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基于3DVR技术的虚拟实验教学系统设计

参赛方向: 面向教育教学的3D/VR/AR创新应用

参赛赛区: 辽宁赛区

参赛组别: 教师组

参赛院校: 沈阳航空航天大学

参赛院系: 理学院

参赛教师: 栾玉国,项坤,杨华,孙景超

项目简介

大学物理实验,是我校的一门省级精品课程,同时物理实验中心是省级虚拟仿真实验教学中心。物理实验作为一门通用科学实验,由于其学科及知识特点,部分实验项目因辐射、高压、高温、低温等非正常环境难以在实验室实现等问题,为解决这些问题,可以引进虚拟实验进行课前预习操作,部分实验还可以完全由虚拟操作进行实验,但目前均为传统的二维虚拟实验,实验现象、仪器情况都不太直观,因此非常有必要引入3D VR虚拟技术。

项目详情

大学物理实验,是面向全校理工科的一门必修基础课程,我校《物理实验》课程为省级精品课程,同时物理实验中心是省级虚拟仿真实验教学中心。物理实验作为一门通用科学实验,由于其学科及知识特点,部分实验项目因辐射、高压、高温、低温等非正常环境难以在实验室实现,同时部分实验需要的高精度实验仪器易损,而且还有部分实验需要一次性完成,存在易耗品的大量消耗,为解决该问题,可以引进虚拟实验进行课前预习操作,部分实验还可以完全由虚拟操作进行实验,但目前均为传统的二维虚拟实验,实验现象、仪器情况都不太直观,因此非常有必要引入3D VR虚拟技术。

目前,大学物理实验在实际操作过程中主要存在的问题:

1、具有辐射性危害的实验内容,类似核物理实验方面,不方便在实验室实际操作,或者需要做好严格的防辐射措施;

2、高精度精密仪器相关实验,类似扫描隧道显微镜,电子显微镜,氢原子光谱仪等,需严格按照操作流程,对于第一次接触该仪器的人员必须严格培训以防损坏仪器;

3、一次性成形实验项目,类似激光全息照相、黑白照相等,这些实验需要一次性进行,一旦失败就会有易耗品的损毁,实验前需要认真仔细预习,实验过程需要认真仔细操作。

因此,虚拟实验的引入非常有必要,而对于身临其境的3DVR技术,更是实验必需的。

难点创新

创新点:

针对物理实验在实际操作过程中出现的问题,在实验前通过3DVR虚拟仿真,让学生身历其境的进行实验,便于学生更好的掌握实验内容及操作方法、注意事项等,对整个实验教学是一个不可或缺的环节。

 

难点:

实验仪器的3D建模,尤其是针对高精度实验仪器的建模,需要设计人员具有良好的建模基础跟条件。同时,实验现象、实验数据的合理设计也是课题制作的关键。

 

成果成效
   

      该技术一旦融入实验教学,将对整个学生的学习起到不可忽视的重大作用,尤其是在学习一些高精尖、微观学科知识上更是具有很好的教学效果。

 

 

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