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虚拟现实（ VR）技术在近几年的信息技术发展发展中不断完善,它是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸式感觉的技术.而UE4是一款游戏开发引擎,并且具有成熟的VR开发模块.于是我们充分利用该软件进行VR教学平台的开发和研究,将枯燥难懂的平面教材转变为智能先进、沉浸交互的场景化教学.借助VR技术,可使知识点更加生动和直观的展现,有利于激发学生的学习热情和主动性,有效记忆和理解重点难点,提高教学效率和质量.
1基于UE4对VR教学内容制作必须解决的问题
UE4实际上是一群优秀程序工程师魔改C++编程并搭建后的产物,说UE4是由c++编写的既可以说对也可以说不对.一方面来说,虚幻引擎的确用C++语言进行编写,另一方面虚幻引擎在编写的时候并没有完全遵守c++相关的编写规定,工程师他们另起炉灶,用复杂的宏定义和新颖的蓝图可视化编程对引擎进行创新,引进各种复杂的系统来不断完善这个引擎,这也就是为什么UE4相对于U3D人手那么难的原因,虚幻引擎不像U3D,在编程时,它的类别会分到最细,这就导致了在模块和模块之间进行逻辑编辑时尤其复杂.
那为什么我们不选择U3D呢?在逻辑层面来说,想要实现大规模逻辑判断和计算,U3D在前期有很大优势,但是后期捉襟见肘,代码往后写时越写越复杂,越写逻辑越混乱.而实验教学内容的制作上逻辑判断和计算是极其重要的,UE4的细分结构会在开发后期发挥巨大作用,但是前期来说,这会导致前期效率低下,我们要在这上面花费巨大时间来搭建内容基础.
于此同时,我们选择UE4还有一个巨大的原因,在虚拟现实中,想要达到和真实实验相差无几的画面,这就必须在引擎设计上面对画面渲染下巨大功夫.UE4采用延迟渲染,引用高光等重要参数,为搭建真实场景提供了巨大帮助.但是想要制作真实画面,我们必须完全了解引擎.所以我们必须基于UE4在VR教学内容制作上解决如下问题：将模型素材有效的设计并搭建成教学内容所需要的场景；实现教学场景中物体的交互性；实现教学内容的引导和反馈.
2基于UE4对VR教学内容制作的实现
首先我们对实验内容进行确定,根据相关的教材进行内容设计,然后开始准备相关的模型素材实现场景搭建,在此基础上我们得到了一个完全可视化的场景,但是只能看,不能用.接下来我们要全力转向c++,用代码配合蓝图的高效率开发方式来完成逻辑判断和反馈.我们要不断设计,不断调试.比如VR电子实验教学中从简单电路开始,一步步的完善我们底层的代码和各部件的结果显示.在配合高效动画设计和UI界面的设计,不断完善整个项目,来达成对VR教学内容制作的实现.
2.1生成教学内容的场景
根據相关的教材内容,我们设计并搭建实验教学场景.在UE4的界面中,世界窗口上显示实验场景的具体内容,我们从下方的内容浏览器窗口将相关模型素材添加到实验内容中.然后将具体对象在右侧
的世界大纲中打开编辑,改变物体在场景中的坐标参数、大小、颜色、材质等自身属性.通过命名分类,方便后期的添加,修改和删除.从而生成和完善教学内容的场景.
2.2教学内容中物体的交互性.
我们的教学场景不仅仅是满足看的功能还需要结合VR交互性强的特点,实现场景中物体的拾取及调整.于是我们对所有的元器件进行碰撞参数上面的设置,并且关联手柄上面的按键（或手套）.这样使用者完全可以用手柄（或手套）来操控虚拟实验室里面的一切物体,同时我们利用UE4强大的物理引擎系统,模拟各物体之间的碰撞,形变,碎裂等情况.在配合粒子系统和渲染系统,给使用者以最佳的交互体验.
2.3教学内容的引导和反馈.
既然是教学,那么系统必须对使用者在实验过程中的方式方法给出正确或者错误的判断,我们的预期目标是让一个完全没有学过此实验的人能够通过我们的引导下明白基础原理,并且根据引导独立完成实验.以电子实验内容为例,当体验者拿起一个元器件的时候,面前的玻璃会投影关于这个元器件的内部结构图,并且进行讲解.并且你可以选择完全引导模式,这样当你拿起这个元器件的时候,电路板上面会显示你应该放在哪边.体验者也可以选择半引导模式,在玻璃上面根据工作原理的电路图,在电路板上面放置所有的元器件.而这样的过程我们需要通过c++以及UE4独有的蓝图来实现.
3.应用实例
除上述提及的电子教学内容制作,该软件还可以充分发挥在建景,动画方面的功能,以及可视化蓝图的便捷性实现教学过程中需要遇到的各类实验,解决实验设备购买和维护成本昂贵,一次性使用以及人身安全等问题.VR在医学教学领域上的使用已经初有成效,消防安全模拟,飞行器模拟等相关应用也被广泛开发和应用.这有利于体验者快速准确的了解到体验内容的相关知识,并留下深刻印象.
基于UE4这样优秀成熟的软件,使得VR教学内容的开发难度大大降低,相信不久的将来VR教学将成为学生教育的一种新方法,一改当前单一的纸质的、平面的教学模式.它所带来的学习的高效性和趣味性也就不言而喻了.
总结:本论文为免费优秀的关于教学平台论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
参考文献：
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