《虚拟现实技术与教学应用》教学大纲

华东师范大学实验教学大纲课程名称：虚拟现实技术与教学应用（中文）VirtualRealityTechnology&EducationApplication（英文）课程编号：开课院系：教育信息技术学系课程总学时：36课程总学分：实验总学时：36课程负责人：孙江山课程开设专业：课程类别：实践课程一、课程的目的、任务本实验课程主要包括计算机三维图形的基础知识，VR教育应用建模，VR教育应用编程和虚拟现实教育应用与评价。教育技术专业开设这门实验课程的目的是使学习者掌握虚拟现实应用系统的一般开发流程，在此基础上，掌握虚拟现实技术教育应用开发设计的思想和方法，并能够进行具体的设计与应用。加强学生的动手实践能力，学习使用VR创作环境制作VR教育应用软件。通过实验课程的学习之后，能够使学生在教学实践、科研中应用VR，为学生今后深入学习和从事相关职业、相关科研工作奠定良好的基础。二、课程的教学要求虚拟现实技术是一种高端的人机交互技术，可以实现多感觉通道的模拟和交互，一直在信息科学领域研究开发和应用中占据重要地位。通过本实验课程的学习：1．掌握VR创作环境的使用，能快捷地设计和管理虚拟现实软件。2．编写VR教育应用软件的代码，并能调试通过，体现简单三维数学模型及相关的技巧。3．了解和掌握VR教育应用软件的一般开发流程，能够编程实现基本功能。4．要求学生能够独立思考、编程设计，注意三维数学建模能力的培养，采用启发式教学方法，发挥学生的主观能动性，提高分析问题和解决问题的能力，以达到学以致用的目的。三、教学方法、教学形式、教学手段的特色：采用经典实例验证与功能实现相结合方式，由浅入深地介绍VR创作环境的功能和应用；通过经典三维建模设计与编程实践，掌握教育应用开发设计的思想和方法。本课程实验不仅在于强调操作的熟练性和经常性，而且在于对理论的验证性和实践的可操作性。包括实际的案例制作，饱含创新思想的作品设计以及关注教学效果的反馈。四、教学内容：序号实验项目名称学时实验类型每组人数实验要求备注1虚拟现实开发环境配置2综合性1必修上机2三维图形基础之笛卡尔坐标体系2验证性1必修上机3三维图形基础之三维造型绘制4验证性1必修上机4三维图形基础之线性变换4验证性1必修上机5三维图形基础之几何图元4验证性1必修上机6三维图形基础之三角网格4验证性1必修上机7虚拟现实教育应用之几何建模4设计性1必修上机8虚拟现实教育应用之运动建模4设计性1必修上机9虚拟现实教育应用之物理建模4设计性1必修上机10虚拟现实教育应用与评价4综合性1必修上机实验一虚拟现实开发环境配置1、实验目的：掌握虚拟现实开发环境的安装配置和基本的使用。2、实验要求：１）了解虚拟现实开发环境的系统要求；２）了解常见的虚拟现实开发环境；３）掌握虚拟现实开发环境安装配置的一般流程；４）熟悉虚拟现实开发环境的基本使用。3、实验内容：１）展示并简单评析国内外常见虚拟现实开发环境；２）介绍VegaPrime2.0安装配置流程；３）然后介绍VP的LynxPrime2.0基本应用。实验二三维图形基础之笛卡尔坐标体系1、实验目的：掌握三维空间中三维实体的笛卡尔坐标系的坐标定位。2、实验要求：１）了解并熟悉Blender软件；２）了解Blender笛卡尔坐标体系；３）掌握Blender中三维实体的坐标定位。3、实验内容：１）熟悉Blender软件的界面、浮动面版的基本操作；２）学会利用Blender软件制作最简单的三维实体；３）三维实体的场景坐标系变换以及单位和精度设置。实验三三维图形基础之三维造型绘制1、实验目的：结合实例重点掌握矢量图形的绘制技巧。2、实验要求：１）通过实例熟练掌握Blender的矢量图形的绘制技巧；２）总结绘制技巧与经验。3、实验内容：结合实例三维实体茶杯的绘制，学会利用Blender软件绘制矢量图形。实验四三维图形基础之线性变换1、实验目的：掌握最为常用线性变换（LinearTransformation），这包括旋转（rotate）、缩放（scale）、正投影（OrthographicProjection）、反射（reflection）以及切变(shear)。2、实验要求：１）理解线性变换的基本概念；２）掌握Blender中线性变换的基本操作技法；３）总结绘制技巧与经验。3、实验内容：１）熟悉Blender软件的线性变换相关界面、菜单的基本操作；２）掌握三维图形线性变换的特点，学会利用Blender软件绘制三维室内空间布局。实验五三维图形基础之几何图元1、实验目的：结合实例重点掌握基本的几何图元：点、线段和多边形。2、实验要求：１）通过实例熟练掌握blender原创三维造型的绘制技巧；２）总结绘制技巧与经验。3、实验内容：１）熟悉Blender软件的几何图元相关界面、菜单的基本操作；２）学会利用Blender软件绘制806轴承截面的三维造型。实验六三维图形基础之三角网格1、实验目的：结合实例重点掌握组成复杂三维造型的三角形网格。2、实验要求：１）通过实例熟练掌握Blender软件三角形网格组成的三维实体绘制技巧；２）总结制作经验。3、实验内容：１）熟悉Blender软件的三角形网格相关界面、菜单的基本操作；２）了解基于OpenGL的三角形网格实体的编程实现。实验七虚拟现实教育应用之几何建模1、实验目的：结合实例深入理解几何建模的概念，掌握几何建模的内容和绘制技巧。2、实验要求：１）理解几何建模的概念、内容，理解三维实体与几何建模的的关系；２）通过实例熟练掌握Blender软件中逼真的三维实体的绘制技法；３）总结制作经验。3、实验内容：１）熟悉Blender软件中几何建模相关界面、浮动面版的基本操作；２）通过实例熟练掌握Blender软件中光影效果的三维实体的绘制技法；３）掌握VP兼容的三维图形格式以及格式转换方法。实验八虚拟现实教育应用之运动建模1、实验目的：结合实例讲解运动建模的概念，掌握运动建模的内容和绘制技巧。2、实验要求：１）了解运动建模的实现方法；２）熟悉和掌握三维实体的定位和位移。3、实验内容：１）在Creator软件中实现DOF设定；２）VP中编程实现DOF三维实体的设定。实验九虚拟现实教育应用之物理建模1、实验目的：在几何建模和运动建模之后，设计并创作综合体现三维实体物理特性的三维模型，包括碰撞测试、受力计算等。2、实验要求：学生能结合自己对自然世界中相关物体的物理特性的理解，在三维虚拟环境中实现三维实体的物理特性。3、实验内容：使用Phsyx物理引擎，编程设计一个具有交互性的三维实体间的相互碰撞实验。实验十虚拟现实教育应用与评价1、实验目的：在结合人类行为综合因素的基础上，按照软件工程要求，分析评价如何实现一个好的虚拟现实教育应用的开发设计。2、实验要求：１）熟悉虚拟现实开发设计的基本流程；２）了解几种常用工具；３）掌握虚拟现实教育应用开发设计的基本要求。3、实验内容：１）使用者相关数据收集和分析；２）实施通用VR应用实验台评估。五、考核方式与评价结构比例：考核方式：适时地布置适量的实验作业，学生根据作业要求，提交自己独立或分组设计创作的作品以及创意说明文件，教师据此综合评阅学生的每次实验作业成绩作为其实际实验能力的评定。六、使用教材（讲义、指导书）或参考书1、编选教材的原则：实用性、新颖性、前沿性，注重基础知识与动手实践相结合，能给学生以启发，提高学生的创新能力、创造意识。2、教材1）.《虚拟现实技术