1.引言
分布式虚拟现实(Distributed Virtual Reality,DVR,也称网络虚拟现实、分布式虚拟环境或网络虚拟环境)系统是一个支持多人实时通过网络进行交互的软件系统,每个用户在一个VR环境(真实感3D立体图形、立体声)中通过计算机与其它用户进行交互,具有包括共享的虚拟工作空间、伪实体的行为真实感、支持实时交互、共享时钟、多个用户相互通信(以多种方式,如文字、图形、手势、声音)、资源信息共享以及允许用户自然操纵环境中的对象等多个特征。
2.分布式虚拟现实环境设计与系统构设
我们使用VRML以及Java语言构造了一个基于B/S架构的分布式虚拟环境。整个客户端在一个通用浏览器中,而不需要另外安装客户端软件。通过连接到Web服务器,从Web服务器上下载VRML文件以及Java Applet。VRML文件通过浏览器中的VRML插件解释并显示出虚拟现实场景,Applet中包含了用户操作界面以及用于控制VRML场景的EAI (External Athoring Interface,外部编程接口,允许Java语言和VRML进行交互)。分布式虚拟环境服务器是连接多个客户端的中心,用于传递客户端变化以及维护虚拟环境的全局统一。其中包含了全局数据库以及语义服务器,用于记录全局几何信息以及一些非几何的语义信息,这个由虚拟环境设计本身定义。在客户端的浏览器中有图形数据库的本地拷贝,而包含语义信息的数据库由分布式虚拟环境服务器统一维护。这样,在网络上传输的只是发生改变的几何信息或者控制信息,而不必要重新传输变化后的整个图形数据库,使得网络上传输的数据量很小。我们开展虚拟现实与半实物仿真方法的研究,采用虚实结合的形式制作,虚拟实验室的功能模拟采用挂入式结构,可以随学科、专业的扩充在现有设备的基础上进行重组,不断增加模块,不断生成新的功能。
3.虚拟现实技术的现实作用
能行之有效地解决以下突出问题:一是忽视了学生实验动手能力的实质性培养;二是实验中的失误操作很容易导致设备的损坏,更甚是危害人身安全;三是实验用品的更新换代的速度相当快,而设备不可能及时淘汰更新等等。
特别是有利于以下方面发展:一是挖掘学校潜能,改善高等职业教育的教学环境,扩大学校的承载能力;二是建设“常新”型的实验实训基地,培养高素质的毕业生,保证知识型的技术人才和管理人才能满足经济发展的要求;三是促进数字化校园的建设,为教育技术专业队伍提供一个高起点的科研环境,促进教育技术学的学科建设更上一个新层次;四是发展虚拟教学,教学活动的空间和时间得到了无形扩展,可提供急需的课程教学,还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会,促进全国教育水平的提高。
4.分布式虚拟现实技术对高职教学的影响
教学改革的目标是实现教学现代化,提高教学效益和质量,全面提高学生素质。然而教学现代化并非只是设备的现代化,它应包含更深刻的含义。
4.1教学观念的变化
虚拟现实正是在现代教育思想指导下,使用新技术改进教学方法的尝试。逼真的虚拟环境可提供良好的人机交互功能,在这个基础上教学内容的组织安排将特别强调由学生主动参与来构建知识结构,变学生的“被动听讲”为“主动学习”,由“要我学”转变为“我要学”。在这种情况下,教材的意义也将由传统的“教材控制”转变为“学习者控制”,教学内容外在形式的生动化与内在结构的科学化将更紧密的结合起来,这种环境将极大地促进教学观念发生变化。
4.2教学内容的变化
多媒体虚拟现实技术的引入使教学内容无论是外在形式还是内在结构都产生了很大的变化。
(1)教学内容外在形式的变化。学生的技术水平和动手能力是在实验、实训中培养出来的,虚拟现实所提供的人机交互的特点尤其适用于个性化教育,因人施教、因材施教,培养高素质的综合型人才。
(2)教学内容的内在结构的变化。虚拟现实与普通多媒体是多媒体信息处理的高度集成,把信息的组织形式与信息内容呈现的多样性、复杂性结合起来,为学生提供了一种动态、开放的结构化认知形式,这种非线性结构利于学生进行扩散思维,联想原有的知识,获得新知识。
4.3 教学手段的变化
教学手段是教学过程重要的组成部分之一,它是实现教学目的和教学任务的有效保证。多媒体虚拟现实技术应用于教学过程后,可以促使教学手段向科学化、高效益方向发展,其变化可以体现在以下几个方面: (1)情境式教学;(2)互动启发式教学;(3)协同工作式教学;(4)发现式教学。
5.结束语
综上所述,虚拟现实技术进入高职教学的研究将对探索、发展现代教育思想、提高教育技术水平、改善实验实训环境、优化教学过程,培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响,并将有助于解决不可视、不可摸、不可入、危险性场所的实验等问题,解决高职院校普遍存在的实训设备不足、型号落后、难以更新换代跟上科技发展的困难。
参考文献:
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[2] 张巍,张春仙.网络虚拟实验室的研究[J].计算机工程与设 计, 2007,28(11):2717-2719
[3] 马宇锋.教学实验仿真技术与应用研究[D]:[硕士学位论 文].南京:南京航空航天大学,2008
作者简介:
张艳(1982-), 女(汉),江西南昌人, 江西制造职业技术学院信息工程系讲师, 硕士, 研究方向: 计算机应用。
刘斌(1981-),男(汉),江西南昌人,江西制造职业技术学院信息工程系讲师,硕士,研究方向:计算机网络。