太陽能“學習強國”VR眼鏡系統(tǒng)設計

張硯耕 陳諾雅 姜書林

摘要：針對傳統(tǒng)的愛國知識講座、觀看影片及參觀場館等，不能有效地讓學生產(chǎn)生情感共鳴、易產(chǎn)生走過程等問題，設計了一款太陽能智能“學習強國” VR眼鏡系統(tǒng)。該VR眼鏡系統(tǒng)突破傳統(tǒng)宣傳教育方式，通過將文字、圖片等信息具象化的表現(xiàn)形式，大大降低學生的學習和記憶難度，更加利于學生深化理解學習思政知識。同時，將VR教育資源嵌入到沉浸式、互動式的教學過程中，讓學生在虛擬空間中與具象化的精神人物進行接觸，深刻體驗當時的歷史過程，帶來更加真實、身臨其境的體驗。

關(guān)鍵詞：太陽能;VR眼鏡;交互設計

一、引言

目前，傳統(tǒng)的愛國教育最直接的就是愛國教育的課文，還有學校每周一要舉行升旗儀式，或幾百人坐在臺下，聽臺上的領(lǐng)導傳達中央最新的精神指示;或者集體排隊參觀革命博物館，觀看紅軍當年戰(zhàn)斗過的軌跡等，且形式多過內(nèi)容，這種傳統(tǒng)的愛國教育形式很難讓學生真正感受到愛國教育活動的氛圍，而且學生的參與性與互動性得不到體驗，很難產(chǎn)生共鳴。針對這些問題，我們設計了一款環(huán)保實用的太陽能“學習強國”VR眼鏡，即安裝太陽能電池板，并用蓄電池把晴天吸收的太陽能儲存起來以便在平時VR眼鏡正常充電工作，當然我們的太陽能智能VR眼鏡主要適用于太陽光充足的地區(qū)。

二、工作原理

太陽能智能VR眼鏡系統(tǒng)由太陽能電池板、蓄電池、控制電路、紫外線發(fā)光源、高壓金屬網(wǎng)和LED照明紅外感應自動開啟裝置以及語音系統(tǒng)組成，這些功能將使VR眼鏡系統(tǒng)變得更加快捷與智能。

太陽能智能VR眼鏡系統(tǒng)利用微電腦進行控制，利用紅外線傳感器和機械電子驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合工作，當人佩戴好設備或就位后，VR眼鏡自動開啟，當人離開感應區(qū)延遲幾秒眼鏡自動關(guān)閉。當VR眼鏡供電電源不足時，VR眼鏡會自動從電池板自動充電，充電完畢后太陽能電池板自動收回，在教學中還可以從事R消防安全教育、VR地震安全教育、VR禁毒教育等有著深遠的意義。

歷史、地理、化學等基礎(chǔ)課程的虛擬仿真體驗式教學，給學生和老師提供科教的功能，起到一機多用的作用。當VR眼鏡故障時，眼鏡的傳感器會驅(qū)動蜂鳴器報警，同時VR眼鏡的LED燈會閃爍，除此之外方便安全，性能可靠，從而有效預防損傷眼鏡的風險。

三、VR眼鏡系統(tǒng)三維仿真系統(tǒng)設計

在愛國教育中，使用三維仿真系統(tǒng)現(xiàn)實，不僅能在學生頭腦中建立這些空間，而且可以讓學生看得見、聽得見，甚至可以摸得著。

為此我們設計太陽能“學習強國” VR眼鏡系統(tǒng)，采用Oculus Rift頭顯和空間定位系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)設有《重回飛奪瀘定橋》《海斗深淵科考》《紅軍長征》等主題的令人印象深刻的是一段爬過鐵索搶奪據(jù)點的場景。在這個場景中，利用手柄控制著一點點前行，前方是戰(zhàn)友和滿天的炮火，下方則是滾滾長江……一下子仿佛回到了戰(zhàn)火紛飛的年代，用虛擬技術(shù)將歷史呈現(xiàn)，發(fā)揮宣傳、展示及教育作用，打破了傳統(tǒng)意義上的時間與空間的限制。

四、角色扮演模式設計

在進行愛國教育活動時候大都是觀看電視或電腦視頻，起不到充分參與互動、產(chǎn)生共鳴的效果，容易造成走過程和說書的形式，尤其是讓參與正感覺世一種旅游的感覺。所以設計一個VR眼鏡角色扮演功能非常有必要，這里我們選擇紅外線傳感器，利用其機械控制、音響效果、送風等能讓人感到身臨其境的感覺，在人就座及佩戴后設備后，VR眼鏡系統(tǒng)自動感應并告訴機械電子系統(tǒng)自動開啟，人走開一定距離VR眼鏡系統(tǒng)自動關(guān)閉，為了避免誤打開，定要調(diào)節(jié)好感應裝置的感應距離，自動化開啟消毒設計避免了相互使用造成的病菌傳染，同時防止污染周圍環(huán)境。

五、語音功能設計

如果學生在使用時聽到“您好”或者“早上好、下午好、晚上好”，正確操作完后聽到“謝謝你”“好棒”等聲音時，既能鼓勵學生正確使用VR眼鏡系統(tǒng)，還能吸引同學從小知道進行物品放回遠處的習慣。這樣的功能只要在VR眼鏡里安裝語音模塊系統(tǒng)，在VR眼鏡內(nèi)設置1個傳感器，感應到使用者了就能發(fā)出聲音。

六、結(jié)語

本文設計了一款自動感應、語音提示、太陽能自動充電、人體重力感應的VR眼鏡系統(tǒng)，這樣一個“節(jié)能聰明”VR眼鏡設備放在學校或教育場館里不僅方便了愛國教育，也更好地了解、感悟愛國主義主題內(nèi)容，引導青少年既懷愛國之情。

參考文獻：

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