基于虚拟现实技术的教育解决方案的研制与开发

基于虚拟现实技术的教育解决方案的研制与开发课题名称：基于虚拟现实技术的教育解决方案的研制与开发申请单位：可视化计算与虚拟现实四川省重点实验室二、与项目有关的国内外进展概况及市场需求分析………………三、要紧攻关内容及技术路线(技术可行性分析)………………四、该项目的技术创新点……………五、现有工作基础与条件……………六、申请的基础条件(包含要紧研究成果)………七、进度安排与实施方案(包含运行机制)………八、预期成果与考核目标……………九、推广及应用前景…………………十、经费概算及来源…………………十一、结论……………附件---虚拟现实沉醉技术实验室条件建设需求……一、项目提出的目的及意义互联网、虚拟现实与人工智能被喻为改变人类认知世界的三大信息技术。互联网从少被社会广泛认知，到今天对社会生活的全面颠覆与渗透只是二十余年。如今互联网+已为国家战略。当互联网在我们生活中掀起一个又一个骇浪时，虚拟现实正悄然从幕后走向前台。今天虚拟现实正演绎着当年互联网对人类生活，从无足轻重到全面颠覆的革命性过程。科技以虚拟现实给人类生活再制造出一次惊喜己为期不远。“虚拟现实”(VirtualReality,英文缩写VR)技术，利用计算机硬件+软件资源+传示技术等，生成实时的、具有三维信息的人工虚拟环境，演练者(操作人员)根据需要通过多种交互设备(如头盔、数据手套与刚性外骨架衣服等)来驾驭该环境，与用于操人们普遍认为，虚拟现实技术将使21世纪的教育发生质的变化。虚假现实技术支实实现，也能够是虚拟构想成的世界。在21世纪，可能兴办起依托虚拟现实技术的各达到使受训者难以分辩真假的程度(比如可视场景应随着视点的变化而变化),甚至比虚拟教育环境有可能给任何受训者在任何地点任何时间里广泛地提供各类培训的越现实时空的环境(如历史事件，探索太空),那么虚拟教育环境就能够提供历史环境学生可通过使用设备，用人类的自然技能实现对虚拟环境(不管它模拟的是真实环境还是想象环境)的物体或者事件进行操作，就象在现实环境里一样。可操作性是虚拟进行交谈(如残疾人戴上数据手套后，就能将自己的手势翻译成讲话的声音),或者通息，并得到实时反馈。这种特性使学员与物体、学员与事件、学员与其他人(如指导人员、别的学员)之间的双向实时反馈，在远程状态下成为可能，并犹如近距离或者面对(一)项目概要1.3高级应用：分布式虚拟现实系统，它建立在沉醉虚拟现实系统与分布式交互仿真2.1初高中实验类课程方案，涉及化学、物理(仿真实验室，物体与规则重建)2.2初高中认知类课程方案，涉及自然(地理、生物)、历史(事件重建)2.3.高中水平类课程方案，涉及外语(事件重建)、语文(意境重建)、数学(几何规则与逻辑重建)的可性行来自我们的业界优势，即是川师大数十年的教育背景与教育资源+技术背景与遵循现有网络课程(如川师4A网课)课程分类规划设计，并与校园其它网络教学平台(二)立项的必要性及意义虚拟现实技术被普遍认为是继计算机技术、网络技术后，在21世纪最有潜力的技于互联网的教育模式(如MOOC)。基于互联网的教育模式尽管解决了传统教育的大部分“痛点”(如不能跨时空共享优质教育资源，互动性差等),但是学习者的体验没有得到实质的提升，缺乏虚拟现实技术(如沉醉式虚拟现实技术)带来的强烈的体验感、逼处于3/4的休眠状态。近两年因技术突破性进步，成本直线下降，其行业应用处于爆发以游戏头盔式显示器为例，2013年美国当地报价5万美元到17万美元，到2015年降到7000美元到8万美元间，非游戏头盔则降价幅度更大，早几年还需数万人民币的体感头盔目前市场价普遍在1千到3千人民币不等。进入2015年，硬件价格的下降趋势仍在加速，以乐视为例，2015年11月向市场推出有售价仅149元的VR头盔。随看，2015年6月以来，中国A股历经了三次股灾，资本市场一片哀歌，但虚拟现实概史给予的难得机会。背景优势将很好支持我们开展这一项具有行业重大应用创新的研2016年被公认为虚拟现实的应用元年。虚拟现实近10年来，随着计算机技术的快速进展，其行业应用愈来愈清晰而备受拟火山与构建了先进电路板。这个系统为学生提供了真实的学习环境与个性化学习体(一)目标市场的分析与预测整体上看，我国虚拟现实技术处在起步期。它的进展与上世纪80年初的微型计算以虚拟现实硬件设备为例，2015年全球虚拟现实设备的销量己达1400万部，2020模将在未来几年迅猛增长，未来5年的复合年增长率将高达299%;美国知名的第三方场规模将在5年内、即2020年达到5200亿美元。可见，针对消费者的虚拟现实商业化家公司介入VR领域，从硬件产品到内容制作几乎全部覆盖；国外并非单纯以为目标，以Oculus与Sony公司为例，除了研发头戴至2014年末，四川省初中共计3901所，在校生258.3万人；普通高中共计732所，在校生149.0万人；教师共计约30万人；职业学校500所，在校生20万人。按人均100教育发挥出不可替代的作用。由于基于虚拟现实的教育解决方案能够将名师的教育方成本低廉。成本低廉，以计算机为列，以2013年配伍的普通计算机已足够承载系统运行，性能价格以今天市价计，只是3000千元左右/台。数据头盔，其普及型以今天市价计，800元左右/件(五年前一个普通的数据头盔不低于10万元/件),据赛德数据，在未程做准备。具体做法是，选一批学校下线的计算机+制成的虚拟现实桌面系统，找一个反差，及一个基于这种反差，又预想不到的融合(这本身就是一件反常规的事列),加入基于良好的社会声誉与产品的特殊性吸引资本注入，融资额度很多于1000万，构早在2007年为配合重点实验室的进展，支撑新的学科与研究方向我们以产学研的知)。这个现象与这些公司或者群体的行业地位有关，由于这些公司或者群体：或者者我们的背景优势使我们在架构同类方案时能够跳过课件的束缚，以基于教材的理本实验室于2009年建立后，于2010年启动了以“桌面虚拟现实---非沉醉式体验系(一)体系构架化学习方式乃至互联网+教育模式推向一个新的层次。为满足总体设计目标、实现系统类；中间1.资源分头能够与现习者行为比如关于资源分要根据。用数据资源分类如图3-1-2所示：硬件进展迅猛而配套教育资源不足的情况下，该系统使用UGC(UserGeneratedContent指用户原创内容)设计理念，每个教育工作者都能够参与建设并完善VR课程资源库。摘出关键信息形成连接关系并根据分类树进行学科、课程分类，按统一规划致的课程类型与教学目标对学生的交互行为进行分类与封装，形成抽象交互层及其接数据(如高速头部追踪、眼动仪数据等)据柯氏四级评估模式与布鲁姆教学目标分类理论设计了基于教育大数据的个性化评价服句教场功似的成环服句教场功似的成环(二)应用架构V(图3-3)数据架构1.VR场景数据库。在完成知识点向VR场景的映射后，需要一个专门的场景数据库。场景数据库包含场景信息、语义信息概念结构信息与版本信息。其中，场景信息需要中的虚拟人物角色(化身)对应，同时也为VR教育资源管理应用提供用户、权限及各VR教育解决方案选用Unity3D虚拟现实图形引擎并结合源生web3D与HTML5技术，桌面程序(C/S)nodejsso(图3-4-1技术结构)模块(OpenNI)适配种类繁多且日益进展的外围硬件设备。针对在web端能够WebGL+Threejs三维引擎实现虚拟现实涉及。本系统提出一种具有普遍通用性的协同3D建通用的虚拟现实场景模型库降低VR内容制作难度，将普通教育教学内容生产环境。系统以B/S架构为基础，以协同3D概念化场景为核心，辅以协体框架自上而下包含基于网页的3D展示与操作平台，3D场景概念化与批处理中心，制造的多个概念场景会完成合成。转换与合成的过程需要有设计合理的逻辑算法与实3.Foreach(模型ID),若对应的操作集合能够合并，则合并成新的操作批处理S’i,(一)开发人员配置情况性别文化程度工作单位职称组内具体分工男硕士川师大高工系统设计刘云安男硕士讲师系统开发陈迹浪男硕士川师大讲师建模(二)技术支持(三)设备设施配置(四)资金保证情况：本系统开发启动期投入开发费20万元。六、申请基础条件(包含要紧研究成果)(一)已有基础中型三维环幕一套，未报废服务器、开发机，包含入门级渲染6台，普通未报废计算机5台，可规划使用场地70平米。以上初、高中化学二维仿真教学实验平台系统经多所中学试用+改进很多于3年，3项目开发团队：·三维设计团队，很多于5人(专业人员),可带学生加入很多于20人·软件开发团队，很多于5人(专业人员),可带学生加入很多于10人·教育专家，涉及教育心理、教育方法及一线特级教师很多5人(其中部分川师附中学(二)新增条件2将基于二维的初高中化学仿真教学系统改制为基于虚拟现实桌面—非沉醉式系统的应4开展职业学校需求调研，为后续系统开发做好准备。序号阶段阶段阶段目标1启动期1.完成非沉醉性与沉醉性中学化学实验教学系统2.完成沉醉性中学化学实验教学系统3.完成中学物理、历史、地理、语文、数学、英语需求设计2中期1.完成非沉醉性中学物理实验教学系统与地理教学系统2.完成沉醉性中学物理实验教学系统与地理教学系统3.完成沉醉性数控机床培训操作系统3拓展期1.完成非沉醉性中学语文教学系统与数学教学系统2.完成沉醉性中学语文教学系统与数学教学系统3.完成沉醉性焊接培训操作系统申请技术专利1项。覆性的重大改变这一事实推断。据赛德数据(国内最著名咨询调研机构)的调研，虚拟很多于1000万，构建不限于教育类虚拟现实产品的开发，进系统开