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虚拟仿真实验教学项目申报案例

  • 产品分类: 虚拟仿真教学项目申报
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    备注: 北京欧雷致力于虚拟仿真教学项目申报,2017年7月11日,教育部办公厅发布了一则关于《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》,该报告面向各普通本
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      北京欧雷致力于虚拟仿真实验教学项目申报,2017年7月11日,教育部办公厅发布了一则关于《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》,该报告面向各普通本科高等学校,预计在2020年之前认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目。
中国古建筑木作营造虚拟仿真实训课程


实验介绍:
       用虚拟仿真的表达方法总结我国古代传统木作营造技术, 主要内容包括:传统木构建筑的种类、构造、权衡尺度、设计方法、传统工艺技术和营造施工技术、明清木构建筑的区别、 仿木构建筑的设计与施工等等

实验背景:
       古建筑的保护与宣传同民族文化的保护与宣传是对现今设计研究的一项重要难点及关注点, 而如何以适用于新时代的创新技术与艺术手段对古建筑文化进行具有视觉体验感和交互增强感的产品设计, 如何将传统纸质建筑园区导览地图与移动设备应用相结合,正是本项目重点针对的研究难点和重点。 针对传统古建筑信息研究与保护方法成本较高、三维数据模型建立困难、体验感受相对抽象且局限于二维平面、 概念短片难以实现增强纸质地图画面感的问题, 本文分析了关于增强现实这种可将实景与虚拟三维视频融合的新兴技术的概念、 发展现状及其对古建筑虚拟保护的意义, 并针对性的提出了一种基于多种数据来源的古建筑三维虚拟仿真模型构建及运用该模型设计的 概念型无边框式动画影像及其 虚实交互软件的实现方法。
       针对传统古建筑信息研究与保护方法成本较高、三维数据模型建立困难、 体验感受相对抽象且局限于二维平面的问题,提出了一种基于多种数据来源的古建筑三维虚拟仿真模型设计及其虚实交互软件实现方法。
      以上就是本实验的基本背景,请同学们根据研究介绍, 自己查阅相关文献来深入分析这一学科,并根据自己的设想以及过去的学习经历来进一步设计实验, 提出假设,最终用实验数据来验证你的假设。
 

教学内容说明:
       通过这一类型的交互软件开发,不但可以创建出一种新的虚实结合且适合远地使用的古建筑仿真浏览模式, 也提出了一种传统文化的数字化信息记录和保护方式。

实验教学目的:
       搭建该古建筑物的三维虚拟仿真模型;然后,基于高通(Vuforia)增强(AR)现实平台开发安卓平台中的虚实现实(VR)交互软件应用, 并通过图像识别技术,在移动应用上对古建筑的虚拟仿真模型实现逼真环境下的多角度多感官的立体显示。

教学目标分析:
       1.针对传统古建筑信息研究与保护方法成本较高、三维数据模型建立困难。
       2.体验感受相对抽象且局限于二维平面。
       3.概念短片难以实现增强纸质地图画面感的问题。

建议课程:
       古建筑虚拟仿真增强现实地图产品的设计与实现
       古建筑三维虚拟建模与虚实交互软件实现
       基于虚拟现实的古建筑三维场景构建研究与实现

知识要点
1.研究了基于虚拟现实的古建筑三维漫游系统开发过程和部分技术问题。
2.分析了系统采取的技术路线。
3.给出了系统总体设计、主要流程以及功能模块的详细设计。
4.以案例的方式实现了部分古建筑虚拟场景的建模及漫游。
5.研究工作对其它建筑场景的建模和虚拟漫游具有借鉴意义。

混合式 虚拟现实实验教学法:
       即线上与线下,课堂内与课堂外,教与学之间的结合。
    (1)课上老师先介绍本实验的理论原理及实验方法原理。(课堂内,线下)
    (2)学生动手做实验。(虚拟仿真实验)
    (3)课外提交实验报告及实验中发现的问题。(课堂外,线上)
    (4)老师批改实验报告,回答实验中的问题。(课堂外,线上)

实验设计及步骤
    (1)分析了虚拟现实在古建筑方面应用的现状,研究了古建筑的分类及特点, 归纳了古建筑的结构特征和单体古建筑的组成部分。对古建筑表现、建模技术和方法进行了分析和比较, 并对虚拟古建筑系统开发所采取的技术路线分前期、中期和后期三个阶段多个部分进行了阐述说明。
    (2)设计了基于虚拟现实的古建筑漫游系统,对系统需求和系统的各项功能要求做了细致的分析与思考, 从使用者的角度对虚拟古建筑系统进行了系统体系结构设计、流程设计,对系统进行了数据采集、 模型建立和交互漫游三大功能模块的详细设计。
    (3)以实际古建筑为案例,利用3ds max和Virtools等工具实现了虚拟古建筑漫游系统的三维场景建模、 交互漫游和碰撞检测等关键模块,在测试系统上能够运行流畅。
实验结果
              下载: 实验结束后,点击实验数据菜单下载数据,并分析数据。
       参数说明: 下载数据的格式及意义说明如下表 (请尽量网上下载数据,如果数据不能下载,可以在程序文件夹中寻找data的.txt数据。注意,此数据是添加模式。)
       结果分析: 成绩分析,完成进度,构件摆放位置分析,实验总时长分析。
中西文化交流虚拟仿真
 
实验介绍
本实验主要借助虚拟仿真探索中华文明的起源,和古代中国与世界的关系。时间范围从史前新石器时代到夏商, 包括秦汉、隋唐时期的丝绸之路。将考古、神话、人类学等相关知识结合,探索中华文明的起源和与古代世界的联系认识到每一个中国人是5000 多年文明史的产物。这种传承也是文明5000年生生不息的重要内因;认识中华古文明与现实世界的关系,勾勒出中华文明5000年传承的民族精神。 1877年,德国学者李希霍芬研究发现,古老的东西方之间存在着一条“丝绸之路”。通过虚拟仿真实验认识古代“丝绸之路”的历史和现实意义。
 
知识要点
1.中华文明的起源和发展
    三次大危机,第一次大危机是食物危机,结果是农业的出现;第二次是战争与社会动荡的危机,结果是城邦联盟的建立; 第三次是洪水危机,王国出现,中华文明诞生。
2.古代中国和世界
    包括三个场景:一、中国丝绸在罗马的影响;二、中国古代丝绸生产;三、丝绸之路与中西交流
教学目标
    通过对远古历史的虚拟仿真,帮助学生准确把握以下历史问题:相对于世界其他文明来说,中华文明有自己的特质。 比如一直把“人”,而不是神,作为文明的核心;将“和”作为处理各种关系的理想状态;将天下为家、大公无私作为理想人格。
    古代以丝绸贸易为中心的中西交流的历史表明:中华民族对外交往的方式从来都是以追求和平、互利、共赢为目的。在全球化-信息化背景下的东西方国家, 不应寻求对抗而是深化合作,不应强调个体生存而是探索共同发展。
教学方法
    以虚拟仿真的历史情境主导课堂教学过程。结合文献史料和影像史料研读提出虚拟仿真历史问题, 通过虚拟仿真体验,分析多种史料,讨论并形成新的历史认识。

实验步骤
每课时学生参与操作10个左右的步骤。
教师分步骤解释和设问。
1.虚拟仿真教学课程设计、实验课程结构为:
    “历史问题提出——文献背景史料讲解——情景虚拟仿真实验(课堂重点)——课堂(线下)讨论互证”。
2.实验流程图分别如下:
    建立历史教学元素的三维模型(实验课程准备)
    “课前预习—相关文献史料查询——仪器设备检查调试——提出历史问题——针对问题的虚拟仿真实验(10个左右环节)——引导并回答学生问题——课堂问题讨论——虚拟仿真交互——课堂总结
3.历史学虚拟仿真实验教学对选课学生的考核
    通过教学实验过程考核学生对经典历史文献的准确释读能力;历史释读和三维模型的实证能力;对教学内容、 过程和环节实验准确性的把握能力;文字史料和虚拟仿真的实证结合能力;通过实践形成综合性实验报告的思维能力和历史情境还原能力。
 

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