【正文】 程教學(xué)大數(shù)據(jù)并持續(xù)改進(jìn)VR教學(xué)系統(tǒng)，VR教育大數(shù)據(jù)將成為推動教育變革的創(chuàng)新戰(zhàn)略資產(chǎn)。（圖32）（圖321總體應(yīng)用架構(gòu)）其中基礎(chǔ)服務(wù)層為上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)、會話管理、協(xié)同支持、異常處理等服務(wù)。面向協(xié)同的VR建模平臺，包括VR場景的生成、課程知識——場景映射、場景協(xié)同交互、用戶權(quán)限控制、語義支持等多個功能模塊和可配置模塊。在學(xué)習(xí)活動進(jìn)行的同時，每個學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為軌跡將被全面追蹤記錄形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在滿足總體設(shè)計目標(biāo)和應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計的前提下,設(shè)計總體數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖33所示:（圖33）數(shù)據(jù)架構(gòu)1. VR場景數(shù)據(jù)庫。場景數(shù)據(jù)庫包含場景信息、語義信息 概念結(jié)構(gòu)信息與版本信息。2. 學(xué)科分類樹內(nèi)容庫。3. 用戶信息庫。用戶信息與虛擬現(xiàn)實環(huán)境的中的虛擬人物角色（化身）對應(yīng)，同時也為VR教育資源管理應(yīng)用提供用戶、權(quán)限及各種關(guān)系數(shù)據(jù)。,通過MongoDB存儲學(xué)習(xí)者的整個學(xué)習(xí)流程，為學(xué)習(xí)效果評價、教學(xué)內(nèi)容更新乃至教育決策支持提供依據(jù)。記錄日志、軟硬件配置信息，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。(四) 技術(shù)架構(gòu)VR教育解決方案選用Unity3D虛擬現(xiàn)實圖形引擎并結(jié)合源生web3D以及HTML5技術(shù)，根據(jù)本身的業(yè)務(wù)情況做適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新，其總體技術(shù)架構(gòu)如圖341所示:（圖341技術(shù)結(jié)構(gòu)）總體上采用分層架構(gòu)的思想,將系統(tǒng)劃分為三個層次:數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層；每個層之間采取上層能依賴下層而下層不能反向調(diào)用上層的策略。mongoDB可以直接和上層的node服務(wù)器通信，或者通過JDBC Driver與Unity3D通信。針對桌面程序選用unity3D作為圖形引擎。1. Unity3D開發(fā)平臺主要是MonoDevelop，這個平臺可以嵌套多種編程語言，其中js和c是最常用的兩種，而js語言容易入門，這使得教師更容易學(xué)習(xí)、參與到VR教育內(nèi)容開發(fā)中來。2. Unity3D幾乎支持所有的跨平臺設(shè)計，是目前唯一一款可以提供所有平臺植入能力的三維仿真開發(fā)軟件，實現(xiàn)了手機(jī)平臺開發(fā)3D游戲和虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，支持flash輸入格式，對于移動學(xué)習(xí)的移動平臺建立具有重要的啟示和意義。3. Unity3D能夠創(chuàng)造高質(zhì)量的3D仿真系統(tǒng)和真實視覺效果，對DirectX和OpenGL具有高度優(yōu)化的圖形渲染管道，低端硬件也可以流暢運行茂盛的作物、植被景觀和實時三維圖形混合音頻流和視頻流，使得教育資源得到更好的呈現(xiàn)、知識內(nèi)容具有更好的交互性和吸引力。4. Unity3D能夠支持更大的場景、更多的展示物件以及更炫的展示效果，僅占用很小的空間，這些特性教學(xué)內(nèi)容得到更好的應(yīng)用和普及。作為一種替代方案可以直接通過unity3D的web發(fā)布功能，但是此種做法需要用戶瀏覽器安裝插件，不符合互聯(lián)網(wǎng)的以及web發(fā)展方向故不建議采用。對于一般性的數(shù)字化教學(xué)資源，其中大部分都是由一線教育工作者生產(chǎn)的，與之對應(yīng)的是虛擬現(xiàn)實資源大部分是由專業(yè)軟件開發(fā)團(tuán)隊生產(chǎn)的，這與虛擬現(xiàn)實內(nèi)容制作難度較高有關(guān)，這種情況帶來的結(jié)果是：生產(chǎn)人員不足造成的內(nèi)容匱乏；生產(chǎn)人員缺乏教育背景以致內(nèi)容水平較低、實用性較差，現(xiàn)有VR教學(xué)資源基本停留在情境體驗式學(xué)習(xí)階段，對于復(fù)雜的認(rèn)知與邏輯重建類型的學(xué)習(xí)罕有涉及。系統(tǒng)以 B/S 架構(gòu)為基礎(chǔ)，以協(xié)同 3D 概念化場景為核心，輔以協(xié)同環(huán)境中的模型與場景管理與智能提示，使通用性的 3D 協(xié)同平臺的搭建成為可能。2. 數(shù)據(jù)驅(qū)動。VR教育解決方案創(chuàng)新性提出構(gòu)建一個基于數(shù)據(jù)驅(qū)動、多用戶數(shù)據(jù)共享、實時數(shù)據(jù)生成的全新環(huán)境，數(shù)據(jù)貫穿整個學(xué)習(xí)活動之中。針對虛擬現(xiàn)實硬件尤其是交互設(shè)備種類多、配置差異大、更新?lián)Q代快的情況，該解決方案設(shè)計一個抽象的用戶交互層，提供統(tǒng)一的接口適配不同的硬件設(shè)備，在硬件配置達(dá)不到系統(tǒng)要求時可自適應(yīng)降級處理，在犧牲部分用戶體驗的情況下不缺失基本的教學(xué)功能。轉(zhuǎn)換和合成的過程需要有設(shè)計合理的邏輯算法和實現(xiàn)。因為概念化場景合成算法主要是指在本協(xié)同架構(gòu)服務(wù)器端，當(dāng)獲取了多個用戶的操作批處理和版本信息之后，如何通過邏輯算法形成合理而無沖突的合成場景，并推送給用戶。 2. 以模型 ID 為分類標(biāo)志，對所用用戶的操作批處理 S 進(jìn)行劃分。 4. 對新加入模型或刪除模型操作進(jìn)行單獨處理。 6. 對 Vnew進(jìn)行語義沖突及幾何沖突檢查，若有沖突則加入沖突列表 L 等待進(jìn)一步處理。從上面的場景合成算法分析中可以看出，目前系統(tǒng)在合成過程中，會進(jìn)行多個階段，而每個階段都有可能會產(chǎn)生沖突，這些沖突將被加入沖突列表中等待沖突處理步驟進(jìn)行進(jìn)一步的處理。他們以遞進(jìn)的方式表示了為了維護(hù)協(xié)同環(huán)境中數(shù)據(jù)一致性所需要解決的問題。因為如果場景的版本不同就會使用戶的操作對象完全相異，這使得一切用戶的操作都不再有意義，因此必須保證用戶操作的場景版本是一致的，版本沖突必須最先被處理。最高一層的沖突是語義及幾何沖突，代表了在空間意義上和語義層面上模型之間的不合理，需要解決協(xié)同過程中用戶操作和場景數(shù)據(jù)的合理性。五、 現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件（一）開發(fā)人員配置情況姓 名性別文化程度專業(yè)工作單位職 稱組內(nèi)具體分工李奇男碩士計算機(jī)技術(shù)川師大高工系統(tǒng)設(shè)計劉云安男碩士計算機(jī)技術(shù)川師大講師系統(tǒng)開發(fā)陳跡浪男碩士三維設(shè)計川師大講師建模。（二）技術(shù)支持可視化計算與虛擬現(xiàn)實計算機(jī)圖形圖像研究中心，可提供本系統(tǒng)開發(fā)關(guān)聯(lián)的算法與交互關(guān)聯(lián)的二次開發(fā)，若需要。詳見附件虛擬現(xiàn)實沉浸技術(shù)實驗室建設(shè)（四）資金保證情況：本系統(tǒng)開發(fā)啟動期投入開發(fā)費20萬元。2項目關(guān)聯(lián)技術(shù)積累：基于新課標(biāo)的高中化學(xué)二維仿真交互教學(xué)實驗平臺三維交互式數(shù)字展覽館系統(tǒng)體驗式旅游信息系統(tǒng)公安多人在線仿真培訓(xùn)系統(tǒng)通過由公安部組織、重慶市公安局主持的驗收。 體驗式旅游信息系統(tǒng)獲成都市科技局主持的驗收。3項目開發(fā)團(tuán)隊：軟件開發(fā)團(tuán)隊，不少于5人（專業(yè)人員），可帶學(xué)生加入不少于10人（二）新增條件實施四川省重點實驗室的 “虛擬現(xiàn)實沉浸技術(shù)實驗室”建設(shè)。2將基于二維的初高中化學(xué)仿真教學(xué)系統(tǒng)改制為基于虛擬現(xiàn)實桌面—非沉浸式系統(tǒng)的應(yīng)用。4開展職業(yè)學(xué)校需求調(diào)研，為后續(xù)系統(tǒng)開發(fā)做好準(zhǔn)備。九、 推廣及應(yīng)用前景社會經(jīng)濟(jì)效益：本文所提到的方案涉及重大技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，密切吻合虛擬現(xiàn)實對社會生活將產(chǎn)生顛覆性的重大改變這一事實推斷。虛擬現(xiàn)實硬件技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在國內(nèi)已受到資本的密切關(guān)注與追捧，這僅僅為前奏?！疤摂M現(xiàn)實教育”作為教育公平的載體，把公平帶到邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)，受益一方人，其社會效益不可估量。遠(yuǎn)不止如此，當(dāng)你的貢獻(xiàn)為政府所急，來自政府的支援便順理成章。當(dāng)本項目啟動期工作完成后，采用兩種方式來支撐中期與拓展期的發(fā)展：，獲得政府基金。如前所述，基于良好的社會聲譽與產(chǎn)品的獨特性吸引資本注入，融資額度不少于1000萬，構(gòu)建不限于教育類虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的開發(fā)，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實的高級運用期，形成教育、數(shù)字娛樂、軍事、公共安全、醫(yī)療、制造業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)秀解決方案，進(jìn)而全面服務(wù)社會并獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。附：“可視化計算與虛擬現(xiàn)實四川省重點實驗室虛擬現(xiàn)實沉浸技術(shù)實驗室”建設(shè)需求：70100平米(有)：開發(fā)級數(shù)據(jù)頭盔4個：1520萬體驗級數(shù)據(jù)頭盔或數(shù)據(jù)眼鏡：25個：預(yù)計經(jīng)費4萬6萬數(shù)據(jù)傳感器或數(shù)據(jù)手套：15個：預(yù)計經(jīng)費6萬—10萬開發(fā)引擎（平臺軟件）：達(dá)索系統(tǒng)或U3D，30個點位，預(yù)計經(jīng)費35萬—40萬Microsoft hololense，2，=Oculus rift =多人在線運用工具軟件：預(yù)計經(jīng)費5萬阿里云服務(wù)器,1臺, 預(yù)計經(jīng)費4萬開放存儲服務(wù), 1臺, 預(yù)計經(jīng)費2萬配套開發(fā)計算機(jī)：20臺，預(yù)計經(jīng)費20萬移動終端：小型平板電腦，6個，預(yù)計經(jīng)費4萬以上合計經(jīng)費80萬—90萬：平面式機(jī)桌/椅，一套，容納25個機(jī)位柜式空調(diào)一個投影儀一個以上總計100萬元左右26 / 27