1、 未未 来来 实实 验验 室室 使用说明书 Fire Ant 目录 一、运行环境： . 3 (一)运行硬件环境 . 3 （二）运行软件环境 3 （三）开发环境 3 二、操作说明： . 3 （一）操作准备 3 （二）操作方式 4 三、项目内容 . 4 （一）体验式虚拟情境 4 1.古代园林情境 5 2.自然景观情境 6 3.体育竞技情境 9 4.失重空间情境 11 （二）自适应学习情境 13 1.太空漫步 13 2.人体骨骼 20 未来实验室未来实验室 使用说明使用说明 一、一、运行环境：运行环境： (一)运行硬件环境 计算机： CPU： Intel 酷睿 i5-4590 或 FX8350 同档
2、或更高配置 显卡：NVIDIA GTX970 或 AMD R9 290 同档或更高配置 内存：4GB 及以上 磁盘：12GB 以上可用空间 HTC Vive： 一台头戴式显示器 两个单手持控制器 一套 Lighthouse 定位系统 （二）运行软件环境 操作系统：Windows 7 SP1 以上 （三）开发环境 开发工具：Visual Studio 2015 游戏引擎：Unity 3D 开发语言：C#、.net 4.0 分析技术：Azure 云 二、二、操作操作说明：说明： （一）操作准备 1.根据 HTC Vive 官方使用手册将 HTC Vive 设备正确安装并连接至电脑， 保证 设备可以
3、正常工作。 2.对系统进行定位操作，划定人体活动范围。 3.PC 端启动未来实验室-安装包。exe 文件。 4.用户佩戴头戴式显示器，并手持控制器。 5.在所划定活动范围内，进行交互操作。 6.学习者通过头盔控制视线方向，借助手柄实施操控，同时观察者可以在一 侧通过观看链接到 PC 的屏幕进行观察。 7.当需要对学习者进行引导时，由引导人员进入 Lighthouse 定位区域对学习 者进行引导，辅助学习者学习。 （二）操作方式 各手柄按键的简要功能介绍： 1.左手手柄： Menu 键：点击获得按键提示 圆板键：点击用于交互 2.右手手柄： Menu 键：点击获得按键提示 圆板键：点击用于移动
4、扳机键： 按下用于提取以及碰球交互 三、项目内容三、项目内容 （一）体验式虚拟情境 1.古代园林情境 选择古代园林场景，点击左手手柄的圆板键，进入。 图 1.1 进入园林场景 进入场景后，可通过手柄完成漫游。如图 1.2 所示为该场景下手柄的按键提 示。 图 1.2 手柄按键提示 按下右手手柄的“点击，移动”按钮可打开蓝色射线，即可移动到蓝色射线 的位置，如图 1.3 所示。使用右手手柄触碰左手手柄上方的圆球，可打开圆形 UI 界面，返回主界面，如图 1.4 所示。 图 1.3 移动控制 图 1.4 圆形 UI 界面 2.自然景观情境 在自然风光场景中，用户可以欣赏到森林、海洋以及古代废墟遗址
5、等不同风 格的自然风光。在该模块中，用户能够突破空间上的限制，较为真实的感受到别 具一格的自然风光，对在初期学习的学生而言，能够突破乏味的填鸭式的教学课 堂，使课堂更加有趣，并且能够使学生在学习中效率更高。如图 2.1-图 2.3 所示 为这三个场景的截图。 图 2.1 森林场景 图 2.2 海洋场景 图 2.3 古代废墟遗址场景 在该场景中，手柄提供了特定的按钮设置，如图 2.4 所示为在森林场景中的 手柄按键提示。该场景中漫游场景等相关操作与园林场景的按键设置相同，同样 可通过点击右手手柄打开蓝色射线进行移动， 如图 2.5 所示。 注意， 在该场景中， 用户只能移动到高亮区域，如果将射线
6、指向阴影区域，则射线变为红色，表示该 区域不可定位，如图 2.6 所示。 图 2.4 场景按键提示 图 2.5 移动控制 图 2.6 非法定位 该场景的圆形 UI 界面与园林场景不同，如图 2.7 所示为触碰左手手柄小球 后的 UI 界面， 通过触碰左手手柄小球可对这三个场景进行切换， 或返回主界面。 图 2.7 圆形 UI 界面 3.体育竞技情境 图 3.1 左、右手柄操作弓箭具体功能 在熟悉基本的操作方式后，用户可以选择进入竞赛场景，接受 NPC 发布的 任务。用户选择正式实施弓箭射击，通过调整位置与角度，完成瞄准拉弓 射击动作， 在一轮射击竞赛完成后， 成绩显示出来， 用户获得及时的信息
7、反馈。 点击“点击，握取弓”按键，左手柄可以将桌面上的弓握取；点击“长按，提 取箭”按键可抓取箭，释放该按键即可释放该箭。如果用户习惯右手握取弓，左 手拉动箭，可以将左右手柄对调使用。 图 3.2 弓与箭 左手握取弓，调整弓至前胸位置，右手拿箭，长按“长按，抓取箭”按键， 将箭放置在弓上，箭尾部放置在弓弦上，如图 3.3 所示，右手拉箭，往后移动， 将弓张满，此时右手手柄会有物理反馈，产生和拉弓相同的紧绷感和声音。此时 调整好角度，右手释放“长按，抓取箭”按键，则箭离开弓弦射出。 图 3.3 弓箭姿势准备 若弓箭射中箭靶，则箭靶旁的计分板会更新计分数据。如图 10 所示，箭靶 旁的计分板记录用
8、户在比赛中的得分、射箭次数和总分。 图 3.4 弓箭射击及反馈 点击左手柄“点击，用于交互” ，可以打开一个球状界面，使用右手柄接触 小球周围的“返回” ，并点击右手柄的“碰球，与 UI 交互” ，即可退出该实验系 统（如图 3.5 所示） 。 图 3.5 系统退出界面 4.失重空间情境 启动本系统后，用户佩戴头戴式显示器，并手持控制器。完成场景定位后， 用户将置身于一个室内的虚拟环境中，如图 4.1 所示为用户完成场景定位后的用 户视角。 图 4.1 用户视角 关于 HTC Vive 的设备安装、佩戴和启动方法，请参考 HTC Vive 官方说明书。 本系统为手持控制器定义了特定的按钮设定，
9、如图 4.2 所示。 图 4.2 操作方式 打开重力设置面板，如图 4.3 所示。移动右手手柄使“失去重力”按键处于 高亮状态，按下“碰球，与 UI 交互”按键即可关闭重力效果，如图 4.4 所示为 关闭重力效果后的场景截图。对“获得重力”按键使用同样的方法，可再次开启重 力效果。 图 4.3 打开重力设置面板 图 4.4 失去重力 （二）自适应学习情境 1.太空漫步 （1）知识学习 打开软件之后，首先进入知识学习界面，这是一个可交互的星球列表，用户 需要在这个界面根据提示， 点击不同星球学习该星球的相关知识， 如图 5.1 所示。 图 5.1 知识学习 具体操作为：点击 VR 左手手柄圆板键
10、发出射线，通过射线选中要观看的星 球，然后按下左手手柄扳机键进行确认选择， UI 界面的上方就会出现用户所选 择星球的模型，以及该星球的简单介绍。 例如， 按下左手手柄圆板键发出射线选中太阳， 并按下左手扳机键就可以选 中太阳，并显示太阳的基本信息，如图 5.2 所示为太阳的信息界面。 图 5.2 太阳知识学习 按左手手柄圆板键发出射线选中地球，并按下左手扳机键就可以选中地球， 并显示地球的基本信息，如图 5 所示为地球的信息界面。 图 5.3 地球知识学习 用户需要按照上述方法，依次学习各个星球的知识，在保证对这些知识都了 解之后，就可以选择进入下一个部分。 具体操作为：按下左手手柄圆板键发
11、出射线选中最右边“九星排布”的红色 按钮，再按下左手手柄确认选择就可以进入九星排布部分。 （2）九星排布 图 5.4 操作提示 在九星排序部分，用户首先会看到操作提示界面（图 5.4），用户需要找到 悬浮在四周的太阳以及八大行星（图 5.5），抓取它们并把它们放入和他们匹配 的相应的位置，以完成九星排布。 图 5.5 九大行星 具体按键操作为：找到目标星球之后，用右手手柄接触该星球并按下侧键抓 取该星球，找到该星球对应位置后，把该星球放置到相应位置，松开侧键，如果 目标星球和位置匹配，就可以完成该星球的放置。如图 5.6 所示。 图 5.6 九星排布 完成九颗星球的排布之后，九颗星球就会自动按
12、照各自的运动规律进行运 动，如图 5.7 所示。 图 5.7 九星运行 接下来用户就可以通过手柄选择进入星际漫游部分。 具体操作为：按下左手手柄圆板键发出射线，选择写有“星际漫游”的红色 按钮，按下左手手柄的扳机键选择确认，就可以进入到星际漫游的部分。 （3）太空漫游 在星际漫游部分，用户可以通过移动自身位置，到达场景中的任何地方，让 用户与各行星的近距离接触，给用户提供几近真实的太空漫游感受。 具体操作为，按下右手手柄的圆板键发出一条射线，射线的尽头便为本次移 动要到达的位置，松开圆板键便可以到达该位置。这样用户可以身临其境，感受 到宇宙的浩瀚无垠，如： 在太阳附近观察其他行星（如图 5.8
13、 所示）： 图 5.8 在太阳附近观察其他行星 近距离观察木星（如图 5.9 所示）： 图 5.9 近距离观察木星 在天王星的轨道观察木星和太阳（如图 5.10 所示）： 图 5.10 在天王星的轨道观察木星和太阳 在海王星视角观察其他星球（如图 5.11 所示）： 图 5.11 在海王星视角观察其他星球 （4）返回 用户体验完成之后，便可以通过手柄操作退出本场景。 具体操作为：右手手柄触碰到左手手柄上的圆球，在出现的灰色圆环上触碰 返回按钮，并按下右手手柄扳机键，即可完成退出，如图 5.12 所示。 图 5.12 返回 2.人体骨骼 （1）骨骼学习 用户可以点击 “点击， 用于移动” 按键，
14、 射线会移动到人体骨骼的不同部位， 旁边会直接显示关于射线所指部位的具体信息，同时该骨骼会在右侧扩大显现， 一直旋转，用户可以学习相关知识，获得对人体骨骼各个组成部分的基础认知。 图 6.1 人体骨骼知识学习 （2）骨骼观察 学生在人体骨骼基础知识学习后，可以选择进入骨骼观察阶段。用户进入该 场景，可以看到螺旋上升的圆盘，用户可以点击“点击，用于移动”按键，将射 线移动到圆盘上，若射线显示蓝色，则可以达到该区域。在该阶段中，学生可以 通过位置的移动，实现对人体骨骼组成的全方位观察（如图 6.2、6.3 所示） ，获 得更直观的视觉体验，有助于帮助学生建立直观经验，获得对人体骨骼细节处的 深度学
15、习。 图 6.2 仰视 3D 立体图 图 6.3 侧视 3D 立体图 图 6.4 俯视 3D 立体图 （3）拼骨练习阶段 在学生进行自主控制的观察的学习阶段后， 该辅助系统设置了用于学生自主 学习评价的拼骨练习环节。用户可以通过点击“点击，用于移动”按键，将射线 移动到拼骨练习字样处，进入到该场景中。在该场景中，人体骨骼的各个组成部 分放置在桌面上，学生需要将各骨骼拼接成一个完整的人体骨骼模型，为了降低 拼骨的难度，避免设置过高的评价门槛，本环节设置了一个虚拟人体图像，学生 可以根据虚影快速完成组装。在这个过程中，学生通过主动的骨骼拼接练习，获 得了直观经验，同时具有一定的趣味性，有助于激发学
16、生的学习动机。 在拼骨练习场景中， 设置选项简单清晰， 学生可以轻松掌握转换场景的方法， 避免学生在学习中发生注意瞬脱的现象， 降低无谓的学习消耗。 用户可以点击 “点 击，用于交互”按钮，将射线移动到拼骨练习字样，进入拼骨练习场景。进入拼 骨练习场景中， 人体骨骼的不同部位已经被拆分， 放置在桌子上， 如图 6.5 所示。 图 6.5 拆分的骨骼部位 在拼骨练习操作过程中，用户可以长按“抓取物体”按键，将手柄接触到骨 骼中间位置，拾取骨骼，将骨骼移动到对应的虚拟影像位置（如图 6.6、6.7） ， 在该过程中，如果用户对于该学习内容不够了解，可以点击进入到观察界面，再 进行学习，自主控制自己的学习进度。 图 6.6 颅骨 图 6.7 脊柱与脊椎 （4）系统退出 点击左手柄“点击，用于交互”开启一个球状界面，使用右手柄接触小球周 围的“返回” ，并点击右手柄的“碰球，与 UI 交互” ，即可退出实验。
