虛擬現實技術在化學試驗教學中應用第1頁內容VR技術概述1虛擬試驗室定義（1）VR在化學試驗中應用2國內外發展現實狀況（2）作品演示（3）化學化工教育教學軟件研發中心（2）A.8.19第2頁1.虛擬現實（VR）技術概述VirtualRealityVR：是一個逼真地模擬人在自然環境中視覺、聽覺、運動等行為人機界面技術。虛擬現實技術已經和理論分析、科學試驗一起，成為人類探索客觀世界規律三大伎倆。1.1什么是虛擬現實技術？A.8.19第3頁1.2I3特征I3Immersion沉醉Imagination構想Interaction交互A.8.19第4頁1.3虛擬現實技術類別AugmentedVRDistributed

VRImmersionVRDesktopVR增強虛擬顯示系統分布式虛擬現實系統沉醉虛擬現實系統桌面虛擬現實系統A.8.19第5頁

1.4交互設備立體投影頭盔跟蹤器數據手套立體顯示interactionA.8.19第6頁1.5產生立體感條件透視效果—幾何

明暗虛實改變—光線

雙眼空間定位—視差A.8.19第7頁1.6立體3D投影系統桌面型立體展示系統A.8.19第8頁多通道環幕立體投影系統采取多臺投影機組合而成多通道大屏幕展示系統，它比普通標準投影系統具備更大顯示尺寸、更寬視野、更多顯示內容、更高顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉醉感視覺效果。

A.8.19第9頁2.VR應用領域領域用途醫學外科手術，遠程遙控手術，身體復建，虛擬超音波影像，藥品合成教育虛擬天文館，遠距教學,虛擬試驗室，虛擬教師藝術虛擬博物館，音樂商業電傳會議，電話網路管理，空中交通管制景觀模擬建筑設計，室內設計，工業設計，地形地圖科學視覺化數學、物理、化學、生物、古生物、考古、行星表面重建，虛擬風洞試驗，分子結構分析

軍事飛行模擬，軍事演練，武器操控太空太空訓練，太空載具駕駛模擬機械人機械人輔助設計，機械人操作模擬，遠程操控工業電腦輔助設計娛樂電腦游戲A.8.19第10頁虛擬戰場虛擬校園虛擬制造虛擬手術虛擬游戲虛擬培訓A.8.19第11頁主要應用方面分子設計化工實訓虛擬試驗室3.VR在化學中應用A.8.19第12頁3.1虛擬試驗室作用與效果試驗教學模式多樣化——虛擬+實際試驗教學資源網絡化——趨勢與超前試驗教學內容趣味化——引導與培養優勢資源共享——現實與國情效果：學習興趣增加預習效果顯著提升提升試驗室和儀器利用率深化試驗教學改革A.8.19第13頁3.2虛擬試驗室定義聯合國科教文組織采取已被廣泛接收虛擬試驗室定義（virtuallaboratory,VL）：“為了實現遠程協作、試驗研究或其它創新活動，經過分布式信息通訊技術產生并公布結果電子工作室。”A.8.19第14頁3.3化學化工教育教學軟件研發中心1999年由大連理工大學劉志廣教授創建化學軟件研究中心。負擔多項國家及省部級課題；所開發VL包括化學、化工、食品和模具等多個專業。被國內有近百所高校采取；幾年來analab所研制軟件在全國多媒體教育軟件大獎賽中取得了一等獎三項、四等獎兩項，并取得其它各種獎十多項；在意大利取得了PirelliInternationalAward獎。教學經驗+專業技術+貢獻精神開發校級多試驗中心開放式教學網絡預約管理平臺；大型公用儀器網絡開放預約管理平臺等，在多所高校推廣使用。A.8.19第15頁發展過程Cult3DVRMLVBVirtoolsFLASH三維顯示技術搭建VR技術應用CSFOLE結合場景化角色代理語音識別A.8.19第16頁3.4國內外仿真VL發展現實狀況

主要依靠大學開發,當前企業也逐步加入。(1)國內仿真VL發展現實狀況

A.8.19第17頁國內仿真VL現實狀況

問題:

資金投入不夠(與國外相比)

缺乏專業人才(既精通教學,又熟悉多媒體技術)

已經有軟件缺乏教學策略設計好作品少A.8.19第18頁國內仿真VL現實狀況

金華科企業仿真化學試驗室

面向高中化學教學，由使用者（教師）制訂試驗內容、過程，然后生成試驗文件，再由試驗者（學生）進行試驗模擬。支持數據庫，定制試驗，數據處理強；其它輔助功效（3d分子瀏覽器等）能夠滿足對于試驗支持和擴充。不能模擬真實場景，2d界面，不適于網上傳輸。A.8.19第19頁國內仿真VL現實狀況

大連理工研制“仿真化學試驗室”

1.VB技術開發單機版A.8.19第20頁2.Flash技術開發網絡版早期：非場景化，高交互，功效不夠完善。矢量動畫技術，軟件體積小，速度快，適合用于網絡A.8.19第21頁3.場景式情感交流網絡虛擬試驗室發展方向之一：情感交流環境協調；聽到聲，看到人；信息實時反饋。A.8.19第22頁5.基于虛擬現實技術真正Web_3D場景虛擬試驗室

發展方向：Web_3DA.8.19第23頁（2）國外仿真VL現實狀況

1.ModelScienceChemlab

1994年就推出了第一版單機版比較成熟完善，影響大。能夠進行各種試驗模擬：酸堿滴定、沉淀、反應動力學、比重測量等等。2d界面。由獨立企業開發運作。A.8.19第24頁國外仿真VL現實狀況

2.卡內基梅隆大學IrYdium項目

1997年立項，美國國家自然基金等單位資助（TheNationalScienceFoundation），年已經開發出了教學實用虛擬普通化學試驗室。計算機試驗、試驗預習復習等教學活動。使用java開發，網絡運行，2d界面。A.8.19第25頁國外仿真VL現實狀況

3.美國北卡羅來那大學Greenboro分校LAAPhysics物理試驗室該項目取得美國教育部資金180萬美元。經過javaapplet模擬各種試驗設備；虛擬教授經過數據庫對學生操作統計進行判定。2d/假3d界面A.8.19第26頁國外仿真VL現實狀況

4.HowardHughes醫學院開發Biointeractive系列軟件逐步進行方式進行試驗。有完整輔助學習體系，3d界面。A.8.19第27頁國外化學仿真VLA.8.19第28頁場景式；強化虛擬環境；強化情感交流；信息反饋；過程評價；智能化；協同化（3）今后發展模式A.8.19第29頁3.5作品展示A.8.19第30頁CSFOLE和試驗信息管理平臺開放式試驗教學整體處理方案

(TheCompleteSolutionForOpenLaboratoryEducation)zLims試驗信息管理系統

當前有7所高校正在使用EVL關鍵地位

(RichInternetApplications)RIA構架，虛擬試驗與試驗教學有機結合。A.8.19第31頁基本操作與儀器裝置介紹試驗基本操作A.8.19第32頁有機化學：虛擬試驗操作平臺A.8.19第33頁無機