本發(fā)明涉及教學領域，尤其涉及一種借助虛擬現(xiàn)實及軟件研發(fā)技術的輔助教學方法。

背景技術：

目前，在計算機輔助教學當中存在許多軟件工具，通過這些工具教師能夠制作出用于教學的各種課件，如offi ce文檔、視頻、交互式動畫等。但是，這些課件的存儲與管理非常零散且數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，教師很難針對資源素材進行重復利用，造成制作效率低下。另外，教師在制作課件的過程中有時需要使用多個不同的軟件制作工具，而這些工具軟件互相之間無法關聯(lián)，給課件制作帶來了極大的不便；目前的計算機輔助教學大多采用傳統(tǒng)的電子文檔或影音媒體進行表達，學生缺少直觀感知，對于學習過程中的難點很難理解，教師也無法得知學生的學習效果。

在傳統(tǒng)教學培訓領域中，控制對象作為檢驗教學效果的終極方法被廣泛應用到整個教學過程，但隨著社會科學技術的發(fā)展，實物控制對象越來越復雜、越來越龐大，成本越來越高，而作為引入教學必要手段，其越真實，達到的效果越好，而其體積、成本、綜合應用環(huán)境匹配使其很難直接走進教室，并且還要適應教學人數(shù)規(guī)模的要求，人們開始尋求折中且經(jīng)濟的做法，建立模擬實訓對象，使用文字標簽和指示燈在圖案上進行演示，其結構簡單，經(jīng)濟適用，因其脫離實際，造成學習興趣缺乏，嚴重影響教學效果，于是人們開始適用軟件仿真技術，適用視頻或flash，引入軟件技術，在演示原理上取得了較好的效果，但其完全脫離實際，并且對實物進行效果美化，增加了學生學習興趣，達到了一定的學習效果提升，但其完全脫離實際，無動手實際操作，僅停留在理論學習階段，隨著時間推移，作為教輔的工具慢慢的被邊緣化。

隨著技術進步和發(fā)展，3D虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展條件已經(jīng)成熟，通過3D虛擬現(xiàn)實技術，運用計算機的采集分析及通信原理，將控制對象在3D場景中現(xiàn)實化處理，并通過通信送入輸入輸出接口，既完成原理驗證，也提高學生的動手能力，同時，通過現(xiàn)場工程應用虛擬化，使學生能夠身臨其境的進行學習，教學培訓的老師也能夠將其難于表達的現(xiàn)場環(huán)境通過虛擬現(xiàn)實技術簡潔明快的表達清楚，達到工學一體化的教學效果。

虛擬現(xiàn)實技術是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，他利用計算機生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用沉浸到該環(huán)境中，虛擬現(xiàn)實技術是仿真技術的一個重要的方向，是仿真技術與計算機圖形學人機接口多媒體技術傳感器技術網(wǎng)絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現(xiàn)實技術主要包括模擬環(huán)境，感知、自然技能和傳感器設備等方面。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中存在的缺點，而提出的一種借助虛擬現(xiàn)實及軟件研發(fā)技術的輔助教學方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種借助虛擬現(xiàn)實及軟件研發(fā)技術的輔助教學方法，通過軟件開發(fā)技術建設教學管理平臺，由教學管理平臺提供一系列標準WEB接口服務，利用應用程序二次開發(fā)技術開發(fā)常用工具的擴展程序，擴展程序在提供基礎集成功能的同時調用教學管理平臺的接口服務，從而實現(xiàn)教學管理平臺與常用工具間的無縫連接，教學管理平臺包括我的工作空間模塊、教學課件管理模塊、教學實訓模塊、系統(tǒng)集成模塊、教學測試模塊、教學評估與反饋模塊、查詢與檢索模塊和權限管理模塊；方法具體包括以下步驟：

S1、輸入輸出步驟：用于處理信號，并接收控制主機發(fā)出的信號，對輸入輸出信號進行自定義；

S2、邏輯運算步驟：通過對比數(shù)據(jù)庫的點位數(shù)據(jù)變化分析，根據(jù)導入的虛擬場景及設備模塊的物理屬性的變化進行邏輯運算，并將運算的數(shù)據(jù)通知數(shù)據(jù)庫進行更新數(shù)據(jù)；

S3、建立虛擬場景步驟：建立虛擬場景，根據(jù)不同的應用和教學實際需要，進行虛擬場景變換；

S4、設備模塊通過軟件界面的操作選擇，加載到虛擬場景中，根據(jù)事件的變化，完成人機交互。

優(yōu)選地，所述教學課件管理模塊包括教師端與學生端，所述教師端用于管理個人課件文件，同時具有在線瀏覽功能、發(fā)布課件及課件共享功能；所述學生端具有課前預習、課件自學、課件下載及作業(yè)提交功能。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)集成模塊用于課件制作以及電子文件的提交，通過針對不同創(chuàng)作工具的二次開發(fā)實現(xiàn)與教學管理平臺資源庫的關聯(lián)。

優(yōu)選地，所述步驟S1輸入輸出步驟中，能夠處理的信號包括電流、電壓、總線檢測、脈沖、數(shù)字量、模擬量信號。

優(yōu)選地，所述步驟S2邏輯運算步驟中，通過對比數(shù)據(jù)庫的點位數(shù)據(jù)變化分析，根據(jù)導入的虛擬場景及設備模塊的物理屬性的變化進行邏輯運算，并將運算的數(shù)據(jù)通知數(shù)據(jù)庫進行更新數(shù)據(jù)，并將結果通知到時間模塊。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明通過應用程序二次開發(fā)技術將各種異構、零散的教學資源、多媒體素材進行整合，實現(xiàn)教學管理平臺與教學課件制作的相關工具無縫連接，教師在課件制作過程無需進行格式轉換、多程序切換等動作，提高了教學課件的制作效率及資源素材的重復利用率；通過計算機網(wǎng)絡、計算機軟件技術、虛擬現(xiàn)實技術解決教學指導、教學測試、教學模擬、教學互動等問題，改變了教師傳統(tǒng)的教學模式，降低了教師的教學難度；通過虛擬現(xiàn)實技術輔助教師教學，進行模擬教學、模擬教學測試、實驗仿真，將教師在教學過程中的教學難點通過虛擬現(xiàn)實場景進行表達，學生以游戲的方式進行學習和測試，便于學生理解、記憶，提高了教學質量；能作為學生學習效果的測試平臺，對教學效果進行監(jiān)測，降低了教師的教學成本以及學生的學習難度。

2、本發(fā)明營造了一種“自主學習”的環(huán)境，主要用與中等職業(yè)、高等職業(yè)教學實訓以及企業(yè)培訓，通過可視化的編程操作交互界面，完成不同場景的教學學習，根據(jù)后臺數(shù)據(jù)的記錄完成智能考核，特別針對于工程現(xiàn)場教學，打破了空間、時間的限制，使實踐訓練內容及時更新，有利于提升學生技能訓練的效果。

附圖說明

圖1為發(fā)明中教學管理平臺的結構示意圖。

具體實施方式

下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

一種借助虛擬現(xiàn)實及軟件研發(fā)技術的輔助教學方法，通過軟件開發(fā)技術建設教學管理平臺，由教學管理平臺提供一系列標準WEB接口服務，利用應用程序二次開發(fā)技術開發(fā)常用工具的擴展程序，擴展程序在提供基礎集成功能的同時調用教學管理平臺的接口服務，從而實現(xiàn)教學管理平臺與常用工具間的無縫連接，教學管理平臺包括我的工作空間模塊、教學課件管理模塊、教學實訓模塊、系統(tǒng)集成模塊、教學測試模塊、教學評估與反饋模塊、查詢與檢索模塊和權限管理模塊；方法具體包括以下步驟：

S1、輸入輸出步驟：用于處理信號，并接收控制主機發(fā)出的信號，對輸入輸出信號進行自定義；

S2、邏輯運算步驟：通過對比數(shù)據(jù)庫的點位數(shù)據(jù)變化分析，根據(jù)導入的虛擬場景及設備模塊的物理屬性的變化進行邏輯運算，并將運算的數(shù)據(jù)通知數(shù)據(jù)庫進行更新數(shù)據(jù)；

S3、建立虛擬場景步驟：建立虛擬場景，根據(jù)不同的應用和教學實際需要，進行虛擬場景變換；

S4、設備模塊通過軟件界面的操作選擇，加載到虛擬場景中，根據(jù)事件的變化，完成人機交互。

優(yōu)選地，所述教學課件管理模塊包括教師端與學生端，所述教師端用于管理個人課件文件，同時具有在線瀏覽功能、發(fā)布課件及課件共享功能；所述學生端具有課前預習、課件自學、課件下載及作業(yè)提交功能。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)集成模塊用于課件制作以及電子文件的提交，通過針對不同創(chuàng)作工具的二次開發(fā)實現(xiàn)與教學管理平臺資源庫的關聯(lián)。

優(yōu)選地，所述步驟S1輸入輸出步驟中，能夠處理的信號包括電流、電壓、總線檢測、脈沖、數(shù)字量、模擬量信號。

優(yōu)選地，所述步驟S2邏輯運算步驟中，通過對比數(shù)據(jù)庫的點位數(shù)據(jù)變化分析，根據(jù)導入的虛擬場景及設備模塊的物理屬性的變化進行邏輯運算，并將運算的數(shù)據(jù)通知數(shù)據(jù)庫進行更新數(shù)據(jù)，并將結果通知到時間模塊。

虛擬現(xiàn)實技術在教學培訓考核系統(tǒng)中應用了更加豐富和生動的互動屬性，彌補了傳統(tǒng)教學培訓的諸多缺陷，無疑將對現(xiàn)有的教學思想和教學方式產生深遠的影響。首先，彌補現(xiàn)有教育經(jīng)費、教學條件的不足，在現(xiàn)實教學培訓考核中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經(jīng)費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以彌補這些方面的不足，學生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解，達到即節(jié)省資金、有提高教學質量的目的。經(jīng)費只需一次投入，而實驗內容的變更可以根據(jù)需要通過修改軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)。其次，避免真實實驗或操作所帶來的危險。以往對于危險的或對人體健康有危害的實驗，一般采用電視錄像的方式取代實驗，學生無法直接參與實驗，獲得感性認識。利用虛擬現(xiàn)實技術進行虛擬實驗，則可以免除這種顧慮。學生在虛擬實驗室環(huán)境中，可以放心地去做各種危險的或者危害人體的實驗。再次，突破空間、時間的限制。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以徹底打破空間限制，大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可以進入這些物體的內部進行觀察，這是其他媒介所無法比擬的。虛擬現(xiàn)實技術還可以突破時間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，可以在很短的時間內呈現(xiàn)給學生觀察。第四，可以虛擬人物形象，虛擬現(xiàn)實技術可以虛擬歷時人物、教師、學生、醫(yī)生等各種人物形象，創(chuàng)設一個人性化的學習環(huán)境，使學生能夠在自然、親切的氣氛中進行學習。第五，可以充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力，不同的學生在同一虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中會有不同的經(jīng)歷，也就是說同一個仿真系統(tǒng)可以根據(jù)每個學生不同的情況進行仿真。這就為探索式學習、交互式學習提供了廣闊的前景。最后，具有高度的靈活性，因為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)僅需要通過修改軟件中視景圖像的有關參數(shù)設置，就可以模擬顯示世界中物理參數(shù)的變化，這樣，隨著任務的變化，已有軟件再經(jīng)修改即可滿足新任務的要求，所以十分方便、靈活。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。