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技术概述篇3

第一章 虚拟现实导论3

第一节 虚拟现实的概念、类型及关键要素3

一、虚拟现实的概念3

二、虚拟现实的类型8

三、虚拟现实的关键要素12

第二节 虚拟现实的发展溯源13

第三节 系统构成、研究内容及应用领域17

一、虚拟现实系统的构成17

二、主要研究内容17

三、应用领域18

第四节 虚拟现实与教育19

一、虚拟现实的教育应用历史19

二、虚拟现实对现当代教育的影响19

第二章 虚拟现实硬件设备及其相关技术21

第一节 立体显示原理21

一、立体视觉21

二、立体显示23

第二节 桌面立体显示设备25

一、单屏DeskTop VR显示设备25

二、多屏DeskTop VR26

三、几款特殊造型显示器27

四、DeskTop VR在教育领域的应用前景28

第三节 投影式立体显示设备29

一、多通道投影系统30

二、响应式工作台投影系统33

三、CAVE投影系统34

第四节 基于头部的显示设备（HMD）38

一、封闭式头部显示器38

二、通透式头部显示器40

第五节 声音显示技术及设备42

一、头部关联转换函数HRTF43

二、Convolvotron43

三、VAPS43

第六节 触觉反馈技术及设备44

一、人类的触觉系统45

二、接触反馈设备46

三、力反馈设备49

四、触觉反馈之于VR的反思53

第七节 数据手套54

第八节 其他输入设备58

一、人体直接输入设备——数据衣58

二、三维鼠标59

第三章 典型的虚拟环境开发平台62

第一节 虚拟现实建模工具软件62

一、3D Studio Max63

二、Multigen Creator系列66

三、OpenGVS（实时三维视景管理软件）69

第二节 开发工具软件72

一、WTK世界工具包72

二、Vega77

三、VTree SDK80

教育应用篇85

第四章 虚拟现实与教育结合的理论基础85

第一节 虚拟现实对认识论的影响85

一、基于现实世界的认知主义理论85

二、虚拟现实对认识论的影响87

第二节 虚拟认知论91

一、虚拟认知的基本要素92

二、虚拟认知的基本过程92

三、虚拟认知的基本假设93

第三节 虚拟现实与行为主义96

一、行为主义学习理论基本要素97

二、虚拟现实对行为主义的影响97

第四节 虚拟现实与建构主义98

一、建构主义的基本观点98

二、虚拟现实与建构主义的关系99

第五节 虚拟现实与人本主义100

一、人本主义的学习观100

二、虚拟现实如何促进意义学习101

第五章 适于教育应用的虚拟环境开发软件102

第一节 多功能三维开发工具Virtools102

一、Virtools系列简介102

二、3D应用研发平台Virtools 4.0104

三、Virtools 4的建构模块108

四、Virtools 4的安装110

第二节 三维虚拟现实工具——EON系列111

一、EON系列简介111

二、EON软件集成系列112

第三节 Web3D技术与相关软件123

一、Web3D技术概述123

二、Web3D的三维建模127

三、Web3D的开发方法128

四、Web3D相关软件及比较129

第六章 虚拟现实环境下的教与学140

第一节 虚拟学习环境140

一、虚拟学习环境发展脉络140

二、虚拟学习环境（VLE）的特征141

三、虚拟教学与现行教学模式的关系142

第二节 虚拟学习环境下的学习类型143

第三节 虚拟学习环境下的学习方式145

第四节 基于虚拟学习环境的虚拟教学148

一、虚拟教学的虚拟化内涵148

二、虚拟教学的特征149

三、虚拟教学的教学原则149

四、对教师的素质要求151

五、实施虚拟教学的意义152

第五节 虚拟环境中的学习者应有的能力152

一、自我定向能力153

二、元认知能力153

三、协作（合作）能力154

实践开发篇159

第七章 分布式虚拟环境（DVE）技术基础159

第一节 分布式虚拟环境概述159

一、DVE的产生和发展159

二、DVE的定义和特征159

第二节DVE系统模型161

一、需求分析161

二、体系结构162

三、网络模型162

四、通信模型165

第三节DVE系统的数据通信166

一、数据传输面临的问题166

二、解决方案167

第八章 基于DVR技术的分布式协作学习平台的设计与实现169

第一节 计算机支持的协作学习概述169

一、学习的类型169

二、协作学习170

三、DVCLE环境下的协作学习172

第二节 协作学习平台的功能及发展174

一、协作学习平台需求描述174

二、发展趋势175

第三节 协作学习平台设计基本思想176

一、设计目标176

二、设计要素176

第四节 系统建构的理论基础178

一、建构主义学习理论178

二、人本主义学习理论179

第五节DVCLE系统体系结构设计179

第六节DVCLE系统的实现180

一、开发工具180

二、开发流程181

三、协作学习方案设计181

四、关键技术183

第七节 实现效果186

第九章 分布式智能教学系统（DITS）的主要技术及理论基础188

第一节 智能教学系统ITS188

一、ITS的定义189

二、ITS的理论基础189

三、ITS的发展现状与存在问题190

四、ITS的系统构成193

五、ITS教学形式196

第二节 Agent技术及其应用198

一、Agent概述198

二、Agent的定义和特性198

第三节 多Agent系统（MAS）201

一、多Agent系统概述201

二、多Agent系统特性202

三、多Agent系统的研究内容204

第四节 多Agent系统的分类及开发方法205

一、多Agent系统的分类205

二、多Agent系统的开发方法206

第十章 虚拟现实及多Agrnt技术在DITS中的应用209

第一节 开发背景及设计目标209

一、ITS面临的问题209

二、系统设计目标210

第二节 DITS体系结构210

一、分布式认知对系统设计的指导211

二、系统体系结构212

第三节 DITS核心模块设计及功能分析214

第四节 DITS系统实现216

一、开发工具的选择216

二、开发方法216

第十一章 “现代教育技术”虚拟实验室的设计与实现220

第一节 虚拟实验系统概述220

一、基本概念220

二、系统分类221

三、国内外研究现状224

第二节 教学型虚拟实验系统227

一、科学实验与教学实验的哲学思考227

二、教学型虚拟实验系统229

第三节“现代教育技术”虚拟实验系统概述231

一、系统设计目标231

二、系统特征231

三、系统组织结构231

四、系统相关界面233

第四节 虚拟实验的开发方法234

一、开发平台选择234

二、关键环节235

第五节 系统具体实现236

一、虚拟实验环境基础属性的实现236

二、实物展示台虚拟实验的实现238

三、其他技术的应用240

第十二章 虚拟现实建模语言VRML242

第一节VRML概述242

一、VRML的发展242

二、VRML的技术特征243

三、VRML的工作方式244

四、场景的VRML表示246

五、其他相关技术249

第二节 虚拟场景的建模252

一、节点252

二、造型节点的层次结构253

三、节点之间的关系254

四、大型场景的数据组织255

第三节 虚拟场景的交互256

一、非编程交互256

二、编程交互260

第十三章 基于VRML技术的虚拟校园系统269

第一节 虚拟校园概述269

一、现状269

二、存在问题270

第二节 虚拟场景建模相关技术270

一、基于几何模型的场景建模270

二、基于图像绘制的场景建模272

三、几何模型和图像混合建模273

四、建模方法比较274

第三节 虚拟校园的场景构建274

一、虚拟校园建模方案274

二、校园场景的建立277

三、场景对象的优化280

第四节 虚拟校园系统的总体实现283

一、系统主界面283

二、系统的体系结构284

三、场景的VRML文件组织284

第五节 空间对象的信息查询286

一、三维对象的捕捉286

二、校园场景的空间数据库组织289

三、空间对象的信息查询290

四、双向查询的实现结果295

第六节 场景浏览的分割调度295

一、空间格网对场景的分割296

二、基于空间格网的场景调度分析297

三、基于格网的场景调度实现298

展望301

参考文献302