虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用.ppt

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虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,,內(nèi)容,1.虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)概述,VirtualRealityVR：是一種逼真地模擬人在自然環(huán)境中視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等行為的人機(jī)界面技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類(lèi)探索客觀世界規(guī)律三大手段。,1.1什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)？,1.2I3特性,,1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的類(lèi)別,1.4交互設(shè)備,,,,,,,,,,,,立體投影,頭盔,跟蹤器,數(shù)據(jù)手套,立體顯示,interaction,1.5產(chǎn)生立體感的條件,透視效果—幾何明暗虛實(shí)變化—光線(xiàn)雙眼的空間定位—視差,1.6立體3D投影系統(tǒng),桌面型立體展示系統(tǒng),多通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng),采用多臺(tái)投影機(jī)組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺(jué)效果。,2.VR應(yīng)用領(lǐng)域,虛擬戰(zhàn)場(chǎng),虛擬校園,虛擬制造,虛擬手術(shù),虛擬游戲,虛擬培訓(xùn),3.VR在化學(xué)中的應(yīng)用,3.1虛擬實(shí)驗(yàn)室的作用與效果,實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的多樣化——虛擬+實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的網(wǎng)絡(luò)化——趨勢(shì)與超前實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的趣味化——引導(dǎo)與培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)資源的共享——現(xiàn)實(shí)與國(guó)情,效果：學(xué)習(xí)興趣增加預(yù)習(xí)效果明顯提高提高實(shí)驗(yàn)室和儀器的利用率深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,3.2虛擬實(shí)驗(yàn)室的定義,聯(lián)合國(guó)科教文組織采用已被廣泛接受的虛擬實(shí)驗(yàn)室的定義（virtuallaboratory,VL）：“為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作、實(shí)驗(yàn)研究或其他創(chuàng)新活動(dòng)，通過(guò)分布式信息通訊技術(shù)產(chǎn)生并發(fā)布結(jié)果的電子工作室?！?3.3化學(xué)化工教育教學(xué)軟件研發(fā)中心,1999年由大連理工大學(xué)劉志廣教授創(chuàng)建的化學(xué)軟件研究中心。承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)課題；所開(kāi)發(fā)的VL涉及化學(xué)、化工、食品和模具等多個(gè)專(zhuān)業(yè)。被國(guó)內(nèi)有近百所高校采用；幾年來(lái)analab所研制的軟件在全國(guó)多媒體教育軟件大獎(jiǎng)賽中獲得了一等獎(jiǎng)三項(xiàng)、四等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，并獲得其他各種獎(jiǎng)十多項(xiàng)；04年在意大利獲得了PirelliInternationalAward獎(jiǎng)。,教學(xué)經(jīng)驗(yàn)+專(zhuān)業(yè)技術(shù)+奉獻(xiàn)精神,開(kāi)發(fā)的校級(jí)多實(shí)驗(yàn)中心開(kāi)放式教學(xué)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約管理平臺(tái)；大型公用儀器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放預(yù)約管理平臺(tái)等，在多所高校推廣使用。,發(fā)展過(guò)程,,三維顯示技術(shù)的搭建VR技術(shù)的應(yīng)用CSFOLE的結(jié)合場(chǎng)景化角色代理語(yǔ)音識(shí)別,3.4國(guó)內(nèi)外仿真VL的發(fā)展現(xiàn)狀,主要依托大學(xué)開(kāi)發(fā),目前公司也逐漸加入。,(1)國(guó)內(nèi)仿真VL的發(fā)展現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,問(wèn)題:資金投入不夠(與國(guó)外相比)缺乏專(zhuān)業(yè)人才(既精通教學(xué),又熟悉多媒體技術(shù))已有軟件缺乏教學(xué)策略設(shè)計(jì)好作品少,國(guó)內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,金華科公司的仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,面向高中化學(xué)教學(xué)，由使用者（教師）制定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、過(guò)程，然后生成實(shí)驗(yàn)文件，再由實(shí)驗(yàn)者（學(xué)生）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。,支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，定制實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理強(qiáng)；其他輔助功能（3d分子瀏覽器等）能夠滿(mǎn)足對(duì)于實(shí)驗(yàn)的支持和擴(kuò)充。不能模擬真實(shí)場(chǎng)景，2d界面，不適于網(wǎng)上傳播。,國(guó)內(nèi)仿真VL的現(xiàn)狀,大連理工研制的“仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”,1.VB技術(shù)開(kāi)發(fā)的單機(jī)版,2.Flash技術(shù)開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)版初期：非場(chǎng)景化，高交互，功能不夠完善。矢量動(dòng)畫(huà)技術(shù)，軟件體積小，速度快，適用于網(wǎng)絡(luò),3.場(chǎng)景式情感交流網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展方向之一：情感交流環(huán)境協(xié)調(diào)；聽(tīng)到聲，看到人；信息實(shí)時(shí)反饋。,5.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的真正Web_3D場(chǎng)景虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展方向：Web_3D,（2）國(guó)外仿真VL的現(xiàn)狀,1.ModelScience的Chemlab,1994年就推出了第一版單機(jī)版,比較成熟完善，影響大?？梢赃M(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)的模擬：酸堿滴定、沉淀、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、比重測(cè)量等等。2d界面。由獨(dú)立公司開(kāi)發(fā)運(yùn)作。,國(guó)外仿真VL的現(xiàn)狀,2.卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的IrYdium項(xiàng)目,1997年立項(xiàng)，美國(guó)國(guó)家自然基金等單位資助（TheNationalScienceFoundation），,2002年已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了教學(xué)實(shí)用的虛擬普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)等教學(xué)活動(dòng)。使用java開(kāi)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，2d界面。,國(guó)外仿真VL的現(xiàn)狀,3.美國(guó)北卡羅來(lái)那大學(xué)Greenboro分校的LAAPhysics物理實(shí)驗(yàn)室,該項(xiàng)目獲得美國(guó)教育部資金180萬(wàn)美元。通過(guò)javaapplet模擬各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備；虛擬教授通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)學(xué)生操作的記錄進(jìn)行判定。2d/假3d界面,國(guó)外仿真VL的現(xiàn)狀,4.HowardHughes醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)的Biointeractive系列軟件,逐步進(jìn)行的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。有完整的輔助學(xué)習(xí)體系，3d界面。,國(guó)外化學(xué)仿真VL,場(chǎng)景式；強(qiáng)化虛擬環(huán)境；強(qiáng)化情感交流；信息反饋；過(guò)程評(píng)價(jià)；智能化；協(xié)同化,（3）今后的發(fā)展模式,3.5作品展示,CSFOLE和實(shí)驗(yàn)信息管理平臺(tái),開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體解決方案(TheCompleteSolutionForOpenLaboratoryEducation)zLims實(shí)驗(yàn)信息管理系統(tǒng)目前有7所高校正在使用EVL的核心地位(RichInternetApplications)RIA構(gòu)架，虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。,基本操作與儀器裝置介紹,實(shí)驗(yàn)基本操作,有機(jī)化學(xué)：虛擬實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái),無(wú)機(jī)化學(xué)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；綜合實(shí)驗(yàn),元素化學(xué)與元素周期表,元素性質(zhì)+模擬實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)錄象+知識(shí)擴(kuò)展,物理化學(xué)：12個(gè)實(shí)驗(yàn),下一代Web-3D交互虛擬實(shí)驗(yàn)室,虛擬顯示：工程實(shí)訓(xùn),ThankYou!,