摘要：近年来，利用虚拟现实技术在教育领域开发了一种新的教学模式。通过相关研究，设计与实现关于计算机课程教学的一些功能模块，可以帮助学生掌握和巩固教学中的难、重点，提高学生的自主性、积极性和创造性。笔者以计算机教学为例，探讨基于VRP的虚拟现实技术在辅助计算机课堂教学中的应用。
关键词：VRP；虚拟现实技术；计算机教学
1引言
虚拟现实技术应用于教育领域中，实践了建构主义、情景学习的思想，可为学生提供一个逼真的学习环境。提高学生的学习兴趣，让学生获得真实的学习体验，熟练掌握和巩固教学中的重、难点，以取得更好的教学效果。
2虚拟现实技术简介
虚拟现实（VirtualReality，VR）是20世纪末提出的一项多学科综合技术。它以计算机技术为核心，通过计算机仿真，生成具有视觉、听觉、触觉等多种感官的逼真的三维虚拟环境。用户可以通过专业的传感器设备进入虚拟环境，与虚拟场景中的对象进行交互，从而获得身临其境的体验，被认为是21世纪最有潜力的技术。虚拟现实有三种特性，即沉浸感、交互性和想象力（又称创造性），使虚拟现实技术在教育领域具有独特的、明显的应用优势。基于虚拟现实创建的教育和教学环境，为学习者营造了自主学习的环境，从传统的“以教促学”的学习模式，转入一个新的学习方式，学习者通过自我互动和信息环境，获取知识和技能。但在实际教学中，有些基本概念、原理和方法是很难用实物来演示。可借助虚拟现实技术制作三维演示程序，解决教学中的难点，提高学生的学习兴趣。
3虚拟现实技术在计算机教学中的应用
计算机这门学科，逻辑性和实践性较强，教材上的一些知识点学生较难理解。教师可以用VRP结合3DsMax开发制作VR课件，更好辅助课堂教学。例如《操作系统》这门课，内容上更具理论性和相对抽象性。在讲解进程管理中的生产者-消费者问题以及处理机调度中的死锁等问题时，学生理解起来非常困难。因此，教师可以用VR课件，将动画、声音、图片等表现形式有机结合起来，将生产者-消费者问题以及死锁等问题的原理，通过动画生动形象地展现出来，学生理解起来就更加容易。且老师还可以设计开发《计算机操作系统重难点案例解析》的VR课件，此课件不是教材内容的堆砌，而是用来解决教材的难重点。又如在《计算机基础》课程中，讲解信息编码、二进制、十进制等基本概念时，可用VR课件开发一些游戏案例。既能激发学生的兴趣，又能在课件中设置相应的问题，让学生思考问题，培养学生的主动思考和解决问题的能力，并有助于培养学生的计算思维能力。再如，在讲解《计算机组装与维修》课程时，由于无法提供足够的硬件设备来满足学生的实验需求，传统的教学主要采用播放PPT课件的方式，给学生展示相应的图片和组装流程，或通过播放组装的视频方式来教学。学生只能获得感官上的认识，而实际动手操作的体会不深刻。为此，借助虚拟现实技术，利用其创建的虚拟场景，可使知识更形象化、直观化，便于理解和增强学生的实践操作能力。学生在虚拟场景中，可进行交互学习，具有较强的沉浸感和交互性，极大提高了学生实践能力。虚拟现实技术创设的教学环境相对其他教学媒体创建的学习情境更有真实性、独特性和优越性。在计算机学科的理论教学和实验教学中，可借助虚拟现实技术，通过3DsMax软件创建教学中所需的硬件模型，构建三维模型库，结合VRP虚拟现实软件，开发出适合各门计算机课程教学的虚拟学习环境，能很好降低教学成本，提高教学效率。
4基于VRP的虚拟现实课件设计流程
虚拟现实平台
VRP是VR-Platform的简称，是国内第一款自主研发的虚拟现实平台软件。该软件实用性强、操作简单、高度可视化，所见即所得。可广泛应用于城市规划、房产开发、工业仿真、文物古迹、电子商务、教育以及娱乐游戏等行业。该软件打破了被国外软件垄断虚拟现实领域的现状。以极高的性价比获得了国内广大客户的青睐，并已成为一个国内应用非常广泛的虚拟现实和三维制作工具。许多理工科重点院校，购买了VRP虚拟现实平台及其相关产品（如清华大学电机系、中国传媒大学动画学院等），在高等学校的教学科研工作中发挥了重要作用。
基于VRP的虚拟现实课件制作
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时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先要感谢我的导师。本文是在导师的精心指导下完成的，从论文的选题、设计方案直至完成论文的整个过程中，都得到了导师耐心细致的指导。导师严谨的治学态度、渊博的学识、独特的学术思维、一丝不苟的工作作风、热情待人的品质，使我满怀敬意。
感谢武汉工程大学邮电与信息工程学院所有的领导和老师，前四年的学习基础对我非常重要，感谢电子信息工程的所有老师和领导，在撰写论文和研究指导得到了你们支持和帮助。
感谢我亲爱的同学们，在学习中我们相互帮助，互相激励和关心。
感谢我工作单位武汉虹翼信息有限公司的领导和同事们，感谢他们在工作和学习中给予我的帮助和支持。
感谢我的家人，这么多年来，正是你们的支持和鼓励，才使我顺利地完成学业;正是你们的'关心和默默的奉献，给我创造了优越的条件，使我在学习的道路上乐观向上、勇往直前。
以上关系确立后紧之后就要思考到室内设计的一些要素，在建模的基础上充分的给模型搭配材质、灯光等等。
（一）、空间要素：空间合理化并给人们以美感受是设计基本任务、要勇于探索时代、技术赋于空间新形象，不要拘泥于过去构成空间形象。
（二）、色彩要求：室内色彩除对视觉环境产生影响外，还直接影响人们的情绪、心理。科学用色有利于工作，有助于健康。色彩处理得当既能贴合功能要求又能取得美的效果。室内色彩除了务必遵守一般色彩规律外，还随着时代审美观变化而有所不同。
（三）、光影要求：人类喜爱大自然美景，常常把阳光直接引入室内，以消除室内黑暗感和封闭感，个性是顶光和柔和散射光，使室内空间更为亲切自然。光影变换，使室内更加丰富多彩，给人以多种感受。
（四）、装饰要素：室内整体空间中不可缺少建筑构件、如柱子、墙面等，结合功能需要加以装饰，可共同构成完美室内环境。充分利用不同装饰材料质地特征，能够获得千变完化和不同风格装室内艺术效果，同时还能体现地区历史文化特征。
（五）、陈设要素：室内家具、地毯、窗帘等，均为生活必需品，其造型往往具有陈设特征，大多数起着装饰作用。实用和装饰二者应互相协调，求装功能和形式统一而有变化，使室内空间舒适得体，富有个性。
（六）、绿化要素：室内设计中绿化以成为改善室内环境重要手段。室内移花栽木，利用绿化和小品以沟通室内外环境、扩大室内空间感及美化空间均起着用心作用。
进行室内装饰是创造适用、美观室内环境，室内空间装修地面和墙面是衬托人和家具、陈设背景，而顶面差异使室内空间更富有变化。
（一）、基面装饰——楼地面装饰
基面-----在人们视域范围中是十分重要，楼地面和人接触较多，视距又近，而且处于动态变化中，是室内装饰重要因素之一，设计中要满足以下几个原则：
1、基面要和整体环境协调一致，取长补短，衬托气氛。
从空间总体环境效果来看，基面要和顶棚、墙面装饰相协调配合，同时要和室内家具、陈设等起到相互衬托的作用。
2、注意地面图案分划、色彩和质地特征。
地面图案设计大致可分为三种状况：第一种是强调图案本身独立完整性，如会议室，采用内聚性图案，以显示会议重要性。色彩要和会议空间相协调，取得安静、聚精会神装的效果；第二种是强调图案连续性和韵律感，具有必须导向性和规律性，多用于门厅、走道及常用空间；第三种是强调图案抽象性，自由多变，自如活泼，常用于不规则或布局自由空间。
3、满足楼地面结构、施工及物理性能需要。
基面装饰时要注意楼地面结构状况，在保证安全的前提下，给予构造、施工上方便，不能只是片面追求图案效果，同时要思考如防潮、防水、保温、隔热等物理性能需要。基面形式各种各样，种类较多，如：木质地面、块材地面、水磨石地面、塑料地面、水泥地面等等，图案式样繁多，色彩丰富，设计时要同整个空间环境相一致，相辅相成，以到达良好室内效果。（如图1）
（二）、墙面装饰
室内视觉范围中，墙面和人视线垂直，处于最为明显地位，同时墙体是人们经常接触部位，所以墙面装饰对于室内设计具有十分重要的好处，要满足以下设计原则：
1、整体性
进行墙面装饰时，要充分思考与室内其它部位统一，要使墙面和整个空间成为统一整体。
2、物理性
墙面在室内空间中面积较大，地位较主要，要求也较高，对于室内空间装隔声、保暖、防火等要求因其使用空间性质不同而有所差异，如宾馆客房，要求高一些，而一般单位食堂，要求低一些。
3、艺术性
在室内空间里，墙面装饰效果，对渲染美化室内环境起着十分重要的作用，墙面形状、分划图案、质感和室内气氛有着密切关系，为创造室内空间艺术效果，墙面本身艺术性不可忽视。墙面装饰形式选取要根据上述原则而定，形式大致有以下几种：抹灰装饰、贴面装饰、涂刷装饰、卷材装饰。那里着重谈一下卷材装饰，随着工业发展，可用来装饰墙面卷材越来越多，如：塑料墙纸、墙布、玻璃纤维布、人造革、皮革等，这些材料特点是使用面广，灵活自由，色彩品种繁多，质感良好，施工方便，价格适中，装饰效果丰富多彩，是室内设计中超多采用材料。（如图2）
（三）、顶棚装饰
顶棚是室内装饰重要组成部分，也是室内空间装饰中最富有变化，引人注目的界面，其透视感较强，透过不同处理，配以灯具造型能增强空间感染力，使顶面造型丰富多彩，新颖美观。（如图3）
1、设计原则
（1）、要注重整体环境效果。
顶棚、墙面、基面共同组成室内空间，共同创造室内环境效果，设计中要注意三者协调统一，在统一基础上各具自身特色。
（2）、顶面装饰应满足适用美观要求。
一般来讲，室内空间效果应是下重上轻，所以要注意顶面装饰力求简捷完整，突出重点，同时造型要具有轻快感和艺术感。
本论文是在刘虎兴研究员的悉心指导下完成的。三年来，导师严谨的治学作风，认真负责的工作态度，以及对学生精心的指导，无私的帮助，令我受益非浅。在论文的写作过程中，无论从论文的选题还是论文的最后定稿，都倾注了导师无数的心血，而且导师在提供良好工作条件、环境等方面给予了无条件的支持。正是由于导师的精心指导和严格要求，使我顺利地完成了论文。借此机会，谨向导师表示衷心的感谢。
在课题的开发和论文的完成过程中，段武研究员和开祥宝副研究员都对我进行了指导和帮助，在此表示感谢。
在学习和研究中，还得到许多同事的关心和大力帮助，在这里谨向他们表示衷心的感谢。他们是：谢保锋、高雪涛、马际华、张新明、庞增文、李刚、朱艳军、高术强等等。
感谢研究生部各位领导和老师，这几年给予我生活和学业上的关心与帮助。
最后感谢父母和家人多年来无私的支持和鼓励。
【摘要】
计算机技术是新世纪以来迅速崛起的技术，它的快速发展极大地促进了国家经济的繁荣。而其中的计算机虚拟现实技术作为一种全新的综合信息技术，弥补了很多传统技术的缺点，它通过和包装设计的有机结合，从而使构建和体验商品包装的虚拟世界成为可能。本文通过对计算机虚拟现实技术进行剖析，分析其在商品包装设计的应用，从而更加有效地发挥计算机虚拟现实技术的作用，最终使商品包装设计迈向一个新台阶。
【关键词】
虚拟现实技术；包装设计；应用
引言
包装技术是人类社会经济不断发展过程中所衍生的一个专业技术，它具有商品性和艺术性，是一门综合性的学科。包装设计不仅具有商品适用功能，更有美观的艺术追求，其创造的产品是物质和精神双重影响下的结果，该产品是利用外在的物质来体现内在的精神活动的艺术创作。得益于计算机和多媒体技术的迅猛发展，利用计算机虚拟技术这个全新的信息技术，这样才会使构建和体验商品包装的虚拟世界成为可能。将该虚拟技术应用到商品包装中，一方面可以使设计师充分发挥自己的设计意图，另一方面又可以将消费者带入到这个充满艺术氛围的虚拟世界中，让消费者获得一种崭新的视觉体验。人类文明在发展，科技水平也在不断提高，人们的生活方式在不断丰富。判断一件商品包装设计作品成功与否，一方面要看其是否满足商品基本功能，更重要的是看其是否给消费者带去愉悦的享受。如此看来，商品包装不仅是物质产品，更是精神产品，它是一种实现商品基本功能的同时又要反映人们精神活动的艺术创作。
1、何谓虚拟现实技术
人们口中的灵境技术就是指的计算机虚拟现实技术，它是一种计算机系统，用户可以通过它创建一个虚拟世界，并且可以亲身体验到这个虚拟世界的乐趣。该计算机技术的研发和利用给设计师、客户、消费者提供一个可以方便互动的平台，产生的效果更加生动逼真。计算机虚拟现实技术具有交互性、构想性以及沉浸性等三大特性。近些年以来，该技术的快速发展，为我国商品包装设计提供了坚实的技术保障。随着计算机技术的飞速发展，结合三维图像的计算机虚拟现实技术在商品包装设计中越来越受到设计师和客户的青睐。应用该技术的包装设计主要具有以下优点。
（1）更加逼真，相较与传统的二维平面图像，它更能全方位体现商品信息。
（2）沉浸感强，可以让人有一种置身其中的感觉。
（3）制作便捷、成本低廉。
（4）电子文件形式更加便于携带、储存和传输。利用虚拟现实技术可以给设计师、客户和消费者创建一个便捷的三方互动平台，使商品包装设计产生质的飞跃。
2、现代商品包装设计
包装，通俗来讲就是商品保护层，在商品运输、销售的过程中起到保护和展示作用，它最终的目的是通过特定的外在形象加工来吸引消费者达到消费的目的。因而要求包装不仅仅要有过硬的外在保护技术，以保证其中的商品不被损坏，更要具备一定的视觉冲击效果和传播效应，全面反映商品的信息，从而最大可能的勾起消费者的'消费欲望，达到销售商品的目的。随着人类社会的不断进步，人们已经不仅仅限于物质方面的满足，越来越趋向对精神层次的追求。随着社会潮流，现代商品包装设计也被加入新的内涵，不在简简单单的是一种物质生产活动，更多的是其商品包装本身所带有的文化气息、时尚品味。
3、包装设计中所体现的虚拟现实技术应用
将计算机虚拟现实技术应用于包装设计中是一种全新的工作理念，它的出现不仅使包装设计变得更加美观和直观，而且还降低了制作成本，缩短了生产周期，进一步提高设计效率，具体分析如下。
（1）满足消费者的个性化需求。在这个信息全球化和经济全球化的时代里，人们的对物质文化的追求变得日益多样化，消费者的需求变得越来越有个人特色，消费观念随着社会发展而不断变化，那些时尚而个性的商品受到更多人的吹捧。企业为了能够在竞争激烈的市场中获得一杯羹，不得不把商品的包装设计提升到企业发展的战略新高度，对那些新兴的技术产生了浓厚的兴趣。计算机虚拟现实技术应运而生，为包装设计师创造了一个全新便捷的设计平台。在整个包装设计过程中，怎样有效做到把握商品的命脉，这是所有包装设计者面临的最重要而复杂的关键环节。计算机虚拟现实技术在商品包装设计中可以提供一种全新的感官体验，这一点是传统计算机技术和多媒体技术无法提供的，并且通过将计算机数字技术和计算机虚拟现实技术的有机结合，使两者共同作用产生艺术成为可能。计算机虚拟技术可以充分将消费者个人的需求融入到商品包装设计中，从而满足客户的多样化需求。
（2）计算机虚拟现实技术完美诠释商品包装。从构造手段来看那些应用计算机虚拟现实技术设计的包装作品，它具有技术性，但是从可视化的角度来看，它又是具有艺术性的。商品包装设计师通过运用计算机虚拟现实技术，可以将自己的设计意图简洁、新颖的体现出来，并将商品的适用性和艺术性进行完美地诠释。商品包装设计的目的是依托商品外在的形象而最大限度的吸引消费者的目光，无限的激发他们内心的购买欲望，从而达到将商品推销出去的目的。在当今的经济活动中，包装已不仅仅其保护商品完整的作用了，更承担起宣传商品的角色，它对扩大商品的市场认可度起着举足轻重的作用。
（3）计算机虚拟现实技术可以激发包装设计者的创作潜能。较之其他的包装，包装设计不止追求外观的时尚美观从而吸引眼球，更潜力于通过三维视觉图像来全方位、多层次的将商品的信息反映在消费者面前，从而使商品获得消费市场的广泛认可，最终提升商品的销量。一个上层的包装设计不仅可以推动企业的大力发展，而且很可能会新开辟一个销售方式。商品包装设计和计算机虚拟现实技术的有机结合，可以将空间的两个任意形体集合进行随意组合运算，如并集、交集、合集等，给商品包装设计师提供多种运算结果，发掘更多的可能性，从而扩散设计师的设计思维，激发设计者的创作潜能，最终达到无限激发他们创作灵感的目的。与此同时，通过计算机虚拟现实技术的应用还可以将设计者的设计作品更加逼真客观的表现出来，这样就可以使设计者和消费者进行思想沟通互动，如此就可以将两者的有效建议充分融合到包装设计中，而且还可以达到缩短商品包装设计周期，从而降低制作成本的目的，最终将计算机虚拟现实技术的优势最大可能的凸显出来。
4、结语
随着信息全球化、经济全球化的不断发展，对于商品包装设计来说，这既是一个挑战也可以是一种机遇。包装设计作为服务业中的一种新兴知识性行业，它融合了多学科的技术，在企业的经济发展中扮演着不可或缺的重要作用。普通大众的消费观念随着社会经济的发展已然从传统物质追求变为如今的精神文化的追求，更加注重商品包设计的人性化、个性化、时尚化，对商品的品牌服务、商品包装、广告宣传和形象设计有了更高的要求。包装设计唯有坚持以市场消费为导向的原则，同时具有超前的时尚嗅觉，这样才不会被消费市场所抛弃。计算机虚拟现实技术与包装设计的有机结合，为我们创造了一个有别于传统媒介的全新视觉盛宴，使我们可以得到新颖的视觉享受，这是所有其他的设计手段所无法达到的。随着计算机虚拟现实技术在包装设计中的不断深入应用，在未来的日子中，它的其他它优势肯定会得到体现，从而使商品包装设计更加贴近消费者的个性需求，最终使企业在激烈的行业竞争中脱颖而出，不断提升商品的市场份额。
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室内设计一般要进行空间组合，这是空间设计的重要基础.而空间各组成部分之间的关系，主要是透过分隔的方式来完成的.室内空间要采取什么分隔方式，既要根据空间的特点和功能使用要求，又要思考到空间的艺术特点和人的心理需求.空间的分隔换种说法就是对空间的限定和再限定.尽管限定的要素十分有限，基本限定的手法也是屈指可数的有限的几类，但他们以不同的具体材料，不同的具体色彩并按不同方式组合后构成的空间却是丰富多样的。记得有过这样一句话：“设计就是在限定中求生存”。因此，室内空间的限定实际上能够理解为是在原有的母空间中的'再限定.其基本的几种限定方式与一次限定大致相同，但对人的心理影响效果还是有些差异.本文主要透过运用空间限定的各种手法进行室内空间形态的塑造，在进行合理利用空间的目的上进行居室的功能划分。在解决使用功能的基础上进行设计，营造良好的、个性化的家居氛围。
综上所述，我们了解设计与室内设计是人类本性的一种体现，是与人类生存联系最为密切的一种手段，即使最简单的建筑形式，也在力求其资料空间尽量合理、舒适、安全，使环境与人之间的关系更加协调、实用。人在建筑与室内设计中是跳动的音符，它将自己的感觉和知觉融入到了设计构思之中，用活动的艺术思维和凝固的技术手段，把它表现出来，构成了一个充满生机活力的空间，体现出现代设计浑然天成的的艺术效果。大家明白平衡是生态的最可贵之处。建筑恰好就处在人与环境之间，人居住于建筑中，建筑又寄托给环境，两者到达共生的和谐。建筑，应成为生态和文化的建筑。
（一）、室内装饰设计要满足使用功能要求
室内设计是以创造良好室内空间环境为宗旨，把满足人们在室内进行生产、生活、工作、休息要求置于首位，所以在室内设计时要充分思考使用功能要求，使室内环境合理化、舒适化、科学化；要思考人们活动规律处理好空间关系，空间尺寸，空间比例；合理配置陈设与家具，妥善解决室内通风，采光与照明，注意室内色调总体效果。
（二）、室内装饰设计要满足精神功能要求
室内设计在思考使用功能要求的同时，还务必思考精神功能的要求（视觉反映心理感受、艺术感染等）。室内设计精神就是要影响人们情感，乃至影响人们意志和行动，所以要研究人们认识特征和规律；研究人情感与意志；研究人和环境相互作用。设计者要运用各种理论和手段去冲击影响人的情感，使其升华到达预期设计效果。室内环境如能突出证明某种构思和意境，那末，它将会产生强烈的艺术感染力，更好地发挥其在精神功能方面作用。
（三）、室内装饰设计要满足现代技术要求
建筑空间创新和结构造型创新有着密切联系，二者应取得协调统一，充分思考结构造型中美形象，把艺术和技术融合在一齐。这就要求室内设计者务必具备必要结构类型知识，熟悉和掌握结构体系性能、特点。现代室内装饰设计，它置身于现代科学技术范畴之中，要使室内设计更好地满足精神功能要求，就务必最大限度利用现代科学技术最新成果。
（四）、室内装饰设计要贴合地区特点与民族风格要求
由于人们所处地区、地理气候条件差异，各民族生活习惯与文化传统不一样，在建筑风格上确实存在着很大差别。我国是多民族国家，各个民族地区特点、民族性格、风俗习惯以及文化素养等因素差异，使室内装饰设计也有所不同。设计中要有各自不同风格和特点。要体现民族和地区特点以唤起人们民族自尊心和自信心。
这次毕业设计，我总结了大学中学到的知识以及大学传授的如何去学习的学习方法和学习精神，通过各种途径，完成设计并收获了很多。
首先，在开始毕业设计的时候，我总结了整个大学中学习到的知识，发现自己感兴趣的知识面，对自己今后的职业目标有了初步的定位。大学本科是一个传授全面的基础的知识的一个平台，其教育目标是培养好基础知识，道德，精神以及一种自力更生、自行学习的能力。最终帮助学生找到今后职业的切入点，为社会输送有用的人才。大学中，我学习了理工类的各种知识，文科类的道德法律知识，对于现在我的感受是，理工类的知识对于今后职业的选定做了铺垫，文科类的知识对于今后做人办事提供了明确指向。由于个人在经过四年各种知识的学习后，对软件方面产生了兴趣，故已经从大学中找到了职业的切入点，毕业设计也确定为以软件技术为载体，进行进一步的深入学习。
第二，毕业设计让我深刻感受到，大学“授人以渔”的思想精髓。大学中，老师教会学生的知识因为时间、物理因素等各种因素是有限的。但是，大学中，老师教授的“授人以渔”的思想，赋予我们未来无限的学习可能性。在大四结束时，我们每个人不可避免的都会踏上自己的工作岗位，无论什么岗位，学习依然是第一位。这时候我们没有老师，没有指定的课本，我们拥有的就是“渔”的技术，怎么去学习的能力。在这次毕业设计中，我开始学习一个从来没有接触过的项目，做一个游戏。虽然学习过软件编程语言的基础，也自行学习C++等高级语言，但是对于做一个游戏，还是从未接触过。因此，我开始以“渔”的思想，自行寻找资料，自行学习，遇到问题寻找合理的解决方案，或从资料中查询，或从有经验的借鉴，做到以学习为中心，多种途径解决问题。我学习了VC++，DirectDraw,WINDOWS编程，COM技术以及硬件显示原理等众多知识，虽然每一个都不是很全面，但是通过实际来学习，得到的效果缺非常好。
第三，毕业设计让我感受到人脉是财富。在制作毕业设计的时候，由于涉及到各方面的知识，以及由于软件项目自身的特色需要由一个团队合作的形式来完成，我不可避免的去接触各个方面。由于自身专业技术的局限性，我也不得不接触美术，硬件，软件等各方面的人才。通过咨询，求助来给游戏项目提供一些可行的解决方案。由于之前同学都在各种专业、各种职位学习发展，这次毕业设计也给我一个机会好好跟他们沟通。我有幸学习到了很多，也获得了非常多的帮助，我很感谢他们。同时，我也深刻感受到人脉的重要性，在未来的职业或者生活中，并不是一个人就可以完成所有事情，效率优先的现在，团队合作正是一个趋势。同时，我也感谢导师给了我很大的帮助，给我提供了很多建议和途径。也感谢研究生帮助我提供毕业设计的相关资料和消息。
最后，也是我即将毕业的时候。我由衷的感谢武汉工程大学邮电与信息工程学院给了我一个美好的大学生活，为我提供了良好的教育和培养，感谢所有的老师和同学。在今后的日子里，我依然会继续学习，为增长智慧走进来,为服务祖国和同胞走出去。
【摘要】物理抽象概念的表示以及理想的物理实验环境的模拟，一直是中学物理学习中的重难点。一些抽象思维尚未完全成熟的高中生难以准确地想象天体运行的规律。而虚拟现实以其沉浸性、交互性、想象性的特点，能够准确模拟虚拟的“理想环境”，形象地表示抽象的概念，并能让学生与实验对象进行交互，以解决传统物理课堂中情境性、沉浸感、互动性不强的问题。本文设计、开发“三体运动”VR教学软件，并通过在实践中应用该软件，探索了虚拟现实技术在高中物理学习中的影响及效果。
【关键词】虚拟现实；VR教学；高中物理；三体运动
物理是高中阶段非常重要的学科，学生通过对物体运动本质规律的参悟，会帮助其塑造辩证、科学的世界观和人生观[1]。但抽象的物理概念的理解，复杂的物体运动规律的参悟，理想的实验环境的模拟一直是学生学习和教师教学的难点，这些虚幻游离的力、电、磁等，往往令学生望而生畏。而虚拟现实技术的发展为物理教学带来了新的机遇，恰好可以解决上述这些问题。虚拟现实可以创设逼真的三维多感官环境，同时环境还会对参与者行为产生相应的反馈，应用于教学中，可实现情境学习、创设心理沉浸感[2]。本研究聚焦高中物理重点内容“万有引力定律”，开发并应用“三体运动”VR教学软件，旨在探究VR技术在高中物理学习中的影响及效果。
VR技术在物理学科中的应用案例
1.国外VR技术在物理学科中的应用国外大学很早就开始关注虚拟现实技术在物理学科中的应用，主要表现为物理虚拟实验。美国科罗拉多大学的一个研究团队，基于Java和VR技术研发了一套物理学科的“PhET系列互动仿真软件”，该软件通过虚拟实验来帮助学生理解抽象的概念和隐含的关系[3]。该软件以寓教于乐的方式，激发了学生学习的兴趣。美国路易斯安那州立大学的学者，将VR和AR技术在物理教学（主要为力学、电磁学等）中的应用模式进行了对比[4]。研究结果表明，这两类技术均能促进教学，提高学生学习的质量。此外，还有美国俄勒冈大学设计的物理实验网站“VLab”，以及卡罗莱纳州立大学开发的基于WEB的“探究型虚拟物理实验室”等众多应用[5]。2.国内VR技术在物理学科中的应用与国外相比，国内的虚拟现实教育应用起步较晚，但近年来越来越受到重视。同样，也主要集中于多媒体辅助物理实验教学。中国科技大学人工智能与计算机应用研究室开发出了一个“几何光学实验设计平台”，该系统基本涵盖了中学物理的光学实验，学生可以通过该虚拟系统提供的实验仪器，完成或练习大部分的光学实验。西安科技大学开发了一套“通信原理仿真实验系统”。该系统主要基于Matlab技术，不仅有较强的交互性，而且操作简单，十分人性化[5]。
运用VR技术开展高中万有引力定律教学的实证研究
笔者开发了一款“三体运动”VR教学软件，模拟出“万有引力定律”章节中的实验，对“三体运动”进行直观的表现，创设一个沉浸式的、交互性的虚拟教学环境。1.“三体运动”VR教学教具“三体运动”VR教学软件基于C#语言、Unity3D平台设计开发，并以“智能手机+Cardboard”作为终端。通过Unity3D创建三个球体代表三体，为每一个球体添加了运动轨迹，并将三个球体的物理属性设为刚性球体碰撞。以“万有引力定律”和“牛顿第二定律”为基础来模拟三个球体的相互运动。2.用户操作使用该软件进行实验时，学生只需戴上CardBoard，向左便能看到导航界面，可以自主选择想要观察的场景。进入实验场景后，学生在观察时可以通过改变头部位置凝视交互的方式，来改变每个球体的位置、质量、速度等，观察由此发生的运动改变，实现其与实验内容交互。3.实验结果本研究选择北京市八一中学高二年级的一个班进行实验，共计40位学生和1位物理教师。在师生体验了软件后，发放问卷，并随机抽取5名学生（3男2女）和1名教师进行访谈，收集他们对该应用的感受及建议。通过对问卷和访谈数据的分析，主要包括学生对VR教学的已有经验、态度、满意度及效果评价，得出以下结论。（1）高中生对VR的已有经验研究发现，大部分学生对VR技术有一定了解，但是了解不多；大多数学生都曾经体验过VR产品，但是体验不多。绝大多数学生没有体验过VR在教学中的应用。（2）高中生对VR教学的态度学生整体上对VR教学持非常积极的态度。使用VR教学软件前后的数据对比显示，“三体运动”VR软件显著提升了学生对VR教学的兴趣。有95%的学生表示愿意或非常愿意在未来教学中能应用VR，特别是在“物理、化学、生物、地理”等学科。他们期待通过VR教学提升他们对内容的兴趣和学习积极性。（3）师生对VR教学教具的满意度体验过VR教学软件后，100%的学生都对该软件的界面设计、交互设计、教学内容设计、架构设计表示满意，其中75%以上的学生表示非常满意。同时，学生们也对软件的交互设计提出了更高的期望。（4）师生对VR教学教具效果的评价问卷和访谈数据都表明，教师和学生们都非常认可VR教学软件的教学效果，包括：能够创设生动形象的学习情境、有助于万有引力定律的理解、有助于对空间三体运动的理解、有助于扩展物理知识、有助于提升物理学习兴趣。物理教师表示，“这款软件对于帮助学生理解天体运动和相关知识很有帮助，它很适合作为物理教学的辅助软件”。几乎所有学生都对这款VR教具表现出了浓厚的兴趣，均认为该软件创设了生动形象的学习情境，能够加深他们对知识点的理解，因为它将“看不见”的东西变得直观了。他们说，“这款软件能够把那些看不见、摸不着、离我们非常遥远的东西呈现在我们眼前，使它们具体化了，帮助我们更深刻地理解”。
“三体运动”VR教学软件体现了VR在物理学科教学中的潜力。通过本研究发现，VR在教学中的应用非常必要且充满潜力，高中生有浓厚兴趣；VR教学软件在创设情境、提升学习兴趣、促进知识理解方面存在积极有效的作用。它以其构建学习情境、形象化抽象内容、实现自然交互的优势，既可以用于内容展示，又可以实现探究式学习[3][5]，其提升学习动机、优化学习效果的作用展现得淋漓尽致。物理学科需要进行大量的实验，这意味着VR技术在物理教学中有巨大的发展空间[6]，也有更多的探索之处。哪些内容适合VR技术？如何将其融入学习活动中？如何使VR工具更便捷、更具可获得性？这需要更多设计人员和实践者的参与，进一步优化其效果，并解决成本过高的问题，早日实现VR技术进课堂。
