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QTVR技术在物理实验网络教学中的应用

时间:2007-1-30栏目:计算机论文

   摘要:本文就QTVR(QuickTime Virtual Reality)技术在物理实验网络教学中的应用问题作了初步探讨。首先就其教学优势作了分析。接着以虚拟仪器为例,说明在物理实验网络教学中如何应用QTVR技术。

关键词:QTVR技术,全景,对象,场景,虚拟世界,虚拟实验室,虚拟仪器

Application Of QTVR In Physics Experiment Teaching&Studying Online

Wenhuan, Douyiyang

Physics Department of NUSC

Abstract

The topic of this text is the application of QTVR in Physics experiment teaching&studying online. At first, the authors analyze the advantages of QTVR in teaching&studying online. Then with the examples of virtual instruments, we introduce how to apply QTVR technology in our teaching&studying online. We emphasize on the uses of Spin PhotoObject (of Picture Works company ) . In our following work, we will use VR Worx (of VR Toolbox company) to make a virtual lab with virtual instruments inside.

Keywords: QTVR technology, panorama, object, scene, virtual lab and instruments

正文:

QTVR是QuickTime Virtual Reality 的简称,是美国苹果公司Quick Time技术的拓展。它是新一代的、基于静态图象处理的初级虚拟现实技术①。它不需要传统虚拟现实技术所要求的特殊硬件和附属设备,在普通的PC机或Macintosh机上就可产生相当程度的虚拟现实的体验。它不需要进行任何几何造型,只需通过图像采集系统采集真实世界的图像、QTVR系统软件处理离散的图像,即可完成三维空间、三维物体的造型;操纵普通鼠标、键盘即可实现对三维造型的全方位观察。

QTVR有三个核心概念:全景图像(Panoramas),对象(Object),场景(Scene)。全景图像:是空间中的一个视点对周围环境的360度视图,用户可在全景图像的360度范围内任意切换视线,也可在一个视线上改变视角,来获得距离远近的视觉效果。对象(物体):是从分布在以一件物体为中心的立体360度的球面上的众多视点来看一件物体,从而生成的对一件物体全方位的图像信息。经QTVR系统软件的处理,形成用户可观察的各个视点。场景:利用热点手段将一个或多个全景图像或对象电影进行连接,从而生成的有序集合体。在场景中,用户可在很多全景图像和对象电影中漫游。

虽然是初级的虚拟现实技术,但是QTVR以其独特的技术特色与独特的优势,开创了多媒体技术与仿真技术相结合的新途径,为虚拟现实技术的大众化铺平了道路。尤其重要的是,它的出现使得建立网络虚拟实验室有了广阔的前景②。

身处网络时代,作为物理教学论实验物理方向的学生,我们所关注的问题是QTVR技术能为物理网络实验教学做些什么? QTVR技术在物理教育领域中已有了广泛的应用,例如虚拟固体物理中的晶格结构、虚拟核物理中的核反应堆等,在这些理论教学中,QTVR技术都有了极为成功的应用范例;但是在网络实验教学方面,国内的QTVR技术应用基本上还处于探索阶段。因此,我们想就这个问题做些探讨。

1978年,在英国牛津召开了一次国际物理教学委员会,讨论的主题是“实验室在物理教育中的作用”。会议认为实验课的作用之一就是学会使用仪器③。可是,传统的物理实验教学存在着不重视仪器使用的问题。有的实验室因为某些实验仪器价格昂贵而无力购买,因此无法开设一些实验;有些仪器不可能拆卸开让学生熟悉内部构造;有些实验因为样品存在危险性,由老师演示学生观摩。以上因素造成学生不能动手实验,这显然是与开展实验的目的相悖的。另外,实验室大多数实验都是采用菜谱式教学方式,也就是给出具体实验步骤,学生依样画葫芦,这就导致学生不重视仪器的构造、功能、和使用方法、参数指标、误差范围等。再者,多数实验的数据采集、数据处理已由计算机系统完成,实验过程比较枯燥,只是机械地重复对几个按钮的操作,学生的兴趣普遍不高。

此外,目前的物理网络教学实验仅提供计算机二维仿真系统,真实感不够强,不能给人以身临其境的感觉。因此,综合以上几个方面的因素,我们考虑在网络实验教学中引入QTVR技术,以期能在一定程度上解决以上问题。

那么,在物理网络实验教学中应用QTVR技术有哪些优势呢?首先,由于QTVR独特的技术特色,使得它在立体空间的展示、立体物体的展示、展品的介绍、虚拟空间的营造与构建、虚拟场景的构造等方面有着独特的优势。教育过程的很重要的一个过程就是呈

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