[实用新型]一种基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统

说明书

本实用新型公开了一种基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统，包括教师端、学生端，以及连接教师端、学生端的网络通道，其中，所述学生端包含可供学生穿戴或使用的VR设备，所述VR设备包括输入模块、处理模块、存储模块、输出模块、显示模块；所述处理模块包括虚拟场景单元、虚拟窗口单元、解析单元、发送单元；所述教师端包含教学操作平台和信号转换器。本实用新型所述的基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统，能够使学生通过沉浸感强烈的虚拟环境，接收来自场景的芯片工作信息并获得体验式的教学，生动、直观且安全、方便地呈现芯片工作原理，有利于提高学生的学习兴趣，提高教学效率和质量。

技术领域

本实用新型属于仿真教学技术领域，具体涉及一种基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统。

背景技术

近年来，随着科技的快速发展，教学设备由传统的现场教学发展为多样化的电子化教学，比如远程网络教学、智能化计算机辅助教学等等，上述高科技智能化电子设备的应用，在一定程度上满足了学生的需要，但是通过实践环节发现，在教学过程中，特别是一些重复性比较差的危险实验教学过程当中，如果让每位学生亲自去进行动手实验，则危险程度过高，如果是让学生观看视频录像，则教学效果不佳。尤其是芯片电路的教学，传统的理论教学中，以介绍理想电路元件的电压电流关系、电路的求解方法为主，理论知识和数学推导居多，学生觉得抽象、难度大、枯燥，缺乏学生积极性；在传统实验教学中，大部分采用实验挂箱进行实验，学生只需按照实验指导书按部就班操作即可，难以对实际电路元件、接线、原理有较好的认识，实验也就成了走过程。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合交互式的三维动态实景和实体行为的系统仿真，可以让用户进入虚拟的环境，实时感知和操作虚拟世界内的各种对象，从未通过视觉、触觉和听觉等感觉的结合获得身临其境的真实感受。在我国，虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，但随着计算机图形学、计算机工程学等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，研究与应用VR，建立虚拟环境、虚拟场景模型以及分布式VR系统的开发正朝深度和广度发展。

虚拟现实技术已广泛应用于培训教育领域，演变形成了多种多样的虚拟现实教学技术与产品，这些新技术新产品使得理论教学变得更加生动、直观，实验教学更加安全、方便，有利于提高学生的学习兴趣，提高教学效率和质量。例如，中国专利(申请号：201621053289.4)公开了一种基于VR虚拟现实技术的特种设备检验检测教学系统，包括系统服务器、设备模型、手持操控装置、语音传感器和报警装置，所述的设备模型和报警装置分别连接在系统服务器，所得手持操控装置和语音传感器分别连接在设备模型，该教学系统能够提高操控者实际操作能力，无形中提高了教学效率。又如，中国专利(申请号：201610206544.2)公开了一种基于沉浸式虚拟现实技术的仿真教学系统，包括：头戴式虚拟现实设备、仿真教学资源云平台及个人数据库，该系统补充和完善了现有教育体系，使不同地域的学生及适龄人群通过人机交互的方式在三维场景中进行直观、形象的学习，不用跨地域就能得到优质教育，有效解决了地区之间教育资源差异化的问题。但在已有的公开文献中，未发现将VR虚拟现实技术应用在芯片电路教学中，无法满足学生对现代化芯片电路教学的需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种设计更加人性化、教学模式多样化、直观安全的基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统，能够模拟教学真实情境，带给教学真实感受，提高教学的效率和质量。

具体的，本实用新型所述的基于VR虚拟现实技术的芯片电路教学系统，包括教师端、学生端，以及连接教师端、学生端的网络通道，其中，所述学生端包含可供学生穿戴或使用的VR设备，所述VR设备包括：

输入模块，用于连接教师端获取教师操作指令、语音信息和电路运行信息；

处理模块，用于构建虚拟场景、虚拟窗口，以及解析信号包、传递信号；