国内外虚拟现实技术的3333发展及教育应用研究--批注文档格式.doc
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他通过计算机对我们的现实的世界进行模拟仿真，解决了学习媒体的情景化和自然交互性。
以虚拟现实技术为核心的教育技术它灵活的运用了现代的教育技术手段，能够充分的调动学生们对于学习的积极性。
是近些年来的一种崭新的教育思想和理念。
1.虚拟现实技术的概念及特性
虚拟现实技术（VirtualRealityTechnology）是一项综合性技术[1]，它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。
它利用计算机生成逼真的3维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉，使用户通过适当装置，自然地对虚拟现实世界进行体验和交互作用。
简单地说，虚拟现实技术就是用计算机创造现实世界。
虚拟现实技术主要有三个特性：
（1）沉浸感:
指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
计算机产生一种人为虚拟的环境,这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型,编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”,从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉,这就是虚拟现实技术的浸没感或临场参与感。
（2）交互性:
指用户对虚拟环境内的物体可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。
虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的,它不是一个静态的世界,而是一个开放、互动的环境,虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响,这是VR的第二个特征。
（3）想象力:
虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具。
它以视觉形式反映了设计者的思想。
虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境,使以往只能借助传统沙盘的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界,大大提高了设计和规划的质量与效率,这是VR所具有的第三类特征,即想象力。
2虚拟现实技术在美国的发展与应用及其在教育方面的功能
2.1.虚拟现实技术在美国政府机构的发展现状
美国因为是虚拟现实技术的发源地，所以他在虚拟现实技术方面的技术是世界上最先进的。
由于虚拟现实技术具有很高的学科综合性，所以在美国研究虚拟现实技术的机构很多。
比如：
国家科学基金会（NSF），美国航空航天局（NASA），美国国防部（DOD）还有美国卫生与福利部（HHS）等。
国家科学基金会（NSF）成立于1950年，是美国科技体系中一个最组要的组织。
它主要由7个部门组成。
VR技术项目最多的部门是计算机，信息科学和工程学部。
工程学部中与VR技术关系最为密切的是人机互动计划（HCI）。
人机互动计划支持对人机互动系统的设计和评估研究。
美国国家航空航天局（NASA）成立于1958年，在当今的空间开发机构中规模是最大的。
NASA已经建立了航空、VR教育系统等各种有关VR技术的系统。
NASA一共由10个部门组成，其中对VR技术研发贡献最多的是艾姆斯研究中心（ARC）。
美国国防部（DOD）主要研究的是美国的国防技术。
美国国防部对VR技术的研发和应用非常的重视。
在美国军方的科研活动中占据重要地位的是国防高级研究计划署（DARPA）。
进入21世纪以后，DARPA启动DARWARS项目，加速新一代训练系统的研发和部署。
2.2虚拟现实技术在美国大学的研究现状及国家政策
事实上推动美国的虚拟现实技术进步的最重要的力量则是美国的各所知名高校。
最早也是最著名研究虚拟现实技术的是北卡罗来纳大学。
他们运用计算机图形和VR技术首创了VR儿科治疗法同时他在外科手术仿真，建筑仿真[2]方面也有着领先的地位。
而在人工智能，机器人等方面的先锋则是美国著名大学麻省理工学院。
他们建立了BOLIO环境，虚拟环境下的对象运动跟踪动态系统就是基于这个环境。
在新概念的研究中，华盛顿大学的人机界面技术实验室他有着领先的地位。
乔治梅森大学通过对VR技术的研究研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时房展系统。
最近的几十年，美国政府也给予了虚拟现实技术研究的大力的支持，每一届总统都制定了不同的政策去支持国家对虚拟现实技术的研究。
克林顿政府早在1993年的时候为了确保美国在未来的时间里在信息技术研究[3]上的领导地位，就颁布实施了“国家信息基础设施”，正是这个计划为美国在分布式虚拟现实技术的研究上奠定了重要的基础。
布什政府时期，对信息技术的发展支持的力度更加的大，每年达到24亿美元[4]，而奥巴马在担任总统后，他就任命了查普拉为国家首席技术官，而查普拉的主要职责就是让美国政府去更加好的利用信息技术，使信息技术在美国的经济和国家竞争力[5]中占很重要的位置。
2．3美国的在虚拟现实教育方面的应用及其经典的产品
（1）在教学中的应用
在美国许多大学都使用虚拟现实技术进行教学活动，他们通过虚拟现实技术去营造⋯一个跟随技术发展的教学环境，这样能够提高学习的学生们掌握知识、技能的效率，从而使教学过程得到优化，教学质量得到提高。
虚拟现实技术在美国对教育产生的影响体现在很多方面的。
首先，虚拟现实技术开创了一个与以往不同的学习场景，彻彻底底的打破了我们所知道的空间、时间的限制。
学生们通过虚拟现实技术，就可以超越空间的限制，进入到他们想要观察的物体的内部进行观察。
比如学生们学习胚胎发育的整个过程，他们可以突破空间上的限制直接进入胚胎内部进行观察。
他们也可以突破时间上的限制，因为胚胎的发育要经历很长的时间，但是通过虚拟现实技术，在很短的时间内就可以呈现出来给学生们观察。
（2）在国防中的应用
美国的国防科研主要靠的是美国的国防部。
在第二次世界大战后，国防科技在美国的科技创新体系中长期占据主导地位，联邦政府科研经费的50%左右[6]是拨给了国防科技。
虚拟现实技术在美国国防部十分的受重视。
VR技术在武器系统性能评价、武器操纵训练及指挥大规模军事演习等方面发挥着重要作用
（3）在益智游戏方面的应用
第二人生（SecondLife）是当今世界上最大的基于虚拟现实技术的虚拟现实游戏。
它的总部位于旧金山的林登实验室，它于2003年推出的一款以“合作、交融和开放”为特色的大型3D模拟现实网络游戏。
截止2012年10月‘“第二人生”已经成为全球最大的虚拟世界游戏，其注册用户超过一千万，一年的产值超过13亿美元。
在这个游戏中，每个人可以建立自己的一个虚拟的“第二人生”，与同在这个虚拟世界中的其他人发生各种各样的关系，实现自己在第一人生中没能实现的梦想。
我们不可以只是简单的把“第二人生”看做是一款游戏，它与普通的网络游戏有很多的不同。
它完全和我们的现实生活是一样的，有的时候它甚至比我们的现实生活还要的丰富多彩。
在游戏里面玩家们可以随意的去创造自己喜欢的东西，里面的房屋，桌子，汽车等许多我们生活中常见的东西都是由玩家自己自由的去创造。
与其他的网络游戏最大的不同之处在于第二人生中所使用的货币“林登元”可以通过交易系统兑换成为真正的美元。
随着游戏收到越来越多的人的欢迎，“第二人生”似乎超越了一个游戏的范畴，现实社会中各种不同职业的人都会来到这里开拓一排属于自己的领地。
他们很多人把在虚拟社区里所做的生意当做了他们现实生活中的一部分来经营了。
“第二人生”让许多普通人成百万富翁的梦想得以实现。
由于第二人生自身技术的日趋完善，越来越多的玩家加入到了游戏中，这同时也吸引了许多的商家机构入驻到其中。
英国最早的也是最大的通讯社路透社也加入到了其中。
他们的目的是将现实世界中的东西带入到游戏中，再将“第二人生”带入到真实的世界中，他们要在这个社会中担任一个积极的角色。
全球最大的信息技术和业务解决公司IBM更是将“第二人生”当作新事业在经营。
IBM在游戏里面购买了一块属于自己的领地，用于推销他们的产品。
而美国最大的网络在线书店亚马逊也将自己的业务拓展到了“第二人生”中，他们在游戏中开设了自己的书店，以方便众多的网友来购买书籍。
2.4美国虚拟现实技术的优势
总体而言美国在虚拟现实技术方面都有着巨大的优势。
首先就是美国的经济优势，截止2012年4月17日美国的GDP总量已经达到了令人瞠目的150940.30亿美元，其总量是排名第二的中国72981.47亿美元的2倍还要多。
他的人均GDP也是稳居世界前列，正是由于庞大的财力的支撑，美国政府才可以投入如此多的资金用于科学技术的研究中了。
再者美国有这世界上最为强大的国防工业体系。
美国他孤悬海外由于拥有相对独立和平的环境，在工业革命时期抓住了第二次科技革命，在1884年就成为了当时世界上的头号工业强国一直延续到现在。
美国在国防科技领域对于创新能力是非常的重视的。
美国研究机构一心致力于创新。
每年的国防科学和技术计划都会被美国国防部都滚动发布，主要是为了吸引规模不是很大但是具有高科技的公司为他们工作。
还有我们不得不提的就是其他国家望尘莫及的强大的教育优势，美国有着许多世界上著名的大学，比如哈佛大学，耶鲁大学，普林斯顿大学等等，这些大学在许多科学研究领域都有这很强的竞争力，他们当中的许多学生都会成为社会中的精英。
他在高等教育方面的优势是其他的国家无可比拟的，据最新的统计美国拥有颁发学位资格证书的大学有2600多所，7660万人正在接受着教育，其教育的普及率之高也是推动科技发展的一大动力。
而现在美国正在逐步深化他在这方面的优势，继续加强教育。
。
2.5美国虚拟现实开发的特点及总结
虚拟现实技术之所以是美国一骑绝尘，主要美国利用他们在科技研究方面的优势加大对虚拟现实技术的研究。
还有就是政府非常注重VR技术的应用，由于虚拟现实在训练、实验等方面具有非常大的价值，所以他们的虚拟现实技术一般情况下最先应用于国防、航天等部门。
如果这些部门的应用的效果很好的话，就会让VR技术向其他部门扩散。
美国VR技术也是产值、学习、研究结合的典范，政府研究机构与企业、高校展开紧密的合作，并取得丰硕的成果，为此美国政府出台了虚拟鼓励企业和个人研究虚拟现实技术的政策。
给予研究的部门企业各种优惠。
正是有了政府的大力支持和强大的综合国力为基础，美国才能在世界虚拟现实技术中鹤立鸡群。
3虚拟现实技术在我国的发展现状及其在教育方面的作用
3.1虚拟现实技术在我国的起源和发展
从某种意义上讲，VR的发源地是我们中国，早在2000多年前的战国时期，《墨子.鲁问》篇中就记载着“公输般竹木为鹊，成而飞之，三日不下”，其原材料是极薄的木片或竹片。
后来的人们通过在这个发明了风筝。
后来该技术传到西方，西方人通过了对此的研究才逐渐的发明了飞机。
但是我国正式研究VR技术是在80年代末90年代初，由于在我国虚拟现实技术的起步比较的晚，所以我国虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比差距还是比较的大，但是随着我国科学技术的迅速发展，虚拟现实技术已经已经得到了非常高的重视，许多的可削减都表示了对它的兴趣和关注[7]。
我国国家科委国防工委部已经将虚拟现实技术的研究列为重点攻关项目，国内许多研究机构和高校也都在进行虚拟现实的研究和应用并取得了一些不错的研究成果。
研究机构包括北京航空航天大学[8]、浙江大学、中科院计算所、清华大学、武汉大学和华南农业大学等[9]。
在国家政策方面，我国根据我国当前的国情，制定了开展VR技术的研究。
九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。
在紧紧的跟随着国际先进技术的同时，我国国内
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