本發(fā)明涉及vr應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種微型vr教育計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教育從線下發(fā)展到線上，但依然沒有能夠改變教學(xué)的本質(zhì)，依然是教師通過“黑板”來講課，變化無非就是從教師搬到了網(wǎng)絡(luò)視頻，其教學(xué)質(zhì)量沒有發(fā)生本質(zhì)的變化，虛擬現(xiàn)實(shí)所展現(xiàn)的可以是一個(gè)極其真實(shí)的世界，可以把傳統(tǒng)的平面、枯燥的說教教育轉(zhuǎn)變成虛擬的3d教育。

vn是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(vr)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的vr應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)、或其他人體行為動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育已成為我國(guó)教育發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。目前我國(guó)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育存在一些亟待解決的問題，主要包括：傳統(tǒng)的基于網(wǎng)頁的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)依靠文字描述和簡(jiǎn)單的平面動(dòng)畫已無法引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；由于時(shí)空分離，無法提供身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，無法實(shí)現(xiàn)教者和學(xué)者之間的情感交流，大大降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；由于無法提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，只是通過視頻進(jìn)行演示教學(xué)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差，直接影響到學(xué)習(xí)者實(shí)踐能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其具備的多感知性、浸沒感、交互性和構(gòu)想性等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程教育中具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)和潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的主要應(yīng)用包括虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、仿真實(shí)驗(yàn)室和數(shù)字教學(xué)場(chǎng)所，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)。將vr技術(shù)利用在教學(xué)系統(tǒng)上，具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種微型vr教育計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由客戶端、虛擬教育平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)層三個(gè)部分組成，所述客戶端以教師、學(xué)生和管理員三種不同的角色登錄遠(yuǎn)程教育平臺(tái),依據(jù)角色的不同享有不同的權(quán)限；所述虛擬教育平臺(tái)以微軟net平臺(tái)為架構(gòu)，使用asp.net語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)，采用sqlserver2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)層包括課件資源庫(kù)、虛擬素材庫(kù)、分類知識(shí)庫(kù)、實(shí)踐操作數(shù)據(jù)庫(kù)和論壇數(shù)據(jù)庫(kù)，所述虛擬教育平臺(tái)采用采用14納米工藝制程的intel酷睿i5-6500作為核心處理器，建立虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)和通用管理系統(tǒng)，并且所述虛擬教育平臺(tái)通過web服務(wù)器連接html網(wǎng)頁，用戶通過html網(wǎng)頁瀏覽器發(fā)送地址到web服務(wù)器請(qǐng)求所需網(wǎng)頁，所述web服務(wù)器接受用戶請(qǐng)求的網(wǎng)址，向遠(yuǎn)程教育平臺(tái)發(fā)送請(qǐng)求，將返回結(jié)果返回給用戶，用戶再通過客戶端登入遠(yuǎn)程教育平臺(tái)進(jìn)行操作。

優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)和通用管理系統(tǒng)分別完成共享協(xié)同虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)、異步環(huán)境中的課件下載與視頻點(diǎn)播、門戶網(wǎng)站與虛擬環(huán)境管理功能。

優(yōu)選的，所述虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)建立虛擬教室，利用計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用為參與者提供了信息共享的環(huán)境,使交互式的協(xié)作教學(xué)成為可能,增進(jìn)了教與學(xué)雙方的溝通，利用分布式多媒體技術(shù)把文字、圖形、聲音、視頻及互動(dòng)式操作集于虛擬教室中。

優(yōu)選的，所述虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)包括虛擬課程開發(fā)和虛擬教務(wù)管理兩大部分，其中虛擬課程開發(fā)用于實(shí)現(xiàn)虛擬素材庫(kù)的管理、實(shí)現(xiàn)虛擬素材的組合與鏈接、完成虛擬課件的合并與發(fā)布，虛擬教務(wù)管理部分是為用戶提供查詢、統(tǒng)計(jì)與管理的平臺(tái)。

優(yōu)選的，所述通用管理系統(tǒng)分為虛擬平臺(tái)管理和門戶網(wǎng)站管理，所述通用管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)層的管理。

優(yōu)選的，所述虛擬教育平臺(tái)采用基于角色的訪問控制策略進(jìn)行訪問，每種角色擁有相應(yīng)的權(quán)限，通過角色繼承和關(guān)聯(lián)的控制約束條件實(shí)現(xiàn)多種控制策。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用客戶端、虛擬教育平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)層組合成虛擬教育系統(tǒng)，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)李量小、虛擬真實(shí)教室和實(shí)驗(yàn)、生成通真的圖形和三維動(dòng)畫；在虛擬的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,學(xué)生可以通真地觀測(cè)實(shí)驗(yàn)過程,同時(shí)又能控制虛擬實(shí)驗(yàn),并能及時(shí)和教師或其他學(xué)生通信；在虛擬的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,學(xué)生可以通真地觀測(cè)實(shí)驗(yàn)過程,同時(shí)又能控制虛擬實(shí)驗(yàn),并能及時(shí)和教師或其他學(xué)生通信。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-數(shù)據(jù)庫(kù)層；2-虛擬教育平臺(tái)；3-客戶端；4-web服務(wù)器；5-html網(wǎng)頁瀏覽器；201-虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)；202-虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)；203-通用管理系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種微型vr教育計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由客戶端3、虛擬教育平臺(tái)2和數(shù)據(jù)庫(kù)層1三個(gè)部分組成，所述客戶端3以教師、學(xué)生和管理員三種不同的角色登錄遠(yuǎn)程教育平臺(tái),依據(jù)角色的不同享有不同的權(quán)限；所述虛擬教育平臺(tái)2以微軟net平臺(tái)為架構(gòu)，使用asp.net語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)，采用sqlserver2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述數(shù)據(jù)庫(kù)層1包括課件資源庫(kù)、虛擬素材庫(kù)、分類知識(shí)庫(kù)、實(shí)踐操作數(shù)據(jù)庫(kù)和論壇數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述虛擬教育平臺(tái)2采用采用14納米工藝制程的intel酷睿i5-6500作為核心處理器；采用lga1151處理器插槽。酷睿i5-6500原生內(nèi)置四核心四線程，處理器默認(rèn)主頻3.2ghz，采用intel睿頻加速2.0技術(shù)，睿頻后可達(dá)3.7ghz。其三級(jí)高速緩存容量為6mb，內(nèi)存控制器支持雙通道ddr42133mhz內(nèi)存，設(shè)計(jì)功耗僅為65w；采用基于nvidia最新的pascal架構(gòu)gtx1060顯卡，16nm工藝打造的gp106核心，擁有1280個(gè)cuda處理器，核心頻率高達(dá)1809mhz，6gbgddr5超大顯存，顯存位寬192-bit，顯存頻率達(dá)到驚人的8008mhz！并支持dx12、opengl4.5等多個(gè)全新技術(shù)，完美支持vr游戲。

建立虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)和通用管理系統(tǒng)203，并且所述虛擬教育平臺(tái)2通過web服務(wù)器4連接html網(wǎng)頁，用戶通過html網(wǎng)頁瀏覽器5發(fā)送地址到web服務(wù)器請(qǐng)求所需網(wǎng)頁，所述web服務(wù)器接受用戶請(qǐng)求的網(wǎng)址，向遠(yuǎn)程教育平臺(tái)發(fā)送請(qǐng)求，將返回結(jié)果返回給用戶，用戶再通過客戶端3登入遠(yuǎn)程教育平臺(tái)進(jìn)行操作；所述遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)和通用管理系統(tǒng)203分別完成共享協(xié)同虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)、異步環(huán)境中的課件下載與視頻點(diǎn)播、門戶網(wǎng)站與虛擬環(huán)境管理功能。

所述虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)建立虛擬教室，利用計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用為參與者提供了信息共享的環(huán)境,使交互式的協(xié)作教學(xué)成為可能,增進(jìn)了教與學(xué)雙方的溝通，利用分布式多媒體技術(shù)把文字、圖形、聲音、視頻及互動(dòng)式操作集于虛擬教室中，計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(cscw)技術(shù)應(yīng)用為參與者提供了信息共享的環(huán)境,使交互式的協(xié)作教學(xué)成為可能,增進(jìn)了教與學(xué)雙方的溝通，而分布式多媒體技術(shù)把文字、圖形、聲音、視頻及互動(dòng)式操作集于虛擬教室中，使每一位參與者得以舒適的教與學(xué)。虛擬教室的出現(xiàn)小僅僅是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的模擬，而且是一次信息技術(shù)帶來的教育形式的革命。學(xué)習(xí)者可以山此享受它最大限度的靈活性、獨(dú)立性和因人而異的服務(wù)。

所述網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)是個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為媒介的多媒體會(huì)議平臺(tái)，使用者可突破時(shí)間地域的限制，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)面對(duì)面般的交流效果；采用先進(jìn)的音視頻編解碼技術(shù)，保證產(chǎn)品清晰的語音和視頻效果；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)共享功能更為用戶提供了電子白板、網(wǎng)頁同步、程序共享、演講稿同步、虛擬打印、文件傳輸?shù)蓉S富的會(huì)議輔助功能，能夠全面滿足遠(yuǎn)程視頻會(huì)議、資料共享、協(xié)同工作、異地商務(wù)、遠(yuǎn)程培訓(xùn)以及遠(yuǎn)程炒股等各種需求，從而為用戶提供高效快捷的溝通新途徑，有效降低公司的運(yùn)營(yíng)成本，提高企業(yè)的運(yùn)作效率。

所述虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)包括虛擬課程開發(fā)和虛擬教務(wù)管理兩大部分，其中虛擬課程開發(fā)用于實(shí)現(xiàn)虛擬素材庫(kù)的管理、實(shí)現(xiàn)虛擬素材的組合與鏈接、完成虛擬課件的合并與發(fā)布，虛擬教務(wù)管理部分是為用戶提供查詢、統(tǒng)計(jì)與管理的平臺(tái)；所述通用管理系統(tǒng)203分為虛擬平臺(tái)管理和門戶網(wǎng)站管理，所述通用管理系統(tǒng)203實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬同步教學(xué)系統(tǒng)、虛擬異步教學(xué)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)層1的管理。

所述虛擬教育平臺(tái)2采用基于角色的訪問控制策略進(jìn)行訪問，每種角色擁有相應(yīng)的權(quán)限，通過角色繼承和關(guān)聯(lián)的控制約束條件實(shí)現(xiàn)多種控制策略，遠(yuǎn)程教育平臺(tái)中的用戶角色包括學(xué)生、教師、普通管理員和系統(tǒng)管理員。每種角色擁有相應(yīng)的權(quán)限，系統(tǒng)采用基于角色的訪問控制機(jī)制。通過角色的繼承和關(guān)聯(lián)等控制約束條件實(shí)現(xiàn)多種控制策略。采用基于角色的訪問控制具有以下優(yōu)勢(shì)：權(quán)限分配直觀、容易理解，便于使用；擴(kuò)展性好，支持崗位、權(quán)限多變的需求；分級(jí)權(quán)限適合分層的組織結(jié)構(gòu)形式；重用性強(qiáng)。

本發(fā)明利用客戶端3、虛擬教育平臺(tái)2和數(shù)據(jù)庫(kù)層1組合成虛擬教育系統(tǒng)，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)李量小、虛擬真實(shí)教室和實(shí)驗(yàn)、生成通真的圖形和三維動(dòng)畫；教學(xué)方式上實(shí)現(xiàn)了同步教學(xué)和異步教學(xué)相結(jié)合。無論是教師還是學(xué)生,在同步教學(xué)系統(tǒng)中都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)性的操作,以實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的同步進(jìn)行；在異步教學(xué)中,教師可以制作虛擬課件、管理教學(xué)信息,學(xué)生可以獲取相應(yīng)學(xué)習(xí)資料,以補(bǔ)充同步教學(xué)的不足；將同步教學(xué)系統(tǒng)、異步教學(xué)系統(tǒng)與通用管理系統(tǒng)203有機(jī)地結(jié)合在一起,整個(gè)虛擬環(huán)境對(duì)用戶來說是熟悉易用的、界面是友好。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。