实验教学中心

       

虚拟情境实训室是外国语学院于2014年8月新建的外语教学实习实训教室,该系统是将计算机制作的虚拟三维摄像机拍摄的人物活动图像进行数字化合成,使人物与虚拟背景能够同步变化,来模拟出课程情景实训环节中的情景练习场面。老师和学生可以在计算机模拟出的场景下进行角色扮演,做到身临其境的直观感受。解决单纯书本学习的枯燥与乏味,增强学生的直观体验感受,提高学习兴趣,加深学习记忆。

系统可将合成的影像直接播放出来,供老师和其他学生观摩和点评,也可将合成的课程影像录制下来,通过学校在线教学平台发布出来,学生可以在校园网内的任何地方登陆,进行反复练习。此种教学方式突出了多样化和接近真实体验两大特点,既提高了学习质量,又丰富了教学手段,也大大提高了学生学习的积极性。此种教学手段是未来教学的发展方向,是外语教学领域的一大实质性创新和突破。

 一、虚拟情景实训教学系统简介

外语虚拟情景实训教学系统充分利用计算机虚拟技术,建设虚拟情景教学环境,形成课上互动沟通教学和课下自主学习教学,不仅是学习英语的最有效方法,更是外语教学改革的方向。经国内多所高校教学证明,互动沟通与自主学习,学生课上可将课堂所学与实践结合,及时地将课本知识在实践中应用和表达出来,可以在学习过程中起到事半功倍的效果。课下面对庞大的学习群体、有限的师资,急需加强学生的自主学习。外语虚拟情景实训教学系统就是针对外语训练中缺乏情景实训的手段应运而生的一套系统,它利用先进的计算机技术将现实场景在教室内虚拟出来,学生可以在虚拟出的场景下进行角色扮演,做到身临其境的直观感受,让学生可以融入到虚拟的环境当中,真实的模拟。

虚拟仿真情景实训系统是将计算机制作的虚拟三维场景与摄像机现场拍摄的人物活动图像进行数字化的实时合成,使人物与虚拟背景能够同步变化,来模拟出课程情景实训环节中的情景练习场面。满足了多情景实训功能、录制功能、自主学习等功能。

老师和学生可以在计算机模拟出的场景下进行角色扮演,做到身临其境的直观感受。将现实生活中的场景或者未知世界场景进行虚拟模拟,解决单纯书本学习的枯燥与乏味,增强学生的直观体验感受,提高学习趣味,加深学习记忆。

二、所能达到的目标:

1)完美的图像合成技术,实现逼真的虚拟场景;

2)立体场景、视频、图片文件与系统的无缝对接,支持后台场景的无限扩展;

3)直播预览与实时录制;

4)高度集成设备与一站式操作界面,先进性与易用性的充分结合。

系统可将合成的影像直接播放出来,供其他师生观摩和点评。系统也可将合成的课程影像录制下来,供学生课后反复学习。并可以把优质的课程影像作为教学资源,形成丰富的实训类课程教学资源库,丰富教学手段。此种教学方式突出了多样化和接近真实体验两大特点,既提高了学习的质量,也大提高了学生的学习积极性。此种教学手段是未来教学的发展方向,是实训教学领域的一大实质性的创新和突破。

三、虚拟情景实训室的教室布局图示例如下:

 

image002.jpg

image004.gif

image006.jpg

 

四、完美的图像合成技术,实现逼真的虚拟场景

 

虚拟情景实训的展现方式如下:

image008.jpg

 

image010.jpg

师生在蓝色箱体区域内,通过计算机模拟出的场景,在场景中进行角色模拟,做到身临其境的直观感受。如果现场有观摩者,表演者与观摩者可同时通过电视屏幕与投影幕布,体验与观摩到虚拟仿真情景中的实训演练。虚拟情景实训系统将现实生活中的场景,和未知世界进行虚拟模拟(如:医院门诊室,手术室、药房等)。解决传统教学的枯燥与乏味,增强学生的直观体验感受,提高学习趣味,加深学习记忆。 

虚拟情景实训系统不仅可支持3D虚场景的无缝对接,也支持视频与图片文件与系统的无缝对接,使后台场景无限扩展。

下图就是系统视频文件植入系统后,与人物接合后的截图:

image012.jpg

虚拟情景实训系统可根据用户的需求量身创作极富创意的虚拟场景模型;也可按需协助用户对现有场景进行修改,从而彻底解决了用户在虚拟场景制作方面的后顾之忧。

五、直播预览与实时录制

系统提供直播预览窗口,并可将预览窗口输出到外接电视屏幕、投影幕布,呈现出的合成画面可以方便的提供给角色扮演者参考以及老师和同学进行现场观摩。同时系统提供图像录制功能,可将合成图像以WMV、MPEG 或 AVI 视频格式录制,轻松的完成课件制作,方便课后的教学评估和反复练习,可以将优质的视频影像留存作为实训类教学资源库。

六、高度集成设备与一站式操作界面,先进性与易用性的充分结合

系统不但集成了高性能的广播级色键器、还集成了背景影像控制、人物影像控制、背景视频控制、人物视频控制、字幕控制控制等功能,极大减少了信号线连接的繁琐,也减少信号的损失,提供极高的视音频质量,并极大地提高了系统的稳定性和可操作性,使得安装、操作简单方便。

系统采用简单易行的操作方式,大幅度减少了操作者的学习时间,操作人员只需像平常使用电脑一样拖放鼠标,便可以实现系统功能的所有操作。简单易用的图形用户界面减少了操作者培训时间,鼠标指针经过界面切换台上各个虚拟摄像机位时可预览虚拟摄像头的位置和运动轨迹。

七、课堂教学中,教师可通过鼠标、摇控器便可以实现教学。

虚拟实训系统的核心内容是要用有限的场地解决多种场景下的教学活动,系统基于OpenGL和DirectX三维图形平台的真三维图形系统,系统调用的虚拟场景是3DS MAX国际流行的三维建模软件创作的三维场景模型文件,具有真正的三维属性和场景景深,以及虚拟场景各物体在三维空间中的透视关系。采用高品质的专用3D图形处理卡,以及高度优化实时3D场景渲染卡,使得系统能够流畅地运行复杂的三维虚拟场景。保持前景和背景之间正确的透视关系,在视觉上更具有纵深感,更加真实。

虚拟教学实训是真三维虚拟系统,采用革命性的独特设计,无需传感器,采用独有的虚拟摄像机结构,使得产品的安装、初始调试、使用极其方便,省却了繁琐的安装调试过程,真正作到随架随用,一开就用,迅速快捷。一人即可实现多机位的操作工作,并且真实人像与实时渲染的三维虚拟背景同步运行。

 八、虚仿真情景实训系统在教学中能做到五大创新:

1)     全新的资源形式,便于网络共享传播

整个课程的录制只需要录制人自己操作即可实现,课程在录制时就实现了流媒体格式的压缩,录制完成后就可以直接在网络上使用。

2)     接近真实的实践体验,变化多样,趣味性足。

可以选择课程情景实训场景,学生们可以在此场景下,进行角色扮演的模拟实训练习,完全颠覆了以往枯燥的书本学习方式,引入书本学习→趣味体验→客观评估→反复练习→加深记忆,全新的学习方式。

3)     直观的感受学习。

实训的情景通过大屏幕可以实时的展现给其他同学,其他同学通过观摩,可以对实训的内容有直观的感受,帮助自己更好的完成练习。

4)     通过实时录像,课后可以反复观看,找到不足,反复练习。

与实训练习同步的是对实训内容的实时录制和储存。教师和学生课后可以通过录像的反复观看,找到问题,及时纠正。

5)     教学资源的生成和积累。

        教师可以把学生们优秀的练习录像作为教学资源使用,可以发布到网络平台中,供学生点播、学习。积累后可形成完整的实训类课程教学资源库。

大连工业大学虚拟仿真实训系统教室图片

 

IMG_8917.JPG    IMG_8928.JPG

IMG_8929.JPG    IMG_8933.JPG

 

 

 

 




Copyright © 2000-2013 版权所有:大连工业大学外国语学院
地址:辽宁省大连市甘井子区轻工苑1号 邮编:116034
访问统计: [3251246]