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多人大空间虚拟仿真实验室建设
    发布时间: 2020-03-01 00:00    

高校多人大空间虚拟仿真实验室建设整体解决方案介绍




多人大空间虚拟仿真实验室建设

整体解决方案


虚拟仿真实验教学一直是国内高等教育关注和研究的热点,早在十一五国家科技支撑计划中便有虚拟实验教学环境相关课题研究的重点项目。20138月,为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》精神,教育部决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作,这一决定标志着我国对虚拟仿真实验室的建设进入了规模化、系统化、标准化、可持续发 展阶段。20177月,国家教育部办公厅发文,计划2017~2020年期间建成1000个国家虚拟仿真实验教学项目,覆盖28个学科大类,200多个专业方向。

2013年到2018年,院校越来越认识到通过虚拟仿真实验教学在人才培养过程中的重要性和必要性,原因是传统的实验教学面临3个方面的难题:

一是,“高成本”——在传统的实验教学环境,如果涉及大型设备、特种设备、操作复杂、实物成本高、消耗能源大等情况下,开展多班次大批量的实验教学极为不便;

二是,“高风险”——当涉及高空、有毒、腐蚀、高温、爆炸等特殊作业环境,存在不安全因素等难题,效果较差;

三是,“高运维”——通过传统的文字、图片、视频、讲解的教学方式不利于复杂抽象的理解和观摩,如果进入企业真实现场或还原真实现场,运营管理将是复杂和困难的工作,另外部分涉密单位,为实验教学带来不便。

面临以上种种困难,将虚拟仿真技术引入实验教学便成为较好的解决方案。虚拟仿真作为一种通用技术,目前已应用于许多领域。基于虚拟仿真技术所开发的虚拟仿真系统,因其所固有的直观性、高效性及经济性,从发展之初就首先被应用到了教育培训领域,尤其对真实实验平台无法开展的具有高危险性、大型综 合的复杂系统以及模拟真实实验教学成本较高的系统,利用虚拟仿真技术可以有效解决当前实验教学中所面临的困难。

方案总览

Project Alice 是灵智科技公司集大空间、多人同场、实时交互技术的大型虚拟仿真/虚拟现实系统整体解决方案,方案包括了硬件设备、系统软件、开发软件、标准体验内容、实验教学内容定制开发、教师开发级培训及售后支持服务。通过该方案可以帮助院校开发更多丰富的大场景多人同场、空间数据实时追踪的虚拟仿真实验教学应用和内容。

Project Alice通过专业摄像头实时追踪场地中的所有刚体对象,如头显、控制器、道具等,获取到被追踪物体的光学数据后,结合刚体上的惯性传感器元件对数据进行防抖动平滑处理以及光学信息丢失补偿处理,最后生成高质量的实时追踪数据并广播至所有的应用客户端。

Project Alice通过专业动作捕捉设备(动捕服)实时采集人体动作数据,并对动作数据进行相应的转换处理,最后将其通过网络广播至所有的应用客户端。

在客户端应用开发中,采用Project Alice解决方案提供的针对不同引擎的开发套件,实时从服务器获取刚体数据、动作数据、按键事件数据并驱动3D应用场景中的相应对象,如头显、相机、控制器、道具、骨骼模型等,同时,从服务器接收控制器按键事件进行相应的交互逻辑处理。

适用专业

学科大类

专业方向

化学类

化学、应用化学、化学生物学、分子科学与工程、能源化学。

生物科学类

生物科学、生物技术、生物信息学、生态学、整合科学、神经科学。

心理学类

心理学、应用心理学。

机械类

机械工程、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、机械电子工程、工业设计、过程装备与控制工程、车辆工程、汽车服务工程、机械工艺技术、微机电系统工程、机电技术教育、汽车维修工程教育。

能源动力类

能源与动力工程、能源与环境系统工程、新能源科学与工程。

土木类

土木工程、建筑环境与能源应用工程、给排水科学与工程、建筑电气与智能化、城市地下空间工程、道路桥梁与渡河工程、铁道工程、智能建筑。

测绘类

测绘工程、遥感科学与技术、导航工程、地理国情监测、地理空间信息工程。

化工与制药类

化学工程与工艺、制药工程、资源循环科学与工程、能源化学工程、化学工程与工业生物工程、化工安全工程、涂料工程。

地质类

地质学、资源勘查工程、勘查技术与工程、地下水科学与工程。

交通运输类

交通运输、交通工程、航海技术、轮机工程、飞行技术、交通设备与控制工程、救助与打捞工程、船舶电子电气工程、轨道交通电气与控制、邮轮工程与管理。

航空航天类

航空航天工程、飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程、飞行器控制与信息工程、无人驾驶航空器系统工程。

核工程类

核工程与核技术、辐射防护与核安全、工程物理、核化工与核燃料工程。

环境科学与工程类

环境科学与工程、环境工程、环境科学、环境生态工程、环保设备工程、资源环境科学、水质科学与技术。

食品科学与工程类

食品科学与工程、食品质量与安全、粮食工程、乳品工程、酿酒工程、葡萄与葡萄酒工程、食品营养与检验教育、烹饪与营养教育、食品安全与检测。

植物类

农学、园艺、植物保护、植物科学与技术、种子科学与工程、设施农业科学与工程、茶学、烟草、应用生物科学、农艺教育、园艺教育、林学、园林、森林保护、草业科学。

动物类

动物科学、动物医学、动物药学、蚕学、蜂学、动植物检疫、实验动物学、水产养殖学、海洋渔业科学与技术、水族科学与技术、水生动物医学。

医学基础类

基础医学、生物医学、生物医学科学。

临床医学类

临床医学、麻醉学、医学影像学、眼视光医学、精神医学、放射医学、儿科学、口腔医学。

中医类

中医学、针灸推拿学、藏医学、蒙医学、维医学、壮医学、哈医学、傣医学、回医学、中医康复学、中医养生学、中医儿科学、中西医临床医学。

药学类

药学、药物制剂、临床药学、药事管理、药物分析、药物化学、海洋药学、中药学、中药资源与开发、藏药学、蒙药学、中草药栽培与鉴定。

护理学类

护理学、助产学。

教育学类

教育学、科学教育、人文教育、教育技术学、艺术教育、学前教育、小学教育、特殊教育、华文教育、教育康复学、卫生教育。

新闻传播学类

新闻学、广播电视学、广告学、传播学、编辑出版学、网络与新媒体、数字出版、时尚传播。


方案预算

备注:本方案预算仅供参考,需根据客户具体需求及客户现场情况进行调整。

No.

功能板块

板块描述

预算

1

Project Alice

1、         硬件设备

2、         系统控制与管理软件

3、         开发软件

4、         标准体验内容:Alice Introduction

¥ 780,000

2

实验教学课程内容开发制作

1、         根据院校专业的教学大纲及要求,定制开发制作虚拟仿真实验教学课程内容

2、         不超过两个实验教学课时

3、         每课时学生操作不超过10个步骤

¥ 380,000

3

支持与服务

1、         面向教师进行开发级培训

2、         技术支持

3、         售后服务

¥ 250,000

4

设计实施

整体策划、设计与实施

¥125,000

整体方案预算合计

¥1,535,000


方案背景

实验教学是高等教育应用型本科及高等职业教育的基础,在培养学生严谨的科学思维、创新能力,培养学生理论联系实际,特别是与科学技术发展相适应的综合能力,以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用。当前我国高等教育已进入全面提高教育质量的新阶段。进一步更新教育理念、积极创造条件在教学实践中实质性地实施以教师为主导,以学生为主体的实验教学是进一步深化改革的重要内容,也是巩固十多年来的教学成果、提高教学质量、实现实验教学目标的重要保证。 

国家教育部办公厅、高教司、职成司等多次强调并要求:高校要大力加强实验、实践教学的改革,要重视实践环节,提高学生实践能力,推进实验内容和实验模式改革和创新,培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。要根据培养学生动手和实践能力需要,不断改善实验和实习教学条件。在《关于加强高等学校实验室工作的若干意见》中更明确指出:大力推进实验室信息化建设,实现优质资源开放共享。持续投入必要的经费与人员,切实推进实验室信息化建设和信息化管理。建设科学、便捷使用的实验室网络管理系统,提升实验室在设备采购、资产管理、信息统计、开放共享等工作的管理水平。建设实验教学网络平台和实验教学资源共享平台,实现网上辅助教学和网络化、智能化教学管理,满足学生自主选课、自助实验、有效利用实验室资源的自主学习和个性化发展的需求。

由此太阳城亚洲官网科技有限公司结合当前高等教育院校的实际状况和需求,自主研发的Project Alice系统,为广大院校专业老师和学生提供了标准的、开放的,可多人同场、大空间行走、实时互动的虚拟仿真实验室整体解决方案。

目标意义

太阳城亚洲官网科技有限公司结合目前高等教育院校的实际状况和需求,自主研发了大空间多人互动实时交互的虚拟仿真实验室整体解决方案(Project Alice)。

该方案将为学校提供大空间场景下,可实现多人互动沉浸式VR虚拟现实方案,多人交互应用研究、程序开发、展示体验、商用推广平台。

该实验室未来可适用于多院系、跨学科的VR教学及信息学院的教学与实训基地。例如:

²  可基于多人大空间虚拟现实解决方案开发相应的护理及紧急救援VR课程,使学生身临其境练习护理技能和协同救援;

²  针对医学院可将大规模骨骼器官标本电子化,通过VR技术将所有标本还原到虚拟中并加以详细发描述作为数字资产,供学生通过VR的形式体验学习,同时通过VR技术可实现解剖等医学实验;

²  基于该实验室硬件方案结合动作捕捉数据手套开发汽车模拟拆装、虚拟维修及核心机械结构的VR装配;

²  针对于信息学院计算机软件相关专业可作为学生教学及实训基地,可通过该实验室进行课程设计,并且专业老师和学生通过培训后可利用该实验室硬件平台为其他院系制作VR课程,优秀作品可直接进行商业化推广。



虚拟仿真实验室将成为院校教学改革、应用研究和普适性教学的新型实践阵地。以人才培养为根本,将传统应用性专业实践培训中存在的“高风险、高成本、高运维”的弊端通过虚拟现实技术转化为“高沉浸感、高交互性、高构想性”的新型实践培训方式,有组织有目的地进行与专业相关的应用性、实践性教学,从而形成实践技能,为院校专业的实践教学和应用研究提供先进工具及有效手段。

虚拟仿真实验室将成为院校紧抓新工科发展、各专业转型升级的核心抓手。以专业转型为目标,为响应国家“中国制造2025”战略计划,教育部出台新工科建设政策,加快工程教育改革创新,培养多样化创新型科技人才,支撑产业升级,通过虚拟仿真实验室为院校输入虚拟现实、动作捕捉及人工智能等新专业技术,将新型科学技术成果与传统专业相结合,助力院校各专业转型升级,为新工科专业的形成及发展提供核心驱动力。

虚拟仿真实验室将成为院校“产教结合”、大力发展创新与创业的新型基地。以产学研相结合为教学新思路,通过虚拟仿真实验室构建校企合作交流平台,通过虚拟现实、动作捕捉、人工智能、大数据等企业的引入,实现技术+教育+行业的新型发展模式,为院校形成产学研相结合的创新型教学模式提供基础支撑,助力产教融合,促进教育链、人才链、产业链、创新链有机结合,推进经济转型升级,培育经济发展新动能。



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