『總體目標』
虛擬實訓室建設(仿真系統)通過對教學目的與教學內容需求的研究,實現VR實訓教學軟件技術與專業課堂及知識點的充分結合,實現虛擬仿真教學課件、教學方法的設計。通過課堂教學軟件資料的設計,結合線下的VR展示、交互技術,打造專業精品特色課程,通過VR實訓室的建設,讓學生能夠對整個建筑施工操作,有一種身臨其境的感覺。參加信息化教學大賽,以期獲得教育領域專家認可。并且通過大賽的方式與其它院校教師實現交流,最終實現信息化教育技術的提升。
結合各個專業的的相關課程,在虛擬實訓的過程中,需要注重多方面的內容,包括:學習目標與任務的確定;各個專業知識點的學習者特征的分析;學習環境選擇與學習資源設計;學習情境的創設;學習活動的組織;學習評價的設計,充分滿足學校標準化的信息化教學課程的各項要求。
『產品概述』
VR產品主要包括硬件部分和軟件部分的建設,硬件部分主要包含VR實訓室的建設,包括了相關設備,比如:電腦、頭顯設備、桌椅等;軟件部分主要包括六大實訓場的建設。
整個VR產品倡導“做中學”的理念,遵循“實訓為主,教學為輔”的原則進行設計,具備六大核心優勢:
多感知性用戶可在虛擬建筑環境中,通過穿戴設備(VR眼鏡、手套、耳機等)真實體驗到除一般仿真軟件所具有的視覺感知外,還能體驗到聽覺感知、觸覺感知、運動感知令人身臨其境;
存在感用戶作為實訓主角,可在虛擬環境中,模擬真實實訓操作,達到與現實操作一致的效果;
強交互性構想性指體驗者從虛擬現實環境中得到感性和理性的認識,深化對概念的理解,主動獲取新的信息,并產生新的想法,進而解決實際應用問題;
自主性建筑虛擬實訓軟件突破了傳統仿真教學軟件的腳本設計,可自主進行實訓操作達到實訓效果;
沉浸式的操作體驗沉浸性也稱臨場感,指體驗者感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使體者難以分辨真假,全身心地投人到計算機創建的三維虛擬環境中,如同在現實世界中的感覺一樣;
新穎的表現方式本軟件將虛擬仿真技術應用于建筑教學中去,采用主流3D引擎Unity、主3D模型工具Maya進行開發制作,畫面精美,運行流暢。
『硬件部分』
在整個VR實訓室的硬件建設過程中,頭顯設備是非常重要的一塊設備,作為VR內容展示的載體,主要采用由HTC研發的一款頭顯示設備HTC VIVE,作為VR所有實訓場內容的展示載體。整套設備主要包括:頭盔、手柄、定位器幾點配套電腦。
采用的是Valve的技術,它不需要借助攝像頭,而是靠激光和光敏傳感器來確定運動物體的位置,也就是說HTC Vive允許用戶在一定范圍內走動。這是它與另外兩大頭顯 Oculus Rift 和PS VR的區別。
HTC Vive是由HTC與Valve聯合開發的一款VR頭顯(虛擬現實頭戴式顯示器)產品,通過以下頭戴式顯示器、兩個單手持控制器、一個能于空間內同時追蹤顯示器與控制器的定位系統(Lighthouse)給使用者提供沉浸式體驗。
在頭戴式顯示器上,HTC Vive 開發版采用了OLED 屏幕 ,單眼有效分辨率為 1200 x 1080 ,雙眼合并分辨率為 2160 x 1200 。2K分辨率大大降低了畫面的顆粒感,用戶幾乎感覺不到紗門效應。頭戴式顯示器可佩戴眼鏡操作,畫面刷新率為 90Hz,在實際體驗幾乎零延遲,也不覺得眩暈。
控制器定位系統Lighthouse采用的是Valve的技術,它不需要借助攝像頭,而是靠激光和光敏傳感器來確定運動物體的位置,也就是說HTC Vive允許用戶在一定范圍內走動。
圖一:建筑工程VR體驗館建設效果圖
『軟件部分』
VR實訓場采用MAYA建模,以Unity 3D游戲引擎實現全交互式三維實訓仿真;結合配套穿戴式VR設備,打造一個真實的建筑工程實訓產地,解決傳統建筑實訓過程中,實訓難、危險性高、耗材消耗量大、時間周期長等一系列難點。
建筑工程綜合實訓場
虛擬實訓室建設(仿真系統)通過場景模擬框剪結構的大樓,讓用戶可以通過VR設備進行場景漫游,了解各個工程節點的專業知識,以及施工過程,進一步加深用戶對建筑專業知識的了解。
建立理實一體化實訓室,基于傳統硬件設備基礎建設的條件下,大幅度解決學校經費投入的弊端,增開VR虛擬體驗實訓技能操作室,將部分無法購置的設備以及實驗內容從真實帶進虛擬,以虛擬操作的形式完成實驗任務。
室內場景布局展示
實訓中心平面示意圖