1.7.5 虚拟教育与培训

1.虚拟校园

虚拟校园是指从Internet、VR技术、网上虚拟社区和3S技术的发展角度，对现实大学三维景观和教学环境的虚拟化和数字化，是基于现实大学的一个三维虚拟环境，用于支持现实大学的资源管理、环境规划和学校发展。

虚拟校园在现在很多高校都有成功的例子，先后有浙江大学、清华大学、上海交通大学、北京大学、中国人民大学、山东大学、西北大学、杭州电子工业大学、西南交通大学、中国海洋大学等高校，都采用VR技术构建了虚拟校园。

大学对每个人来说都有着特殊的感情，大学校园的学习氛围、校园文化对我们具有巨大影响，教师、同学、教室、实验室等，以及校园的一草一木无不潜移默化地影响我们每一个人，大学校园赋予我们的教益从某种程序来说，远远超出书本所给予我们的。网络VR技术的应用，使我们仿真校园环境，因此，虚拟校园成了VR技术与网络教育早期的具体应用，图1-15为湖南大学的虚拟校园。

2.虚拟演示教学与试验

在学校教育中，VR技术在教学中应用较多，特别是对于理工科类课程的教学，尤其在建筑、机械、物理、生物、化学等学科有着质的突破。它不仅适用于课堂教学，使其更形象生动，也适用于互动性试验中。很多大学都有VR技术研究中心或实验室，如杭州电子工业大学虚拟现实与多媒体研究所，研究人员把虚拟现实应用于教学，开发了虚拟教育环境。

浙江大学CAD&CG国家重点实验室虚拟现实与多媒体研究室在承担的欧盟科技项目中（与英国Salford大学、葡萄牙里斯本大学合作），开发了基于虚拟人物的电子学习环境（ELVIS），用来辅助9～12岁的小学生进行故事创作，研究人员设计了一组虚拟人物，并支持不同情绪变化。

VR技术在仿真领域方面，特别是交互性仿真方面尤为突出，如西南交通大学致力于工程漫游方面的虚拟现实应用，开发出了一系列有国际水平的计算机仿真和虚拟现实应用产品，在此基础上，还开发了虚拟现实模拟培训系统、交互式仿真系统。

中国科技大学运用VR技术，开发了几何光学设计试验平台，它是全国第一套基于虚拟现实的教学软件。它用计算机制作的虚拟智能仪器代替价格昂贵、操作复杂、容易损坏、维修困难的试验仪器，具有操作简便、效果真实、物理图像清晰、着重突出物理实验设计思想的特点。

利用VR技术在课堂上可对办公自动化设备进行三维展示，并模拟通电运行，特别对于有些学校缺乏相应的试验设备的情况下，一方面可大大提高教学效果，另一方面可节省大量的实验投资。

3.远程教育系统

随着Internet技术的发展、网络教育的深入，远程教育有了新的发展，真实、互动、情节化、突破了物理时空的限制并有效地利用了共享资源，这些特点可以弥补远程教学条件的不足，彻底打破空间、时间的限制，它可以虚拟历史人物、伟人、名人、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，使接受远程教育的学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。也可以利用虚拟现实系统来虚拟试验设备，使学生足不出户便可以做各种各样的试验，获得与真实试验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解，同时可避免真实试验或操作所带来的各种危险。

正是VR技术独特的魅力所在，基于国际Internet的远程教育系统具有巨大的发展前景，也必将引起教育方式的革命。如中央广播电视大学，投入较大的人力和物力，采用基于互联网的类游戏图形引擎，将网络学院具体的实际功能整合在图形引擎中，突破了目前大多数VR技术的应用仅仅停留在一般性浏览应用上的限制。

4.特殊教育

由于VR技术是一种基于自然的交互形式，这个特点对于一些特殊的教育有其特殊的作用途。在国家“863计划”、国家自然科学基金委、北京科委等的支持下，中国科学院计算技术研究所多年来积极从事多功能感知技术的研究，开发集语音、体势、情感于一体的“中国手语合成系统”，2004年4月16日，研发的新版中国手语合成系统V2.0（中国手语电子词典V2.0）完成系统开发和内部测试。中国手语合成系统是利用计算机技术，将正常的语言或词语转变成计算机三维手语。通过虚拟人合成和手语合成技术，用三维虚拟人来展示合成的手语。该软件还可以合成任意的句子和文章，帮助用户从多角度多方位学习标准的中国手语，帮助听力障碍者与正常人进行交流。

新版中国手语合成系统重点对原来的手语库进行了升级，提高了手语的标准性，加入了人脸表情和“眨眼”等个性化脸部动作、增加了3个更有亲和力的女性主持人形象的虚拟人模型。运用这套系统还可以在任意显示设备上用手语发布信息，实现手语导游。这有助于聋人使用电视、网络、电话、计算机、电影等高科技产品，提高生活质量，并有助于手语的标准化，改善聋人受教育的环境，给聋人朋友的学习和生活带来极大方便，如图1-16所示。

日本京都的先进电子通信研究所（ATR）系统研究实验室的开发者们开发的一套系统，能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入。该系统提供了一个更加自然的接口，而不需要操作者带上任何特殊的设备。

5.技能培训

将VR技术应用于技能培训可以使培训工作更加安全，并节约了成本。比较典型的应用是训练飞行员的模拟器及用于汽车驾驶的培训系统。交互式飞机模拟驾驶器是一种小型的动感模拟设备，舱体内前面是显示屏幕，配备飞行手柄和战斗手柄，在虚拟的飞机驾驶训练系统中，学员可以反复操作控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的，如图1-17所示。

交互式汽车模拟驾驶器采用VR技术构造一个模拟真车的环境，通过视景仿真、声音仿真、驾驶系统仿真，给驾驶人员以真车般的感觉，让驾驶学员在轻松、安全、舒适的环境中掌握汽车的常识，学会汽车驾驶，又可以体验疯狂飞车的乐趣，集科普、学车以及娱乐于一体，如图1-18所示。

在我国“神舟”五号载人飞船发射项目中，也采用模拟训练器来辅助发射训练工作，“神舟”五号模拟训练器系统包括有飞船系统、运载系统、监控系统、着陆系统等，对驾驶的“神舟”载人飞船发射升空、白天和黑夜在空中运行状态以及返回着陆等进行模拟。