מחקר זה מתאר מערכת מעבדה מקוונת מבוססת WebVR המספקת למשתמשים יכולות ניסוי סוחפות ואינטראקטיביות הנתמכות על ידי מכשירי VR. המערכת המוצעת לא רק מסייעת לשפר את הריאליזם של השתתפות המשתמשים בניסויים מקוונים, אלא גם ישימה למגוון רחב של מסגרות מעבדה מקוונות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מעבדת בקרה מקוונת ברשת מציאות מדומה מיושמת בחינוך להנדסת בקרה
במאמר זה
סיכום
תקציר
מעבדות מקוונות ממלאות תפקיד חשוב בחינוך הנדסי. עבודה זו דנה במערכת מעבדה וירטואלית מבוססת WebVR. המשתמש נכנס לסביבת המעבדה המדומה באמצעות מכשיר מציאות מדומה (VR) ומתקשר עם ציוד הניסוי, בדומה לניסויים מעשיים במעבדה פיזית. בנוסף, המערכת המוצעת מאפשרת למשתמשים לתכנן אלגוריתמי בקרה משלהם ולבחון את ההשפעות של פרמטרי בקרה שונים כדי לשפר את הבנתם את הניסוי. כדי להמחיש את התכונות של המעבדה הווירטואלית המוצעת, מובאת דוגמה במאמר זה, שהוא ניסוי על מערכת מטוטלת הפוכה כפולה. תוצאות הניסוי מראות כי המערכת המוצעת מאפשרת למשתמשים לבצע ניסויים באופן אימרסיבי ואינטראקטיבי ומספקת למשתמשים תהליך ניסויי שלם מהתכנון הראשי ועד לתפעול הניסוי. כמו כן, ניתן פתרון להפיכת כל מעבדה וירטואלית למעבדה וירטואלית מבוססת WebVR לחינוך והכשרה.
מבוא
עם התקדמות האינטרנט ואת הפופולריות של מכשירים ניידים, הביקוש לחינוך מקוון גדל1. בפרט, בתקופות של מגיפות נרחבות, מוסדות חינוך מסורתיים מתמודדים לעתים קרובות עם אתגרים בניהול הוראה אישית יעילה, מה שמדגיש את החשיבות של חינוך מקוון כגישה פדגוגית חשובה2. קורסים תיאורטיים קלים יחסית להעברה לפלטפורמות מקוונות. הם יכולים להתבצע בעזרת כלים כגון תוכנת ועידות וידאו מרחוק וקורסים מקוונים פתוחים מסיביים (MOOCs)3. עם זאת, קורסים מעשיים עומדים בפני אתגרים גדולים יותר מכיוון שהם דורשים מהמשתמשים לבצע ניסויים מעשיים במעבדות מסורתיות.
חוקרים תרמו תרומות משמעותיות להתמודדות עם האתגר של הפ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
מחקר זה עמד בהנחיות ועדת האתיקה של המחקר האנושי באוניברסיטת ווהאן, והתקבלה הסכמה מדעת לכל נתוני הניסוי. במאמר זה נדונים השלבים הניסיוניים עבור מערכת המטוטלת ההפוכה הכפולה, וכל השלבים מבוצעים ב- NCSLab מבוסס WebVR.
1. גישה למערכת NCSLab מבוססת WebVR
- פתח דפדפן אינטרנט התומך ב- WebVR. הזן את מאתר המשאבים האחיד (URL) של NCSLab מבוסס WebVR כדי לגשת למערכת.
- לחץ על הלחצן התחל ניסוי כדי להיכנס למערכת NCSLab. אם זו הפעם הראשונה להיכנס למערכת, בצע רישום חשבון.
- היכנס למערכת NCSLab, בחר ניסויים שונים משורת התפריטים השמאלית ובחר את ניסוי המטוטלת ההפוכה הכפולה במקרה זה.
- גש לדף המשנ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
מערכת הניסויים VR המוצגת מספקת למשתמשים את היכולת לעסוק בניסויים אימרסיביים באמצעות מכשירי VR, ובכך לשפר את האינטראקציה בין המשתמשים לבין ציוד הניסוי. יתר על כן, המערכת מבוססת אינטרנט, ומבטלת את הצורך של המשתמשים להגדיר סביבות מקומיות. תכנון זה מאפשר את יכולת ההרחבה של המערכת, מה שהופך אותה מתאימה ליישומים בקנה מידה גדול ולמטרות הדרכה וחינוך.
בסביבות מעבדה מסורתיות, המשתמשים נדרשים להגדיר ולהתקין באופן אישי התקני תוכנה וחומרה, אשר יכולים לצרוך כמות משמעותית של זמן ומשאבים26
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
הפרוטוקול המוצג מתאר מערכת מעבדה וירטואלית המאפשרת למשתמשים לבצע ניסויי VR באופן מקוון, אך משתמשת גם בבקר מחשב בעלות נמוכה28, התורם לקידום יישומים בקנה מידה גדול. משתמשים יכולים לקבל ידע על כל תהליך הניסוי, החל מעקרונות ואלגוריתמים ועד פעולות ניסוי מעשיות. מערכת זו מאפשרת למשתמשים לטבול את עצמם בניסויים, תוך ביטול ההסתמכות על קלט עכבר ומקלדת מסורתי. מערכת זו מספקת חוויה סוחפת להתבוננות בתהליך הניסוי ולמניפולציה מעשית של מכשירים ניסיוניים.
מערכת זו חורגת מעבר לממשקים מסו.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין מה לחשוף.
תודות
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין תחת מענק 62103308 ומענק 62073247, בחלקה על ידי קרנות המחקר הבסיסיות עבור האוניברסיטאות המרכזיות תחת מענק 2042023kf0095, בחלקה על ידי הקרן הסינית למדע פוסט-דוקטורט תחת מענק 2022T150496, ובחלקה על ידי מימון פרויקט טכנולוגיית ניסוי באוניברסיטת ווהאן תחת מענק WHU-2022-SYJS-10.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| תוכנת 3DS Max | Autodesk | 3ds Max מקצועית לדוגמנות, עיבוד ואנימציה בתלת מימד מאפשרת לך ליצור עולמות נרחבים ועיצובי פרימיום. https://www.autodesk.com/ca-en/products/3ds-max/overview | |
| Meta Quest 2 | Meta Platforms | 10036728220341 | meta quest 2 היא אוזניות מציאות מדומה עצמאיות המאפשרות למשתמשים לחוות תוכן WebVR. https://www.meta.com/it/quest/products/quest-2/ |
| Unity | Unity Technologies | Unity היא הפלטפורמה ליצירה ותפעול של תוכן אינטראקטיבי תלת-ממדי בזמן אמת. כל היוצרים, כולל מפתחי משחקים, אמנים, אדריכלים, מעצבי רכב, קולנוע וטלוויזיה, משתמשים ב-Unity כדי להפיח חיים ברעיונות שלהם. פלטפורמת Unity מציעה חבילה שלמה של פתרונות תוכנה ליצירה, הפעלה ומימוש של כל דו-ממד אינטראקטיבי בזמן אמת ותוכן תלת-ממד בטלפונים סלולריים, טאבלטים, מחשבים אישיים, קונסולות משחקים, מציאות רבודה ומכשירי מציאות מדומה. https://unity.com/cn |
מקורות
- Martin, F., Sun, T., Westine, C. D. A systematic review of research on online teaching and learning from 2009 to 2018. Comput Educ. 159, 104009(2020).
- Al-Nsour, R., Alkhasawneh, R., Alqudah, S. Online engineering education: Laboratorie....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
