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虚拟现实技术的仿真教学环境设计

摘要：随着科学技术的不断开展，虚拟现实技术也逐渐被群众所熟知，并进而走进我们
的生活，它为用户提供的超越传统感官的沉浸式体验，吸引了越来越多的人去挖掘其在现实
生活中的其他应用。文章基于虚拟现实技术的仿真教学环境建设的实践经验，结合动漫设计
与制作专业，主要从虚拟现实技术的仿真教学环境的整体设计、实现办法、教学应用和开展
前景四个方面进行了详细阐述，为开发基于虚拟现实技术的仿真教学环境的同仁提供某些实
操性的借鉴。

关键词：虚拟现实技术；仿真教学环境；交互设计

0引言

高等职业教育与普通高等教育不同，其主要目标是培养具有某一职业或职业群具有较强
实际工作能力的高技能人才。使学生毕业即能胜任某一岗位，成为企业需要的合格职业人，
一直是职业教育追求的目标。基于虚拟现实技术的仿真教学环境那么为学生提供了在学校真
实感受企业环境、体验企业工作的实践条件，这样在某种程度上那么促进了学生尽快从学生
角色到员工角色的转变。

1基于虚拟现实技术的仿真教学环境设计

虚拟现实〔VirtualReality〕技术是仿真技术的一个重要方向，它是利用计算机创立一个
虚拟的环境空间，然后通过头盔、触感装置、体感设备、立体声设备等，为用户提供虚拟空
间视觉、听觉、触觉、力觉、运动等感知，通过人体行为动作，如转头、手势等，与虚拟环
境进行交互，通过计算机处理将响应反应给用户，从而为用户营造出完全置身于虚拟环境中
的沉浸式真实体验。基于虚拟现实技术的仿真教学环境设计正是利用虚拟现实特有的真实体
验为学生提供了基于企业岗位工作的真实体验。仿真教学环境可以包括企业环境空间、企业
文化、按岗位及工作流程创立的工作空间、岗位工作任务展示体验馆、企业工程展示馆、企
业工程实操馆、智能交互体验馆等。学生从仿真教学环境入口进入，首先感受到的是企业文
化。企业文化建设要深刻体现企业精神文化、制度文化、行为文化、品牌文化等，使学生能
感受到企业特有的文化气氛。然后映入眼帘的是企业环境空间布局显示屏，通过显示屏可以
了解企业环境空间的布局，单击即可进入相应空间。整个工作空间按照企业工作流程进行设
计，分为展示与体验馆区、实操馆区和特色馆区。特色馆区展示企业成功工程等，使学生学
习完本专业知识后对自己的就业方向有了清晰的认知，从而进一步找到努力方向和奋斗目标。
工作任务展示与体验馆区那么重在了解每个岗位的工作任务、需要具备的专业知识和专业技
能；工作任务实操馆区将虚拟空间与实际工作空间相结合，通过企业工程实操，使学生进入
企业员工角色，领取工作任务上岗工作。通过基于虚拟现实技术仿真教学的使用，缩短了从
学生到员工角色转变的进程。

2基于虚拟现实技术的仿真教学环境的实现

虚拟现实系统具有多感知性、沉浸性、交互性和设想性四个特征。多感知性是指除视觉
感知外的听觉、触觉、运动，甚至味觉、嗅觉等感知；沉浸性又称临场感，是指用户在模拟
环境中的真实程度；交互性是指用户与模拟环境内物体间的互动及得到的反应；设想性强调
广大的可想象空间，不仅可以再现真实的环境，还可以构建客观不存在的虚拟环境空间。

2.1基于虚拟现实技术仿真教学环境的构建

以动漫设计与制作专业仿真教学环境实现为例，主要使用3dsMax软件实现环境模型的
创立，为了在系统运行和交互中得到实时、流畅的应用体验，在建模中要注意控制模型的个
数、面数和贴图的数量。虚拟现实的建模方式和游戏的建模方式有很大的相似性，在建模中，
首先要尽量制作简模，因为虚拟现实中运行的每一帧画面都是由显卡和CPU实时计算出来
的，倘假设面数过多，会使运行速度变得很慢。其次模型的三角面尽量要是等边三角形，不
要出现长条面，同时模型的面与面之间要保持一定的距离。因为长条面不利于实时渲染，容
易出现锯齿和纹理含糊等现象，而模型的面与面之间距离过近，会出现两个面交替闪烁的现
象。第三，模型的数量不要太多，否那么会增加烘焙物体的数量和时间，降低运行速度。另
外，要尽量均匀分布模型，删除模型中不可见的面，以便提高场景的运行速度。

2.2基于虚拟现实技术仿真教学环境交互功能的实现

基于虚拟现实技术仿真教学环境交互功能的实现需要从用户体验、使用的交互设备和使
用的开发工具三个方面着手。〔1〕用户体验因素是指在交互实现时要考虑到用户体验的生理
舒适度和环境舒适度。示例：在设计用户运动、视角变化等时要保持运动的平稳性，防止产
生眩晕感等产生生理不适感。设计交互方式时应遵循人与现实环境互动规律，增强用户在虚
拟环境中的沉浸感和真实感。〔2〕使用的交互设备是指仿真教学环境最终是发布在基于手机
的头戴式VR设备上，还是HTCHive与OculusRift这类高端VR设备上，不同VR设