano是沉浸式VR模式轻量级、基于网络、代码全开源的技术,不受硬件约束。它采用HTML5+js作?榧际趸?础,可看做是浏览器的扩展内核,可以自动生成全景漫游网页。相比unity3D等重型VR,Krpano节约了开发经费与时间,降低了技术难度,灵活应用于互联网和手机端;Krpano是编程语言,可以实现加密认证技术,知识产权问题迎刃而解。 1.3 Krpano能实现的实验教学效果 采
5、用头盔沉浸式Krpano应用于实验教学当中,事前把实验教程编排好,情景式实验内容给用户带来沉浸式的教学体验,学习就像看电影。在VR实验资源丰富时,实验课教师具备将学生“瞬间转移”到任意场景的能力,学生可以随时体验到很多现实实验难以开设的虚拟情境。在高等教育中,采用沉浸式Krpano,传统的实训基地模式将向着虚拟现实实训教育模式发展,只要能够接入网络,异地远程用户可以不受时间限制、空间限制的共享教学资源。这个转变优化了教学资源利用率、提供了全新的共享模式。 2 Krpano对高校实验教学的支撑 为满足新工科建设的实验教学需求,建设全面、生动的实验教学资源库,成为当下高校进行专业建设的工作重点。我
6、国高校实验教学资源相对匮乏,库内资源共享高度有待提高,运行管理体系有待完善。Krpano是一种数字化技术,是一种接近网页编程的软件体系,它可改善上述问题,为高校实验教学提供强有力的技术与经济可行支撑。 2.1 Krpano对实验教学资源建设的支撑 目前,高校数字化实验教学资源建设主要是数码拍摄翻录、PDF等电子文档格式的实验资源、管理信息系统网站。Krpano可以对目前的数字化教学资源建设进行无缝升级,不丢弃原有内容。对以网站来组织的高校实验教学资源,Krpano以html, js技术扩展原网站,原网站的旧教学资源可保存,新开发的VR教学资源可以与旧教学资源并存,通过不同的入口访问不同类型的教
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