一种借助虚拟现实及软件研发技术的辅助教学方法与流程

本发明涉及教学领域，尤其涉及一种借助虚拟现实及软件研发技术的辅助教学方法。

背景技术：

目前，在计算机辅助教学当中存在许多软件工具，通过这些工具教师能够制作出用于教学的各种课件，如offi ce文档、视频、交互式动画等。但是，这些课件的存储与管理非常零散且数据格式不统一，教师很难针对资源素材进行重复利用，造成制作效率低下。另外，教师在制作课件的过程中有时需要使用多个不同的软件制作工具，而这些工具软件互相之间无法关联，给课件制作带来了极大的不便；目前的计算机辅助教学大多采用传统的电子文档或影音媒体进行表达，学生缺少直观感知，对于学习过程中的难点很难理解，教师也无法得知学生的学习效果。

在传统教学培训领域中，控制对象作为检验教学效果的终极方法被广泛应用到整个教学过程，但随着社会科学技术的发展，实物控制对象越来越复杂、越来越庞大，成本越来越高，而作为引入教学必要手段，其越真实，达到的效果越好，而其体积、成本、综合应用环境匹配使其很难直接走进教室，并且还要适应教学人数规模的要求，人们开始寻求折中且经济的做法，建立模拟实训对象，使用文字标签和指示灯在图案上进行演示，其结构简单，经济适用，因其脱离实际，造成学习兴趣缺乏，严重影响教学效果，于是人们开始适用软件仿真技术，适用视频或flash，引入软件技术，在演示原理上取得了较好的效果，但其完全脱离实际，并且对实物进行效果美化，增加了学生学习兴趣，达到了一定的学习效果提升，但其完全脱离实际，无动手实际操作，仅停留在理论学习阶段，随着时间推移，作为教辅的工具慢慢的被边缘化。

随着技术进步和发展，3D虚拟现实技术的发展条件已经成熟，通过3D虚拟现实技术，运用计算机的采集分析及通信原理，将控制对象在3D场景中现实化处理，并通过通信送入输入输出接口，既完成原理验证，也提高学生的动手能力，同时，通过现场工程应用虚拟化，使学生能够身临其境的进行学习，教学培训的老师也能够将其难于表达的现场环境通过虚拟现实技术简洁明快的表达清楚，达到工学一体化的教学效果。

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，他利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真使用沉浸到该环境中，虚拟现实技术是仿真技术的一个重要的方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口多媒体技术传感器技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术主要包括模拟环境，感知、自然技能和传感器设备等方面。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种借助虚拟现实及软件研发技术的辅助教学方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种借助虚拟现实及软件研发技术的辅助教学方法，通过软件开发技术建设教学管理平台，由教学管理平台提供一系列标准WEB接口服务，利用应用程序二次开发技术开发常用工具的扩展程序，扩展程序在提供基础集成功能的同时调用教学管理平台的接口服务，从而实现教学管理平台与常用工具间的无缝连接，教学管理平台包括我的工作空间模块、教学课件管理模块、教学实训模块、系统集成模块、教学测试模块、教学评估与反馈模块、查询与检索模块和权限管理模块；方法具体包括以下步骤：

S1、输入输出步骤：用于处理信号，并接收控制主机发出的信号，对输入输出信号进行自定义；

S2、逻辑运算步骤：通过对比数据库的点位数据变化分析，根据导入的虚拟场景及设备模块的物理属性的变化进行逻辑运算，并将运算的数据通知数据库进行更新数据；

S3、建立虚拟场景步骤：建立虚拟场景，根据不同的应用和教学实际需要，进行虚拟场景变换；

S4、设备模块通过软件界面的操作选择，加载到虚拟场景中，根据事件的变化，完成人机交互。

优选地，所述教学课件管理模块包括教师端与学生端，所述教师端用于管理个人课件文件，同时具有在线浏览功能、发布课件及课件共享功能；所述学生端具有课前预习、课件自学、课件下载及作业提交功能。

优选地，所述系统集成模块用于课件制作以及电子文件的提交，通过针对不同创作工具的二次开发实现与教学管理平台资源库的关联。

优选地，所述步骤S1输入输出步骤中，能够处理的信号包括电流、电压、总线检测、脉冲、数字量、模拟量信号。

优选地，所述步骤S2逻辑运算步骤中，通过对比数据库的点位数据变化分析，根据导入的虚拟场景及设备模块的物理属性的变化进行逻辑运算，并将运算的数据通知数据库进行更新数据，并将结果通知到时间模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过应用程序二次开发技术将各种异构、零散的教学资源、多媒体素材进行整合，实现教学管理平台与教学课件制作的相关工具无缝连接，教师在课件制作过程无需进行格式转换、多程序切换等动作，提高了教学课件的制作效率及资源素材的重复利用率；通过计算机网络、计算机软件技术、虚拟现实技术解决教学指导、教学测试、教学模拟、教学互动等问题，改变了教师传统的教学模式，降低了教师的教学难度；通过虚拟现实技术辅助教师教学，进行模拟教学、模拟教学测试、实验仿真，将教师在教学过程中的教学难点通过虚拟现实场景进行表达，学生以游戏的方式进行学习和测试，便于学生理解、记忆，提高了教学质量；能作为学生学习效果的测试平台，对教学效果进行监测，降低了教师的教学成本以及学生的学习难度。

2、本发明营造了一种“自主学习”的环境，主要用与中等职业、高等职业教学实训以及企业培训，通过可视化的编程操作交互界面，完成不同场景的教学学习，根据后台数据的记录完成智能考核，特别针对于工程现场教学，打破了空间、时间的限制，使实践训练内容及时更新，有利于提升学生技能训练的效果。

附图说明

图1为发明中教学管理平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种借助虚拟现实及软件研发技术的辅助教学方法，通过软件开发技术建设教学管理平台，由教学管理平台提供一系列标准WEB接口服务，利用应用程序二次开发技术开发常用工具的扩展程序，扩展程序在提供基础集成功能的同时调用教学管理平台的接口服务，从而实现教学管理平台与常用工具间的无缝连接，教学管理平台包括我的工作空间模块、教学课件管理模块、教学实训模块、系统集成模块、教学测试模块、教学评估与反馈模块、查询与检索模块和权限管理模块；方法具体包括以下步骤：

S1、输入输出步骤：用于处理信号，并接收控制主机发出的信号，对输入输出信号进行自定义；

S2、逻辑运算步骤：通过对比数据库的点位数据变化分析，根据导入的虚拟场景及设备模块的物理属性的变化进行逻辑运算，并将运算的数据通知数据库进行更新数据；

S3、建立虚拟场景步骤：建立虚拟场景，根据不同的应用和教学实际需要，进行虚拟场景变换；

S4、设备模块通过软件界面的操作选择，加载到虚拟场景中，根据事件的变化，完成人机交互。

优选地，所述教学课件管理模块包括教师端与学生端，所述教师端用于管理个人课件文件，同时具有在线浏览功能、发布课件及课件共享功能；所述学生端具有课前预习、课件自学、课件下载及作业提交功能。

优选地，所述系统集成模块用于课件制作以及电子文件的提交，通过针对不同创作工具的二次开发实现与教学管理平台资源库的关联。

优选地，所述步骤S1输入输出步骤中，能够处理的信号包括电流、电压、总线检测、脉冲、数字量、模拟量信号。

优选地，所述步骤S2逻辑运算步骤中，通过对比数据库的点位数据变化分析，根据导入的虚拟场景及设备模块的物理属性的变化进行逻辑运算，并将运算的数据通知数据库进行更新数据，并将结果通知到时间模块。

虚拟现实技术在教学培训考核系统中应用了更加丰富和生动的互动属性，弥补了传统教学培训的诸多缺陷，无疑将对现有的教学思想和教学方式产生深远的影响。首先，弥补现有教育经费、教学条件的不足，在现实教学培训考核中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实技术，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解，达到即节省资金、有提高教学质量的目的。经费只需一次投入，而实验内容的变更可以根据需要通过修改软件系统来实现。其次，避免真实实验或操作所带来的危险。以往对于危险的或对人体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验，则可以免除这种顾虑。学生在虚拟实验室环境中，可以放心地去做各种危险的或者危害人体的实验。再次，突破空间、时间的限制。利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间限制，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，这是其他媒介所无法比拟的。虚拟现实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。第四，可以虚拟人物形象，虚拟现实技术可以虚拟历时人物、教师、学生、医生等各种人物形象，创设一个人性化的学习环境，使学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。第五，可以充分发挥学生的想象力和创造力，不同的学生在同一虚拟现实系统中会有不同的经历，也就是说同一个仿真系统可以根据每个学生不同的情况进行仿真。这就为探索式学习、交互式学习提供了广阔的前景。最后，具有高度的灵活性，因为虚拟现实系统仅需要通过修改软件中视景图像的有关参数设置，就可以模拟显示世界中物理参数的变化，这样，随着任务的变化，已有软件再经修改即可满足新任务的要求，所以十分方便、灵活。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。