【摘要】：隨著虛擬仿真技術(shù)的不斷進(jìn)步和相關(guān)軟硬件的逐漸成熟,由虛擬仿真技術(shù)所創(chuàng)造的學(xué)習(xí)資源具有環(huán)境、物理和行為的真實(shí)感,能突破時(shí)空限制、不受場(chǎng)地和設(shè)備等客觀(guān)條件的制約,無(wú)限重復(fù)操作直至達(dá)到理想效果,可有效解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)中所面臨的眾多困難。然而,當(dāng)前虛擬仿真資源在應(yīng)用過(guò)程中也存在著長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)會(huì)引起不適、缺乏高維度的交互與信息反饋、學(xué)習(xí)者缺乏自主探究的主動(dòng)性等問(wèn)題。因此,急需探索一種既能構(gòu)建高沉浸舒適感的仿真環(huán)境,又能考慮學(xué)習(xí)者的行為和感受的解決方案。本文從沉浸舒適感、觸覺(jué)交互反饋的多樣性與真實(shí)性以及交互行為分析方面入手,將觸覺(jué)反饋交互融入到虛擬仿真資源中,設(shè)計(jì)一種基于觸覺(jué)反饋的沉浸式虛擬仿真資源的方案,協(xié)助學(xué)生提高在虛擬仿真環(huán)境中的自主探索、高效學(xué)習(xí)的能力。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析虛擬仿真資源在沉浸感、交互性等方面的不足,結(jié)合立體顯示與觸覺(jué)反饋,確定基于觸覺(jué)反饋的沉浸式虛擬仿真資源的指導(dǎo)理論、設(shè)計(jì)流程。(2)闡述沉浸式虛擬仿真資源的關(guān)鍵技術(shù),依據(jù)感知物體的深度信息定義視差類(lèi)型,根據(jù)最佳立體感舒適區(qū)范圍完成場(chǎng)景布設(shè);基于振動(dòng)式觸覺(jué)再現(xiàn)技術(shù),設(shè)計(jì)一種觸覺(jué)交互和反饋模型;為了提高場(chǎng)景渲染與碰撞檢測(cè)效率,探究交互過(guò)程中場(chǎng)景優(yōu)化的方法。(3)針對(duì)仿真資源中觸覺(jué)交互行為的分類(lèi),使用關(guān)鍵事件分割整個(gè)交互過(guò)程,然后描述觸覺(jué)交互的類(lèi)型及交互過(guò)程中系統(tǒng)狀態(tài)變化。通過(guò)采集關(guān)鍵交互事件點(diǎn)的交互數(shù)據(jù),整理、歸納交互行為分析評(píng)價(jià)要素,構(gòu)建評(píng)價(jià)模型并分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、過(guò)程與效果,為學(xué)習(xí)者、指導(dǎo)者和開(kāi)發(fā)者提供較為全面的結(jié)果反饋。(4)以《中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)》中“種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)”為例構(gòu)建虛擬仿真資源,根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求完成場(chǎng)景搭建、觸覺(jué)交互設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),使用問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展評(píng)價(jià)工作,結(jié)果表明將觸覺(jué)交互設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到虛擬仿真資源是有效、可行的,能協(xié)助學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中開(kāi)展自主探索、高效學(xué)習(xí)。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：G434
【圖文】：

圖２．１虛擬仿真資源與學(xué)習(xí)者的關(guān)系逡逑

音、視頻、圖像展示、交互等［％。因此，借助虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，逡逑能夠有效解決學(xué)習(xí)過(guò)程中情景化和交互性的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)對(duì)知逡逑識(shí)的理解�；谏鲜隼碚摲治�，圖２．１梳理出沉浸式的虛擬仿真資源與學(xué)習(xí)者的關(guān)逡逑系。逡逑（２）總體框架設(shè)計(jì)逡逑結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)資源和相關(guān)教學(xué)案例，可總結(jié)出如圖２．２所示逡逑的沉浸式虛擬仿真資源的總體設(shè)計(jì)框架，包括需求分析、功能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)。逡逑沉浸式的環(huán)境１１內(nèi)容的貼合性１１交互方式｜｜激勵(lì)反饋逡逑邐邐邐邐逡逑%藉澹鑠義獻(xiàn)試瓷杓棋喂δ苣？檣杓棋澹у義息儷【吧杓疲危俳換シ絞劍義�？：邋－辶x希誄【澳Ｐ停危誨危謔薟杉義息

本文編號(hào)：2735600