虚拟现实技术在化学实验教学中的应用zhb省公共课一等奖全国赛课获奖课件

虚拟现实技术在化学试验教学中应用第1页内容VR技术概述1虚拟试验室定义（1）VR在化学试验中应用2国内外发展现实状况（2）作品演示（3）化学化工教育教学软件研发中心（2）A.8.19第2页1.虚拟现实（VR）技术概述VirtualRealityVR：是一个逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、运动等行为人机界面技术。虚拟现实技术已经和理论分析、科学试验一起，成为人类探索客观世界规律三大伎俩。1.1什么是虚拟现实技术？A.8.19第3页1.2I3特征I3Immersion沉醉Imagination构想Interaction交互A.8.19第4页1.3虚拟现实技术类别AugmentedVRDistributed

VRImmersionVRDesktopVR增强虚拟显示系统分布式虚拟现实系统沉醉虚拟现实系统桌面虚拟现实系统A.8.19第5页

1.4交互设备立体投影头盔跟踪器数据手套立体显示interactionA.8.19第6页1.5产生立体感条件透视效果—几何

明暗虚实改变—光线

双眼空间定位—视差A.8.19第7页1.6立体3D投影系统桌面型立体展示系统A.8.19第8页多通道环幕立体投影系统采取多台投影机组合而成多通道大屏幕展示系统，它比普通标准投影系统具备更大显示尺寸、更宽视野、更多显示内容、更高显示分辨率，以及更具冲击力和沉醉感视觉效果。

A.8.19第9页2.VR应用领域领域用途医学外科手术，远程遥控手术，身体复建，虚拟超音波影像，药品合成教育虚拟天文馆，远距教学,虚拟试验室，虚拟教师艺术虚拟博物馆，音乐商业电传会议，电话网路管理，空中交通管制景观模拟建筑设计，室内设计，工业设计，地形地图科学视觉化数学、物理、化学、生物、古生物、考古、行星表面重建，虚拟风洞试验，分子结构分析

军事飞行模拟，军事演练，武器操控太空太空训练，太空载具驾驶模拟机械人机械人辅助设计，机械人操作模拟，远程操控工业电脑辅助设计娱乐电脑游戏A.8.19第10页虚拟战场虚拟校园虚拟制造虚拟手术虚拟游戏虚拟培训A.8.19第11页主要应用方面分子设计化工实训虚拟试验室3.VR在化学中应用A.8.19第12页3.1虚拟试验室作用与效果试验教学模式多样化——虚拟+实际试验教学资源网络化——趋势与超前试验教学内容趣味化——引导与培养优势资源共享——现实与国情效果：学习兴趣增加预习效果显著提升提升试验室和仪器利用率深化试验教学改革A.8.19第13页3.2虚拟试验室定义联合国科教文组织采取已被广泛接收虚拟试验室定义（virtuallaboratory,VL）：“为了实现远程协作、试验研究或其它创新活动，经过分布式信息通讯技术产生并公布结果电子工作室。”A.8.19第14页3.3化学化工教育教学软件研发中心1999年由大连理工大学刘志广教授创建化学软件研究中心。负担多项国家及省部级课题；所开发VL包括化学、化工、食品和模具等多个专业。被国内有近百所高校采取；几年来analab所研制软件在全国多媒体教育软件大奖赛中取得了一等奖三项、四等奖两项，并取得其它各种奖十多项；在意大利取得了PirelliInternationalAward奖。教学经验+专业技术+贡献精神开发校级多试验中心开放式教学网络预约管理平台；大型公用仪器网络开放预约管理平台等，在多所高校推广使用。A.8.19第15页发展过程Cult3DVRMLVBVirtoolsFLASH三维显示技术搭建VR技术应用CSFOLE结合场景化角色代理语音识别A.8.19第16页3.4国内外仿真VL发展现实状况

主要依靠大学开发,当前企业也逐步加入。(1)国内仿真VL发展现实状况

A.8.19第17页国内仿真VL现实状况

问题:

资金投入不够(与国外相比)

缺乏专业人才(既精通教学,又熟悉多媒体技术)

已经有软件缺乏教学策略设计好作品少A.8.19第18页国内仿真VL现实状况

金华科企业仿真化学试验室

面向高中化学教学，由使用者（教师）制订试验内容、过程，然后生成试验文件，再由试验者（学生）进行试验模拟。支持数据库，定制试验，数据处理强；其它辅助功效（3d分子浏览器等）能够满足对于试验支持和扩充。不能模拟真实场景，2d界面，不适于网上传输。A.8.19第19页国内仿真VL现实状况

大连理工研制“仿真化学试验室”

1.VB技术开发单机版A.8.19第20页2.Flash技术开发网络版早期：非场景化，高交互，功效不够完善。矢量动画技术，软件体积小，速度快，适合用于网络A.8.19第21页3.场景式情感交流网络虚拟试验室发展方向之一：情感交流环境协调；听到声，看到人；信息实时反馈。A.8.19第22页5.基于虚拟现实技术真正Web_3D场景虚拟试验室

发展方向：Web_3DA.8.19第23页（2）国外仿真VL现实状况

1.ModelScienceChemlab

1994年就推出了第一版单机版比较成熟完善，影响大。能够进行各种试验模拟：酸碱滴定、沉淀、反应动力学、比重测量等等。2d界面。由独立企业开发运作。A.8.19第24页国外仿真VL现实状况

2.卡内基梅隆大学IrYdium项目

1997年立项，美国国家自然基金等单位资助（TheNationalScienceFoundation），年已经开发出了教学实用虚拟普通化学试验室。计算机试验、试验预习复习等教学活动。使用java开发，网络运行，2d界面。A.8.19第25页国外仿真VL现实状况

3.美国北卡罗来那大学Greenboro分校LAAPhysics物理试验室该项目取得美国教育部资金180万美元。经过javaapplet模拟各种试验设备；虚拟教授经过数据库对学生操作统计进行判定。2d/假3d界面A.8.19第26页国外仿真VL现实状况

4.HowardHughes医学院开发Biointeractive系列软件逐步进行方式进行试验。有完整辅助学习体系，3d界面。A.8.19第27页国外化学仿真VLA.8.19第28页场景式；强化虚拟环境；强化情感交流；信息反馈；过程评价；智能化；协同化（3）今后发展模式A.8.19第29页3.5作品展示A.8.19第30页CSFOLE和试验信息管理平台开放式试验教学整体处理方案

(TheCompleteSolutionForOpenLaboratoryEducation)zLims试验信息管理系统

当前有7所高校正在使用EVL关键地位

(RichInternetApplications)RIA构架，虚拟试验与试验教学有机结合。A.8.19第31页基本操作与仪器装置介绍试验基本操作A.8.19第32页有机化学：虚拟试验操作平台A.8.19第33页无机