虛擬現(xiàn)實，是一種基于多媒體計算機技術、傳感技術、仿真技術的沉浸式交互環(huán)境，借助一些設備使人產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗。zSpace 作為近年來新興的虛擬現(xiàn)實教學設備，發(fā)展迅速。它主要致力于教育、醫(yī)療和培訓等領域，結合其自身虛擬現(xiàn)實的特點，可以更好地展現(xiàn)知識內容，并且有助于提高學生學習興趣和提升教學效果。zSpace 一體機運用虛擬現(xiàn)實技術給體驗者創(chuàng)造了高度的沉浸感、交互感，相對于之前在書本上呈現(xiàn)知識，是對傳統(tǒng)的學習方式的巨大改革。zSpace 以其交互切轉自然、場景運動自由、內容可視化、環(huán)境虛擬化、操控自如、體驗真實等特點，獲得了越來越多的教師和學生的青睞。
zSpace硬件、軟件介紹
1. zSpace的硬件產(chǎn)品
（1）顯示器：24英寸高清顯示器采用zSpace頭部跟蹤立體顯示技術，可以通過調整zSpace支架的角度來調整視角舒適度。
（2）zSpace眼鏡：zSpace使用需要佩戴3D眼鏡，這樣才可以看到立體效果，此眼鏡含反光點，跟蹤攝像頭用這些反光點來識別頭部位置。zSpace還配備有不帶反光點的2D眼鏡，觀察者可以佩戴這種眼鏡，而不會干擾跟蹤。
（3）zSpace觸筆：使用觸筆按鍵可以與場景中的對象交互?？梢宰屖褂谜咴诹鶄€自由度輕松使用，使用者可以用觸筆進行六個自由度交互，而鼠標的使用和普通計算機的鼠標并沒有差別。
（4）鍵盤、鼠標：可以將鼠標和鍵盤與傳統(tǒng)的2D應用程序以及支持鼠標和鍵盤輸入的3D應用程序配合使用。
（ 5 ） z V i e w： 通過增強現(xiàn)實技術，zView能把主操作者的zSpace體驗分享給更多的觀眾，可以投影到任何2D投影機、顯示器或者電視上。產(chǎn)品包括：zView軟件、攝像機、攝像機的安裝支架。它具有很多特點，如分享體驗：zView提供一種方式可以與他人分享體驗過程。多種顯示模式：增強模式，以固定視角顯示場景，有凸出屏幕效果；標準模式，以人眼視角顯示場景，平面效果。錄制：錄制課程講解以及學習過程，方便回顧。
（6）zSpace硬件產(chǎn)品特點頭部追蹤：高保真的立體效果，圖像可以隨著眼鏡在跟蹤區(qū)域內的位置變化而自動調節(jié)，使得圖像保持真實度，更有利于使用者觀察，也體現(xiàn)了產(chǎn)品的人性化。跟蹤系統(tǒng)幫助3D應用程序提供逼真的、身臨其境的體驗。當你的眼鏡移動時，該應用程序會調整視角，就像現(xiàn)實生活中的視野改變。
交互：跟蹤攝像頭能夠確保觸筆與跟蹤區(qū)域內的虛擬物體進行交互操作，zSpace軟件能利用使用者的姿態(tài)數(shù)據(jù)與虛擬世界進行交互。
2. zSpace的軟件工具
（1）素材包：超過1 0 0 0 個模型（歷史文物、建筑、考古學、人體解剖、太陽系、植物學、動物學、工藝、交通工具、雕塑）；擴充模型庫；多種模型操作工具（量尺、拆解、切片、標簽）；導入專屬的3D模型。
（2）學科、藝術軟件
zSpace STEAM課程軟件家族成員越來越多，除了Studio(工作室)、牛頓公園、富蘭克林實驗室、虛擬科學，還有2016年加入的Le o p oly（美術軟件）、可視化人體、居里夫人元素、歐幾里得模型。
① z S p a c e S t u d i o。包括zSpace基礎平臺；可擴展的模型圖庫如科學等；提供發(fā)現(xiàn)工具：支配、解剖、切割、標簽；可引入自己的3D模型。
② 人體解剖圖譜。這是一個屢獲殊榮的人體解剖學通用參考資料。該應用程序是用于探索人體系統(tǒng)的革命性3D可視化和學習工具。它包含4600多種解剖結構，包括男性和女性身體的所有主要器官和系統(tǒng)。同時，還有1200多道測試題目。該應用程序面向醫(yī)療保健專業(yè)人員、患者、學生以及對人體解剖學詳細可視化感興趣的所有其他人員。教師和學生可以用zView通過投影機或輔助顯示器呈現(xiàn)人體解剖圖集內容。
解剖實驗室使用zSpace具有如下好處。a.解剖標本不受限制：在學習人體解剖學時人體標本的作用十分重要，但人體標本的供應很受限制，較難獲得，而且也不容易存儲和處理。人體解剖圖譜中多樣化的虛擬標本模型可以無限次數(shù)地使用。b.能夠檢驗具有生命體征的系統(tǒng)：傳統(tǒng)解剖人體標本時，學生無法觀察到活的生物體的系統(tǒng)運作方式。人體解剖圖譜中學生既可以對單個器官進行觀察，也可以探究整個系統(tǒng)的功能。學生使用時能夠旋轉模型標本，獲得關于特定人體系統(tǒng)的知識性信息，并且觀察多個人體組織之間的相互作用。c.不怕犯錯：在傳統(tǒng)的解剖課上，學生使用外科手術刀時一旦犯錯，標本上的破壞就無法彌補。d.更好的教學效果：最新的研究發(fā)現(xiàn)，使用模擬實驗室后，學生的學習效果有明顯的提升，當傳統(tǒng)教學方法與數(shù)字技術結合時，效果更是有明顯的提升。中山醫(yī)科大學孫逸仙紀念醫(yī)院已經(jīng)將zSpace一體機運用到醫(yī)學教學中，學生們可以運用zSpace一體機的電子筆，將軟件內的人體肌肉、骨骼模型進行轉動、放大、拆解，清楚地觀察每一部分。
③ 富蘭克林實驗室。富蘭克林實驗室讓學生在虛擬的環(huán)境中研究電路，教師可以設置、保存電學實驗，讓學生反復研究。許多電學實驗里都會存在各種各樣的危險，而學校在教授知識的同時，也總是想要保護自己的學生們。zSpace虛擬世界中的電學實驗，為同學們提供了一個安全又充滿想象的平臺，學生可以在上面做各種電學實驗，得到逼真的效果，又不用擔心會造成傷害。豐富的素材和課件，更直觀的電路圖，虛擬環(huán)境下的操作，給同學們更安全更有效的學習環(huán)境。
④ 虛擬科學3D。從生物概念到機械系統(tǒng)，虛擬科學3D是精細、交互體驗的全面方案。通過結合zSpace的現(xiàn)實世界虛擬現(xiàn)實平臺與虛擬科學3D的解剖學、科學和生理學軟件，可以給使用者提供逼真的虛擬現(xiàn)實學習環(huán)境，并能夠根據(jù)課程和學生需要提供個性化體驗。
⑤ 3D藝術設計。Leopoly的操作非常簡單，給低年級的學生提供3D藝術模型、展示藝術設計的平臺，幫助他們創(chuàng)建、定制和準備模型。提供了一個舒適的早期培訓場所，向學生介紹3D創(chuàng)作世界，并為3D打印準備數(shù)字對象，使得任何人都可以成為3D設計師。學生可以瀏覽3D模型以獲得靈感，然后自定義或設計原創(chuàng)對象。
除了以上軟件， z S p a c eSTEAM課程軟件中的牛頓公園讓學生進行虛擬的力學試驗，可視化力的作用；歐幾里得圖形提供了學習數(shù)學的教具。供教師指導數(shù)學學習；居里元素互動元素周期表包含每個元素玻爾和原子模型，原子生成器允許學生添加質子、中子和電子來創(chuàng)建原子。這些軟件涵蓋的課程從小學到高中，學科從生物、物理、化學、地理、歷史、數(shù)學到藝術設計等，多門學科均有配套教案，減輕了教師備課壓力，提高了學生的學習興趣。
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（作者單位：遼寧渤海大學教育與體育學院）
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