AR/VR 融合,创新实验教学模式

传统的虚拟仿真实验室都是建立在机房上,通过 PC 机在操作各种虚拟仿真实验软件,缺乏沉浸感;另外学生在课堂中受时间和空间的限制,难以直观地观察到物体的详细结构,以及难以去参与一些生活中的现象和实验现象,特别是对某些如动物解剖,细胞的有丝分裂、光合作用、历史场景还原等需要临场感的没有逼真的体验感以及昂贵的实验成本,不能很好的激发起学习者的兴趣。
针对上述问题,基于zSpace现有的高端技术提出了学科特点建设方案。通过该方案可以让使用者完全沉浸在虚拟环境中,通过虚拟三维空间中的交互操作进行实际动手操作交互,并通过大尺寸屏幕显示环境为辅助教学提供展示平台,可以整体提升Space特色实验室的形象及激发学习者的兴趣。
本方案为学校的各种三维仿真实验教学资源提供了展示平台,方案利用虚拟现实技术的特性(沉浸性、交互性、构想性),让实验课程变的更加生动、有趣,使学生真正的体会到“寓教于乐”。
沉浸性--为使用者提供更好的临场感,使学生如同置身另一世界,为学生感官上认知操
作环境提供帮助。
交互性--为使用者提供更形象的交互体验,通过交互设备模拟现实中的操作,使学生的
实际操作水平得到有效提升。
构想性--为使用者提供更深层次的理性认识,弥补书本或平面资料在三维空间中的认知
不足,并激发学生更多的想象力与创造力。
一、AR/VR 对创新教育:
启发式教学:通过身临其境的、自主控制的人机交互,由视觉、听觉、触觉获取,提供
生动、活泼的直观形象思维素材、展现学生不能直接观察到的事物等,形成知识点。学生从
思维、情感和行为多方面地参与教学活动。
探究式教学:以解决问题为中心的教学形式、VR 在创新实验教学中可以让学生进入
问题存在的环境,有针对性地建构虚拟情境,引导学生进行探究。能提供良好的人机交互,
允许学生出错,自行了解错误的跟本及后果,发现解决问题的方法。
VR/AR可以创设一个人性化的虚拟学习环境,使教学的气氛更加活跃、自然、亲切。
二、AR/VR 实验空间设计及功能定位

AR/VR 实验空间是以课程内容为学生提供演示实验、科学实验活动的场地,空间设计以开放式、探究式、互动式为主。
教师区:1 套 zSpace(包含 1 台触控一体机、1 支红外笔和 1 个 3D 追踪眼镜),1台圆偏光3D投影仪,1块3D专用视频显示设备(100 寸~150寸),按照学生数量配置普通3D眼镜。
老师可通过3D投影演示VR软件,或进行VR课程教学;学生通过普通3D眼镜观看老师的演示,参照3D电影的观看效果,学生获得3D沉浸式体验。

学生区:以班级为单位,按照 2~4 名学生为一组将全班分成若干小组,每组配置1套zSpace(包含1台XR笔记本、1支红外笔、1个3D追踪眼镜和2个3D观察眼镜)。其中一个学生主操做,佩戴3D追踪镜,使用交互笔进行操作;其它学生佩戴3D眼镜观看主操作学生操作,并进行讨论 主操作学生可以在组内轮换,并于各学生都参与到操作上来。
三、教学软件
物理虚拟实验室

化学虚拟实验室

生物虚拟实验室

地理VR教学系统

历史学科VR教学系统

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