关键词： 交互设计   航空发动机虚拟装配   交互体验   设计评价   虚拟现实  

摘要： 虚拟装配是航空发动机设计与制造过程中的关键技术之一,实现了其装配工艺设计等功能以及对装配人员的培训,对提高航空发动机的装配质量等方面具有积极作用。目前有关虚拟装配的研究多集中在系统的设计开发和关键技术的应用层面,缺少对虚拟装配系统交互设计的研究,导致用户在使用过程中存在交互效率低等问题。论文以虚拟现实交互性特征和交互设计框架为理论基础,对虚拟装配系统的交互设计展开研究,旨在构建虚拟环境下的虚拟装配系统交互设计方法,为航空发动机虚拟装配系统提供更好的用户体验。论文主要工作和成果如下:1.以虚拟现实技术和交互设计理论为支撑,分析虚拟现实环境下的交互设计目标和原则,结合交互设计相关评价方法,形成航空发动机虚拟装配交互设计流程。2.对虚拟装配交互设计中的人机工程、交互界面范式、信息架构以及交互界面等设计要素进行梳理归纳,研究相应设计规范,为设计实践提供理论指导。3.通过用户访谈、焦点小组等用户研究方法,获取虚拟装配系统目标用户需求和功能需求。根据用户研究结果,建立航空发动机虚拟装配信息架构和交互任务,并以配对对比法确立用户感知明显的交互设计需求特征。4.运用实验研究方法,对用户感知明显的交互设计需求特征进行优化设计。以用户情绪、虚拟现实临场感和用户偏好作为虚拟装配交互体验评价指标并以任务负荷、任务绩效作为虚拟装配交互操作评价指标,探究虚拟装配交互控制和界面形式的具体设计策略。实验结果表明虚拟手设计和手持式界面可有效改善航空发动机虚拟装配操作任务的交互体验。5.以虚拟装配交互设计规范和优化策略,对航空发动机虚拟装配系统进行交互设计实践,通过用户体验量表进行用户体验评价,结果表明论文的航空发动机虚拟装配交互设计用户满意度和可用性较好。

关键词： 实验能力   初中物理电学实验   HTC VIVE   虚拟现实技术  

摘要： 虚拟现实技术因其强大的功能和特性在教育教学领域获得了较高的关注度,近些年来,在教育信息化的步伐不断向前迈进下,基于虚拟现实技术的虚拟实验系统逐渐应用于各个学科教学中。电学实验在整个初中物理实验的构成中占据了较大的比重,然而在实际的实验教学中,由于电学实验本身存在的危险性、高耗材性以及容易受到课堂时间、场所的限制,学生的实验过程难以保证,相关的实验技能也得不到有效的提升。因此,为了解决初中物理电学实验教学中存在的各种问题,保障学生的实验过程从而锻炼他们的实验能力,本文充分利用了虚拟现实技术以及HTC VIVE设备的优势,为学生构建了一个电学虚拟实验系统,该系统可以使学生不受时间、地点的限制,在相对安全的环境下学习电学基础知识并开展相关的电学实验,除此之外,相较于一般的桌面式虚拟实验系统,该系统不仅提升了沉浸性,也提供了更加多样化的反馈方式和更具真实感的交互体验。本文的主要研究工作如下: (1)设计具有代表性的初中物理电学虚拟实验。在义务教育物理课程标准的指导下深度挖掘初中物理教材,从中选取了“连接串联电路和并联电路”、“练习使用电流表”、“练习使用电压表”、“练习使用滑动变阻器”、“伏安法测电阻”5个基础实验,并结合HTC VIVE的优势和特点,在相关目标和原则指导下进行虚拟实验设计。 (2)针对电学实验过程中的常见错误操作,利用提供了基于视觉、听觉、触觉上的多种反馈。整理了实验过程中学生容易出现的错误操作以及这些错误操作可能引起的后果,并利用HTC VIVE为学生提供集视觉、听觉、触觉为一体的反馈,旨在帮助学生养成符合规范的操作习惯,提高他们的实验能力和安全意识。 (3)基于HTC VIVE设计并开发了具有多功能、多资源、多反馈的初中物理电学虚拟实验系统。根据初中物理电学实验的相关内容并制作了多维度、多表现形式的学习资源并将其嵌入到系统中,根据实验教学的一般流程和相关需求设计并实现了初中物理电学基础知识学习模块、初中物理电学实验方案展示模块、初中物理电学虚拟实验操作模块以及学习成果检测模块。

关键词： 虚拟现实技术   乒乓球教学   混合式教学   模式构建   实证研究  

摘要： 以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,树立“健康第一”教育理念,深化体育教学改革,构建科学、有效的体育与健康课程教学新模式,强化“教会、勤练、常赛”的体育教学新目标。然而,高校体育公共课长期存在着“体”与“教”割裂的问题,这些问题还涉及到顶层设计、政策体系、体制机制等亟待脱离的现实困境。因此,“教会、勤练、常赛”能否真正落实,关键还看是否能实现“一体化推进”。为保障“教会、勤练、常赛”真正落实,逐步成为常规化、规范化、系统化的教学组织模式,各学段体育教育工作者们需要在理念、目标、组织、资源等方面进行深度发掘,对“技术、时间、空间”进行整合,并通过不断创新使体育课程与虚拟现实技术进行深度融合,拓展学生获取各种体育学习资源的途径,推动校内校际、课上课下混合式教学。在教学实施中,使学生在虚拟的环境下进行体育理论知识和技能的学习,在体育锻炼中享受竞争与表现的乐趣,提高学生运动成就感,实现从激发兴趣到形成志趣。促进以学生为主体的教与学方式的转变,提升学生的自主创新学习能力,从而在真正意义上使学生的自我实现感及自我效能感得到提升。虚拟现实技术运用于体育教育领域,是推进体育教育现代化的一个重大举措,不仅为体育教育改革提供了机会,更是对促进我国高校体育教学改革具有重大意义。虚拟现实技术的运用有助于明确未来我国高校体育教学的发展方向,促进高校体育教学活动的设计和实施,是落实“教会、勤练、常赛”的关键所在。为进一步落实虚拟现实技术在乒乓球教学中的应用,将虚拟现实技术与大学乒乓球公共选项课进行融合,构建课内外混合式乒乓球教学模式,力图打造高质量的体育课堂,使“教会、勤练、常赛”实现课内外联动开展课余体育活动、体育锻炼,有效组织学生参与教学比赛和竞技比赛活动,使学生在体育运动中享受竞赛的乐趣,从激发学生兴趣到形成志趣,达到培养学生积极进取、顽强拼搏的精神,塑造积极向上、团结协作、遵守规则等良好品格的体育教学效果。本研究将基于虚拟现实技术的混合式乒乓球教学模式,应用到乒乓球选项课,通过运用文献资料法、实验法、问卷调查法、数理统计法、逻辑分析法探究具体教学效果。通过学生自主选课所生成的两个班级,随机抽取一班为实验组,另一班为对照组。在2021—2022学年第一学期完成18周的教学干预实验后,对实验前后不同组别学生乒乓球技术动作、比赛能力、身体素质、情绪状态、体育学习兴趣的相关数据进行对比分析后发现,混合式教学模式在提高学生乒乓球技术动作、比赛能力、调节学生情绪状态、培养学生体育学习兴趣方面均起到积极的作用,但对提高学生身体素质没有显著作用。主要结论如下:1.基于虚拟现实技术的混合式教学模式和传统教学模式均对提高大学公共体育课学生乒乓球技术水平具有显著作用。但相比于传统课堂教学,结合了虚拟现实乒乓球游戏的混合式教学能够更为有效的提升学生的比赛能力。2.基于虚拟现实技术的混合式教学模式和传统教学模式对提高大学公共体育课学生1分钟平行摸球台具有显著作用,对提高实心球与4×10折返跑这两项身体素质水平没有显著作用。3.基于虚拟现实技术的混合教学模式和传统教学模式均对调节大学公共体育课学生情绪状态具有显著作用。但相比较于传统课堂教学,混合式教学模式在虚拟乒乓球游戏的加持下能够给予学生良好的情绪体验,使学生保持良好的情绪状态。在体育学习兴趣方面,相比较于传统课堂教学,混合式教学模式给予学生一个“创新型、共享型、应用型、互动型、参与型”的教学环境,能够有效地提升学生掌握乒乓球技术动作的学习效率,从而提高学生的对乒乓球的兴趣。

关键词： 虚拟现实技术   教育应用潜力   对策  

摘要： 虚拟现实技术是以现代信息技术为依托的新型教育模式，也是现代教育学发展的支撑，将其应用到教育领域可以持续增强教育质量以及合理性，最大程度提升教育教学规范程度，具备十分优异的应用潜力。基于此，文章就以虚拟现实技术教育应用潜力为立足点，对其应用进展以及策略进行分析和研究。

关键词： 虚拟现实技术   信息技术   实践教学   计算机系统组成  

摘要： 信息时代,伴随着科学信息技术的快速发展,虚拟现实技术作为一门涉及融合众多学科技术的高新技术,已经全面应用在军事、科技、体育、医疗等各个领域。虚拟现实技术辅助信息技术课程的实践教学具有激发学生学习兴趣、增强实践训练的体验、屏蔽了实验条件的限制,为初中信息技术课程的任课教师提供了全新的教学模式。本文从虚拟现实技术的特点及应用入手,阐述了虚拟现实技术在各领域特别是教育领域中的应用情况,通过对中学信息技术中的计算机系统组成这部分的实践教学现状进行调查,并通过调查数据结果,对虚拟现实技术应用于中学信息技术课程计算机系统组成实践教学进行分析,制定了研究使用的虚拟实验系统平台,并根据课程实践教学内容的不同,结合虚拟现实技术的特点,设计了相应的教学案例用于课程的实践教学,并对实际的教学效果进行调查评价,通过数据分析,最后得出虚拟现实技术应用于中学信息课程实践的辅助教学中的研究结论,并进行总结不足和展望,以更好的发挥虚拟现实技术在信息技术课程实践教学中的指导作用。

关键词： 轨道角动量   光纤耦合器   计算机仿真   神经网络  

摘要： 在“互联网+”的大背景下,信息传输量飞速增长,轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）模式成为了空间光与光纤通信领域新型空分复用技术的研究热点。由于OAM模式独特的光学特性,光纤OAM模式的激发转换成为了该领域的难点问题。此外,近年来神经网络卓越的数据拟合能力为光纤结构与光学特性之间建立了一座桥梁。借助神经网络,研究人员可以快速地预测光纤的光学特性,从而辅助结构的设计与优化。本文主要研究的内容如下:（1）提出并设计了一种多通道轨道角动量光纤耦合器。本文针对不同种类光纤OAM模式的激发转换,利用传统计算机仿真技术,基于“相移式耦合”理论模型,提出了一种简单紧凑的全光纤多通道OAM模式耦合器,并对光纤结构进行了仿真优化调整。研究了每个超模的模场、相位、耦合波长和不同传播长度下生成OAM模式的纯净度等特性。最终得到的光纤耦合器能够实现从四个通道分别输出四种不同的OAM模式。（2）提出了一种基于神经网络的光学特性预测方法。在光纤耦合器设计过程中,虽然传统计算机仿真技术在一定程度上解决了高强度数学物理仿真计算,但计算速度慢,效率低。同时,研究人员仍需花费大量时间去调整光纤结构,并根据直觉经验反复试错,在科研工作中不可避免地出现大量重复性工作,效率有待提高。本文通过建立人工神经网络,能够实现对光纤耦合器内诸如耦合波长等光学特性的预测。以OAM光纤四个模式激发为例,分别建立并设计了预测网络,测试结果证明预测精度较好。该工作与传统的仿真技术相比,速度更快,效率更高,为光学元器件的设计提供了一定的参考价值。

关键词： 电子音乐   虚拟现实技术   同频感知   音响设计   视听联觉  

摘要： 面对虚拟现实环境下,电子音乐创作、音乐编配和音响设计,是电子音乐领域探究的一个新课题。此论文的研究主要为说明虚拟现实场景中电子音乐的音响设计与应用方式研究。其中分析了虚拟现实场景中电子音乐的研究背景及研究的目的和意义,并对文中的相关名词进行概念解释,明确了研究的范围。通过对国内外虚拟现实技术和电子音乐的相关研究文献进行罗列整理并分析现状,在此基础上运用VR技术与电子音乐空间创作思维进行融合初创,来探索新兴的电子音乐呈现方式,并展望电子音乐与VR技术两种学科交叉融合新领域,为电子音乐创作在沉浸式视听环境下拓展新的思路。

关键词： 逃跑决策   安全边际距离   虚拟现实技术   逃跑起始距离  

摘要： 逃跑是猎物躲避捕猎者的主要方式之一,对生存具有重要意义。动物领域研究显示逃跑决策是收益和损失的综合考虑,并且提出了满足安全边际时间和距离的最佳逃跑模型。然而受限于实验条件的限制,人类的真实逃跑决策过程还不清楚。无线虚拟现实(VR)技术的出现为研究人类的逃跑决策提供了可能。本研究采用VR技术,构建虚拟的老虎攻击危险场景,探讨人类的逃跑规则。在研究一中,37名被试观看一头奔跑过来的老虎,自由选择何时逃跑到身后的掩蔽处。当逃跑时,老虎离被试越近,被试获得的被试报酬越多。研究结果显示,逃跑起始距离(FID,逃跑发生时老虎与被试的距离)随着老虎速度的增大而增加,随着掩蔽距离的增大而增加。此外,安全边际距离(被试到达掩蔽处时老虎与被试之间的距离)模型比安全边际时间(被试到达掩蔽处时老虎与被试之间的时间)模型能够更好地解释被试的逃跑决策。然而,被试逃跑的安全边际距离并不稳定,随着速度的增大呈现下降的趋势。本文进一步探讨人类安全边际距离的计算是否由感知老虎的速度不准确导致的。本文分析了被试口头报告的老虎速度,根据安全边际距离模型对安全边际距离进行矫正,发现校准后的安全边际距离仍然不固定,其原因可能是报告值不准确。因此,在研究二中进一步测试被试对老虎速度的感知值。实验招募了18名参与过研究一的被试,通过按键估计老虎的速度,并对安全边际距离进行矫正。结果显示,矫正后的安全距离边际不再受到老虎速度的影响。本研究说明人类可能具有稳定的安全边际距离,并根据安全边际距离模型进行逃跑决策。

摘要： 虚拟现实技术它是指利用计算机或者其新的传感器创造出的一种人机交互手段，其中虚拟技术结合了计算机技术，图像学技术以及仿真学技术，在多维空间上创造出虚拟现实的图像化。同时运用图像化的方式创造出一种沉浸式的虚拟信息环境，并且与环境进行相应的交互。在国内的土木工程管理以及城市更新中均会用到虚拟现实技术，让城市更新具有科学性，精确性，并且更好的指导旧城居住更新中的改造与设计。