《虚拟现实技术初探》教学案例

《虚拟现实技术初探》教学案例

作者：杨翠英

来源：《中小学信息技术教育》2010年第11期

一、教材分析

本课选自高中信息技术选修2《多媒体技术应用》第一单元第二节。考虑到未来的发展趋势,参照课标、教材,设计了一个6节课的校本课程,并将校本课题定为《了解虚拟现实技术》。前5节课安排学生进行题为“我家我设计”的任务,通过完成此任务,学生潜移默化地体验了虚拟现实技术的应用。本课是课题的最后一节,目的是让学生了解虚拟现实技术的概念、分类及相关的一些应用实例,并体会研究虚拟现实技术的意义,拓展学生的视野。 二、教学目标

知识与技能:了解虚拟现实技术的定义、功能分类、应用和发展前景。 过程与方法:通过体验虚拟现实技术应用的实例,感受它的作用及研究意义。

情感、态度与价值观:通过分享虚拟现实技术在各个领域的应用,拓展学生在虚拟现实技术方面的视野,增强学生探索虚拟现实技术的兴趣和信心。 三、教学重点、难点

重点:体验虚拟现实技术在各个领域的应用,拓展视野。 难点:明确研究虚拟现实技术的意义。 四、学情分析

高一学生已经初步掌握了信息技术基本知识和操作技能,可是对于虚拟现实这个词比较陌生,有些学生在科技馆、电视、电影中有所接触,但他们更多的感受是虚拟现实技术带给人们的冲击效果及强烈的刺激,而不清楚它是应用什么科技手段完成的。 五、教学过程 (一)创设情境,引出课题

师:现在很多家庭都要购买房子,推销员一般会如何向客户介绍房子的情况呢? 生:推销员会向用户展示各种户型的平面图及效果图。

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师:前面我们用了5节课,每个同学都设计了自己梦想的家。假如你是推销员,请为大家介绍自己设计的家。

学生展示自己设计的房屋平面图,生成3D立体效果后,边介绍边操作,带领其他人参观。 师:比较两种推销方法(房屋户型图和3D立体效果图),如果你是急于挑选房子的客户,更喜欢哪种推销方法?

生:选择后者。因为不仅能从图纸上了解房屋的结构,还能看到真实效果,感受朝向、格局、装修效果,这样挑选房子就会更直观。

师:同学们通过计算机软件设计,生成3D立体效果所使用的技术就是虚拟现实技术。 设计意图:提出问题,引入课题。 (二)师生互动,探究学习 1.虚拟现实概念、分类

(1)定义:虚拟现实,又称假想现实,意味着“用电子计算机合成的人工世界”。目前,对于虚拟现实没有唯一的定义,这里借助于最早提出虚拟现实概念的学者J.Laniar的说法。 (2)分类:虚拟现实分为虚拟实景(境)、虚拟虚景(境)。

师:虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义,把这两个词放在一起,似乎没有意义,但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。

设计意图:使学生理解虚拟现实技术的概念、分类。 2.虚拟现实技术的应用

师:你们接触过哪些虚拟现实技术的应用?

生:科技馆中的4D电影、虚拟上海世博会、3D电影、军事等。 师:下面来分享老师收集到的虚拟现实应用的事例。 (1)在科技研究方面

教师播放汽车碰撞视频,介绍车中“假人”的功能。

师:汽车在出厂之前,反复使用“虚拟人”做试验的目的是什么?

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生:使用“虚拟人”可以及时发现汽车设计上的缺陷,及时杜绝汽车设计中存在的缺陷,保护乘车人的安全。

教师播放云南变电站虚拟操作系统,解释其功能。

师:它的功能是将现实世界的工业厂房及设备在计算机中虚拟化,利用数据库技术、数据采集与监视控制技术,将生产设备的运行状态参数实时传回虚拟电站系统中,在三维虚拟场景中即可实现对设备的查询管理。建立这样一个虚拟变电站系统的现实意义是什么,这种模式在生活中有哪些应用?

生:便于远程管理电站,及时维修出现的故障。家庭中查电表、水表、燃气表的数据可以借用此模式。

教师展示模拟地震系统(震前、震中、震后)。 师:建立这样一个虚拟地震系统的现实意义是什么?

生:可以及时发现建筑物的抗震情况,对于不够结实的楼房要进行及时加固。 教师展示立体显示器资料。

师:使用立体显示器在视觉上给你带来什么效果? 生:视觉上更真实、更刺激。 (2)在商业、旅游业方面 教师展示虚拟故宫页面。 师:可以虚拟旅游有什么益处呢?

生:节约旅游成本,先了解景点特色,再挑选自己喜欢的地方有选择地游览。 师:真是一条电话线,一台电脑,游遍天下。 (3)在医疗方面

教师展示中国虚拟人女1号。该虚拟人体是世界第二例女性虚拟人体,但其质量和价值远高于由美国科学家完成的第一例女性虚拟人体。因此“中国虚拟人女1号”在同类研究中,具有国际领先地位。

师:这样的人体模型能使医生更容易了解人体的构造和功能。它对医学有什么意义?

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生:便于实习医生反复操作,更好地了解人体结构。为培养优秀外科医生节约大量成本,保证手术的成功率。

师:除此之外的虚拟手术系统(远距离遥控外科手术),可用于指导手术的进行、手术后果预测及改善残疾人生活状况。 (4)在军事方面

教师展示国产苏27战机模拟器。

师:在军事方面应用虚拟现实技术有什么好处?

生:应用虚拟现实进行军事训练、指挥,可以降低军事训练的成本,降低危险性,减少不必要的伤亡。

(5)在娱乐方面

教师展示4D动感影院。

师:4D电影与普通电影在视觉上有什么不同? 生:4D动感电影给人带来的强烈冲击力和震撼力。 教师模拟汽车驾驶。

师:在娱乐方面同学们还接触过哪些运用虚拟现实技术的事例? 生:跳舞毯、模拟钓鱼、模拟射击等很多实例。 师:请同学们想想它还可以应用在哪些领域? 生:虚拟教室、虚拟实验室、虚拟空间站等。

设计意图:通过师生互动,分享资料,了解虚拟现实技术的应用领域,理解研发虚拟现实技术的意义。

3.虚拟现实开发环境与平台介绍

教师展示国外常用的虚拟现实开发环境与平台。

(1)桌面虚拟环境系统VRT。创建真正的交互式3D世界,并通过浏览器在本地或Internet上进行浏览;(2)分布式虚拟环境系统DVS;(3)实时三维视景数据库建模工具MultiGen;(4)通过其

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“所见即所得”的建模环境建立高度优化的三维模型,是所有三维建模软件中的佼佼者;(4)实时三维视景管理软件OpenGVS;(5)实时视景仿真驱动系统Vega。Vega是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真、虚拟现实及其他可视化领域的。 设计意图:便于学生了解国外常用的虚拟现实开发环境与平台。

教师演示并制作一段使用VRP10开发的3D短片,学生观看并了解制作3D短片的操作步骤。

设计意图:通过教师演示让学生对开发虚拟现实系统有一个简单认识。 4.发展前景

师:在某种意义上说它将改变人们的思维方式,甚至会改变人们对世界、自己、空间和时间的看法。它是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。但是虚拟现实技术也具有双面性,我们只有合理使用它,才能充分为人类服务。

教师播放电影《阿凡达》宣传片,学生观看视频,回味、思考,体会虚拟现实技术的美好前景。

设计意图:指出现代技术的两面性,要正确使用虚拟现实技术为人类服务。 (作者单位:北京市第四十四中)

本课从整体教学效果看,教师的教学设计立意新颖、富有创新。一方面拓展了学生学习视野,丰富了学生学习科学、探索科学的兴趣及意识;另一方面教师在认真研读教材的基础上进行了重新剪裁与组合,很好地体现了新课程的教学理念,使教学过程成为学生获取知识、发展能力的活动过程,成为科学知识内化为学生精神财富的过程。最后,在课堂的教学过程中延展虚拟现实技术的应用领域不但能有效的提高教学效果,激发学生的学习兴趣,而且还能提升教学过程中的科技含量。

如何将虚拟现实技术很好地运用于教学中是今后教学领域中发展的一个新热点。虚拟现实技术在教学中具有广阔的应用和发展前景。

(点评人:北京市西城区教育信息技术中心 朱 慧)

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