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了解虚拟现实与增强现实技术
沪科版八年级下册
内容总览
目录
01
05
03
02
04
06
学习目标
新知导入
上网游览虚拟博物馆
认识虚拟现实技术
体验AR应用
认识增强现实技术
07
板书设计
09
课后作业
08
课堂总结
教学目标
增强信息敏感度，能够判断不同信息源的优劣势，并理解信息在不同场景下的应用价值。
信息意识
理解并运用虚拟现实与增强现实技术背后的逻辑结构和算法原理，培养分析问题和解决问题的能力。
计算思维
教学目标
利用数字工具和资源进行自主学习，探索虚拟现实与增强现实技术的前沿动态。
数字化学习与创新
培养信息安全意识，在享受虚拟/增强现实技术带来的便利时，能够保护个人隐私和信息安全。
信息社会责任
新知导入
随着技术的发展，VR、AR、3D等新技术名词在人们的生活中频频出现，很多人都已经体验或使用过VR眼镜、AR眼镜、3D打印机，观看过3D动画电影或玩过AR游戏。虚拟现实(VirtualReality)简称VR,增强现实(AugmentedReality)简称AR,三维(3Dimensions)设计又称3D设计。这些新技术具体是什么 它们将给人们的生活带来怎样的改变 未来的世界会是怎样的 熟悉这些新技术有助于我们了解未来世界的发展方向，更好地适应日新月异的信息社会，并成为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技术反思者。
新知导入
在本单元中，将通过一些体验活动，了解虚拟现实和增强现实等新技术；初步建立工程思维，将创意通过设计、建模和3D打印实现物化，创作简单的作品。
新知讲解
一、活动背景
在19世纪30年代，有部科幻小说描述主角只要戴上眼镜，就能沉浸到可以模拟视觉、听觉、味觉、嗅觉和触感的电影中。今天，小说里的科幻情节已成为了现实。在电影院里，观众戴上虚拟现实眼镜，可以沉浸在逼真的三维虚拟世界中。借助虚拟现实技术和增强现实技术，虚拟世界和真实世界进行了融合，人们可以感受高度真实的、虚实融合的互动体验。
本活动中，将通过漫游虚拟博物馆、体验有趣的AR应用等，了解虚拟现实技术和增强现实技术，学习两者的实现原理和基本应用。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
现今，不少博物馆都利用虚拟现实技术构建网上博物馆，用户浏览这个三维空间的虚拟博物馆时，仿佛置身于真实的展览中。
1.欣赏博物馆网站上展示的传统村落，体验其所使用的虚拟现实技术
（1）访问“贵州传统村落数字博物馆”网站，选择一个具体的展厅进入(图3-1-1)。选择不同视角欣赏村落风貌(图3-1-2)。在听解说的同时，按住鼠标左键，左右拖动鼠标观察村落的全景，向上滚动鼠标滚轮放大看村落的细节(图3-1-3)。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
1.欣赏博物馆网站上展示的传统村落，体验其所使用的虚拟现实技术
（2）查看传统建筑，进入建筑内部，360°欣赏建筑的各种细节。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
2.利用虚拟现实眼镜(以下简称VR眼镜)游览故宫博物院网站中带VR场景的建筑
(1)在手机上访问故宫博物院网站，先找到“V故宫”,再选择一个建筑，如“养心殿”。可以发现网页上出现一个像眼镜一样的图，这表示需要一副VR眼镜，以便更逼真地欣赏这个三维世界。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
2.利用虚拟现实眼镜(以下简称VR眼镜)游览故宫博物院网站中带VR场景的建筑
(2)准备好简易的纸板VR眼镜，在眼镜中装上手机。戴上VR眼镜，游览故宫，感受虚拟世界带给用户的真实的沉浸感。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
提示板
部分用户在使用VR眼镜或其他VR产品时，会产生眩晕感，严重者还会呕吐。眩晕感和人眼疲劳一直是虚拟现实的技术瓶颈之一。在技术尚未突破之前，用户尤其是青少年用户一定要注意控制使用时间。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
数字化学习
上网了解一款简易的纸板VR眼镜的制作方法，并尝试制作。
01
访问中共一大会址网上纪念馆，感受虚拟现实技术在其中的应用。
02
纸板VR眼镜的制作方法
https://www.zgyd1921.com/
有超链接哦！
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
说说做做
1.说说自己过去实地参观博物馆的经历，与游览网上博物馆进行比较，从沉浸感、交互性等方面谈谈两者之间的相同点和不同点，完成下表。
实地参观博物馆 网上浏览博物馆
相同点
不同点
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
参考
实地参观博物馆 网上浏览博物馆
相同点 无论是实地参观还是网上浏览，都可以获取到博物馆中展品的相关信息，了解其背后的历史文化背景。两种方式都具有一定的教育功能，可以帮助人们增长知识，提升文化素养。
不同点 可以提供更为直观和全面的感官体验，游客可以亲自看到、摸到展品，甚至在某些博物馆中还能闻到特定的气味（如历史气息）、听到相关的声音（如讲解或历史背景声音） 。 主要通过视觉来感知，缺乏其他感官的刺激。
游客可以与讲解员或其他游客进行互动交流，分享彼此的看法和感受。 虽然也有评论区供游客交流，但这种互动相对有限，且缺乏即时性。
游客可以亲身感受到博物馆的独特氛围，包括建筑风格、灯光布置等，这些都有助于增强游客的沉浸感和代入感。 无法提供这种氛围感受。
需要游客在特定的时间和地点前往博物馆。 游客可以在任何时间、任何地点通过互联网访问博物馆网站进行浏览。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
2.对比裸眼场景与VR场景的相同点和不同点，总结它们分别适用于哪种展品和场合，完成下表。
裸眼场景 VR场景
推荐展品
适用场景
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
裸眼场景 VR场景
推荐展品 实物展品、静态“画框式”观看的艺术品、大型装置艺术 虚拟展品、数字化高清重现的历史文物、3D模型、概念设计
适用场景 美术馆、画廊、实物展览、科学或自然历史博物馆的实物展示 虚拟博物馆、历史重现、科学模拟、艺术设计预览、远程旅游体验、教育培训
参考
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
3.上网浏览更多虚拟博物馆，总结自己参观的感受和体验。
参考：上网浏览了多个虚拟博物馆后，我深感震撼。这些虚拟博物馆通过先进的技术，将历史文物和艺术品以数字化的形式呈现在观众面前，让人仿佛身临其境。参观时，我可以自由选择展品，仔细观察每个细节，甚至还能听到专业的讲解。这种参观方式既方便又新颖，让我深刻感受到了科技与文化的完美结合，也为我带来了全新的艺术欣赏体验。
新知讲解
一、上网游览虚拟博物馆
知识链接——VR眼镜
VR眼镜是一种虚拟现实头戴式显示设备，它将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在真实环境中的感觉。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。
目前，市面上一些VR眼镜需要借助手机使用。将手机放入VR眼镜中，再在手机中下载相应的App即可。
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
虚拟现实技术是指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)让用户享受更加真实的、身临其境的体验。
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手势的，等等。语音识别设备、数据手套、数据衣、三维控制器、三维扫描仪等都是虚拟现实中常用的输入设备。
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
数据手套戴在人手上，可以实时获取人手的动作姿势，在虚拟世界中实现物体抓取、移动、装配、操作、控制等动作。
数据衣上装备着许多触觉传感器，这些传感器能够根据身体的动作探测和跟踪人体的所有动作，从而实时识别全身的运动状态。
提示板
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
虚拟环境综合产生的各种感官信息会输出给用户，使用户产生一种身临其境的逼真感。常见的输出设备有虚拟现实头戴式显示设备、3D立体显示器、洞穴式立体显示系统等。
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
目前，虚拟现实头戴式显示设备主要分为三种：移动端头显、外接头戴式设备和一体机头显。移动端头显就是VR眼镜，只要放入手机即可观看；外接头戴式设备也称为PC端头显需要将其连接计算机才能进行观看；一体机头显不需要借助智能手机或计算机。
提示板
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
选择一款虚拟现实输入或输出设备，通过网络了解其功能、作用和常见的应用场景。
数字化学习
参考：虚拟现实控制器
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新知讲解
二、认识虚拟现实技术
虚拟现实技术的应用众多，在教育、医疗、城市规划、军事、文物古迹等领域都有极大的用武之地(图3-1-12)。在教育方面，虚拟课堂和虚拟实验室革新了传统的教学方式，例如，通过虚拟仿真三维设计软件技术建立人体结构模型，学生可以非常直观、轻松地开展学习(图3-1-13)。在医疗保健方面，可以利用虚拟现实技术开展模拟手术训练，并记录训练者的手术时间、错误次数等数据，以强化手术操作规范，提高手术的成功率(图3-1-14)。在城市规划方面，虚拟现实的应用也越来越普遍，人们能够在虚拟三维环境中用动态、交互的方式对未来建筑或城区进行沉浸式的全方位体验。
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
以小组为单位，选择虚拟现实技术在某一个领域的具体应用，开展调查，了解该应用的现状、意义和未来发展，并在班级里交流。
说说做做
参考：虚拟现实技术在教育领域的应用调查
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新知讲解
二、认识虚拟现实技术
1.构想性(imagination)
构想性是指虚拟的环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或高级用户界面，同时它还是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。
知识链接——虚拟现实的特征
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
2.沉浸感(immersion)
沉浸感是指用户感受到被虚拟世界所包围，好像完全置身于其中。虚拟现实技术最主要的技术特征是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，使用户由观察者变成参与者，沉浸其中并参与虚拟世界的活动。除了常见的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。
知识链接——虚拟现实的特征
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
3.实时交互性(interaction)
实时交互性是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。交互性的产生主要借助于虚拟现实系统中的特殊硬件设备(如数据手套、力反馈装置等),使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间进行自然的交互，交互性的一个主要特征为交互的实时性。
知识链接——虚拟现实的特征
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
1.提高文物的展出率与展出效果
我国当前收藏于各类博物馆中的文物达1200万件，但受硬件环境的限制，能展出的仅为极少部分。而通过虚拟现实技术，可以生动地再现展品的原貌。
知识链接——虚拟现实技术对文物保护的意义
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
2.提高文物保护的技术手段
大量的文物都会出现氧化、脆化、脱色、剥落等问题。利用虚拟现实技术，既可以展现文物修复前后的影像，也能避免文物长期暴露在空气中和灯光下，有利于文物寿命的延长。
知识链接——虚拟现实技术对文物保护的意义
新知讲解
二、认识虚拟现实技术
3.突破时空限制充分发挥文物的价值
对于不可移动的文物，利用虚拟现实技术可以不受时间和地域的限制，随时随地再现人类文化遗产的全貌。
知识链接——虚拟现实技术对文物保护的意义
新知讲解
三、体验AR应用
在一些博物馆中，游客只要在智能手机、平板电脑等移动设备上安装博物馆的App应用后，把移动设备的摄像头对准展品，就可以看到该展品的动态展示或相关视频资料。比如，当移动设备的摄像头对准恐龙骨架的时候，可以看到恐龙的复原图像。这些真实和虚拟物体的融合可为参观者创造沉浸式的体验，此类App应用是一种常见的AR应用。
新知讲解
三、体验AR应用
在手机App中还有不少实用的AR应用或有趣的AR游戏。如图所示，车载AR导航将真实的道路场景与虚拟的导航指引有机结合，给驾驶员带来更直观的实景导航体验。如图所示，在一款垃圾分类AR游戏中，开启摄像头后，玩家通过点头或摇头来回答有关垃圾分类的提问(点头为是，摇头为否)。
新知讲解
四、认识增强现实技术
增强现实技术是指通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，它将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。与寻求将用户沉浸在完全虚拟环境中的虚拟现实不同，增强现实通过设备增强了现实世界的观感体验，使用者所体验到的内容是叠加在现实世界之上的。
新知讲解
四、认识增强现实技术
如今，很多增强现实应用都使用智能手机、平板电脑等手持式显示设备。随着技术的发展，头戴式显示设备的使用也越来越多。例如，在工业制造中利用头戴式显示设备进行设备维护等。
新知讲解
四、认识增强现实技术
选择一到两种手机上的AR应用进行体验，交流感想，说说这些体验和之前游览虚拟博物馆的体验有什么不同。
说说做做
参考：AR体验
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新知讲解
四、认识增强现实技术
上网了解更多当前流行的AR应用及其用途，并利用数字化工具将调查结果分享给班级同学。
数字化学习
参考：AR应用及其用途
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新知讲解
四、认识增强现实技术
增强现实技术可以广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。在临床应用中，增强现实技术可以为医生提供三维可视化图像，让他们更形象、直观地了解患者身体内部结构与病灶情况，以便更好地确定治疗方案。如图3-1-20所示，增强现实系统将CT扫描数据等医学图像直接显示在患者身体的相关位置上，并通过软件定位实现让图像随患者移动而同步移动的效果。
新知讲解
四、认识增强现实技术
图所示的AR火灾救援系统由AR眼镜结合热成像相机构成，旨在帮助消防员在黑暗、浓烟的环境中识别物体，提高救援效率。热成像相机以蓝色标注温度较低的物体，红色标注温度较高的物体，热成像相机的画面最终输出到AR眼镜的显示屏上。
新知讲解
四、认识增强现实技术
1.上网了解虚拟现实技术和增强现实技术的应用场景和发展趋势。
数字化学习
参考：虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术在多个领域均有广泛应用。VR技术常被用于游戏、教育和培训，为用户提供沉浸式体验；而AR技术则在广告、医疗、军事等领域发挥着重要作用，如通过AR展示产品信息或辅助手术操作。随着科技的进步，VR和AR的发展趋势日益明显，未来它们将更加融入我们的日常生活，不仅在娱乐方面，还将在教育、医疗等多个领域发挥巨大潜力。
新知讲解
四、认识增强现实技术
2.了解什么是混合现实，它有哪些具体应用。
数字化学习
参考：混合现实(Mixed Reality，简称MR)是虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的结合，它将虚拟世界与现实世界相融合，使用户能够在同一空间中看到虚拟与现实物体的交互。混合现实的具体应用广泛，包括在教育领域创造更直观的学习体验，如通过虚拟解剖模型学习人体结构；在医疗中，帮助医生进行精准手术模拟；在工业领域，指导工人高效完成生产任务；在娱乐和旅游方面，则能提供更丰富、真实的体验和感受。
新知讲解
四、认识增强现实技术
查找资料，结合自己的体验，比较虚拟现实技术和增强现实技术的异同点，完成下表。
说说做做
相同点 不同点 典型应用举例
虚拟现实技术
增强现实技术
新知讲解
四、认识增强现实技术
参考
相同点 不同点 典型应用举例
虚拟现实技术 提供沉浸式体验，用户感觉身处另一个世界 ；将虚拟信息叠加到现实世界，提供增强的感知 。 创造一个完全虚拟的环境，用户与真实世界完全隔离 游戏、虚拟旅游、模拟训练
增强现实技术 虚拟元素与现实世界结合，用户可以在现实世界中看到虚拟信息 AR导航、AR试妆、教育培训、展览展示
新知讲解
四、认识增强现实技术
增强现实技术一般都具有虚实结合、实时交互、三维注册三个特点。其中，虚实结合是指虚拟物体与真实世界的结合，即用户感知到的混合世界里，虚拟物体出现的时间或位置与其真实世界对应事物是一致且协调的。同时，系统能根据用户当前的位置或状态即时调用与之相关的虚拟世界，并即时将该虚拟世界与真实世界结合，真实与虚拟之间的相互作用或影响是实时完成的，如视线上的相互阻挡、形状上的相互挤压。三维注册强调计算机生成物和现实环境的对应关系，虚拟物体和现实环境的三维位置和大小必须完美融合。
知识链接——增强现实的特点
新知讲解
四、认识增强现实技术
三维注册技术是决定增强现实系统性能优劣的关键技术之一。为了实现虚拟信息和真实环境的无缝结合，必须将虚拟信息显示在现实世界中的正确位置，这个定位过程就是注册。
知识链接——增强现实的特点
新知讲解
扩展学习——VR全景图及其制作方法
VR全景图是一种运用虚拟现实技术，通过360度全景拍摄，再经过后期拼接合成，模拟出真实的三维空间感的图像。用户可以通过这种图像，获得身临其境的感受，并且可以自由地探索场景中的各个角落。这种技术现已广泛应用于旅游、房产、教育等领域。
新知讲解
扩展学习——VR全景图及其制作方法
以下是VR全景图的具体制作方法：
使用相机环360度拍摄一组或多组图像。在拍摄过程中，需要保持稳定，避免图像模糊。同时，为了确保全景图的连贯性，相邻两张照片之间需要有一定的重叠部分。
首先，需要一台全景相机或者单反相机配合鱼眼镜头进行拍摄。为了保证拍摄质量，最好在光线良好的环境下进行，同时，选择合适的拍摄角度也很重要。
拍摄准备
拍摄过程
新知讲解
扩展学习——VR全景图及其制作方法
拍摄完成后，需要使用专业的图像处理软件进行后期处理。这个过程包括图像的修整、调色和拼接，以确保生成的全景图无缝且自然。如果使用的是全景相机，这一步可能由相机自动完成，但手动拼接通常可以获得更精细的效果。
后期拼接与合成
拼接完成后，可以将VR全景图导出为不同格式和分辨率的文件。然后，可以选择将其上传到专业的VR平台或自己开发的网站上，供用户观看。
导出与发布
为了提高用户的交互体验，可以在全景图中添加一些互动元素，如热点链接、导航菜单等。同时，也可以通过添加环绕声音效或背景音乐来增强音频体验。
优化交互体验
课堂总结
本次活动，我们共同探索了虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的魅力和潜力。通过学习，我们了解到VR与AR如何改变我们的视觉体验，将虚拟与现实巧妙地结合在一起。我们深入探讨了这两种技术的原理和应用，感受到它们在教育、娱乐等多个领域的无限可能。同时，这堂课也着重强调了在使用这些先进技术时，保护个人隐私和信息安全的重要性，以及我们应如何负责任地使用这些技术。这不仅是一堂技术课，更是一堂关于科技与社会责任的课。希望同学们能将所学应用到实际生活中，发挥创造力，同时也要牢记我们的信息社会责任，共同营造一个健康、安全的数字环境。
板书设计
课后作业
设想一个你感兴趣的VR或AR应用场景，并简述其可能的应用价值。
01
结合日常生活，举例说明VR/AR技术在教育、娱乐或工作中的一个具体应用，并分析其优缺点。
02
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin制作一款简易的纸板VR眼镜步骤
要制作一款简易的纸板VR眼镜，可以按照以下步骤进行：
首先，需要准备一些必要的材料和工具，包括：
硬纸板（可以使用废旧的纸箱或包装盒）
双凸透镜两片（可以在网上购买，直径一般为2.5cm，焦距为4cm左右）
尺子、铅笔、美工刀或剪刀
胶枪和胶棒或者双面胶、胶水等粘合剂
手机（用于播放VR内容）
接下来是具体的制作步骤：
设计眼镜框架：首先，需要在硬纸板上画出眼镜的框架。可以参考现有的VR眼镜设计或者根据自己的脸型和舒适度进行自定义设计。画出两个镜框，以及用于固定头部的带子。
裁剪纸板：使用美工刀或剪刀沿着画好的线条裁剪出眼镜的框架和带子。
安装透镜：在镜框的正面开出两个与透镜直径相匹配的孔，然后将透镜嵌入其中。确保透镜的位置与眼睛的位置相对应，并且能够清晰地看到前方的景象。
固定透镜和美化外观：可以使用胶枪或双面胶将透镜牢固地固定在镜框上。同时，也可以用彩色纸或贴纸对眼镜进行装饰，使其更加美观。
调试和使用：将手机横屏放入纸板VR眼镜中，并确保手机屏幕与透镜之间的距离适中。然后播放VR内容进行体验。如果需要调整焦距或视野范围，可以适当移动手机或调整透镜的位置。虚拟现实技术在教育领域的应用调查
一、现状
随着科技的快速发展，虚拟现实（VR）技术在教育领域的应用日益广泛。目前，多所学校和教育机构已经开始尝试将VR技术融入课堂，为学生提供更为生动、真实的学习体验。
模拟实验：在物理、化学、生物等科目中，VR技术可以模拟真实的实验环境，让学生在没有实体实验室的情况下也能进行实验操作。
历史重现：在历史课上，利用VR技术可以重现历史事件，让学生身临其境地感受历史，提高学习的兴趣和效果。
地理探索：地理课程中，VR可以带领学生游历世界各地，更直观地了解地理知识。
职业培训：在职业教育中，VR技术也被广泛应用，如医学模拟手术、机械操作等，提高学生的实际操作能力。
二、意义
VR技术在教育中的应用具有深远的意义：
提高学习兴趣：通过身临其境的体验，激发学生的学习兴趣和好奇心。
增强理解能力：VR技术可以帮助学生更直观地理解抽象的概念和知识。
培养实践能力：在虚拟环境中进行模拟操作，有助于提高学生的实践能力。
降低成本和风险：在一些需要高成本设备或高风险的实验中，VR技术可以有效地降低实际操作的成本和风险。
三、未来发展
随着VR技术的不断进步和教育理念的创新，未来VR在教育领域的应用将更加广泛和深入：
更多的教育内容整合：更多的学科将整合VR技术，为学生提供更丰富的学习资源。
智能化和个性化教学：结合大数据和人工智能技术，为每个学生提供定制化的学习体验。
社交和协作功能的增强：VR技术将支持更多的学生同时在虚拟环境中学习和交流，促进团队协作和社交技能的培养。
虚拟现实技术在教育领域的应用已经显示出其巨大的潜力和价值。未来，随着技术的不断发展和教育模式的创新，我们有理由相信VR技术将为教育带来更加革命性的变革。中小学教育资源及组卷应用平台
了解虚拟现实与增强现实技术 教学设计
课题 了解虚拟现实与增强现实技术 单元 畅想未来世界——新技术与创意设计 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 教材内容丰富，结构清晰，通过活动让学生深入了解虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术。首先，通过游览虚拟博物馆的活动，使学生能够直观体验VR技术带来的沉浸式感受，并对比实地参观与网上游览的不同。其次，教材详细介绍了VR和AR技术的原理、特征及应用领域，帮助学生建立全面的技术认知。特别是通过说说做做的环节，鼓励学生动手实践，加深理解。此外，数字化学习部分引导学生利用网络资源自主学习，拓展知识面。整体来看，教材注重理论与实践相结合，既培养了学生的理论知识，又提升了他们的实践能力和自主探究能力。通过本次活动的开展，学生不仅能够了解前沿科技，还能激发对科技创新的兴趣和热情。
学习目标 信息意识：增强学生的信息敏感度，使其能够判断不同信息源（如实地参观与网上虚拟博物馆）的优劣势，并理解信息在不同场景下的应用价值。计算思维：引导学生理解并运用虚拟现实与增强现实技术背后的逻辑结构和算法原理，培养其分析问题和解决问题的能力。数字化学习与创新：鼓励学生利用数字工具和资源进行自主学习，探索虚拟现实与增强现实技术的前沿动态。信息社会责任：培养学生的信息安全意识，使其在享受虚拟/增强现实技术带来的便利时，能够保护个人隐私和信息安全。
重点 理解虚拟现实与增强现实的基本概念：学生需要清晰地理解虚拟现实与增强现实两种技术的定义、区别以及它们在现代科技领域的应用价值。了解虚拟现实与增强现实的技术原理：学生需要深入了解这两种技术的工作原理，包括它们是如何创建虚拟环境，以及如何将虚拟信息与现实世界相结合的。
难点 区分虚拟现实与增强现实的差异：虽然两者都是现代视觉技术的代表，但它们在工作方式、应用场景和影响上有显著差异，学生需要明确区分并理解这些差异。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 随着技术的发展，VR、AR、3D等新技术名词在人们的生活中频频出现，很多人都已经体验或使用过VR眼镜、AR眼镜、3D打印机，观看过3D动画电影或玩过AR游戏。虚拟现实(VirtualReality)简称VR,增强现实(AugmentedReality)简称AR,三维(3Dimensions)设计又称3D设计。这些新技术具体是什么 它们将给人们的生活带来怎样的改变 未来的世界会是怎样的 熟悉这些新技术有助于我们了解未来世界的发展方向，更好地适应日新月异的信息社会，并成为有效的技术使用者、创新的技术设计者和理性的技术反思者。在本单元中，将通过一些体验活动，了解虚拟现实和增强现实等新技术；初步建立工程思维，将创意通过设计、建模和3D打印实现物化，创作简单的作品。学习活动导览 了解本单元学习活动内容。 通过单元学习活动概述，帮助学生初步了解单元内容结构，激发学生学习本单元内容的兴趣。
讲授新课 在19世纪30年代，有部科幻小说描述主角只要戴上眼镜，就能沉浸到可以模拟视觉、听觉、味觉、嗅觉和触感的电影中。今天，小说里的科幻情节已成为了现实。在电影院里，观众戴上虚拟现实眼镜，可以沉浸在逼真的三维虚拟世界中。借助虚拟现实技术和增强现实技术，虚拟世界和真实世界进行了融合，人们可以感受高度真实的、虚实融合的互动体验。本活动中，将通过漫游虚拟博物馆、体验有趣的AR应用等，了解虚拟现实技术和增强现实技术，学习两者的实现原理和基本应用。一、上网游览虚拟博物馆现今，不少博物馆都利用虚拟现实技术构建网上博物馆，用户浏览这个三维空间的虚拟博物馆时，仿佛置身于真实的展览中。1.欣赏博物馆网站上展示的传统村落，体验其所使用的虚拟现实技术（1）访问“贵州传统村落数字博物馆”网站，选择一个具体的展厅进入(图3-1-1)。选择不同视角欣赏村落风貌(图3-1-2)。在听解说的同时，按住鼠标左键，左右拖动鼠标观察村落的全景，向上滚动鼠标滚轮放大看村落的细节(图3-1-3)。（2）查看传统建筑，进入建筑内部，360°欣赏建筑的各种细节(图3-1-4)。2.利用虚拟现实眼镜(以下简称VR眼镜)游览故宫博物院网站中带VR场景的建筑提示板部分用户在使用VR眼镜或其他VR产品时，会产生眩晕感，严重者还会呕吐。眩晕感和人眼疲劳一直是虚拟现实的技术瓶颈之一。在技术尚未突破之前，用户尤其是青少年用户一定要注意控制使用时间。(1)在手机上访问故宫博物院网站，先找到“V故宫”(图3-1-5),再选择一个建筑，如“养心殿”。可以发现网页上出现一个像眼镜一样的图，这表示需要一副VR眼镜，以便更逼真地欣赏这个三维世界(图3-1-6)。(2)准备好简易的纸板VR眼镜，在眼镜中装上手机(图3-1-7)。戴上VR眼镜，游览故宫，感受虚拟世界带给用户的真实的沉浸感。数字化学习1.上网了解一款简易的纸板VR眼镜的制作方法，并尝试制作。2.访问中共一大会址网上纪念馆，感受虚拟现实技术在其中的应用。说说做做1.说说自己过去实地参观博物馆的经历，与游览网上博物馆进行比较，从沉浸感、交互性等方面谈谈两者之间的相同点和不同点，完成表3-1-1。表3-1-1实地参观博物馆和网上浏览博物馆对比实地参观博物馆网上浏览博物馆相同点不同点2.对比裸眼场景与VR场景的相同点和不同点，总结它们分别适用于哪种展品和场合，完成表3-1-2。表3-1-2裸眼场景与VR场景对比裸眼场景VR场景推荐展品适用场景3.上网浏览更多虚拟博物馆，总结自己参观的感受和体验。知识链接VR眼镜VR眼镜是一种虚拟现实头戴式显示设备，它将人对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在真实环境中的感觉。其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。目前，市面上一些VR眼镜需要借助手机使用。将手机放入VR眼镜中，再在手机中下载相应的App即可。二、认识虚拟现实技术虚拟现实技术是指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)让用户享受更加真实的、身临其境的体验。虚拟世界与人进行自然交互的实现形式很多，有基于语音的、基于手势的，等等。语音识别设备、数据手套(图3-1-9)、数据衣(图3-1-10)、三维控制器、三维扫描仪等都是虚拟现实中常用的输入设备。提示板数据手套戴在人手上，可以实时获取人手的动作姿势，在虚拟世界中实现物体抓取、移动、装配、操作、控制等动作。数据衣上装备着许多触觉传感器，这些传感器能够根据身体的动作探测和跟踪人体的所有动作，从而实时识别全身的运动状态。虚拟环境综合产生的各种感官信息会输出给用户，使用户产生一种身临其境的逼真感。常见的输出设备有虚拟现实头戴式显示设备(图3-1-11)、3D立体显示器、洞穴式立体显示系统等。提示板目前，虚拟现实头戴式显示设备主要分为三种：移动端头显、外接头戴式设备和一体机头显。移动端头显就是VR眼镜，只要放入手机即可观看；外接头戴式设备也称为PC端头显需要将其连接计算机才能进行观看；一体机头显不需要借助智能手机或计算机，图3-1-11就是一种一体机头显。数字化学习选择一款虚拟现实输入或输出设备，通过网络了解其功能、作用和常见的应用场景。虚拟现实技术的应用众多，在教育、医疗、城市规划、军事、文物古迹等领域都有极大的用武之地(图3-1-12)。在教育方面，虚拟课堂和虚拟实验室革新了传统的教学方式，例如，通过虚拟仿真三维设计软件技术建立人体结构模型，学生可以非常直观、轻松地开展学习(图3-1-13)。在医疗保健方面，可以利用虚拟现实技术开展模拟手术训练，并记录训练者的手术时间、错误次数等数据，以强化手术操作规范，提高手术的成功率(图3-1-14)。在城市规划方面，虚拟现实的应用也越来越普遍，人们能够在虚拟三维环境中用动态、交互的方式对未来建筑或城区进行沉浸式的全方位体验。说说做做以小组为单位，选择虚拟现实技术在某一个领域的具体应用，开展调查，了解该应用的现状、意义和未来发展，并在班级里交流。知识链接虚拟现实的特征虚拟现实具有以下三个重要特征，常被称为3i特征。1.构想性(imagination)构想性是指虚拟的环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或高级用户界面，同时它还是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件。2.沉浸感(immersion)沉浸感是指用户感受到被虚拟世界所包围，好像完全置身于其中。虚拟现实技术最主要的技术特征是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，使用户由观察者变成参与者，沉浸其中并参与虚拟世界的活动。除了常见的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、味觉感知、嗅觉感知等。3.实时交互性(interaction)实时交互性是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。交互性的产生主要借助于虚拟现实系统中的特殊硬件设备(如数据手套、力反馈装置等),使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间进行自然的交互，交互性的一个主要特征为交互的实时性。虚拟现实技术对文物保护的意义1.提高文物的展出率与展出效果我国当前收藏于各类博物馆中的文物达1200万件，但受硬件环境的限制，能展出的仅为极少部分。而通过虚拟现实技术，可以生动地再现展品的原貌。2.提高文物保护的技术手段大量的文物都会出现氧化、脆化、脱色、剥落等问题。利用虚拟现实技术，既可以展现文物修复前后的影像，也能避免文物长期暴露在空气中和灯光下，有利于文物寿命的延长。3.突破时空限制充分发挥文物的价值对于不可移动的文物，利用虚拟现实技术可以不受时间和地域的限制，随时随地再现人类文化遗产的全貌。三、体验AR应用在一些博物馆中，游客只要在智能手机、平板电脑等移动设备上安装博物馆的App应用后，把移动设备的摄像头对准展品，就可以看到该展品的动态展示或相关视频资料(图3-1-15)。比如，当移动设备的摄像头对准恐龙骨架的时候，可以看到恐龙的复原图像。这些真实和虚拟物体的融合可为参观者创造沉浸式的体验，此类App应用是一种常见的AR应用。在手机App中还有不少实用的AR应用或有趣的AR游戏。如图3-1-16所示，车载AR导航将真实的道路场景与虚拟的导航指引有机结合，给驾驶员带来更直观的实景导航体验。如图3-1-17所示，在一款垃圾分类AR游戏中，开启摄像头后，玩家通过点头或摇头来回答有关垃圾分类的提问(点头为是，摇头为否)。四、认识增强现实技术增强现实技术是指通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，它将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。与寻求将用户沉浸在完全虚拟环境中的虚拟现实不同，增强现实通过设备增强了现实世界的观感体验，使用者所体验到的内容是叠加在现实世界之上的。如今，很多增强现实应用都使用智能手机、平板电脑等手持式显示设备(图3-1-18)。随着技术的发展，头戴式显示设备的使用也越来越多。例如，在工业制造中利用头戴式显示设备进行设备维护等(图3-1-19)。说说做做选择一到两种手机上的AR应用进行体验，交流感想，说说这些体验和之前游览虚拟博物馆的体验有什么不同。数字化学习上网了解更多当前流行的AR应用及其用途，并利用数字化工具将调查结果分享给班级同学。增强现实技术可以广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。在临床应用中，增强现实技术可以为医生提供三维可视化图像，让他们更形象、直观地了解患者身体内部结构与病灶情况，以便更好地确定治疗方案。如图3-1-20所示，增强现实系统将CT扫描数据等医学图像直接显示在患者身体的相关位置上，并通过软件定位实现让图像随患者移动而同步移动的效果。图3-1-21所示的AR火灾救援系统由AR眼镜结合热成像相机构成，旨在帮助消防员在黑暗、浓烟的环境中识别物体，提高救援效率。热成像相机以蓝色标注温度较低的物体，红色标注温度较高的物体，热成像相机的画面最终输出到AR眼镜的显示屏上。数字化学习1.上网了解虚拟现实技术和增强现实技术的应用场景和发展趋势。2.了解什么是混合现实，它有哪些具体应用。说说做做查找资料，结合自己的体验，比较虚拟现实技术和增强现实技术的异同点，完成表3-1-3。相同点不同点典型应用举例虚拟现实技术增强现实技术知识链接增强现实的特点增强现实技术一般都具有虚实结合、实时交互、三维注册三个特点。其中，虚实结合是指虚拟物体与真实世界的结合，即用户感知到的混合世界里，虚拟物体出现的时间或位置与其真实世界对应事物是一致且协调的。同时，系统能根据用户当前的位置或状态即时调用与之相关的虚拟世界，并即时将该虚拟世界与真实世界结合，真实与虚拟之间的相互作用或影响是实时完成的，如视线上的相互阻挡、形状上的相互挤压。三维注册强调计算机生成物和现实环境的对应关系，虚拟物体和现实环境的三维位置和大小必须完美融合。三维注册技术是决定增强现实系统性能优劣的关键技术之一。为了实现虚拟信息和真实环境的无缝结合，必须将虚拟信息显示在现实世界中的正确位置，这个定位过程就是注册。扩展学习——VR全景图及其制作方法VR全景图是一种运用虚拟现实技术，通过360度全景拍摄，再经过后期拼接合成，模拟出真实的三维空间感的图像。用户可以通过这种图像，获得身临其境的感受，并且可以自由地探索场景中的各个角落。这种技术现已广泛应用于旅游、房产、教育等领域。以下是VR全景图的具体制作方法：拍摄准备：首先，需要一台全景相机或者单反相机配合鱼眼镜头进行拍摄。为了保证拍摄质量，最好在光线良好的环境下进行，同时，选择合适的拍摄角度也很重要。拍摄过程：使用相机环360度拍摄一组或多组图像。在拍摄过程中，需要保持稳定，避免图像模糊。同时，为了确保全景图的连贯性，相邻两张照片之间需要有一定的重叠部分。后期拼接与合成：拍摄完成后，需要使用专业的图像处理软件进行后期处理。这个过程包括图像的修整、调色和拼接，以确保生成的全景图无缝且自然。如果使用的是全景相机，这一步可能由相机自动完成，但手动拼接通常可以获得更精细的效果。导出与发布：拼接完成后，可以将VR全景图导出为不同格式和分辨率的文件。然后，可以选择将其上传到专业的VR平台或自己开发的网站上，供用户观看。优化交互体验：为了提高用户的交互体验，可以在全景图中添加一些互动元素，如热点链接、导航菜单等。同时，也可以通过添加环绕声音效或背景音乐来增强音频体验。 了解本次活动的学习内容。感受博物馆网站上展示的传统村落所使用的虚拟现实技术。利用VR眼镜游览故宫博物院网站中带VR场景的建筑。借助互联网完成数字化学习任务。了解VR眼镜。学习虚拟现实技术的概念、原理。借助互联网完成数字化学习任务。了解虚拟现实的应用。小组合作，完成虚拟现实技术在某一个领域的具体应用调查并在班级交流。使用智能手机、平板电脑等移动设备上体验AR应用。学习增强现实技术的概念及原理。交流AR应用的感想。借助互联网完成数字化学习任务。了解AR技术的更多应用。借助互联网，完成数字化学习任务。了解VR全景图及其制作方法。 通过实例，引出本次活动的主要内容。通过实际操作和体验，让学生深入了解虚拟现实技术在博物馆展览中的应用，比较实地参观与网上游览的差异，以及裸眼与VR场景的不同，从而提升学生对虚拟现实技术的理解与应用能力。通过介绍虚拟现实技术的定义、特征、应用及设备，让学生全面了解虚拟现实技术，理解其对文物保护等领域的意义，并通过实践活动深化认识，培养学生的科技素养和信息时代的适应能力。通过实际操作体验AR应用，了解AR技术在博物馆导览、导航和游戏等领域的应用，感受真实与虚拟的融合，从而加深对AR技术的理解和兴趣。通过认识和理解增强现实技术的概念、特点和应用场景，以及通过实践活动体验AR应用，来深入了解这一技术，从而培养学生的科技素养，激发其对新兴技术的兴趣。通过学习VR全景图及其制作方法，进一步扩展学生对VR技术的理解。
课后练习 1.设想一个你感兴趣的VR或AR应用场景，并简述其可能的应用价值。2.结合日常生活，举例说明VR/AR技术在教育、娱乐或工作中的一个具体应用，并分析其优缺点。 独立完成课后练习。 通过设想VR/AR应用场景并分析其价值，以及举例说明技术在日常生活中的应用和优缺点，加深学生对VR/AR技术的理解和认识，培养学生分析能力。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：在这堂课中，我们共同探索了虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的魅力和潜力。通过学习，我们了解到VR与AR如何改变我们的视觉体验，将虚拟与现实巧妙地结合在一起。我们深入探讨了这两种技术的原理和应用，感受到它们在教育、娱乐等多个领域的无限可能。同时，这堂课也着重强调了在使用这些先进技术时，保护个人隐私和信息安全的重要性，以及我们应如何负责任地使用这些技术。这不仅是一堂技术课，更是一堂关于科技与社会责任的课。希望同学们能将所学应用到实际生活中，发挥创造力，同时也要牢记我们的信息社会责任，共同营造一个健康、安全的数字环境。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
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HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)虚拟现实控制器
虚拟现实控制器，特别是手柄式控制器，是虚拟现实环境中非常常见的输入设备。这类控制器通常包含一个或多个摇杆、按钮和触发器，允许用户在虚拟环境中进行自然的交互和操作。手柄式控制器以其高精度和低延迟的特点，为用户提供了一种更加真实和沉浸式的虚拟现实体验。
功能与作用：
交互性：通过手柄上的摇杆、按钮和触发器，用户可以在虚拟世界中移动、选择、操作和与虚拟对象进行交互。
沉浸式体验：手柄控制器能够增强用户在虚拟现实中的沉浸感，让用户感觉自己真正置身于虚拟环境中。
多功能性：不同的按钮和摇杆配置可以满足多种类型的虚拟现实应用需求，如游戏、模拟训练、虚拟设计等。
常见应用场景：
游戏娱乐：在虚拟现实游戏中，手柄控制器可以让玩家更加自然地操控游戏角色，进行各种动作和交互，提升游戏体验。
教育培训：在教育领域，手柄控制器可以作为学习工具，让学生在虚拟环境中进行实践操作，提高学习效果。
工业设计：设计师可以利用手柄控制器在虚拟现实环境中进行产品设计、修改和展示，提高设计效率。
模拟训练：在军事、医疗等领域，手柄控制器可以用于模拟训练，帮助人员在安全的环境中进行实战模拟和演练。
总的来说，虚拟现实控制器作为虚拟现实技术的重要组成部分，其功能多样，应用场景广泛。随着虚拟现实技术的不断发展，手柄式控制器将继续在提升用户体验和推动虚拟现实应用普及方面发挥重要作用。参考：我选择了手机上的两款AR应用进行体验：一款是名为“AR动物园”的应用，另一款是“AR植物百科”。以下是我的体验感想，以及与之前游览虚拟博物馆体验的比较。
AR动物园应用体验
这款应用通过增强现实技术，将各种动物以3D模型的形式呈现在手机屏幕上，用户可以通过手机摄像头在现实世界中“放置”这些动物。我可以将手机屏幕对准家里的任何一个角落，然后“放置”一只狮子或长颈鹿，仿佛它们真的在我的房间里漫步。这种互动方式非常有趣，让我感觉像是拥有了一个私人动物园。
AR植物百科应用体验
这款应用则提供了各种植物的3D模型，并附有详细的介绍和科普知识。我可以通过手机扫描植物的图片或者识别植物的叶片，然后应用就会在屏幕上呈现出这种植物的3D模型，同时还可以查看其生长习性、药用价值等信息。这对于我这个对植物学并不太了解的人来说，是一个很好的学习工具。
与之前游览虚拟博物馆的体验比较
之前我游览过虚拟博物馆，那是一种完全不同的体验。虚拟博物馆通常是通过全景技术或者3D建模，让用户能够在网络上“走进”博物馆，参观各种展品。用户可以通过鼠标或者触摸屏进行导航，观看展品的3D模型、图片、视频和介绍。
与AR应用相比，虚拟博物馆更加注重对展品的展示和介绍，让用户能够深入了解展品的历史、文化和艺术价值。而AR应用则更加注重与现实世界的互动和娱乐性，让用户能够在现实世界中与虚拟对象进行交互。
总的来说，AR应用和虚拟博物馆都是利用技术手段为用户提供更加丰富和多样的体验。它们各有特点，互为补充。AR应用让我感受到了科技与现实的结合带来的乐趣和便捷性；而虚拟博物馆则让我更加深入地了解了文化和艺术的历史和价值。当前流行的AR应用及其用途调查报告
一、调查背景与目的
随着增强现实（AR）技术的快速发展，越来越多的AR应用走进了我们的日常生活。为了更好地了解当前流行的AR应用及其用途，我进行了深入的网络调查，并将调查结果进行整理，以便与班级同学分享。
二、AR应用介绍
AR测量工具：这类应用利用AR技术，使用户能够通过手机相机测量现实世界中的距离、面积和体积等。在室内设计、建筑工程等领域具有广泛的应用。
AR游戏：AR游戏将虚拟元素叠加到现实世界中，为玩家带来沉浸式的游戏体验。
AR导航：这类应用通过AR技术为用户提供直观的导航指引。可以在用户行走时，在屏幕上显示箭头和距离等信息，帮助用户轻松找到目的地。
AR教育应用：在教育领域，AR技术为学习提供了全新的方式。通过增强现实技术展示地球结构、人体解剖等复杂概念，使学生更加直观地理解知识。
AR购物：AR购物应用允许用户在家中就能试穿或试妆。用户可以通过手机相机在自己的脸上试妆或在虚拟身体上试穿衣服，提升购物体验。
三、调查结果分析
通过对当前流行的AR应用进行调查，我发现AR技术在各个领域都有着广泛的应用。这些应用不仅提高了我们的工作效率，还为我们的生活带来了更多的趣味性和便利性。在教育领域，AR应用使得抽象的概念变得更加直观易懂；在购物领域，AR应用则提供了更为便捷的试妆试衣体验。
四、结论与展望
随着技术的不断进步，AR应用将会在未来发挥更大的作用。我们可以预见，在未来的教育领域，AR技术将成为辅助教学的重要工具；在购物领域，AR试妆试衣将成为新的消费趋势；在游戏领域，AR游戏将为玩家带来更加沉浸式的游戏体验。同时，随着5G、云计算等技术的发展，AR应用的性能和稳定性将得到进一步提升。
以上是我对当前流行的AR应用及其用途的调查报告。希望通过这次分享，能够让更多的同学了解并关注AR技术的发展和应用。
