虛擬現實互動教學系統解決方案

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本方案由搜維爾虛擬現實研究室推出。虛擬現實技術的觸角已經涉及高等教育每個學科和各個方面，從技術上來說獨具先進性，技術潛力巨大，應用前景可觀。傳統教學觀念“傳道、授業、解惑”決定教學主要采用課堂講授法，教學內容、結構、學方法及教學進度都是由教師來決定的，教師是整個教學活動的中心。該系統的優勢在于利于教師組織、監控整個教學活動進程。但教師對學習的絕對主宰導致學生的思維惰性越來越強，學生很少主動思考、提出自己的問題，這種情況的長期持續最終導致中國學生普遍缺乏創新思維能力和實際動手能力。虛擬現實技術為傳統教學帶來翻天覆地的變化。

虛擬現實互動教學系統優勢

虛擬現實互動教學系統，就是用計算機來模擬真實自然現象或社會現象，學生模擬扮演某一角色進行技能訓練的一種教學方法。虛擬現實互動教學系統能在很大程度上彌補客觀條件的不足，為學生提供近似真實的訓練環境，提高學生職業技能。我們可以從搜集資料、處理教材、創設情境等方面入手實施仿真教學并在事實過程中改進仿真教學中存在的一些問題。虛擬現實互動教學系統是近十年來發展起來的并且越來越受到人么重視的新方法。虛擬現實互動教學系統的應用十分的廣泛，從自然科學家、管理科學到工程技術的許多學科教學中都可以采用。隨著多媒體技術的發展，仿真的效果更是令人嘆為觀止。

靈活的仿真各種真實情況。在仿真軟件中可以靈活地設置各種參數、模擬條件，就可以自如地模擬真實世界中的各種情況。 設定各種事故及極限運行狀態。通過仿真，可以了解真實世界中無法實現的危險性操作，或者臨界條件。

自動評價功能。一般情況下，仿真軟件具有評價功能，可以給學生的每一次操作實時地評分，使學生們可以即時地了解自己的每一次操作的正確性或合理性。 安全性。所有的操作均不是現場實施，因此絕對不會帶來危險的后果。

除了以上這些顯而易見的優點，虛擬現實互動教學系統還有一些超出人們預期的效果。調動學生的學習主動性。虛擬現實互動教學系統一般都是獨立操作，獨立完成，學生必須開動腦筋認真分析問題，從而才能準確地解決問題。傳統的教學中，學生往往會等待教師給出正確答案。 開拓想象空間。仿真軟件的操作不存在限制，學生可以海闊天空地想象，進行各種各樣的設計，并迅速地通過仿真看到結果。這在傳統教學中是不可能實現的。減輕教師的負擔。學生們主觀能動性的提高，就意味著教師可以騰出手來做更多的教學工作，或進行有針對性的指導工作。傳統教學中，一個教師往往要面對幾十位學生，無法跟蹤每個學生的全過程。增強學生的自信心和成就感。通過仿真訓練，學生們充分了解自己所學的知識，應用領域，應用前景等，將理論與實踐相結合，增強了對專業技術的認識，從而激發敬業精神。而傳統教學中，學生們掌 握了一大堆知識，卻不知道如何應用，往往會對本專業有一種挫敗感，喪失從事專業工作的積極性。增強學生的安全意識。通過計算機仿真，在虛擬世界中由于錯誤的操作而產生的安全事故，可以提高學生的警覺，分析故障原因，掌握排除故障的技巧。

總之，虛擬現實互動教學系統是一種新的科學研究手段和教學手段，為各個專業的學生以及教師提供了教學和研究的一個平臺，延展了創新的想象空間，必將在未來的智能化教育領域中取得重大的發展，成為現代教育的基礎。

虛擬現實互動教學系統的特點

1.身臨其境的真實體驗感

建立各種儀器設備模型可以通過計算機模擬出各個角度看到的各種儀器設備視覺效果及動態的各種儀器設備操作方法與各部件組裝過程（包括組裝過程中需要的工具），每個需要的畫面上用提示性的文字或語音向用戶展示，讓學員能夠自己動手操作很好地了解各種儀器設備的構造、拆卸/安裝與操作使用。利用VR技術設計的逼真的三維虛擬環境，如需查看更多請點擊

2.逼真的電路系統及故障排除系統

平臺能真實模擬各種儀器設備的所有電路及故障排除，學生進入平臺便可進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作，同時平臺還設置了與真實萬用表、示波器一樣的“虛擬萬用表”、“虛擬示波器”，如需查看更多請點擊

3.交互性

平臺充分利用VR技術的可互動性，設計了符合人們自然交互習慣的互動操作模式。如需查看更多請點擊

4.多人在線學習，突破區域界限

平臺支持多人同時在線學習，學員可不受時間、地點限制的隨時上機操作學習，如需查看更多請點擊

5.支持遠程應用及管理

虛擬現實三維互動教學平臺采取服務器端與用戶端的模式。用戶端（學生/教師）通過賬號密碼進行登陸，通過訪問服務器，進行模型數據的傳輸。而整個平臺的管理，是通過唯一管理員進行管理的，如需查看更多請點擊

6.可擴展的教學模塊

虛擬現實互動教學系統以多系統多模塊相結合的模式，利用虛擬平臺，結合先進的虛擬現實技術，同時以C/S應用模式為主、B/S應用模式為輔，使得整個平臺具有可擴展性。如需查看更多請點擊

7.節省培訓費用，提高培訓效率

很多實驗儀器設備（如數控機床、波峰焊機等）屬于昂貴的實訓設備，身價從幾十萬到上千萬元不等，給教學單位帶來了很大的設備資金壓力，為解決這一難題，在該平臺學員便可全方位掌握儀器設備的工作原理、各部件拆裝、線路測試、故障排除等完善的教學應用，如需查看更多請點擊

方案核心

虛擬互動教學就是利用虛擬技術模擬難以講解的教學場景，并使之可視化和可參與性，讓學員在可視化和參與性下能更好的學習到相關技能。虛擬現實技術可以使枯燥表格、數字和程序，手術，安裝流程等變得生動而有趣，另一方面，虛擬實驗能將若干知識點串聯起來，起到匯總和系統化的作用。 提供教學質量，降低教學成本。
虛擬教學具有以下優點：

1、教學內容視覺化
2、學習中的交互性好
3、沉浸感真實感強

應用領域

一、醫學領域：

如需查看更多請點擊搜維爾在虛擬醫學領域的方案有：

1、虛擬手術模擬訓練系統解決方案

2、單端口腹腔鏡手術虛擬訓練系統解決方案

3、腎切除術模擬訓練系統解決方案

4、卵巢囊腫切除術模擬訓練系統虛擬現實解決方案

5、異位妊娠切除術模擬訓練系統虛擬現實解決方案

6、膽囊切除術模擬訓練系統虛擬現實解決方案

7、模擬手術教育平臺系統解決方案

8、腹腔鏡手術模擬訓練系統解決方案

9、生物醫學解決方案

二、機械設備行業虛擬安裝拆卸：

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搜維爾在機械行業有如下虛擬培訓系統：

1、產品展示&工業仿真系統解決方案

2、工業虛擬現實仿真系統解決方案

3、虛擬裝配維修系統解決方案

4、基于TechViz的數字樣機解決方案

三、能源勘探領域：

1、礦業人員技術培訓：

虛擬現實技術創造出的礦山生產環境具有逼真、交互作用的特點，可以直觀模擬采礦環境及其作業過程，供采礦工程專業的學生實習，這樣既可以降低實習費用，又可縮短教學時間，讓更多的人接受高等教育。搜維爾在采礦工程領域的解決方案有：

1）采礦- 鉆井機訓練模擬系統解決方案

2）長壁開采技能模擬訓練系統解決方案

3）連續采掘機模擬訓練系統解決方案

4）前端裝載機模擬訓練系統解決方案

5）挖掘機模擬操作系統解決方案

6）電鏟操作模擬訓練系統解決方案

7）煤礦硬巖礦露天礦專用機器模擬系統解決方案

8）基本駕駛技能模擬訓練系統解決方案

9）地下采礦裝卸機操作模擬訓練系統解決方案

10）拉鏟挖掘機操作模擬訓練系統解決方案

11）鉆探裝置模擬訓練系統解決方案

2、意外情況逃生培訓：

同時還可對井下工人進行上崗前的操作及安全教育培訓，如虛擬井下的各種工況及險情，使被訓練者身臨其境地去體驗，并學會采取有效的應急措施去處理各種險情，使每一名下井的人員都清楚礦井的結構和逃生技巧，消除事故隱患。搜維爾在應急推演領域中的解決方案有：

1）應急預案三維仿真訓練系統解決方案

2）應急演練仿真系統解決方案

四、虛擬現實在水利電力方面的應用：電網仿真培訓

1、虛擬現實電力培訓仿真系統解決方案

2、基于虛擬現實技術的電力試驗培訓系統解決方案

電力仿真系統可以全過程仿真電力系統動態行為，可用于電力系統運行方式研究、安全穩定分析、事故重演和分析等。對運行人員進行正常操作、事故判斷和處理、系統恢復的培訓等；對運行人員的各種操作能力、事故判斷和處理能力進行鑒定與考核；對保護定值和自動裝置定值進行校驗。

五、在培訓教育課件上的應用：

實驗教育的核心，在于充分鼓勵公眾親自動手進行探索與實踐，通過實踐培養創造性思維，傳播科學思想和科學方法。以往由于科技館各種軟硬條件的限制下，這一點往往是最難實現或者代價最大的。如需查看更多請點擊