文档介绍：广东省高校教育技术“151”工程项目结题报告
基于WEB的虚拟现实实验室的开发与应用研究
——《基因工程虚拟现实实验》教学软件开发与应用
课题编号:GDC035
立项时间:2003年4月20日
课题负责人:刘志刚
所属学校:深圳大学
目录
前言 3
第一章研究概述 4
一、研究背景 4
二、研究内容 4
三、研究意义 5
四、国内外研究现状 6
五、研究步骤和方法 7
六、研究创新之处 8
七、概念界定与说明 9
第二章研究的理论基础 12
一、建构主义学习理论及其启示 12
二、人本主义学习理论及其启示 13
第三章构建虚拟现实实验室 15
一、教学设计 15
二、引擎的选用 19
三、设计目标与设计思想 20
四、功能模块 21
五、关键技术 22
第四章开发虚拟实验网络课件 27
一、网络课件教学设计 27
二、课件特色 33
三、教学内容的多媒体呈现策略 34
第五章探索基于VRLAB的教学模式 34
一、基于VRLab网络课件的教学模式分析 34
二、基于VRLab网络课件的教学模式的行动研究 35
三、典型的试验教学案例 44
第六章研究结论与展望 45
一、研究结论 45
二、存在问题及后续研究 47
三、对今后开展网络VRLab教学的思考 48
第七章研究成果 50
一、《基因工程虚拟现实实验室》教学软件 50
二、《基因工程虚拟实验》网络课件 50
三、论文 50
参考文献 52
基于WEB的虚拟现实实验室的开发与应用研究
刘志刚[1] 张凡[2] 吴燕玲[2]
[1]深圳大学生命科学院[2]深圳大学现代教育技术与信息中心
[摘要] 本研究自主构建了基于网络的基因工程虚拟现实实验室,提出一套构建虚拟现实实验室的可行性技术解决方案,并进一步探索运用虚拟实验室进行实验教学的教学模式,是虚拟现实技术在高校信息技术辅助教学中的创新应用。本研究不仅直接有助于基因工程实验课的教学,而且也将为虚拟现实技术的教学开发以及其他实验课程的教学改革提供借鉴。
[关键词] 虚拟现实,实验教学,信息技术与课程整合
前言
深圳大学生命科学学院的生物技术专业是广东省名牌专业,细胞生物学为广东省重点建设扶持学科,微生物基因工程实验室为深圳市重点实验室。为拓展学生知识面,学院在本科生中开设了生物制药选修课。但是面临的问题是该课程的基因工程实验课的教学却因昂贵的实验成本而无法开展。深圳大学现代教育技术与信息中心是一个涉及计算机、网络、教育技术和影视等多学科领域,从事教育现代化与信息化建设的多功能专业机构,本项目的研究人员长期从事计算机辅助教育软件的开发与研究工作,并对虚拟现实技术在教学中的应用已关注多年并取得一些实践经验。作为广东省高校现代教育技术“151工程项目”之一,《基于网络虚拟显示技术的基因工程实验》主要在虚拟现实教学软件的开发和与传统实验教学的整合方面作出实验教学改革的探索。
本研究报告的重点在于阐述基因工程虚拟现实实验室(以下简称VRLab)教学软件开发的过程和关键技术,同时还就虚拟现实技术与实验教学有机整合的研究作概括性描述。本报告论述的内容包括:
研究概述(研究背景、内容、意义、国内外研究现状、研究思路等)
研究的理论基础
基因工程VRLab网络课件的教学设计
基于VRLab网络课件的教学模式的行动研究
研究结论与展望
本课题问题的提出直接来源于教学,是为谋求解决实验教学中遇到的实际问题,因此研究成果直接有助于缓解基因工程实验课教学面临的困境,是对本课程教学改革的有益尝试
,同时虚拟现实技术的应用也开创了实验教学的新模式。本课题开发了一个基于游戏引擎的虚拟现实实验室教学软件,同时该软件又能作为后继同类型教学软件开发的引擎,所以项目的成功完成具有即时改进课程教学和提供VRLab基础开发工具的双重意义。另外,本报告中提出了一个行之有效的教学模式,能够为其他实验类课程的教学提供参考;对虚拟现实实验室教学应用效果的分析对今后开展VRLab引擎的自主开发设计具有重要的参考意义;在研究中获得的一些有关利用虚拟现实实验室网络教学的客观事实,可为今后该领域的深入研究提供依据。
研究概述
研究背景
随着高校扩招,教学中实验条件不足和实验需求旺盛之间的矛盾日益突出。有些实验课根本无法开设,有些实验课实验时间不充裕,这无疑不利于应用型人才的培养。而近年来网络技术的进步和基于网络的虚拟现实技术(Web Virtual Reality,简称Web VR)的出现为该问题的解决提供了可能。
简单地说,虚拟现实就是指用计算机生成一种特殊的立体的环境,人可以通过使用各种特殊装置