虚拟现实技术论文范文
时间：2023-03-17 18:12:48
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一、产品概念设计与市场
概念设计是工业设计领域中的一个重要方面。国外大公司的产品设计部门包括:1)(Conceptdesign)概念设计;2)(Detaildesign)详细设计;3)(Manufacturingdesign)制造设计。由此可见，产品的概念设计的主导地位和重要性。
1概念设计的内涵
概念的设想是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。下面以概念设计教学实例之一来说明其涵义:给出一个概念“断药”，让学生进行座椅的开发设计。步骤是，首先向学生讲述心理学中的一个名词———暗示心理，并分别举出一个“安乐死”实验和一个“挽救少女生命”的文学名著故事，从正反两个方面说明暗示对人的健康的影响;然后运用一个“民间故事”阐述如何将“断药”的概念物化到具体的产品上。因为，在民间曾有这样一个说法，就是将一把断了的钥匙用红线穿上挂在小孩的脖子上，取“断钥”的谐音“断药”暗示常生病的孩子挂上“断钥”这挂项链之后，就断了药，从此不再吃药，这也意味着孩子走向健康。所以，将一把断了的钥匙(断药)的概念物化到具体的产品上来为健康做设计时，用折断了的钥匙做椅架为主题，由学生创意出现了形形的座椅开发设计方案(其草图、效果图、视图等技术说明从略)，于是就有了一种新型的专用座椅的概念设计。其应用场合为疗养院、医院、不能自理的老人家庭等。
这是传统的产品概念设计。当然，产品的类型不止是这种无障碍设计思想指导下的专用座椅。产品即人之观念的物化，设计是一种思维行为。在这种思维创造活动中，产品概念的构思是丰富的，人的创作智慧是无穷的。概念产品的类型更是多种多样。
2概念设计与产品市场
完成概念设计只是第一步，能不能进行第二步Detaildesign，第三步Manufacturingdesign，甚至投放市场为开发商或企业带来效益等，这是个风险问题。设计师的概念设计毕竟与难以预料市场变化有着许多差距。如何缩短这一差距，是以往概念设计者的难题。在开发设计的许许多多产品中，只要一百件产品中有几件能够投放市场见效益就是成功。在追求“百分之几”的见效益成功的过程中，如何减少做“分母”的被动，扩大见效益的百分比，仍是最关键的，是公司管理决策人士和设计师共同努力的方向。
为了更好地接近产品的市场需求，目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将所要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，计算机辅助工业设计的发展，尤其是虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，已使设计师的设计思路和设计表达如虎添翼;可以想象面对一种虚拟的“故事版情景预言法”设计出的产品，让人更多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，就大大减少了投放市场的风险性，也为企业决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。虚拟现实技术能模拟整个产品开发过程，保证产品开发一次性成功，加快开发进程，甚至使设计者和用户融为一体，设计出满足市场需要的产品。
二、虚拟现实技术与虚拟产品
1虚拟现实系统(VirtualReality，VR)
虚拟现实系统又称为虚拟现实环境，是指计算机生成的一个实时三维环境。使用者可以在这环境中“自由地”运动，观察周围的景物，还可通过各种专用的传感交互设备与虚拟物体进行交互操作。用户看到的是全彩色景象，听到的是虚拟环境中的音响，感觉(手、脚或皮肤等)到的是虚拟环境所反馈的作用力，从而让使用者产生一种身临其境的感觉。产生虚拟现实环境的方法有:
1)基于模型的方法(ModelbasedMethod，MM)这种方法产生虚拟环境的步骤为:
①用放置在不同地点的多个摄像机将某环境或事物记录下来;
②利用计算机的视频技术抽取出环境或事物的三维模型;
③从虚拟摄像头的视角展示获得模型。具体的做法是:获得数据标度摄像头分离对象建立模型嵌入颜色交互回放。
2)基于图像的方法(ImagebasedMethod，IM)一般做法是:
用摄像头连续扫描周围空间来获取某一区域完整的景物图像，将获取的景物图像，通过图像处理技术，按坐标映射到图形工作站的虚拟全景屏上，用户载上头盔显示器就可以看到所摄周围景物环境。
2虚拟现实系统的常用设备及要求
虚拟现实系统常用设备有:三维鼠标(也称鸟标)、数据手套、数据衣、头盔显示器、立体声耳机等。对虚拟现实系统的要求除了应具有高性能的计算机系统(包括软、硬件)外，还必须有下列关键技术提供强有力的支持:(1)能以实时的速度生成具有三维全色彩的、有明暗、有阴影、有纹理的、逼真感强的景物图像;(2)头盔显示器能产生高分辨率图像和较大的视角;(3)能高精度地实时跟踪用户的头和手;(4)能对用户的动作产生力学反馈。
3虚拟产品(VirtualProduct，VP)
虚拟产品是虚拟现实技术应用于产品设计的产物，是一个数字化的产品。它具有真实产品所必须具有的特征。通过对产品实时的仿真，设计人员或用户就能够像使用真实产品一样使用虚拟产品。由于产品的设计过程是数字化的，因此节省了传统方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模拟实验模型、外观模型和生产模型等)的时间和物质。在计算机中由于对设计的产品进行反复设计、分析、干涉检查、模具设计等过程，使设计绘图的工作量比传统的绘图工作量大大减少。
三、虚拟现实技术在概念设计中应用前景
在概念设计中，如采用头脑风暴法进行方案创意时，可以将体验设计思想更好地融于其中，也就是更多地关注产品使用者的感受，而非产品本身。比如，针对不同用户及爱好者的要求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受;利用触摸屏来选择产品的造型、色彩、装饰风格等许多可选部件。在渲染和生成十分逼真的三维模型时，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。甚至还可根据用户的建议，邀请部分用户直接与设计者一起对模型提出修改意见，观察设计和修改过程，直至大多数人满意为止。
为了适应激烈的市场竞争，设计厂家不能坐等用户找上门订购产品，而应该主动把自己厂家的产品推向市场。利用虚拟现实技术做出虚拟产品的动画广告，再与计算机网络技术结合起来，使用户能够通过网络来游览设计厂家的设计产品，并能直接在虚拟环境中对产品的功能、结构、外形、色彩等方面进行实时交互、了解、观察;同时，还可以通过Email对产品提出意见和建议，让厂家参照各方面的意见修改和完善所设计的产品。这样可提高设计厂家的竞争力，为设计厂家谋得更多的市场份额。
若用户对厂家设计的产品引起购买的欲望，通过网上游览，将信息反馈到各商家，商家则会主动争先与厂家联系，网上定货，使厂家的产品提前占领市场。由于激烈的全球市场竞争，各国都投入了大量的资金对虚拟现实技术及其在工业设计领域中的应用进行深入地研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。
参考文献
1陈军等虚拟现实中虚拟景象产生的技术初探计算机应用研究，1999，6
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近年来，随着经济的快速发展，我国的城市化进程越来越快，许多公共环境需要进行设计，虚拟现实技术的运用能够形成逼真的虚拟环境，以刺激公众的听觉、视觉、触觉等感官，使公众享受身临其境的感觉，也能够集中公众的注意力，加深记忆和印象，增强环境艺术设计的画面感。
2.虚拟现实技术可以减少费用损失
在建设一个重大工程之前，人们可以通过虚拟现实技术构建建筑的结构和图形，为建设项目提供框架引导。设计人员根据虚拟图的引导能够更精确地设计图纸、进行材料预算，从而减少不必要的损失，节省资金。
二、虚拟现实技术在环境艺术设计中的应用
1.应用虚拟现实技术弥补环境艺术设计的缺陷
在环境艺术设计的过程中常常会出现现实条件限制的情况，如场地缺乏、经费不足等，导致环境艺术设计不能正常进行。而虚拟现实技术可以模拟各种场景，弥补了环境艺术设计中的缺陷。
2.应用虚拟现实技术避免实际操作潜在的危险
在环境艺术设计中因为各种现实条件的限制和危险情况的存在，人们为了保障生命和健康安全往往不直接参与现实情境，进而不能亲身体验。虚拟现实技术的应用可以帮助人们模拟这些无法亲自参与的情境，人们可以在这种模拟的环境下进行作业，既避免了潜在的危险，又得到了切实的感受。
3.应用虚拟现实技术打破空间和时间的限制
虚拟现实技术是一种超空间、超时间的技术，它可以打破空间和时间的限制，模拟任何一种场景，从巨大的宇宙天体到渺小的微尘粒子，从几亿年前到当今，设计人员都可以在模拟的环境中探索研究，打破了空间和时间的限制。如在研究恐龙时代时，由于恐龙在地球上已经销声匿迹，人们无从考证与研究，但是通过虚拟现实技术，人们可以模拟出恐龙生存的时代。人们置身其中，与恐龙零距离接触，加快了对恐龙时代的研究进程。这种场景的模拟就是打破了时间和空间的限制，模拟出了人们想要的真实场景。
4.应用虚拟现实技术模拟环境艺术设计中需要的现实体系
因为现实条件的各种限制，环境艺术设计不能全部采用真实的环境来试验和操作，它需要虚拟现实技术模拟出环境艺术需要的真实场景。虚拟现实技术可以模拟人物、动物、植物等，使设计者在一个人性化的环境中自然地交流和工作。如世界著名的西安天幕广场，利用虚拟现实技术给观者创造了一个大型天幕，人们在天幕之下仿佛置身在浩瀚的星空中，非常具有震撼力。这一场景的模拟淋漓尽致地发挥了虚拟现实技术的功能。
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2VR技术对产品工业设计的影响
典型的工业设计过程通常都是基于物理样机，在设计和试制过程中难以避免地会陷入反复试错的设计循环之中，这就将直接导致人力、物力的浪费和开发周期的延长。如果利用虚拟现实技术则可以减少设计过程中物理模型的数量，通过应用虚拟现实技术使产品设计的各个阶段实现可视化，可以对产品的造型、材料、人机工程、装配、检修过程、模拟仿真、加工工艺性能等进行预测及交互式的评价和优化。由于它灵活的特性，则可对其进行实时修改和评估，使设计师、工程师、市场营销人员、业主或其他参与者之间的交流更顺畅，从而简化设计流程，提高设计效率，给产品设计带来全新的理念和方式。
2.1工业设计方案展示与评估
在传统的工业设计中，设计师主要用平面的手绘图或者不同角度的三维效果图来表达设计思想、展示设计成果。而基于虚拟现实技术的工业设计则打破了传统的设计模式，在沉浸式的虚拟现实环境下，交互展示设计方案，更关注用户的体验感，而非产品本身。在进行设计评估时，在虚拟环境中利用专业设备（3D眼镜、头盔显示器、交互式手柄、数据手套等）进行交互，从而获得逼真的体验感。全尺寸的车辆外观、内装及司机室的三维立体影像能实时地显示，甚至还可以邀请专家和业主一起参与到设计中来，通过手持控制终端激发预设的参数命令对车辆的造型、色彩、装饰风格等进行直观的选择与搭配，亲自体验产品的最终效果，并对模型提出修改意见，实时观察设计和修改过程。
2.2人机工程分析
产品的舒适性、可操作性是评价设计的重要指标。以往，对于产品的人机工程分析往往是参照相关标准来进行，再结合物理样机进行评估。而在虚拟人机工程系统中，通过产品的三维数据和内置的人体模型数据集成，可以实时进行司乘人员的可视性、可达性、空间适应性、特定姿态的舒适性分析等。同时也可针对人体动作疲劳度的分析来校核并优化设计方案，及时发现设计方案中人机工效方面的不足，避免了设计方案在人机工效方面的“硬伤”。降低返工所带来的时间上和成本上增加的风险，缩短设计周期，使交付评审的设计方案更为准确，更具说服力，并给予设计方案理论以及数据方面的支撑，各种评估参数也可以输出成分析报告，并可以根据模型的修改实时更新。
2.3虚拟装配
在虚拟装配系统中，工作人员可以在虚拟环境下通过专用设备（立体显示系统、头盔显示器、跟踪定位器、三维鼠标、数据服、反馈数据手套）直观地实现人与虚拟产品的交互操作，对设计的机构进行装配检验，实现产品的虚拟装配和调试，并检查可能存在的干涉问题和其他不合理问题。
2.4虚拟试验及制造
车辆交付使用之前，都要进行试验，传统的产品开发模式下，产品的各种性能实验是通过样机和物理模型来实现的。随着VR技术在轨道交通行业的应用，物理试验模型已逐步被数字模型代替，基于数字模型，不仅可以对车辆的造型、结构关系等进行验证和评价，还可以在虚拟场景中，结合分析软件对数字样机进行分析计算，并实时将验证结果展现出来。设计人员即可及时进行调整，而不必等到列车在行驶试验进程中出现问题时再进行设计修改。虚拟现实技术还能模拟产品的制造过程，即产品虚拟制造。就是利用计算机仿真技术、信息处理技术对产品制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，过程是虚拟过程，生产的产品也是虚拟产品。虚拟制造过程包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。它是应用软件或虚拟数控技术对加工工艺及模具成型过程进行仿真，按照设计精度等的要求，通过模拟加工，选择最佳的刀具路径和加工参数。通过产品的虚拟制造，对产品性能和可制造性进行预测和评价，可以在生产之前发现潜在的工艺问题，进而采取相应的措施，从而缩短产品的设计与制造周期，降低产品的开发成本。
3基于VR技术的工业设计流程
相比现有的工业设计流程，引入虚拟现实技术后，带来的改善主要在以下三个方面：
1）在产品方案设计阶段，应用虚拟现实技术可以实现逼真的、交互式的设计界面，用户可以直接绘制可视化的产品数据模型。
2）在方案评估及验证时，虚拟数字样机让用户可以交互、协同地评审、分析和测试产品数据模型。
3）可以实现虚拟装配与虚拟制造。VR技术的应用实现了新产品开发技术的一个巨大飞跃，三维交互的设计方式给设计师提供一个更直观、更自由的工作环境。虚拟现实技术可以极大地弥补现有的CAD—RP产品开发流程的不足。基于VR技术的设计流程可以由现有的串行向并行的设计方式转变。
4应用VR技术的优势
1）增强工业设计手段：利用VR技术向产品开发决策者、市场营销人员、工程师及客户逼真地进行工业设计方案展示，将未来产品三维立体真实地呈现出来，让参与者身临其境的在车内外漫游，还能实时改变造型、颜色、材质，满足不同业主的个性化需求。
2）提高产品设计质量：在产品设计阶段，利用VR技术模拟产品开发全过程，预测产品性能，产品的可制造性、可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。
3）降低样车试制成本：利用VR技术的逼真展示、人机交互、虚拟装配、事故模拟及虚拟实验等技术进行设计评估，减少物理样机的试制成本。利于有效组织生产制造，缩短产品开发周期、降低成本，提升设计质量与生产效率。
4）利于售后检修维护：利用VR技术真实展现设备的维修过程，制作虚拟样机电子检修维护手册，包括维修性设计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等，以一种新型的方式让操作员工更直观地学习了解针对具体装配维修的检测维修方式。
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2.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用现状
2.1三维模型初步发展
风景园林设计与其他的建筑工程设计存在较的区别，对环境变化有着更高的灵敏度要求，所以要求设计人员在进行设计之前就对周围环境有一个较为全面的概念。在虚拟现实技术出现之前，为了满足上述的设计要求，设计人员采用的是建立沙盘进行分析，然而严谨性不足，将人的主观感受与设计理念分隔开来使得风景园林设计方案存在先天的不足。虚拟现实技术是在计算机技术的基础上，创建三维模型，将人的主观感受与设计理念紧紧相连，三维模型的核心技术原理就是数学几何表达形式，由多个单面组成，单面数量与所模拟的实物体态复杂性成正比例关系，如：风景园林设计当中常涉及到的石头与假山等，体态复杂性非常高，运用计算机技术进行模拟的难度也较大。当前，我国的虚拟现实技术在三维模型方面取得了初步的进展，理论上可以实现对体态复杂的实物的外观模拟，只是由于单面数量较多，所需的模拟时间较长，随着计算技术的发展，三维模型势必会得到更高程度的完善。
2.2图形语言与虚拟场景的进步
虚拟现实技术图形语言与虚拟场景的实现主要是基于VRML以及3DSMAX两种技术，这也是现代计算机技术发展的产物。VRML通过虚拟技术以图形语言的方式描绘出风景园林的建成效果，搭建虚拟世界，设计人员可在这个虚拟世界当中发现原有设计方案的不足并加以改进，转变设计理念，与传统的手工绘图方法相比较，具有更高的严谨性。而3DSMAX比VRML技术更为先进，输入与输出的转换更为方便，通过摄像头还可以实现虚拟场景内的导航效果，浏览内容更加丰富，根据人体的感受对风景园林设计的具体参数进行变更，落实到细节方面，促使风景园林设计在美感与调理两个方面实现更加完美的平衡。此外，由于风景园林最大的存在意义在于其观赏性，寒暑更迭，四季变换，园林内的主体色彩也会发生巨大的变化，图形语言与虚拟场景的进步实现了以四季的变换为标准进行色彩编辑的想法，强化风景园林设计的美感特性。
3.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用前景
3.1进一步突破二维模式的形式禁锢
虚拟现实技术在风景园林设计中的实际应用时间并不长，目前仍处于上升的阶段，有待完善。受传统设计方法与理念的制约，三维模型虽然取得了初步的发展，但是未能完全突破二维模式的形式禁锢，设计信息不够丰富。鉴于此，风景园林在运用虚拟现实技术进行设计的时候，需要进一步提升数据显示的多维性特征，虚拟的范围不应该仅仅局限于空间的变化与色彩的编辑，更应该向声音、感官等面发展，实现全方位的虚拟，使设计信息更加丰富。二维模式的形式被时代淘汰已经是大势所趋的方向了，风景园林设计在信息技术的支撑下应当进一步突破二维模式的形式禁锢，向着三维模型的方向发展。
3.2促使物质性信息载体更加多元化
风景园林具有明显的物质性，内部用以装饰的景物非常复杂，传统的设计方法使其更显单一性，而虚拟现实技术则具有高度的信息性，多元化特征明显，以三维模型、图形语言、虚拟场景等为途径，使单一的物质性呈现更加多元化的形态，使设计人员的设计理念得到更好的展示平台，充分利用VRML以及3DSMAX技术，落实于色彩的编辑、空间的规划、声音的虚拟等环节，完善设计方案，保证风景园林在建成之后能够给予游人更加丰富的美感体验，进一步完善虚拟效果。
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虚拟现实技术在体育授课教学中的应用多限于理论方面的探讨，但在某些高等院校的训练中有了一些尝试.比如：尚晓军虚拟现实技术在高等学校“射击”训练、赵克宁虚拟技术辅助篮球教育、朱晓兰虚拟现实技术的体育场景虚拟系统、李峰虚拟现实技术的虚拟乒乓球系统等等.但教学训练研究多处于视听感知阶段的研究，学生沉浸不够，缺乏深沉次的交流与互动，模具的构建单一.
1.2制作体育教学课件的应用
虚拟现实技术根据体育教学课件自身的需求构建全面的虚拟教学环境，使学生能够在创建的环境中学习训练.但需要把体育课程上所有的知识都创编到虚拟的环境中，是需要有海量的工作要做的，所以利用虚拟现实技术制作相应的文件嵌入到体育课件中，配合使用，是目前这个阶段制作体育教学课件行之有效的措施.
1.3网络远程教育
诸多高校校园网建成，且通过“中国教育和科研计算机网”连在了一起，这是实现虚拟现实技术联网的基础.在学校体育网页的基础上拓展了虚拟现实技术的课件以及成立数据库，使其可以覆盖学校体育教学中的每个方面，包括授课体育教师的个人资料、校内体育竞赛群体活动开展简介、体育专项课开课时网上的选课、体育锻炼的知识内容和方法、校内外竞赛情况、学生对教学的反馈意见以及国内外实时体育信息等等，促进培养学生的“终身体育”意识，以及可以更好地宣传和实施“健康第一”的体育教育思想，使网页充分地发挥了信息传播和教育的作用.
2虚拟现实技术在体育教学中的展望
2.1可以避免体育教学中的伤害事故
体育是以身体练习为手段增强体质增进健康的活动过程.身体练习的过程是会痛苦的、难受的、是要体会“极点”的，甚至会出现生命危险的.如今学生体质健康逐年下降，别说高难度、高危险的体育技术技能的教学，就连简单的中长跑也慢慢将要在学校体育中消失.传统的体操课、田径课（铅球、跨栏等）很难再体育课中看见.教师、学生畏手畏脚，其严重影响了传统体育技能的传承，体育文化的继承.然而在虚拟现实的场景中，脱离了真实的危险器械、场地等因素，又能还原其真实的感受，教与学将都在一种安全模式下经行，体育教师和学生将能放心的体会高难的、高危险的技术动作.
2.2弥补教学条件的不足
虽说近年来学校引来了高速发展的时机，诸多大中型体育场（馆）落成，解决了学校体育中体育场馆缺乏的一些问题.然而诸多体育场（馆）的经营管理维修落后，不能完全对外开放，不能充分发挥它的功效.何况还有一部分体育场（馆）不足的区域，教学条件有限的学校.虚拟现实技术的虚拟场景的功能可以弥补一些场（馆）不足造成的影响.
2.3可以虚拟人物形象
榜样的力量是无穷大的.学生对某个体育项目感兴趣，很多时候是因为喜欢某个体育明星.虚拟现实能从强大的数据库中提取某个明星的数据虚拟出明星的场景，由虚拟的明星去教学，去陪练.能充分调动学生的学习积极性.
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虚拟现实又称“灵境”，由三维计算机图形学技术、多功能传感器的交互式接口技术以及高清晰度和高更新速度的显示技术构成[1-2]。VR技术就是在计算机中建立一个模拟真实世界效果的特殊环境，通过各种传感器设备，使用户“沉浸”在这个虚拟环境中并进行操作和控制，以达到特殊的目的。VR具有3个特性—3I，即immersion（沉浸性）、interaction（交互性）和imagination（构想性）[3]，它为处在该环境下的用户提供包括视觉、听觉、触觉等多种直观而又自然的实时感知交互。用户在该虚拟环境中能够产生身临其境的感觉，并且可以通过操作来改变或选择可以感受的内容，同时又留给用户可以自由发挥想象的空间进行大胆的尝试，进而扩展其认知的范围，提高用户的探索和创新意识。
2康复医学目前存在的问题
临床经验表明，早期的康复介入，对患者的身心功能恢复、预防二次损伤和废用综合征都起到关键性的作用，因而康复治疗和手术药物等的治疗同等重要。我国幅员辽阔，地形复杂，近年来自然灾害时有发生，给灾区人民的身体和心理都带来巨大的创伤，加之老龄化问题的日益严峻及其带来的疾病谱的变化，康复医学工程正面临着前所未有的挑战。传统的康复治疗通常是医师与患者一对一形式的训练，存在诸多局限性：（1）现有资源不够充足。无论是专业的康复医师还是康复器械都无法满足当前康复人群的需要。（2）训练过程单调而乏味。传统的训练过程通常是对一组训练动作的不断重复，导致整个过程十分枯燥，难以有效调动患者主动参与的积极性，甚至使患者产生厌烦情绪，降低了康复效率。（3）功能定量化测评难以实现。随着康复治疗的不断进行，患者的身体状况发生变化，其承受的活动量强度也在改变，而目前无法对患者在训练中的具体数据进行记录和保存，不利于康复训练计划的制订和调整，也在一定程度上影响了康复进程。
3康复医学结合虚拟现实技术的必要性
VR康复系统可以打破传统训练方式的局限性,它可以针对不同类型功能障碍的患者提供不同的虚拟训练平台，使患者以做游戏或完成趣味性任务的方式进行康复训练，以此调动患者的积极性。系统还能够详细地记录患者的训练数据，康复医生可以远程监控患者的训练情况，进而根据需要实时地调整训练计划和训练强度，推荐康复治疗方案。通过这种方式，一个医生可以同时指导多名患者，提高了医疗人员的工作效率，减轻了其工作强度。VR技术可提供重复练习、效果反馈和动机维持3种关键环节，这正是患者习得某种功能的必要条件。另外，VR康复系统能将心理引导与生理治疗结合起来，在患者进行“游戏式”康复训练的过程中，通过音乐、画面、文字和语音提示等形式给患者以正面的激励反馈，提高患者的信心和主动性[4]。因此，将康复训练与VR技术相结合具有重要的应用价值。
4VR技术在康复医学中的应用与进展
4.1VR在运动康复中的应用
运动障碍是指以运动异常为特征的各种障碍，包括运动不能、震颤、舞蹈症、扭转痉挛、斜颈、张力障碍、颤搐、抽动和肌阵挛等症状[5]。当前，在运动障碍康复领域，对患者受损的运动功能进行康复性训练是VR技术最重要的用途。
4.1.1平衡和协调训练
许多中风患者存在姿态和平衡方面的问题，例如身体摇摆和不对称的质量分布降低了其灵动性，影响了他们的日常生活。DINGQi-cheng等[7]结合CIMT原理对NintendoWiiFit游戏系统进行改造，构建了一款基于VR的下肢平衡康复训练系统。该系统使患者的双脚分别站立在2块平衡板上，通过双脚用力动态地控制压力中心，进而操控虚拟人的运动状态。通过这种方法能成功地迫使患者增加患侧肢体的使用，使其体质量分布更加均匀，对称性能力得到大幅改善。RLloréns等[8]开发的BioTrakVR系统涵盖一系列的平衡康复活动，包括端坐时头部和躯干姿势控制的恢复和站立时的动态平衡练习等多个管理项目，同时允许用户通过选择不同的练习和规划自己的持续时间、休息时间和重复次数进行个性化训练。然而，我国对平衡功能障碍的研究起步较晚，应用VR技术的研究成果尚鲜见报道，有待于进一步探索。
4.1.2行走及步态训练
与正常人相比，脑卒中偏瘫患者往往具有运动发起难、步速慢、步态周期延长、患侧支撑时间短等特点[9]。集中的特定任务式的训练可以提高脚踝的推力、髋部的拉力和行走的速度。AnatMirelman等[10]用Rutgers踝关节康复系统对18名中风后的轻偏瘫患者进行试验，受试者只能使用踝背屈、跖屈、反转、外翻以及这些动作的组合来驾驶虚拟环境中的飞机或船。实验结果表明，患者脚踝的推力、踝关节活动度（rangeofmotion，ROM）均有明显改善，膝关节ROM及站立和摆动情况也有大幅提高。可见，VR技术对患者步态康复有一定作用。目前，国内对步态康复的研究主要以简单重复性训练的康复机器人为主，对结合VR技术的研究较少。张磊杰等[11]提出了一种基于VR的步态康复机器人系统，可以快速提取患者的步态速度、心跳等生理信息并恰当地体现在游戏中，使枯燥的训练变得有趣，也提高了患者的注意力集中程度。因此，结合VR技术的步态康复机器人系统将逐渐引起众多学者和医疗器械产业的关注。
4.1.3上下肢康复训练
由于力量减弱和利用反馈能力的下降，脑卒中偏瘫患者难以进行精确的运动控制，SangwooCho等[12]基于VR技术开发出一种新型上肢康复系统，用本体感觉反馈取代视觉反馈来提高患者的运动控制能力。系统采用模拟起居室的虚拟环境，患者需要依靠自己本体感受的反馈信息，将患侧手握的虚拟半透明柱体移动到不透明柱体所在的目标位置，用这种方法亦能提高患者的日常生活能力。Burdea等[13]开发了康复训练系统“RutgerArmII”，系统由运动跟踪、重力和虚拟现实游戏3个模块组成，利用红外技术跟踪到患者的运动数据，使其能在虚拟场景中进行游戏式训练，并能得到相关的触觉反馈。国内众多学者对上下肢康复也作了很多研究。王瑞利等[14]设计了结合主动、被动和助力训练的踝关节康复系统，并添加了功能评价机制，为患者制订治疗方案提供可靠的证据。柯福全等[15]借助Kinect设备开发了一款基于视频运动跟踪的虚拟现实系统用来辅助患者的上肢康复。张金龙[16]设计了一款手指康复系统，包含了手势变换、坦克射击和赛车竞速3种游戏，非常具有趣味性。华南理工、中南大学附属第三医院与广州一康医疗设备有限公司三方联合研发的虚拟厨房训练系统[17]，患者通过在其中漫游并完成烧开水、摆餐具、盛水果等一系列的厨房操作来训练偏瘫上肢的运动功能，将该系统应用到33例上肢功能障碍患者身上，结果显示比传统训练方式的康复效果更为显著。
4.2VR在认知康复中的应用
认知是指人脑接受外界信息，经过加工处理转换成内在的心理活动，从而获取知识或应用知识的过程，它包括记忆、语言、视空间、执行、计算和理解判断等方面。认知功能障碍对患者日常生活的影响有时甚至超过了躯体功能障碍，因此也成为医学界面临的重要课题之一。将VR技术应用于认知康复，可以在虚拟环境中为患者提供安全可控的刺激进行治疗，并能监测多种重要指标，表现出传统方法无法比拟的优势。Godehard等[18]利用VR系统治疗有空间认知和记忆缺陷的轻度认知功能障碍患者，让他们在虚拟的公园和迷宫里根据地标（房子、汽车、高山等）寻找宝藏，加强患者以自我和非自我为中心记忆的能力。Caglio等[19]利用3D电子游戏进行记忆康复的研究，发现虚拟航行训练可以激活记忆区域，改善成人脑损伤患者的记忆功能。王文春等[20]设计的虚拟认知康复训练系统，包括注意力、记忆力、思维操作能力等七大训练模块，每个模块又设计了高、中、低3种级别的题目。将该系统应用到38例有认知功能障碍的患者身上，结果表明，虚拟认知康复系统在注意力和空间知觉的改善方面优于传统的康复训练模式，且更具趣味性，适用于临床推广。戚淮兵等[21]设计了基于Agent的虚拟认知康复系统，能为患者提供感官上的刺激，纠正认知偏差，具有开放、自主、可移植的特点。尽管如此，在我国内陆地区，VR技术辅助认知康复治疗的研究仍处于初级阶段，能够真正进行临床应用的系统较少，还需要不断的探索和研究。
4.3VR在远程康复中的应用
目前，我国经济发展均衡度还较低，各地的医疗设施建设也存在很大差异，康复医疗机构集中在大中城市，许多地区缺乏必要的康复服务，给广大群众带来不便。虚拟现实技术结合网络通讯技术可以将一流的医疗资源传送到较落后的地区，为康复医学带来革命性的变化。MJJohnson等[22]利用网络通讯技术使中风的患者可以在家中进行康复训练。李军强等[23]设计了一套远程监控系统，用虚拟人的运动再现患者手臂的运动，实现监控功能，从而使医生掌握患者手臂的运动情况。王月姣等[24]设计了基于力反馈的远程康复训练虚拟驾驶系统，治疗师端的计算机能实时显示患者训练视频、相关训练数据及当前训练方案，并能据此实时修改训练方案。可见，VR技术有利于提高落后地区的医疗水平，优化医学资源分配，推动我国社区康复的建设进程。
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1引言
虚拟现实(VirtualReality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的，要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因，二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善，这些以Web3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标，在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。
由于网络虚拟现实技术的出现，不仅促进了虚拟现实技术的普及应用，而且也给电子商务带来了新的应用空间，有效地提高了电子商务的质量。因此，充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律，从而进一步促进电子商务的发展，已成为当前电子商务中的一个重要课题。
2虚拟现实在电子商务中的作用
2.1虚拟现实技术的特点。
临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。
多感知性:用户能以视觉、听觉等多种形式感知信息。
交互性:用户能以接近自然的习惯，用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。
真实性:虚拟环境中的物体运动接近符合物理定律。
高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染，所需传输的数据量小且可流式传输。
2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点，它在电子商务中正起着独特的作用:
真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别，是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。
激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品，而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟，呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。
拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受，网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。
3网络虚拟现实技术
目前网络虚拟现实技术大多是基于Web3D[1][2][3]技术的，而Web3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型，一种是基于几何模型，另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点，前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间，但计算量大，因而对硬件要求较高，对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模，开发成本低，计算量小且效果逼真，但数据量较大。
各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展，都不仅具有鲜明的技术特点，而且也都尽量扬长避短，形成了各自的技术风格，这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此，研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言，它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型，也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览，即沿三轴方向移动场景和旋转场景，同时还可以建立与其他3D空间的超链接。
VRML文件是文本文件，它可以用文本编辑器编写生成，其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格，靠人工编写VRML文件工作量极大，因此一些三维建模工具(如3DSMAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件，提高了开发效率，但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。
VRML适用于构造虚拟三维环境，而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范，它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTimeVR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(ObjectMovie)、全景影视(PanoramicMovie)和多节点影像(Multi-NodeScene)等几种形式，其文件扩展名是.mov。
由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范，因而制作QuickTimeVR的开发工具大多在Mac机上运行，缺少PC机Windows上的开发工具，而现在已出现了许多Windows上的QuickTimeVR的专业开发工具，如VRToolBox等，使得开发用于电子商务的QuickTimeVR影视更为便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术，它具有独特的渲染方式，可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件，所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图，并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音，特别适合于在网络上表达3D对象。
Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力，它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型，并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3DDesigner中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。
Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术，其正式名称是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图，因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率，因此它对网络带宽适应能力较强。
通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DSMAX中导出ASE文件，在Viewpoint的核心应用程序ViewpointSceneBuilder中导入ASE文件，并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计，最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flas采用网上流式播放技术，在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flas。在Flash中制作动画时，不仅可在开发环境中绘制矢量对象，而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画，然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。
用Flash开发虚拟现实数据文件，主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互，进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大，因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性，同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的，所以开发时的步骤较为复杂些。
4虚拟现实在电子商务应用的实例分析
4.1电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别，它首先强调的是模型的简单化，这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时，应牺牲一定的真实性，只要能在视觉上达到基本真实即可。因此，常用一些简单的框架来代替复杂模型，但为了保证一定的真实性，可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照，然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内，其压缩的比例较大，贴图文件较小，生成的场景文件也较小，适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好，但文件的压缩比例较小，贴图文件较大，生成的场景大，在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸，为了便于下载和渲染，在质量和大小允许的情况下，一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi，用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。
根据以上所述的贴图制作方法，虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身，在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。
4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能，利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入[5]。后一种方法比较适合普通的用户。
Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序，可以输出场景，包括几何、材质、动画制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。
通过VRML嵌入程序，可设置以下辅助工具:
Anchor:可将某一实体作为热点，当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件，则该场景被下载显示。若为其他类型文件，由浏览器决定如何处理;
TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件，这些事件表示用户是否指向特定几何体，同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;
ProxSensor:接近感知器，指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;
TimeSensor:在时间变化是发出事件，可用来控制动画，也可用于某一时刻进行某项活动，或于某一时间间隔中产生事件;
NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;
Background:设定场景的背景;
Fog:设置雾化的效果;
Sound:设定声音片段的有效范围，以产生随距离改变的音响效果;
Billboard:是某一对象随用户一起旋转，以使之始终面向用户;
LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;
Inline:可在文件中引入外部文件的场景，避免重复制作。
通过以上辅助工具，就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。
4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后，通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示，最理想的方式是渐进式传输[7][8]，这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互，而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式，这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。
本文将3D场景数据组织成一个统一的数据结构，实现递进的传输不同类型的模型表示。本文利用分布式虚拟环境中通用的递推算法(DR)来预测视点的运动算法[6]来预测用户的位置，该方法简单而通用，并且能有效的减少网络上的数据流量，结合Benefit累积和方法，实现了有限的网络带宽下的优化3D场景传输的一个有效的策略。考虑到网络的不稳定性和网络的传输质量，作者采用了自适应流控技术，以保证不同质量的网络连接下不同场景绘制质量的仿真的顺利进行。另外本文考虑了传输动态物体和不同表示形态的静态物体到多个用户的问题。本文的内容集中在3D数据组织管理和优先传输排序策略以及3D图形传输协议上，目的在于实现服务器和客户端之间高效的3D场景传输。
4总结
本文介绍了虚拟现实技术在电子商务领域的应用。相关技术包括虚拟场景的构造、系统结构、网格数据的传输以及客户端的交互查询方式。与传统的电子商务系统相比，本系统具有更好的沉浸感和交互性，虽然目前离理想的虚拟现实境界仍有较大差距，但交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接URL或其他3D空间、适宜网上应用、虚拟现实数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征，现已成为网络虚拟现实技术发展的趋势。随着网络虚拟现实技术的不断发展，将为系统的开发提供更大的空间和更完善的功能。
参考文献
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6谢翠等.基于Web的仿真综述，CCVRV2004，p544~548
puterGraphics
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2互联网下教学新方法和举措
2.1社交软件
不管是获取信息还是与他人交流，大部分人都能在社交软件中找到适合自己需求的东西。社交软件的特点就是包罗万象、有不同的人和圈子、内容符合人类的共性，并极有可能形成病毒性传播的趋势等。经过长期与大学生群体的接触及调查，笔者发现当前大学生群体尤其是90后在日常学习、生活中都十分喜爱如下的社交软件。
（1）QQ。QQ是腾讯公司于1999年推出的基于Internet的即时通讯网络工具。随着时间推移，腾讯公司旗下的QQ软件高速发展，逐渐发展成为影响大众日常生活的重要社交软件，其最大特点是不仅可提供点对点即时通讯，还能提供群通讯功能。
（2）微信。微信是腾讯公司于2011年推出的一个为智能手机提供即时通讯服务的免费应用程序，其最大特点是可以跨通信运营商、跨操作系统平台，用极少的网络流量实现语音短信、视频、图片和文字交流，并具有共享流媒体内容和基于位置的社交插件，在广大年轻用户群体中非常流行，尤其是在90后的大学生群体内。
（3）贴吧。贴吧是百度公司于2003年推出的一款重量级产品，是基于关键词的主题交流社区，可以与搜索紧密联系，能够准确把握用户需求，通过用户输入的关键词自动生成讨论区，使用户可实时参加交流、自己感兴趣话题的信息和想法，在各类学生兴趣爱好团体中极具人气。
（4）知乎。知乎作为社交软件中的后起新秀，是一个广受各行各业精英所喜爱的实名制网络问答社区，友好、理性和认真的社区氛围使其成为集求知、分享和社交为一体的UGC（usergeneratedcontent）平台，在求知欲极强的90后大学生群体中也极具人气。
通过对比分析，可以发现上述社交软件具有共同的特点。
（1）社会关系链整合。社交软件可以清晰地整合熟人圈，形成团结程度甚高的小团体，尤其在90后大学生群体中效果最为明显。在这个相对密闭的小团体空间内，用户传播信息，可使该信息快速通过社交软件得到扩散，而且扩散速度在与目标群体相关的临近群体中快得超乎想象，极具传染性。
（2）聊天。社交软件聚合大量同属性的用户形成群体，群体内用户对由群体成员发起的话题进行及时讨论，形成积极快速的讨论氛围。热点话题通常会激发群体内大多数用户的积极性，扩大讨论的范围，增加信息量。
（3）图片/视频/流媒体分享。社交软件大都可以在智能手机/智能平板等终端上应用，很便捷地上传图片/视频/流媒体资料，并使之在目标群体内快速传播。
（4）兴趣聚合。社交软件大多是通过兴趣爱好聚合，即一个群体基本具有一定共同相关属性的联系，这类联系可以使群体内部用户相互之间形成强烈的聚合效应。90后大学生群体基本上都喜爱使用这些社交软件，保持极高的刷屏率，基本贯穿在日常生活、学习中，极具黏性。这些社交软件已经俨然成为90后大学生群体日常生活中不可缺少的一部分。
2.2虚拟现实技术课程教学新方法和举措
基于90后大学生对上述社交软件的应用程度，教师可提出如下课程教学新方法和新手段。
（1）针对教科书教学内容较为陈旧的问题，使用贴吧让学生自主浏览虚拟现实的主题社区关键词。通过浏览主题社区，学生对于当前国内外虚拟现实技术的发展动向能够有一个较直观的认知。由于贴吧每天都有新的话题出现，信息更新速率极快，因此学生通过对话题的浏览可在较短时间内对当前虚拟现实技术的发展状况有较深入的认知。这样就可以达到先导引入虚拟现实技术课程基本概念的目标，令学生对教科书上较枯燥的理论内容有更直观的认知。
（2）在虚拟现实技术课程开始至中期阶段，适时建立相关主题QQ群，给学生一个对课程相关内容自由发言的平台。主讲教师可以适时引入一些与课程相关的话题，发动学生讨论并给予适当的指引；及时回复和解答学生在群里的提问，形成师生间的良好互动；对于学生提问较多或疑惑较大的共性问题，可以作为重点内容进行课堂讲解，提高学生的学习参与度，培养学生对问题本质的探索精神；通过课堂教学和群内讨论，积极发现和挖掘具有一定潜质的学生，使其成为二次传播的源头，为群内其他成员答疑。
（3）虚拟现实技术实验课开始后，教师可以利用群共享流媒体内容，突破传统课堂教学中教学手段陈旧跟不上时代的问题，及时上传与学习内容相关的最新资料，供学生参考。学生也可以积极地把找到的学习资料传到群中，实现资源共享；适时引入相关视频公开课让学生观看及学习，导入基于VRML开发虚拟现实技术的案例，引导学生从虚拟现实技术基础内容入手，学会使用VRML类脚本语言进行相关的应用开发。由于基于VRML的程序调试及编写简单易学并可使用浏览器直接查看、易于掌握，因此能更好地激发学生的学习兴趣。
（4）在虚拟现实技术课程的最后，引导一些对虚拟现实技术有浓厚兴趣并学有余力的学生进入知乎，在知乎上对他们感兴趣的技术问题进行提问，借助软件平台获得其他专业人士的帮助和指导，为学生认知策略的发展提供可行性。通过课程学习，学生逐渐从一个单纯的提问者转变成一个在提问的同时也能为新入门者解惑的专业人士，从而达到能力提升的目的。（5）虚拟现实技术课程结束后仍保留QQ群，功能则转换为主题兴趣爱好群，成为一些对虚拟现实技术有兴趣的学生能够持续交流的平台。到最后毕业设计阶段，又可以转换为毕设主题群，方便选择虚拟现实技术相关毕业设计课题的学生进一步交流，并借助QQ群的特点为学生的毕业设计提供帮助，达到能力提升的目的。
3教学实践
3.1虚拟现实技术课程实践
武汉工程大学智能科学与技术本科专业的虚拟现实技术课程开设在四年级秋季学期，自2012年以来，对该专业4届共计260余名学生开展了课程教学方法和手段的改革实践。实践证明，学生成绩均有所提高。暂不考虑2012级学生的情况，单纯通过平均成绩分析表中期末考试卷面数据，可以发现这几届学生的课程平均成绩有显著提升，而且2011级学生的成绩提升幅度最大，平均已达到80分以上。通过对不及格人数的统计发现，经过几年的实践，学生对课程的喜爱程度逐渐提高，不及格人数明显减少，到2011级不及格人数为0。这说明不断调整课程的教学方法和教学手段后，学生对课程的重视程度和学习热情都有明显提高，通过课程学习起到学以致用、能力提升的作用，消除了不及格情况。所以说，对教学方法和教学手段的改革取得了一定成效，具有积极价值。
3.2虚拟现实技术相关毕业设计实践
自2012年以来，武汉工程大学计算机科学与工程学院对智能科学与技术专业4届共计29位学生开展了与虚拟现实技术相关的毕业设计实践，暂不考虑2012级学生选择虚拟现实技术相关内容课题的情况，从最终获得的评价来看，学生参加实践改革后再进入毕业论文环节，对于虚拟现实技术相关的最新知识较为熟悉，在兴趣驱动下能够较好地完成课题并写出较高质量的毕业论文，而且成绩逐年提高的趋势非常明显；还有2位同学的毕业设计通过专家评审获得湖北省优秀学士学位论文的荣誉。这说明教学改革实践对于毕业论文质量的提高有促进作用，能够为创新人才培养模式的形成提供可借鉴的思路和做法。
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1、论文研究背景及意义
近多年来，由于计算机及网络相关技术的迅猛发展，世界经济发展的必然趋势就是数字化，数字城市也逐渐引起了人们的注意。那么怎样应用计算机技术来构建数字城市，近而实现城市的数字化已经引起城市规划及管理人员和城市居民的共同关注。城市仿真技术在构造数字城市过程中发挥着非常重要的作用，因此成为当前一个新的研究热点。仿真(Simulation)技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真体验中获得直接参与和探索仿真技术对象在所处环境中的作用和变化。城市仿真(Urban Simulation)技术就是仿真技术在城市规划、建筑设计等领域中的应用，表现为人机交互、真实建筑空间感与大面积三维地形仿真，即交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。采用虚拟现实技术构造出来的城市视景仿真系统是数字地球的重要组成部分和支撑手段，已经被广泛应用在城市的规划、建设以及管理当中，对于城市发展规划的各个方面都具有相当重要的意义。
2、国内、外的视景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三维建模软件是世界上流行的实时三维数据库生成系统的软件环境，在仿真系统中得到广泛的应用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。Urbansim是基于城市交通需求模拟分析和城市土地综合分析的新型城市发展仿真软件。MagicCity属于WinTel架构基础上的虚拟现实和视景仿真系统。我国在视景仿真系统开发的同时，也在进行仿真系统软件平台的开发。TrueSim v2.0 三维实时仿真软件平台是深圳市创想科技发展有限公司在综合了国内外多项最新三维仿真技术的研究成果以及多年来从事三维仿真研究所积累的多种经验的基础之上推出的具有自主知识产权的仿真平台。神州视景信息技术有限公司自主研发了“基于普通PC和Internet的大规模场景实时漫游引擎系统――SCVR”。 Virtools是一个实时三维虚拟现实编辑软件，可将多种常用文件格式（三维模型、二维图表、声音等）整合到一起，并具备交互功能，能够开发出电脑游戏、建筑仿真、交互娱乐等多种3D产品。
3、本文的研究目的及重要内容
本文通过研究虚拟现实视景仿真技术的相关知识，实现以我们学院校园为虚拟环境的视景漫游系统。通过对虚拟场景的构建，能够实现视景漫游中的自动漫游和交互漫游等效果。本系统应用建筑草图大师Sketchup和MultiGen Creator软件工具来构建虚拟场景中地形及建筑物的三维模型，并建立道路、树木、路灯等虚拟景物，借助Vega Prime软件平台和工具集对校园虚拟场景进行仿真，在VC++开发平台下实现三维景观及模型的交互式（以鼠标、键盘等交互方式）控制，实现了虚拟校园景观的视景仿真漫游系统。
本文主要研究内容和所做工作总结如下：
(1)了解视景漫游技术以及虚拟现实的发展，对国内外虚拟现实技术应用现状进行调研。
(2)对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理，包括地形数据的获取、建筑物数据的获取、纹理数据的获取等等。
(3)研究用虚拟现实建模软件Sketchup、Creator以及三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等对地形、道路、教学楼和图书馆等建筑以及校园之中的花草树木等进行建模，构建出虚拟场景模型库，然后用视景漫游软件Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。
(4)研究模型数据库建模和优化技术问题，模型数据库的建构、调整和优化对提高实时仿真系统中运行的速度和流畅性起着至关重要的作用，成为目前重要的研究课题。
(5)碰撞检测技术。开发虚拟现实仿真系统有一个主要目标就是能够让用户以尽可能接近自然的方式与构建的虚拟场景中的物体直接进行交互。要实现自然的、精确的人机交互功能首先要解决的是碰撞检测的问题。碰撞检测是虚拟场景中动态物体与静态物体之间或动态物体与动态物体之间进行交互的基础。在碰撞检测中有两个问题需要解决，一是检测到碰撞的发生和碰撞的位置，二是计算碰撞后的反应。而碰撞检测是计算碰撞反应的先决条件，因此，碰撞检测是虚拟环境中一个必不可少的部分。
(6)为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力，对基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。
校园视景仿真就是在计算机环境中对真实校园的景观进行虚拟再现，采用虚拟现实相关技术，生成一个实时的、能给用户各种真实感受的三维虚拟环境。利用计算机软硬件及其相关输入输出设备，使用户可以在虚拟的校园场景中进行浏览和交互漫游，感受校园中的风景。利用这种方法可以让更多的人来了解我们的学校，对本校园的环境及交通现状等方面有更深刻的认识。
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随着计算机的发展，计算机辅助设计在设计领域起到了举足轻重的作用，得到了高度的发展。通过计算机产生的设计结果，可通过图形设备向设计者展示，并可模拟，允许设计者作出修改。而现阶段的二维、三维的表现方式，只能传递建筑物的部分信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息，使用虚拟现实技术可展示一栋活生生的虚拟建筑物，使人产生身临其境之感，用户在虚拟建筑中进行漫游、人机交互，大大提高了项目设计的质量。
一、什么是虚拟现实
从广义上讲，只要是通过三维模型实现一些人机交互操作就可以称为虚拟现实。更严谨的界定是指通过对三维模型的操作、定义，然后应用于相应场景中，并赋予该模型功能性的表现。以一个汽车的3d模型为例，在汽车的三维模型出来以后，可让用户对场景进行选择，比如是运行在城市还是乡村，然后还能让用户为汽车模型编写动作脚本，定义汽车是按某条线路在跑还是有人来操作。也就是说，只有在同时具备了产品、场景、脚本这三项要素时，才是真正完整的“虚拟现实”虚拟现实（简称VR）也称虚拟实境或灵境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的，具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。
二、虚拟现实的特征
（1）多感知性所谓多感知，是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉、力觉、触觉、运动，甚至包括味觉、嗅觉等感知。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。
（2）交互性，指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉到物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
（3）构想性，强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
（4）浸没感又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
三、虚拟现实的应用
虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域。
（1）虚拟教学。虚拟现实技术为学习者和教学者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会。利用虚拟现实技术，教师和学生一起经历虚拟环境，观察一些关键性问题，还能让学生自己“进入其中”进行详细观察，大大提高了学生的理解能力和掌握能力。
（2）虚拟实验。虚拟实验利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，可以根据需要随时生成各种“虚拟”新的设备，教学内容可以不断更新，使实践训练能够及时跟上技术的发展，为学生提供生动、逼真的学习环境，从而加速和巩固学生学习知识的过程。
（3）虚拟仿真校园。以虚拟现实技术作为远程教育平台，可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，对各个终端提供开放的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益等等。
（4）虚拟漫游技术在建筑设计上应用体现。虚拟漫游技术不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，获得身临其境的体验，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料，方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标等，有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。
首先，它有利于设计者规避设计风险。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，有利于设计者规避设计风险。
其次，它有利于加快设计速度。设计者既可以利用虚拟现实系统，很轻松随意的进行修改，改变建筑内外立面的材质、颜色、设置光源性质、灯光强度、改变绿化密度等，只要修改系统中的参数即可。
再次，有利于快捷的传播。虚拟现实技术还可以应用在网络和多媒体中，方便快捷的传播产品信息。最后，它有利于用户真正参加到项目设计中来。让用户真正的参与到项目中来，第一人称行走相机以眼睛的角度查看一个场景，并允许用户自由行走。由于这种方式非常接近现实世界，因此这种类型的相机提供了一种沉浸式的体验。因而能增加我们在建筑漫游中的沉浸感和构想性。
总之，虚拟建筑漫游系统所体现的直观性、交互性以及多方位的信息等优势，是传统的平面图纸和实体模型所无法比拟的。相信随着计算机软硬件及设备的进一步发展，随着虚拟现实的不断完善，虚拟现实在建筑设计上的应用将具有更大的发展潜力。
参考文献
[1]程大锦，《建筑：形式空间和秩序》天津： 天津大学出版社
[2]冯文，孙立军，《动画艺术概论》北京：海洋出版社，2007
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1.虚拟现实技术
虚拟现实VR( Virtual Reality) 是近几年来信息技术迅速发展的产物, 毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境, 即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。
虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性, 是指观察者对虚拟世界的情感反映, 这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界, 这是虚拟现实的首要特征。交互性, 是指虚拟现实是一个开放的环境, 能对用户的输入作出响应, 并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性, 是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面, 还是一个应用系统, 它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同, 可以分为三种类型: 沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景, 用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互, 它的特点是结构简单、成本较低, 易于推广。
2.网络虚拟实验室
所谓网络虚拟实验室, 是指利用区域网或互联网, 由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统, 包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现, 也可以是虚拟构想的实验室, 虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中, 实验者有逼真的感觉, 有身临其境的感受, 好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中, 没有一个有形的实验室, 也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象, 实验过程主要是对虚拟物的操作。
3.计算机专业虚拟实验室的创建
构建专业虚拟实验室, 其实就是搭建一个网络平台系统, 包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,
目前各校都建立了校园网络并接入了互联网, 这些基础设施基本可以满足需求, 不需要太多的投入。在软件方面, 一个是实验室平台软件系统的开发, 它与网站建设相联系; 另一个是网站的内容( 实验内容) 建设, 这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑, 不然软件平台就是一个空架子, 形同虚设。同时, 该平台上还应有实验管理的支持, 对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理, 并对虚拟实验室进行监控, 计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。
( 1) 实验管理模块, 由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面, 学生通过浏览器进行注册登录, 登陆成功后可浏览实验项目, 查看实验的详细资料, 预约实验项目及做实验的时间, 在线发送和接受消息, 进行问题讨论, 进行实验登记, 实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面, 可对实验内容添加、修改、整理、删除, 对学生提交的实验报告列表, 批改实验报告, 填写评语和成绩, 提交批改结果, 与学生进行讨论。仪器管理方面, 对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理, 以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况( 实验次数、实验报告及完成情况) 给出成绩, 并进行统计分析及提供查询等。
( 2) 仪器展示模块, 对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理, 以图形的方式直观呈现出来, 供学生在实验时进行选择。
( 3) 实验指导模块, 包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。
( 4) 实验报告模块, 主要对学生完成实验后, 提供相关的实验报告模板, 供学生下载, 由学生填写相关内容以及实验的结果, 完成后上传电子版实验报告, 由教师进行批阅, 并进行记载。
( 5) 实验答疑模块, 由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答, 帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度, 并及时反馈、调整教学。
( 6) 论坛交流模块, 教师和学生可以通过论坛进行充分的交流, 学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上, 教师可以将一些典型的问题提出来, 供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解, 教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息, 以便整改。
( 7) 虚拟实验模块, 是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验, 医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件, 可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设, 可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单, 容易实现, 见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整, 有一个磨合期。另一种是因地制宜, 自主开发。根据本校的实际教学和实验情况, 结合学生的实际水平, 由任课教师或聘请部分专家组成开发小组, 进行一系列的虚拟实验项目的开发研究, 并将研究的成果连接到虚拟实验室中, 逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活, 能充分发挥教师的积极性, 能有针对性地进行设计开发, 适合学生的实际情况, 学生容易接受, 并且经费投入较少。缺点是开发周期较长, 系统性不够, 水平有限。也可以将上述两种方式结合起来, 一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目, 二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目, 如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。
二、加强网络虚拟实验室的管理
1.加强用户管理, 为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室, 使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室, 在上面提出问题、发表见解, 做好实验, 努力提高虚拟实验室的人气。
2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验, 自己设计实验方案, 动手完成实验, 整理和总结实验数据, 职称论文提交实验报告, 培养学生的分析能力和创新能力, 逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。
3.组织专业教师网上指导与答疑, 参与论坛讨论交流, 及时批改实验报告, 为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中, 教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答, 并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点, 提出问题让学生思考, 使师生在虚拟实验室中有较强的互动性, 教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。
4. 对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行
评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况, 给学生一个成绩和评价, 反馈给学生, 英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时, 征求学生对虚拟实验室的意见, 对学生反馈的信息进行整改。
计算机网络虚拟实验室的建立, 可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题, 对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系, 不能一味地强调虚拟实验, 要“虚实”结合, 既相互补充, 又各有侧重, 这样才能取得很好的实验教学效果。同时, 在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。
参考文献
[ 1] 王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报, 2005( 4) .
篇12
随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体、仿真、计算机网络之后，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是虚拟现实技术(virtualReality)。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，由于它能够创建与现实社会类似的环境，使使用者获得身临其境的感觉和体会，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，因而，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将成为现代教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。
目前，虚拟现实技术已在航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域得到广泛应用。‘在国外，虚拟现实技术已应用于课堂教学。虚拟现实技术作为新的教学媒体，它的出现无疑将对现代教育教学产生深远的影响。
一、虚拟现实技术在现代教育中的具体应用
虚拟现实技术在各方面都展现出了强大的应用可能性，蕴藏了无限生机，它能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
虚拟现实技术在现代教育教学中的应用主要有以下六个方面。
1、科技研究
当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室，将科研成果迅速转化实用技术，如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应甩浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用；哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用；清华大学对临场感的研究等都颇具特色。
2、虚拟学习环境
虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等，在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。
3、虚拟实验
利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室等等，拥有传统实验室难以比拟的优势，不仅可以节省成本，还可以规避真实实验或操作往往会带来各种危险。
4、虚拟实训基地
利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。
5、虚拟仿真校园
教育部在一系列相关的文件中，多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在现代教育中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：
(1)、简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。
(2)、基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园。
(3)、以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台(包括虚拟考场)。
6、虚拟远程教育
虚拟现实技术使得Internet的一片平面世界首次出现了的三维场景，它刚一问世，便引起了极大的反响，得到众多的软硬件厂商的支持，成为了Internet是最具发展前景的新兴技术。虚拟现实在各方面都展现出了强大的应用可能性，蕴藏了无限生机，在教育领域中WEB站点中，它可广泛用于学习情景创设，增加学习内容的形象性和趣味性；可视化的导航自然的人机界面等方面。如：创建网上三维图书馆。
二、虚拟现实技术在现代教育中的优势分析
1．弥补远程教学条件的不足。在实际教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。
