关键词： 新工科建设   铁道工程   BIM技术   虚拟现实技术   沉浸式教学模式   课程建设  

摘要： 铁道工程作为高等院校土木工程专业的一门核心专业必修课程，对培养土建领域具有国际视野的高等工程应用复合型人才意义重大。本文针对该课程教学过程中存在的突出问题以及面临的新形势、新挑战，通过对现有教学内容更新提质、多渠道寻求课程增效措施以弥合学时偏少的矛盾、持续突破传统教学限制并研究沉浸式课程实践方案、不断融入思政元素的同时赋予课程崭新内涵等教研教改探索，开发了一种能够有效提升教学效果的数字虚拟工地穿越与场景漫游沉浸式教学模式，并实现思政教育在教学全过程的无痕植入。该模式可为新工科建设背景下的土木工程专业人才培养、沉浸式教学模式改革以及课程建设提供有益借鉴。

关键词： 氢燃料电池电堆   Matlab建模   测控系统   计算机仿真  

摘要： 氢燃料电池因其能量转换率高、无污染、使用寿命长等优点,已广泛地应用于新能源汽车、工业用电、航空航天等领域,是动力电池的主要发展方向。本文以氢燃料电池电堆为研究对象,开发了一套测控系统,具体工作如下:(1)建立了氢燃料电池系统的数学模型,包括输出电压模型、电池阴极流道模型、电池阳极流道模型、质子交换膜水合模型、供给管道模型、辅助设备模型、返回管道模型,在Matlab/Simulink中搭建氢燃料电池电堆系统的模型,并对模型进行了稳态和动态的计算机仿真。(2)确定测控系统的功能需求,开展了氢燃料电池电堆测控系统的硬件系统设计,主要有气体供给子系统设计、冷却与加湿子系统设计、数据采集与控制子系统设计和供电子系统设计,并完成了测控系统的搭建。(3)根据测控系统软件设计需求,在Lab VIEW上进行了相关模块系统的设计。相关模块设计主要有气体供给模块设计、气体加湿模块设计、冷却模块设计、电子负载模块设计、安全报警模块设计、数据显示、存储模块设计和人机交互界面设计等。(4)考虑测控系统的安全性以及人员的可操作性,开展了虚拟测控系统设计。以测控系统为基础,进行了软件接口的设计,对建立的氢燃料电池系统Simulink模型进行实验,验证了虚拟测控系统的准确性。

摘要： 在当代艺术的发展潮流中，行为艺术作为当代艺术中的一种，它具有直观的表达方式并且天然地带有传播属性和传播符号。行为艺术缩小了艺术家和观众之间的距离，在传播艺术信息的过程中更加直观。但行为艺术的传播媒介无法长期保留是极大问题，它的传播媒介急需一种新的模式。本文在对行为艺术传播信息的创新性研究中，主要从三个方面进行阐述：(1)行为艺术的传播学；(2)艺术信息的重要性；(3)新技术融合的传播方式。从对行为艺术的基础传播理论和传播信息及改善传播媒介入手，通过研究虚拟现实技术和行为艺术结合可行性，去改善其局限性，充分发挥行为艺术传播优势。

关键词： 虚拟现实技术   大庆精神   虚拟展馆   Unity3D   文化传播  

摘要： 随着我国文化事业和文化产业的蓬勃发展,中华优秀精神文化的传承与保护也逐渐被人们所重视。大庆精神作为我国深厚文化底蕴的重要组成部分,其继承与传播在当今时代具有深刻的意义。虚拟现实技术是近年来发展较为迅速的新技术,凭借其技术优势广泛应用于文化传播领域,虚拟景区、虚拟博物馆、虚拟展厅等逐渐成为了文化领域的新潮流。这种虚拟展示形式将现实场景呈现于虚拟环境之中,用户足不出户即可实现对虚拟场景的参观,身临其境的同时体验到别具一格的文化氛围。本文基于虚拟现实技术,以东北石油大学大庆精神育人展馆为例,借助Unity3D引擎及C#语言,完成了大庆精神育人展馆VR系统的设计与开发,成功实现了大庆精神的数字化传播。论文首先对大庆精神育人展馆进行了介绍,并对大庆精神的内涵与发展进行了研究,重点阐述了虚拟展馆开发的国内外研究现状以及大庆精神传播的数字化趋势,阐明项目传播大庆精神、弘扬爱国情怀的目的与意义;随后对基于VR技术的文化体验活动进行研究,引入设计学中的多感官体验设计理论与情感化理论,分析VR场景文化氛围的营造路径,明确大庆精神VR体验系统的优势设计要点;再对大庆精神传播中的VR技术应用进行了研究,对系统开发所需要的理论与前沿技术进行了相关介绍,为系统的开发提供技术准备,并确保设计具备创新性;接着对系统中的功能性需求和非功能性需求进行分析,对系统的功能和展示内容进行整体设计和规划实现系统功能的同时满足用户的精神文化需求;最后运用相关技术,根据设计部分对大庆精神育人展馆VR系统进行开发,包括场景效果的实现、漫游方式的设计、语音讲解的录制与交互功能的实现等;在系统完成初步开发后进行测试,根据测试结果对系统进行调整,随后将系统打包发布,完成大庆精神育人展馆VR系统的设计与实现。该系统可以作为应用程序在PC端运行,或在学校官网上进行展示,系统稳定性好,体验性佳,可以很好地满足用户对于大庆精神文化的学习与体验需求,在学校的宣传上也能起到十分积极的正面作用。

关键词： 虚拟现实技术   虚拟现实新闻   媒介技术   新闻报道实践  

摘要： 技术在媒介发展历史中扮演重要角色,技术发展促进了社会生产方式交往方式的变革,技术水平与现代文明息息相关,不仅改变了新闻生产传播方式,更改变了人们信息获取方式与解读方式,进一步推动人类迈入高度信息化社会的崭新时代。VR作为新兴媒介,以独特的方式为用户带来了身临其境的体验感,也改变了传统的新闻生产方式,对当前媒体新闻生产提出了新要求。本文运用了案例分析法与统计分析法,将央视网与新华社的VR新闻实践作为研究对象,分别从媒介技术理论和新闻实践角度进行探究。首先,从媒介理论角度入手,将媒介技术理论作为研究的理论框架,分析在VR媒介阶段下媒介技术理论的沿袭与革新。其次,从媒体实践角度入手,从时间维度考察两大媒体的VR新闻实践动态,分析两大媒体在2018-2022年发布的VR新闻作品在报道形式、报道选题、新闻叙事、产品分发和运营方面的情况,以发布在央视网和新华社的官网和手机客户端的VR新闻作为样本进行思考。最后基于前期的分析,反思VR新闻领域目前的生产困境,分析目前VR新闻的发展现状与存在的问题,并给出具体优化策略。研究发现,VR技术正处于动态发展过程,VR技术经历了技术狂热期、低谷期和爬升光明期,与技术成熟曲线相吻合,其中作为传播媒介的VR仍能延续媒介技术理论,可延伸人的感官、有其自身的媒介偏向、能对旧生媒介进行补偿并依然具有媒介人性化趋势。同时也发现央视网和新华社在VR新闻实践中具有不同的探索路线,VR新闻报道中在技术不足、新闻生产乏力、新闻伦理和资源匮乏等层面存在问题。最终,本文针对以上问题,提出创新技术驱动、提高内容质量、制定标准与规范、人才培养等具体可行性建议,并进一步提出优化策略,以期为国内媒体在未来VR新闻领域发展提供建议,未来能在VR新闻实践得到更好的传播效果。本文也希望可以对其他“VR+”领域,在实践探索时起到借鉴和指导作用。

关键词： 虚拟现实   学习支架   小学语文写作  

摘要： 信息时代下,快速发展的科学技术为教育领域的发展注入了新的血液。如何让科学技术为教学服务,成为当前教育研究者越来越关注的话题。语文是一门基础学科,写作是语文课堂的重要组成部分,写作教学中重要的一环是提供写作情境。但在写作教学中,教师难以让学生有真实的体验和情感表达,无法真正激励学生的写作兴趣和动机,导致写作自信心不足,难以在写作时进行创造性表达。虚拟现实(Virtual Reality,以下简称VR)可以创设多感官的学习情境。虽然多感官的情境交互为学生提供了身临其境的体验,但是这也导致了单位时间内的认知负荷超载。学习支架能够分解任务难度,帮助学生穿越最近发展区,有效降低认知负荷。本研究围绕着“如何开发基于学习支架的VR系统”和“基于学习支架的VR系统如何提高小学生语文写作能力?”提出四个研究问题:第一,如何开发基于学习支架的VR系统?第二,如何在基于学习支架的VR系统中提高学生的语文写作能力?第三,学生使用基于学习支架的VR系统进行写作学习,对其创造性思考倾向、自我效能感、学习动机有何影响?第四,学生使用基于学习支架的VR系统,是否可以降低小学生语文写作学习认知负荷?本研究开发了基于学习支架的VR系统,以期帮助学生在VR情境中建构知识,提高学习动机和自信心,最终进行创造性写作。根据前期所设计的基于学习支架的VR系统,选取适合的开发平台进行实例开发,并采用了文献研究法、准实验研究法和调查研究法。准实验研究法具体为:选取同一位教师授课的三个班级进行准实验研究,实验组使用基于学习支架的VR系统;控制组1使用无学习支架的VR系统;控制组2由教师使用传统的PPT进行授课。实验数据结果显示,学习支架嵌入到VR系统后,可以有效降低学生的认知负荷。而且相比于两个控制组的学生,使用学习支架的VR系统的学生在学习成绩、学习动机、自我效能感和创造性思考倾向均有显著提升。通过访谈了解到大多数使用基于学习支架的VR系统的学生对该系统的评价良好,认为VR系统有趣又有益。这说明通过学习支架可以引导学生与系统的交互并学习的发生。但基于学习支架的VR系统中的学习资源不够丰富,实验周期较短等不足,希望在后续的研究中能丰富学习资源,设计进阶版的VR系统满足学生的学习需求,延长实验周期并将其应用到更多的学科中,以取得更好的研究成果。

关键词： 虚拟现实技术   虚拟手术   组合式碰撞检测算法   腹腔积液模拟  

摘要： 在进行腹腔积液叩诊和腹腔穿刺手术时需要医生具备熟练的手术操作,才能减少由于操作失误而导致病人的损伤,而这需要通过大量的临床实践才能具备。在传统的医学手术训练中有着医学生训练后手术熟练度不够以及手术材料成本高且不能反复使用等问题,而虚拟手术可以解决这些问题。虚拟手术是通过计算机模拟出虚拟人体模型和手术环境,利用虚拟现实交互设备实现交互,能够逼真的模拟临床手术的整个过程。与传统的手术训练相比,虚拟手术有着无损伤性和可重复性的优点,同时也有着系统性能消耗大以及交互性差等问题。为此本文利用虚拟现实技术,在腹腔积液虚拟叩诊和腹腔虚拟穿刺的手术的过程中,采用渲染的方式对腹腔积液进行模拟,通过碰撞检测方法实现数据手套的人机交互,实现了在虚拟场景中能够进行叩诊和腹腔穿刺手术的功能,达到了提高医学生手术操作的熟练度以及节省手术训练的成本的目的。本文主要成果包括以下几个方面:首先,针对传统虚拟手术系统性能消耗较大以及交互性差等问题,在分析常用的碰撞检测方法以及对比它们所消耗性能的基础上,提出一种基于基本碰撞体的组合式碰撞检测方法,通过具体情况对不同的碰撞物体添加合适的碰撞体,尽量减少复杂物体使用网格碰撞体来进行碰撞检测,达到了降低系统性能消耗的目的,并基于HTC VIVE虚拟现实头显和VRTRIX数据手套等设备实现交互,改善了虚拟手术系统的交互效果。其次,针对腹腔积液模拟效果较差且性能消耗较大等问题,通过分析对比常见的模拟腹腔积液的三种方式,选择渲染方式并通过在Shader Graph中连接功能节点来模拟腹腔积液,并在代码中通过三角函数实现了腹腔积液随虚拟人体模型卧姿变化而动态调整的效果,使模拟的腹腔积液更加逼真且性能消耗更低。最后,本文采用优化后的腹腔积液模拟方法和组合式碰撞检测方法,通过Unity3D虚拟现实开发引擎设计并开发了腹腔积液诊断系统,实现了在虚拟场景中可以沉浸式的进行虚拟叩诊和腹腔虚拟穿刺手术,解决了传统叩诊不能对腹腔积水的病人进行反复训练以及传统腹腔穿刺手术训练没有逼真手术效果的问题。

关键词： 虚拟现实技术   静电纺丝   虚拟仿真系统  

摘要： 随着现代科技的高速发展,虚拟现实技术(Virtual Reality)已经逐渐走入人们的生活,应用于教育、医疗、文化和科技等领域。虚拟现实技术可利用计算机搭建虚拟环境,人们通过鼠标、键盘和HTC VIVE等设备虚拟环境进行交互,在教育领域中,可提高人们的学习效率,改变传统学习方式。 本研究将虚拟现实技术与静电纺丝实验相结合,以DP30静电纺丝机为主要实验机器,以羟甲基壳聚糖和聚环氧乙烷为实验材料的静电纺丝实验进行研究,搭建基于虚拟现实技术的静电纺丝纳米纤维虚拟仿真系统。在3Ds Max中完成机器模型和实验场景搭建,在unity中完成静电纺丝虚拟仿真实验的开发,并发布PC应用。 本系统具有理论学习、机器认识、和仿真实验等功能,实现了完整的实验流程。利用法线纹理映射技术增加模型的真实感,使用混合碰撞检测技术增加发生碰撞时的真实性;不仅具有趣味的交互和直观的实验现象,还有具体的实验结论。本虚拟仿真具有静电纺丝理论和静电纺丝虚拟实验等模块,通过系统学习静电纺丝理论,理解实验的流程和原理,以及通过仿真实验中对静电纺丝实验电压、流量、喷头直径和质量分数四个参数的调整,展现不同的宏观和微观现象,可以增加学生对静电纺丝实验的理解;通过机器认识模块可以使学生充分认识机器的各部分,知晓仪器的使用方法;通过实验安全考核,提高学生的安全意识,规范学生的实验流程。该系统成功的虚拟现实技术应用于静电纺丝实验中,通过输入不同的实验参数,增加学生参与感,虚实结合增加对实验结论的理解。该虚拟仿真系统有效的满足了新时期高校改革的目标,弥补高校实验资源的不足。

关键词： 中小艺术馆   艺术馆美育   虚拟现实技术  

摘要： 中小艺术馆作为社会美育的主阵地,发挥着重要的社区美育功能。如何充分利用自身优势,建设特色美育功能,满足大众增长的美育需求,是中小艺术馆当前面临的挑战。本研究以此为背景,尝试利用虚拟现实技术,开展特色美育实践,探索中小艺术馆美育发展路径。研究首先对中小艺术馆美育进行概述,分析国内中小艺术馆现状与发展前景。其次通过分析艺术馆美育中应用虚拟现实技术的理论基础,与该技术在中小艺术馆美育中的应用价值,探讨中小艺术馆美育应用虚拟现实技术的现实意义。在前文的理论基础上,研究以刘江艺术馆为例,开展虚拟现实技术支持的特色美育实践。通过实地调研分析法,对艺术馆空间、馆藏作品和面向人群进行调研,因地制宜制定虚拟现实技术支持的艺术馆美育实践方案。最后,对刘江艺术馆美育实践所取得的成果进行总结与反思,发现虚拟现实技术的应用对艺术馆展陈时空的拓展、美育功能的提升具有很大的促进作用。本研究主要的意义在于通过引入虚拟现实技术,开展提升中小艺术馆的美育职能和美育影响力的实践,探索中小艺术馆特色美育发展路径,以此为其他中小艺术馆开展相关技术探索、突破发展瓶颈提供参考。

关键词： 身体意象   社会比较   比较对象   比较方向   虚拟现实技术  

摘要： 身材焦虑、容貌焦虑等问题在女大学生群体中屡见不鲜。研究显示,对于身体意象的错误认知,与节食、低自尊、社交焦虑等高相关,直接影响个人身心健康发展。因此,探究女大学生身体感知和认知的影响因素具有重要意义。社会文化理论阐述了媒体和同伴在塑造个人身体意象过程中的重要作用,个人通过将自己和媒体中的明星形象、身边同伴进行社会比较,内化了社会文化定义的“标准身材”“完美身材”,从而影响了对于身体的感知和认知。本研究主要探究社会比较对象(明星、同龄人)的不同比较方向(向上比较、向下比较)如何影响女大学生身体意象。使用虚拟现实技术,研究一参考模特刺激呈现范式,构建走秀舞台场景以引发社会比较,探究不同相似性和比较方向的比较对象对比较结果的影响;研究二参考运动视频刺激范式,将呈现场景由走秀舞台改为运动跑道,以探讨身体功能关注条件下的社会比较结果和其对社会比较负面影响的缓解作用。具体而言,研究一采用2(不同相似性的比较对象:明星,同龄人)×2(比较方向:向上比较,向下比较)的被试间设计。自变量为社会比较对象和比较方向,因变量为身体意象的变化。另外,还对个人的身体满意度这一重要特质进行了测量。方差分析表明,比较方向主效应显著,向上比较组的身体意象负面影响更大;交互效应显著,在向上比较时,明星组的身体意象负面影响更大,在向下比较时,同龄人组的身体意象负面影响更大。研究二探究功能关注的条件对身体意象社会比较过程的影响。同样采用2(明星,同龄人)×2(向上比较,向下比较)的被试间设计。方差分析表明,在功能关注的条件下,比较对象主效应显著,同龄人组的身体意象负面影响更大;比较方向主效应显著,向上比较组的身体意象负面影响更大;交互效应显著,在向下比较时,明星组对身体意象产生正面作用,而同龄人组产生负面影响。对研究一、研究二结果进行比较,以探讨身体功能关注对身体意象社会比较负面影响的缓解作用。对研究一、二身体意象偏移量的差值进行配对样本t检验,证明身体功能关注缓解了社会比较对身体意象的影响。方差分析表明,比较对象主效应显著,明星组比同龄人组缓解作用更大。虚拟现实技术不仅能精准控制实验条件,也确保了生态效度,参与者唤醒高、场景真实。本研究使用虚拟现实技术,以弥补现有研究方法上的局限。本研究中,相较于量表测量,虚拟现实技术能更细微准确地捕捉到个体身体意象的细微变化。研究发现:(1)社会比较对象影响女大学生身体意象,影响方向由社会比较方向决定,在向上比较时,与明星比较对身体意象的负面影响大于与同龄人比较;在向下比较时,与同龄人比较的负面影响大于与明星比较;(2)关注肥胖明星的身体功能对身体意象产生积极作用;(3)身体功能关注缓解了社会比较对身体意象的负面影响,关注明星的身体功能比关注同龄人的缓解作用更大。