VR智慧教室建设⽅案（20页）DOC VR智慧教室建设⽅案
2016年10⽉17⽇
⽬录
1. 关于VR (3)
3. 主流VR设备简介 (4)
4. 职业教育所⾯临的问题 (6)
5. VR+教育需求分析 (7)
6. VR智慧教室的构成 (9)
2.1 VR沉浸教室 (9)
7. VR智慧教室的优势 (11)
7.1 沉浸开放，激发兴趣 (11)
7.2 场景建模，安全可靠 (12)
7.3 优质资源，应⽤分发 (12)
7.4 ⼀键操作，交互设计 (12)
8. VR智慧教室建设内容 (13)关闭起重装置
8.1 硬件终端 (13)
8.1.1 VR沉浸教室：101VR眼镜盒⼦+⼿机 (13)
8.1.2 VR实训教室：HTC vive眼镜+ PC (14)
8.2 智慧教室管理系统 (15)
路灯远程控制系统8.2.1 VR软件-教师端 (15)
8.2.2 VR软件-学⽣端 (15)
8.2.3 后台管理系统 (15)
8.2.4 VR数据中⼼ (16)
8.2.5 VR教育资源 (16)
8.3 VR⼈⽣ (17)缘114
8.3.1 海量3D素材 (17)
8.3.2 沉浸式漫游体验 (18)
8.3.3 ⾃主创作 (18)
8.3.4 智能化编辑 (18)
图像识别系统
9. 附录硬件参数要求及配置 (18)
附录1：⼿机+VR眼镜 (18)
附录2：HTC VIVE+PC (19)
附录3：普罗⽶修斯电⼦⽩板 (20)
1.关于VR
关于VR，在开始讲VR之前我们先来谈⼀下媒体呈现技术的⼀个演变，实际上这也跟VR有很⼤的关系。最早在历史上，媒体的演变是先从⽂字开始的，⽂字是最早可记录的媒体呈现的形态，是⼀种单⼀的媒体形态，现在也是⽤的⾮常的⼴泛。第⼆种形态就是交互式复合媒体，复合媒体是包括两种以上形态的媒体技术，我们常⽤的最多的是视听媒体，类似电影这样的技术。第三种媒体形态是多媒体技术，多媒体技术是从计算机发明以后，把视听相结合产⽣的⼀种交互式的复合的媒体，⽽这种媒体被⼤家所认识也有⼏⼗年的时间了。
在多媒体技术之后是什么样的媒体呢？我们认为是虚拟现实，即VR是Virtual Reality的缩写，是⼀种⾼沉浸的媒体形态，具有⾮常⾼度的沉浸感。那么什么叫做“沉浸感”呢？通俗来讲就是说佩戴上虚拟设备（虚拟眼镜、虚拟头盔等）后，我们好像进⼊了另外⼀个世界⼀样，就是⾝临其境，具有很⾼的沉浸性的特点。 在媒体呈现技术的演变中，每⼀个媒体呈现形态的发展都有⼀个很⼤的进步。尤其是对VR来说，更是⼀个不可错过的盛宴！为什么这样讲呢？因为它对媒体
呈现技术来说是⼀个⾰命性的节点，它对各个涉及媒体呈现的⾏业都会有本质上的冲击！
1.1主流VR设备简介
VR当前主流的VR设备供应商，⼀个是⾮常有名的Oculus，后来19亿美⾦被Facebook收购。第⼆个是索尼推出来的PlayStation VR，但是由于它是专业的硬件设备，不能接在PC上，只能接在⽇本索尼的PlayStation上，所以它在国内应⽤并不是很多。第三个就是的HTC Vive，这三者的体验都不错。
另外，还有⼀种⽐较简单的VR设备，把⼿机插在设备上，跟⼿机结合，利⽤⼿机的屏幕去显⽰内容，⽽这种技术效果体验⽐较好的就是三星GEAR，三星GEAR VR的效果也是在同类产品中是⽐较不错的，因为内置了陀螺仪，但是必须配合三星⼿机使⽤。笔者也体验了，感觉能提供较好的⽤户体验。
2.VR技术改变教育
2016年是VR元年，随着VR产业在全球范围内的兴起，由于其具备的各
种技术特征，VR技术越来越多的被教育领域所重视，以往传统⼆维空间授课过程中的痛点也将迎刃⽽解。各项应⽤研究表明，VR技术进⼊⾼校教学，能形象⽣动地表现教学内容, 有效地营造⼀个跟随技术发展的教学环境, 提⾼学⽣掌握知识、技能的效率, 真正使教学者更容易地去表达⾃⼰的教学思想和内容, 使学习者更直观、更容易理解教学者的教学思想和教学内容。 在2016年举办的“2016在线教育趋势论坛”、“北京VR教育产业⾼峰论坛”等峰会和论坛中，⼏乎都不约⽽同的提出了促进虚拟现
实等新技术在职业教育中的应⽤，通过提升课堂教学质量加强职业技能实训，虚拟实验具有传统实验⽆法⽐拟的功能特点，决定了它在职业教育中的美好应⽤前景。
VR技术的研发应⽤已经由初期理论上的探索进⼊到⽬前⼴泛的实际应⽤阶段，VR技术能够把教学、技能实训、评价、反馈等多个过程有机融合在⼀起，对我国职业教育的创新发展将发挥积极的不可替代的作⽤。
崭新的技术，会带给我们崭新的教育思维。真实、互动、情节化的特点是虚拟现实技术独特的魅⼒所在。结合了益智游戏、情景化学习、协作学习、远程教育等多种特性的虚拟现实VR的新技术，将会解决很多以前⽆法解决的教育问题，让我们感受到全⽅位的教育。
⽽从普及的⾓度来看，沉浸式教学也有助于VR技术本⾝的发展。由于天⽣具备吸引眼球的特质，虚拟现实的全新体验可以拉动年轻⼀代拥抱VR这项新技术，对于教育⼯作者⽽⾔，VR也是节约成本的⼀种应⽤形式。通过VR技术，可以更好的让教育能够寓教于乐，有效地激发学习兴趣；同时它还能够有效地创建学习情景、⽀持合作、促进交流、促进知识表达和应⽤，从⽽有效地构建⼀个⾮常优良的学习环境，让学⽣学到更多的东西。应⽤到汽车维修中，各种器件的
安装、维修等过程都可以通过虚拟的设备来进⾏培训，学校可以突破空间的限制，以及消除潜在安全威胁。
3.职业教育所⾯临的问题
1、职业教学实训项⽬⾯临资⾦或场地的问题
⼀些实训项⽬的建设需要使⽤复杂的设备，昂贵的原材料和消耗⼤量的物质，⽐如：汽车、⾼铁等相关领域的岗位职业培训，⽽⽬前职业学校资⾦来源相对单⼀，主要靠⾃筹和专项拨款，这就导致许多职业教学的实训项⽬流于形式，甚⾄学校取消开设⼀些实训项⽬，学⽣只能在课堂上听教师进⾏讲解，难有实践操作体验的机会，不利于学⽣职业技能的训练，违背了实训教学的⽬标。
2、职业教育实训条件有待完善
实训基地是职业教育中对学⽣实施职业技能训练和素质培养的必备条件，也是职业教育办出特⾊、提⾼质量的基础性条件，实训基地主要分为校内基地和校外基地两种形式。⽬前，在绝⼤部分职业院校中，原有的实训基地基本上是建⽴在各校“⾃⼒更⽣”和“⼩⽽全”的基础上，实训场地建设与学校发展规模不相适应。另外，职业院校中⽤于实训的设备明显不⾜，技术落后，更新速度慢，不论是从数量上还是从先进程度上都未能与职业教育的培养⽬标相适应。这些都将降低实训教学的有效性。例如，在职业教育汽车制造、维修等培训专业中，许多学校还⽆法形成与现代物流企业模式相近的“准真实”环境，难以满⾜学⽣按照专业课程设置的要求进⾏全⾯的技能训练需要。
3、安全性问题
在某些职业⼯种，如：机械类、电⼦电⼯类、药物⽣产类专业开展实训教学
还存在⼀定的安全风险。安全性问题产⽣的原因有很多，有的来⾃教师⽅⾯，有的则来⾃学⽣⾃⾝。⼀些职业学校教师未接受过系统安全培训，在⼀定程度上会缺乏系统的安全理论知识、安全技能和⾜够的安全经验；另外由于职业学校教师数量缺乏，学⽣的⼈数与职业教育课的教师配置常常⽐例失当，⼀位实训指导教师要负责指导的学⽣数量过多，很难全⾯地关注到每位学⽣的操作⾏为，给安全问题埋下了隐患。在学⽣⽅⾯，由于缺乏安全意识和⾃我保护意识以及防范危险的意识，操作不够谨慎和操作不规范也可能诱发安全事故；另外⼀些学⽣安全意识过重⽽忽略了专业技能训练的重要性，不敢进⾏实操训练，错过了很多实践训练的机会。另外有的学⽣考虑到⾃⾝安全，出现回避或袖⼿旁观的情形，这样就很难掌握实际⼯作需要的综合技能。像在传统的采矿⾏业，其客观环境条件决定了实习实训存有⼀定安全风险，如果教师只是借助传统教学⼿段向学⽣讲解实训课程内容，则⽆法帮助学⽣掌握岗位必须的⼯作技能。
4.VR+教育需求分析
VR与教育⾏业的深度融合是⼤势所需，其需求驱动主要体现在以下⼏⽅⾯：（1）知识点呈现⽅式的升级需求
科技与教育如影随形，每⼀次科技⾰新对教育都会产⽣深刻影响，教师在课堂上传授知识的⽅式也在
不断演变，从⽽满⾜⾼效的信息化教学需求。从使⽤“粉笔+⿊板”到使⽤多媒体教室的交互⽩板，从“全程基本靠讲”的知识单向灌输到配合使⽤答题器、平板电脑终端进⾏师⽣交互，科技设备并⾮要取代“传统”，⽽是将各种⾼科技教学设备和信息化教学⼿段做互补、融合，针对课堂中不同学科、不同类型的知识点，为教师提供更先进的、适合的、多元
化的呈现⽅式。
（2）⾼难度教学⽬标的需求
利⽤虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。⼤到宇宙天体，⼩⾄原⼦粒⼦，学⽣都可以进⼊这些物体的内部进⾏观察。例如学⽣可以乘坐飞船进⼊虚拟太空，遨游太阳系，以飞船驾驶舱视⾓近距离观察各个⾏星，理解真实的天体运⾏规律，这是电视录像媒体和实物媒体所⽆法⽐拟的。
虚拟技术还可以突破时间的限制，⼀些需要⼏⼗年甚⾄上百年才能观察的变化过程，可以在很短的时间内呈现给学⽣观察。例如，⽣物中的孟德尔遗传定律，⽤果蝇做实验往往要⼏个⽉的时间，⽽虚拟技术在⼀堂课内就可以实现。另外，地壳运动的原理、⽣物进化的演变等漫长过程，也可以通过虚拟现实技术得以展现。
（3）教学实践操作的需求
以往对于危险的或对⼈体健康有危害的实验或实践，⼀般采⽤视频观看的⽅式来取代，学⽣⽆法直接参与实验，获得感性认识。VR技术可模拟现实中难以实现或者不存在的环境和⾓⾊、物体等，消除了以往教学中对学⽣⼈⾝安全、成
本消耗的顾虑。在绝对安全、错误可逆可修复性上，利⽤VR技术的实验课和实践操作上拥有难以⽐拟的优势。
这⼀点的明显应⽤就是虚拟实验室，对于那些对条件要求⾼、在现实中⽆法实现、危险性极⾼、产⽣
结果不可逆的试验，VR 化学实验可以避免实验所产⽣的燃烧、爆炸或其它危险和巨⼤消耗。采⽤虚拟实验的⽅式，学⽣通过亲⾝操作体验进⾏学，并且很容易进⾏错误修正，或对结果做出可逆的改变，⽽不⽤担⼼会有任何物质成本消耗或需要善后的相关⼯作。
飞机加油车
虚拟课堂还可以⼴泛运⽤于安全教育课，可避免由于学⽣操作失误，⽽造成地震、⽕场、踩踏等紧急情况下的安全事故；虚拟的飞机驾驶教学系统，可免除学员操作失误⽽造成飞机坠毁的严重事故。
（4）⾃适应探究学习的需求
虚拟现实技术可以对学⽣学习过程中所提出的各种假设模型进⾏虚拟，通过虚拟系统便可直观地观察到这⼀假设所产⽣的结果或效果。例如，在虚拟的化学系统中，学⽣可以按照⾃⼰的假设，将不同的分⼦组合在⼀起，电脑便虚拟出组合的物质来。通过这种探索式的学习，学⽣很有可能发现新的物质。利⽤虚拟技术，学⽣还可以进⾏温室效应、电路设计、建筑设计等⽅⾯的探索学习，从⽽研究⼆氧化碳对全球⽓候的影响规律，或设计出新的电路、新的建筑物。利⽤虚拟现实技术进⾏探索学习，有利于激发学⽣的创造性思维，培养学⽣的创新能⼒。
5.VR智慧教室的构成
2.1V R沉浸教室
科技在不断进步，为教育信息化的发展提供了坚实基础和机遇。⼀本书、⼀张嘴、⼀⽀粉笔、三尺讲台的授课形式早已成为了历史，近年⼏年来，随着国家三通两平台政策的推进，各种形态的多媒体数字教室、移动终端智慧教室如⾬后春笋般出现在校园，⽽伴随VR 虚拟现实技术、⼈⼯智能技术的进⼀步成熟，虚拟现实在教育中的应⽤，将⼤⼤提⾼学⽣学习兴趣和效率，VR 教室以其颠覆性的优势迅速成为了教育领域最耀眼的新星。
VR 教室应⽤主要由三部分构成：硬件设备、VR 软件、智慧教室云管理平台。基于教师⽹络，教师可通过PC 端VR 软件对学⽣端VR 设备进⾏控制，实现VR 教学。
路由器
教师
PC ……
学⽣VR 设备
图 VR 教室⽹络拓扑图 2.2 V R 实训教室 VR 实训教室提供实训操作教学，配置2—6套HTC VIVE 实
训设备，供学⽣进⾏专业实训模拟操作和教学演练。例如在医学教学领域中，⽤VR 技术呈现⼈的⾝体结构，让学⽣可以更直观清晰地认识到⼈体构造的模样并进⾏⼿术演练，这教学的效果⽐我们书⾯理论的教学⽅式⾼了很多倍。⼜或者说维修汽车，各种
器件的安装、维修等过程都可以通过虚拟的设备来进⾏培训。模拟场景如下：
6.VR智慧教室的优势
7.1沉浸开放，激发兴趣
传统多媒体教室与智慧教室经过长时间的技术积累，交互⽅式是基于键⿏输⼊、电磁笔书写、按钮按
键等，教学资源主要是⽂
