太阳能“学习强国”VR眼镜系统设计

张砚耕 陈诺雅 姜书林

摘要：针对传统的爱国知识讲座、观看影片及参观场馆等，不能有效地让学生产生情感共鸣、易产生走过程等问题，设计了一款太阳能智能“学习强国” VR眼镜系统。该VR眼镜系统突破传统宣传教育方式，通过将文字、图片等信息具象化的表现形式，大大降低学生的学习和记忆难度，更加利于学生深化理解学习思政知识。同时，将VR教育资源嵌入到沉浸式、互动式的教学过程中，让学生在虚拟空间中与具象化的精神人物进行接触，深刻体验当时的历史过程，带来更加真實、身临其境的体验。

关键词：太阳能;VR眼镜;交互设计

一、引言

目前，传统的爱国教育最直接的就是爱国教育的课文，还有学校每周一要举行升旗仪式，或几百人坐在台下，听台上的领导传达中央最新的精神指示;或者集体排队参观革命博物馆，观看红军当年战斗过的轨迹等，且形式多过内容，这种传统的爱国教育形式很难让学生真正感受到爱国教育活动的氛围，而且学生的参与性与互动性得不到体验，很难产生共鸣。针对这些问题，我们设计了一款环保实用的太阳能“学习强国”VR眼镜，即安装太阳能电池板，并用蓄电池把晴天吸收的太阳能储存起来以便在平时VR眼镜正常充电工作，当然我们的太阳能智能VR眼镜主要适用于太阳光充足的地区。

二、工作原理

太阳能智能VR眼镜系统由太阳能电池板、蓄电池、控制电路、紫外线发光源、高压金属网和LED照明红外感应自动开启装置以及语音系统组成，这些功能将使VR眼镜系统变得更加快捷与智能。

太阳能智能VR眼镜系统利用微电脑进行控制，利用红外线传感器和机械电子驱动系统联合工作，当人佩戴好设备或就位后，VR眼镜自动开启，当人离开感应区延迟几秒眼镜自动关闭。当VR眼镜供电电源不足时，VR眼镜会自动从电池板自动充电，充电完毕后太阳能电池板自动收回，在教学中还可以从事R消防安全教育、VR地震安全教育、VR禁毒教育等有着深远的意义。

历史、地理、化学等基础课程的虚拟仿真体验式教学，给学生和老师提供科教的功能，起到一机多用的作用。当VR眼镜故障时，眼镜的传感器会驱动蜂鸣器报警，同时VR眼镜的LED灯会闪烁，除此之外方便安全，性能可靠，从而有效预防损伤眼镜的风险。

三、VR眼镜系统三维仿真系统设计

在爱国教育中，使用三维仿真系统现实，不仅能在学生头脑中建立这些空间，而且可以让学生看得见、听得见，甚至可以摸得着。

为此我们设计太阳能“学习强国” VR眼镜系统，采用Oculus Rift头显和空间定位系统。系统内设有《重回飞夺泸定桥》《海斗深渊科考》《红军长征》等主题的令人印象深刻的是一段爬过铁索抢夺据点的场景。在这个场景中，利用手柄控制着一点点前行，前方是战友和满天的炮火，下方则是滚滚长江……一下子仿佛回到了战火纷飞的年代，用虚拟技术将历史呈现，发挥宣传、展示及教育作用，打破了传统意义上的时间与空间的限制。

四、角色扮演模式设计

在进行爱国教育活动时候大都是观看电视或电脑视频，起不到充分参与互动、产生共鸣的效果，容易造成走过程和说书的形式，尤其是让参与正感觉世一种旅游的感觉。所以设计一个VR眼镜角色扮演功能非常有必要，这里我们选择红外线传感器，利用其机械控制、音响效果、送风等能让人感到身临其境的感觉，在人就座及佩戴后设备后，VR眼镜系统自动感应并告诉机械电子系统自动开启，人走开一定距离VR眼镜系统自动关闭，为了避免误打开，定要调节好感应装置的感应距离，自动化开启消毒设计避免了相互使用造成的病菌传染，同时防止污染周围环境。

五、语音功能设计

如果学生在使用时听到“您好”或者“早上好、下午好、晚上好”，正确操作完后听到“谢谢你”“好棒”等声音时，既能鼓励学生正确使用VR眼镜系统，还能吸引同学从小知道进行物品放回远处的习惯。这样的功能只要在VR眼镜里安装语音模块系统，在VR眼镜内设置1个传感器，感应到使用者了就能发出声音。

六、结语

本文设计了一款自动感应、语音提示、太阳能自动充电、人体重力感应的VR眼镜系统，这样一个“节能聪明”VR眼镜设备放在学校或教育场馆里不仅方便了爱国教育，也更好地了解、感悟爱国主义主题内容，引导青少年既怀爱国之情。

参考文献：

[1]王宏兵，朱佳维，张艳玲，等.爱国主义教育基地和VR技术协同发展的模式探讨[J].科技风，2018，354（22）：22.

[2]刘希.基于VR技术的设计学类人才培养模式创新融合与发展[J].明日风尚，2016（23）：26-.