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谈基于虚拟现实技术的多维信息空间论文
摘要：本文提出了虚拟环境之下，构造以人为本的多维信息空间，阐述了多维信息空间的概念与构成。随着VR技术蓬勃发展，人和信息处理系统问的隔阂将彻底克服。
关键词：VR系统;多维信息空间;模拟
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力。并有助于启发构思。为了建立起和谐的人机环境，需要采用以人为本的理念，来构造虚拟环境的多维信息空间，确立在此空间中处理问题和提高认识的信息处理原则，人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及虚拟现实系统就成为VE多维信息空间的主要组成部分。
1 多维信息空间
人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，在多维化的信息空间中认识问题。而通常在计算机中信息的处理只是在数字化的单维信息空间中处理问题，这就造成了人类认识问题的认识空间与所用的处理问题的方法空间不一致的矛盾，产生了人们难以理解计算机的处理结果。更难以把已有的感知经验或认知经验与处理结果发生直接联系。因此。需要突破计算机处理单维信息的限制，而把它扩展成具有处理多维信息的能力。
2 基本构成
近年来，人们由于使用了计算机，大大加速了认识世界和改造世界的进程。但同时也开始对现有的、用计算机来表示和模拟物理世界的方法表示疑义。例如：当需要对一个较复杂的物理情景进行实时的模拟，并且还希望得到大量直观的模拟结果时，我们立即发现其计算量将大增，即使使用最先进的超级计算机，也只能缩小被模拟的物理情景的规模或减低对直观性的要求。客观的需求迫使我们思考一些问题：“是否应当改变我们表示和模拟物理世界的方法？”“这种一切依靠单维的数字化的信息处理方法是合理的吗？”“怎样在人对物理世界已有的感知和认知的体验和经验上进行信息处理和加深认识？”事实上，由于人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识的，是在多维化的信息空间中认识问题的，而现行的信息处理工具（尤其是数字计算机）只具有在数字化的单维信息空间中处理问题的能力，这就产生了人类认识问题的认识空间与所用工具的处理问题的'方法空间不一致的矛盾，也就产生了人类较难直接理解信息处理工具的处理结果，更难以把自己已有的感知体验或认知经验与处理工具的处理结果发生直接联系。因此，人们迫切地希望突破现有数字计算机只能处理单维的、数字化信息的限制，而把它扩展成具有处理多维信息的能力。换言之，在未来的信息社会中，人类希望自己在一个适人化的多维信息空间中去处理问题和提高认识。我们把能在这种多维信息空间中进行信息处理的工具或环境称为VR系统。人的感知系统、认知系统、人类以往的经验与知识以及灵境系统都是构成多维信息空间的组成部分，
为了说明多维信息空间的构成，不妨把它与传统的单维信息空间作一比较。在数字化的单维信息空间内，信息处理工具（或环境）是计算机，人与计算机是通过键盘、二维鼠标和显示屏幕等发生联系的，人类以往的经验是以数字化形式存储在数据库内的。在适人化的多维信息空间内，信息处理工具（或环境）是VR系统，人与VR系统是通过各种先进的传感器和人机接口系统发生联系的，人类以往的经验与体验（全部的感性知识和理性知识）都是理解问题、寻求解答和提出新概念的基础。
人是通过传感器把自己的经验和体验传送给以计算机为核心的VR系统的，而VR系统通过作用器把处理结果输出给人：人基于过去已有的对该物理情景的经验、人在该物理环境中的现时体验以及VR系统的现时输出，在VR系统的帮助下，经过综成获得了对该客观世界的认识和提高，VR系统对处理这类问题的能力也得到同步的增长。
3 发展前景
客观而论，目前VR技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌内系统与计算机的交互作用问题，还根本未涉及人在实践中得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储和加工处理成为人对客观世界的“认识”的过程。只有当真正开始涉及并开始找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底地克服了。只有到那时，信息处理系统就再也不只是一个只能处理数字化的计算装置或信息处理装置了。它将是一种具有对多维信息处理功能的机器，将是人进行思维和创造的助手，它将是人对他们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。要特别强调的是：即使到那时，人仍将是这个适人化的多维信息空间的主体。
VR技术所涉及的领域十分广泛，它包括信息技术、生理学、心理学和哲学等多种学科。目前宣传媒介对这一领域大肆渲染，把它的功能描绘得天花乱坠，甚至到了不可思议的程度。我们必须清醒地认识到，虽然这个领域的技术潜力是很大的、应用前景也是很广阔的，但目前尚处在它的婴儿时代，还存在着很多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。
参考文献 郭四稳多维信息空间的动画设计与实现[J]计算机工程与设计，，（09）
刘淑芬，曾红，刘辉虚拟现实技术的应用与研究[J]机械研究与应用，，（03）
浅谈虚拟现实技术促进学生学习研究论文
论文摘要:本文从虚拟现实技术帮助学生获取缄默知识、改变学生的学习手段与学生创新思维的培养三个方面，探讨虚拟现实技术（VR）对学生学习的影响。
一、虚拟现实帮助学生获取缄默知识
(一)缄默知识
缄默知识是英国学者波兰尼于 1958年首次提出的一个新概念。他指出：“人类有两种知识，通常所说 的知识是用书面文字或地图、数学公式来表述的，这只是知识的一种形式，还有一种知识是不能系统表述的，如我们有关于自己行为的某种知识。如果我们将前一种知识称为显性知识的话，那么我们就可以将后一种知识称为缄默知识。”缄默知识往往不容易被人们所注意，但并不能说明缄默知识在人类实践活动没有价值或微不足道。恰恰相反，缄默知识是非常重要的一种知识类型，事实上它们在支配着人的认识活动的整个过程，是人们获得显性知识的“向导”。首先，只有通过缄默知识或缄默认识到途径，人们才能发现一个有新意的真正的科学问题，因为这些科学问题还是问题，还不明了，处于隐蔽模糊的状态，当然不可能有明确的逻辑证明，只能依靠经验直觉(其中包含缄默知识)而达到；其次，科学家要做出科学的发现，就必须将那些一般意义上的科学技巧如观察、记录、描述、资料分 析等个性化 、实践化，转变 为他自己独特的知识，这个个性化、实践化的过程实 际上是把一般意义的科学技巧(显性知识)与个人的缄默知识相结合的过程；再次，在任何科学理论的论证过程中，在各个阶段都会有意想不到的情形发生，这是继续进行研究还是终止，在很大程度上也是一个不能加以清晰表达的建模过程；最后，一个可与陈述是否被人们接受，也依靠人们的缄默知识来帮助，人们在心目中都有一套说不清道不明的认同这种说法拒绝另一种说法的标准，这些标准是缄默知识的一部分。由此可以看出，缄默知识在人的认识活动中是至关重要的。
(二)虚拟现实技术帮助学生获取缄默知识
虚拟现实技术所具有的沉浸性和交互性使得学习活动具有实践的性质，虚拟实践以信息的符号化转换为物质载体，这就摆脱了原始状态下虚拟思维的对象的虚无与神秘，同时也解决了原型条件实践下对象创设的诸多局限于无奈。在虚拟现实的环境下，学习者可以通过对大陆现实素材进行可控的叠加、分解、重组、试探和验证，来寻找和发现事物各种新的可能性，并展示其接近现实的真实图景。遨游于虚拟世界中，学习者学习到的知识将是带有情境性的'包含缄默知识在内的完整、丰满的知识，而不只是抽去汁肉的骨架式的显性知识。
二 “右脑革命”——虚拟现实技术改变学生的学习手段
布莱克斯利在 1980年出版的((右脑与创造》中写道：“计算机革命，从根本上说，它乃是左脑革命的延伸。计算机实际上是扩展了我们 进行抽象逻 辑思维的能力。而对于右脑所进行 的那种类型的思维，不能对计算机抱有不恰当的奢望。”这段话 明确表明计算机技术只是能扩展我们进行抽象逻辑 思维的能力，而对于我们的形象思维的能力却是无能为力。
在虚拟世界里，人们不仅仅可以通过逻辑的方式进行学习，更主要是通过形象化的方式进行学习。虚拟技术被称为第一个推动人们身体活动获取知识的智能技术。虚拟技术提供的学习和认识方式，不仅仅是逻辑和形象的结合，还特别有认知能力和感知能力的结合。
三、学生创新思维的培养
(一)培养学生的发散思维
虚拟现实技术打破了传统的意向传授知识的教学模式，学生可以最大限度地发挥主动性和积极性，够开导学生思维的流畅性、变通性和精细性，为培养学生的发散思维提供了丰富的资 源和便利的空间，将学生的学习、练习及自我测验结合起来，形成一种生动、活泼、积极的教学方式 ，这是任何传统的教学方式、方法所达不到的，具有不可替代的功能和作用。
(二)培养学生的形象思维
形象思维的基础是观察能力、联想能力和想象能力 (包括再 造想象和创造想象)。虚拟现实技术能够构造出最佳的课堂教学环境，能够提供和展示各种现实的学习情境，诱导学生即席思考，激发学生的联想。例如利用计算机模拟物理中的电子云图。核外电子运动的规律与普通物体的运动规律不同，用眼睛看不见，用仪器观察不到、测量不出来，而且核外电子的运动也没有确定的轨道，运算速度极快，既看不到、又不能测定算出它在某一时刻所在的位置，只能用统计的方法描述它。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟系统便于工作可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。
参考文献：
【2】毕耕：论创新思维与写作教学改革【J】．教育探索，．
[论文关键词]虚拟现实技术 虚拟实验室
[论文摘要]在教学中运用虚拟现实技术不但能有效的提高教学效果，激发学生的学习兴趣，而且还能提升教学过程中的科技含量。阐述虚拟现实技术在教学中的重要作用，重点探讨在各基础学科中虚拟现实技术的运用。
一、引言
随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域，并涉及高等教育的各个学科。计算机变成实验台，软件变成仪器，网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容， 有效地营造随技术发展的教学环境，提高教学质量。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及显示技术，生成三维的虚拟环境，介入者利用键盘、鼠标等输入设备，或者带上头盔、数据手套等传感设备进入虚拟环境，在虚拟环境中进行实时交互，并且能够感知和操作虚拟环境中的各种对象，获得身临其境的感受和体验。
虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力三个基本特征。在具体的教学实验中，学生可以作为主角存在于虚拟环境中，对虚拟环境内的物体进行操作并从环境中得到自然的反馈，而且当学生沉浸在多维信息空间中时，能够主动地获取知识，寻求解答，形成新的概念。
虚拟现实技术以其诸多的优点决定了它在教育领域中的重要作用。
一是避免真实实验或操作所带来的各种危险并降低真实实验的实验用品损耗；
二是在虚拟实验中可以获得与真实实验一样的学习效果，还可根据实验教学发展需求“引入”新设备，不断对新设备进行扩展。三是彻底打破空间与时间的限制。总之，虚拟现实技术结合多媒体技术和计算机网络，能提高实验效果与效率，充分发挥教学优势。
三、虚拟实验室的实现
虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的.一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。在虚拟实验室中，学生能够在计算机建立的三维的模拟实验场景中从不同的视角观察一个实验对象，通过鼠标的选择或者拖曳操作便可完成与虚拟实验对象之间的交互。
（一）仿真实验
虚拟实验室实际上就是数字化的仿真技术在实验教学中的应用，一个真正的虚拟实验教学系统的前台是多媒体或是虚拟化的环境，后台是实时仿真的过程。
目前的仿真软件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel、LabView、OpenGL、MultiGen等。在构建虚拟实验时，应根据具体需求，选择合适的开发工具。如何将计算机仿真技术与虚拟化的仪器或多媒体环境有机的结合起来是虚拟实验室建立的关键和核心技术。
（二）支持技术
目前国内外对虚拟实验室的开发大致采用以下几种方法 ：
1．使用JAVA+VRML进行开发。Java目前已经成为跨平台应用软件开发的一种规范，主要讨论对象行为。VRML 是一种虚拟现实建模语言，着重于虚拟场景中对象的特征。采用JAVA+VRML混合编程是实现较复杂动态场景控制等高级交互功能的有效方法。但基于VRML虚拟现实的虚拟实验在制作上较复杂，客户端需要有大量的专业的设备（如头盔、触觉手套等），附加成本较高，并且运行VRML对客户端计算机的性能要求也很高。 "
2．使用ActiveX控件进行开发。ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义。在虚拟实验室的开发过程中，代码复用性对于持续开发过程尤为重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一种支持COM规范的开发工具来进行ActiveX控件的开发。由于ActiveX控件只能运行在基于Microsoft Windows的操作系统，因而移植性和通用性较差。
3．使用QuickTime VR进行开发。QuickTime VR（简称QTVR）是新一代的、基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术。QTVR可以应用照片、录像或数字图像等离散数据来创建虚拟环境，完成三维空间及三维物体的造型，并实现全方位观察。具有更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。QTVR制作简单、周期较短、可控性也很强，对开发一些简单的网络实验教学软件的难度不大。
4．使用FLASH进行开发。FLASH是一种基于矢量的图形系统，具有短小精悍、任意缩放、兼容性良好、嵌入ActionScript脚本功能等特点。而且Flash中的工作组功能极为强大，包含一套新的工作流程，可自动更新Flash网站的数据驱动，从而大大节约了开发者的时间。因此，FlashActionScript是网上教学虚拟实验室开发的最佳平台。
（三）功能模块设计
无论建设哪个学科的虚拟实验系统，从功能模块上均可划分为三个部分。
1．网络服务。用户可通过网络注册个人信息并经过验证后登录虚拟实验系统。登录该系统后学生可自主选择将要进行的实验，并根据实际需要获得相关的指导。
2．仿真实验。采用计算机仿真技术来构建实验模型，设计出用于测试的虚拟仪器设备、实验线路或回路、实验元器件或构件库、判别实验效果的评价标准等。用户选择相关的仿真实验以后，根据提示进行相关的操作，观察实验现象并记录实验结果。
3．数据库。为虚拟实验系统提供相关的数据服务。维护虚拟实验系统的数据信息及用户的相关权限，为仿真实验提供支持。
四、结束语
如何将虚拟现实技术很好地运用于教学中是目前教育领域发展的一个新热点。虚拟现实技术在教学中具有广阔的应用和发展前景。虚拟实验的普及能更好的提高教学效率，优化教学过程，达到更好的教学效果。
参考文献：
[1]许又泉、谭敏生、邓轶华，网络虚拟实验室及其实现方法研究[J].邵阳学院学报（自然科学版），20XX（03）.
摘要：为了顺应虚拟现实在教育领域的必然发展趋势，提出了基于HTC Vive的教学软件开发，而开发过程的核心就是交互技术的实现，通过对交互设备的分析，从输入设备和输出设备两个方面来进行交互技术的详细研究，并通过交互技术在教学软件开发中提供的理论和技术支持来阐述虚拟现实环境下教学软件开发的必要性与科学性
关键词：虚拟现实；反馈；交互；用户界面；教学软件
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-304428-0086-03
Abstract： In order to conform to the inevitable trend of the development of virtual reality in the field of education， the development of teaching software Based on Vive is put forward， realizing interactive technology is the core of the development process. By analysis of interactive devices， a detailed study of the interactive technology from two aspects of input and output devices is commissioned， and with the support of theory and technology of interactive technology in teaching software development， expounding the necessity and scientificalness of the development of teaching software in virtual reality environment.
Key words： virtual reality； feedback； interaction； user interface； teaching software
虛拟现实的出现使得教育手段更加完善，教学环境逐步趋于虚拟化，教学与虚拟现实的结合为教育教学开辟了新的领域，教学方法也更加具备科学性和真实性。如今虚拟现实的迅速发展，无疑将开启一种新的教学模式——身临其境的教学模式，相比传统实验室教学更
具备安全性，相比传统的情景式教学更具备情境性。HTC Vive教学软件的开发核心是真实的交互体验，交互技术的实现对于教学效果的体现是成正比的。HTC Vive是基于PC端的，所以交互技术是从输入和输出设备两方面来体现。
1 VR中的输入输出设备
一个完整的虚拟现实教学软件系统包括五个部分：虚拟学习场景、计算机、VR教学软件、输入设备和输出设备。所以教学中的交互必须在这几个部分中实现，虚拟头显的操作基本已经脱离鼠标和键盘的操作，依靠的是手柄、游戏杆或遥控器等媒介来实现，我们与虚拟世界的连接点在于头显中的视屏和手柄设备，也就是输入设备和输出设备，对于计算机和虚拟世界并没有直接联系，VR软件作为一个媒介连接电脑与设备，所以交互技术最终要实现在输入与输出设备上，输入设备的交互实现主要是通过对设备的触摸、移动和按压等，输出设备的交互实现主要体现在声音反馈和震动反馈等。因此，交互技术的开发主要围绕这两个部分来展开。一个完整的虚拟现实学习系统如下图：
1.1 输出设备
交互最终的效果体现在对使用者五官的刺激上，基于输出设备的交互方式大多通过听觉来实现，目前为止，只有极少数的虚拟现实设备能够实现对嗅觉与特殊触觉的刺激。这种基于输出设备交互技术在教学中的较为简单的体现就是声音与震动的反馈。
1.1.1 声音反馈
HTC Vive交互中声音的反馈来自于电脑的声卡的输出功能，外接耳机与音响就是将声卡的输出功能具体化，声音反馈本质上就是一种交互，是人作用于虚拟世界后产生的效果以声音的形式展现出来。这种交互形式相对简单，也是我们平时最为常见的一种交互形式。
1.1.2 震动反馈
震动反馈看似复杂，但是对于程序的编写人员来说实现却相当容易，引入VRTK工具包就可通过简单的设置震动的Strength（强度）、duration（持续时间）以及pulseInterval（震动间隔）来调节震动反馈的效果，强度的范围一般为0-3999，所以在不同的场景中，震动的反馈方式可以实现多样化，以呈现出更逼近真实的体验。这种震动反馈也只是简单的触觉体验，而对于在特殊场景下产生的特殊触觉却依旧无法实现。这种震动反馈可应用于教学开发中的直接传递给学习者的一种实质性提示。
1.2 输入设备
传统的基于移动端或PC端的教学软件交互主要是通过键鼠和屏幕操作来实现，而HTC Vive依赖于输入设备的交互形式主要是通过对输入设备的触摸和按压等，并且HTC Vive虚拟现实设备可通过一种激光定位的形式将捕捉到的动作转换为数据录入电脑，然后通过分析数据将动作在虚拟世界中再现从而实现一种交互，这种交互技术在x-box和一些电视一体游戏机中也有过一定的体现。
输入设备是教学软件中交互技术的主要载体，基于HTC Vive的输入设备主要包括激光定位器，头戴显示器和手柄，手柄作为虚拟现实交互的主要媒介也是交互技术开发的重中之重。
虚拟现实促使教学模式发生改变，交互技术的支持突破了传统的教师掌握课堂模式，学生主动进行学习，有利于创新思维和能力的开发。几种友好的UI界面和立体展示的接近真实的学习环境很大程度上提升了学生学习兴趣，进而提高学习效率。endprint
2.1 激光定位技术
HTC Vive虚拟现实设备中自带有激光定位器，通过定位器我们可以直接实现场景内外漫游的同步，用户可以很容易实现两种漫游模式，站立式与房间模式，但 HTC Vive激光定位器的内部设计较为复杂，在-间，加利福尼亚大学戴维斯分校的一名虚拟现实研究人员Oliver Kreylos详细的分析了HTC Vive的激光定位器，这篇分析涉及了定位器的更新频率与延迟、跟踪抖动、惯性定位推算、漂移校正以及准确度等几个方面，这对于Vive开发人员可以说是非常好的一件事，尽量降低不必要的误差，提高准确率，实现高效率、高精确度、高仿真的交互。这种室内动作和定位的技术对于虚拟实验室这类区域性教学软件的.开发有着突破性的价值。
实验室教学活动的重要组成部分，亲身实验的效果远比单纯的理论教学更有说服力，并且能够产生更好的学习效果。但是教学实验的时间、空间问题矛盾较为突出。昂贵的设备和实验材料经费是主要矛盾，而基于HTC Vive的虚拟现实实验很好地避免了这个问题，时间不限，足不出户便可实验。同时生物和化学方面的实验危险性也是极其突出的矛盾，而交互技术支持下的虚拟现实实验将没有任何危险性，但是又与现实实验有接近同样的体验。
2.2 手柄交互技术
在教学手段方面，相对传统基于移动和PC端的教学软件开发而言，交互技术的加入使得互动式的启发教学尤为明显，尤其体现在对手柄的操作。身临其境、自主控制的人机交互，视觉、听觉、触觉的生动展示提供了生动活泼的直观形象思维材料，形成知识点，将原本平面化的事物展示在眼前。
手柄是教学中实现交互的最重要设备，如通过菜单按钮、touchPad、系统按钮、扳机键和侧面的手柄按钮等。首先通过手柄实现交互的最简单方式就是触碰，不需要任何按键，如在一些虚拟世界中，我们需要将手柄做成教学软件中需要的模型，那么触碰就是必不可少的交互方式，以Unity游戏引擎开发为例，这种交互技术的实现与传统的教学软件开发中Trigger（触发器）的实现原理一致，在手柄模型接触到物体、停留在物体中和离开物体时，分别调用Unity内置的OnTriggerEnter、OnTriggerStay和OnTriggerExit函数并在函数内实现相应的功能即可，这种交互技术在由电脑屏幕操作到虚拟现实操作转变过程中其本质原理是不变的，只是在展示给用户的使用形式上发生了改变，所以相对于开发人员来说，由普通的2D和3D电脑手机游戏转向虚拟头显游戏开发过程中，这种交互技术是最容易理解和掌握的。
再者就是HTC Vive虚拟现实教学软件开发不同于传统教学软件开发的交互技术，总体来说可以归结为一种UI的交互，在Stream平台中，成型的基于HTC Vive的教學软件已经越来越多，但是交互技术可以说是万变不离其宗，其中一部分是通过手柄下方的Trigger扳机键来实现虚拟环境中按钮的打开与关闭，这方面与传统的Unity开发按钮的使用原理也不尽相同，但是大部分项目使用的是最为常用的交互技术——射线交互，用户在使用手柄过程中可在虚拟环境中的手柄上端发射出一条激光指针，通过指针与另一端的UI进行交互，这种交互技术主要是通过引用VRTK中的SimplePointer来实现，通过动态的设置射线接触UI的过程中UI产生的颜色和形式的变化来实现交互，这种交互技术脱离了传统媒介的交互模式，充分地展现了虚拟学习场景中独具时代感的交互模式，在虚拟学习场景中实现了未来康宁玻璃式的交互方式，并且充分展示了手柄的独特与灵活之处，所以这种射线交互技术得到了最为广泛的使用。同时另一种射线交互Bezzier Pointer，也就是我们常说的贝塞尔曲线，通过简单的接触TouchPad就可以在虚拟学习场景中实现瞬移，TouchPad就相当于整个虚拟学习场景地面，通过手在TouchPad上滑动取点，就可在虚拟学习场景中选择对应的瞬移终点，这种交互技术将虚拟世界复杂的不规则曲线运动变得规则，同时又解决了虚拟现实项目运行所需的空间限制问题，仅需站立模式就可实现房间模式所能实现的效果，将Bezzier曲线巧妙地应用于虚拟教学中，可以说这种交互技术实现了一举多得的效果。
最后一种利用手柄实现的交互技术我们称之为手柄菜单，简单的手柄菜单就是在虚拟手柄上方添加一个UI，可通过编写手柄按键来实现UI的隐藏与显示；稍微复杂的手柄菜单也就是RadiaMenu（环形菜单），通过将RadiaMenu 预制体绑定到对应的控制器下，并设计环形菜单的图案与点击事件来完成编写，用户可通过滑动触摸TouchPad来选择对应的环形菜单按钮从而实现交互。这种手柄菜单也是目前Vive开发中较为常用的一种交互技术。
2.3 头显凝视技术
学习者在学习过程中，交互形式多种多样，而最为简单的一种方式就是用眼睛观看，这种技术在以往任何形式的教学软件中都未曾实现，但是基于HTC Vive的虚拟现实教学软件却可以实现，这种交互技术叫做凝视，凝视反映出头显在作为一种输出设备的同时，也可作为一种输入设备。
SteamVR_GazeTracker（凝视）是一种在没有手柄等输入设备的情况下，可以通过眼睛盯着某个物体看来实现的一种视点交互。我们只需要将辅组类添加到我们想要凝视的物体上，比如菜单等，就可以实现凝视的功能，这是不依靠其他设备，直接通过头显实现的一种交互技术。
凝视的原理实际上是从头盔的位置发出一条射线判断是否与物体相交来做选中或者交互的。而且因为凝视的精确度不高，所以没有做直接与物体相交，而是在物体的位置创建了一个平面，通过射线与平面相交的交点的位置与物体的距离来大概判断的。这个距离值是可以调的，主要是对Gaze In Cutoff和Gaze Out Cutoff两个参数设置来调整是否选中的距离。
头戴显示器交互的实现直接决定虚拟教学的沉浸程度。就角色层面而言，交互技术支持下的操作具备很强的沉浸性和交互性，比如虚拟驾校学习软件出现使得学生在虚拟环境中完全扮演一个学徒的角色，全身心的投入环境中，体验着只有真实驾校才可能有的体验，这对后面真实的学习起着一种过渡作用，角色化的学习更有利于对技能的掌握。
3 结束语
随着虚拟现实技术和开发引擎的不断发展，目前尚未成熟的基于HTC Vive虚拟现实设备的交互技术的开发也会逐步完善。这使得虚拟现实新领域的探索成为了未来教育发展的一种必然趋势，HTC Vive这类沉浸式头戴显示器的开发程度也会逐渐提升，更多的基于HTC Vive的交互技术将被开发出来，更多种的交互方式将被应用在教育教学之中，跟随时代的步伐，掌握最前沿的开发技术，已成为信息时代的需要，更是未来教育发展的需要。
参考文献：
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1国外海洋空间信息安全威胁研发概况
1）海洋空间信息安全威胁向立体化发展海洋空间是以海洋为核心的立体空间，包含海底、深海、浅海、海面、海空等不同特性的空间。随着技术的发展，海洋空间信息安全威胁从海洋空间向临近空间、外层空间拓展，针对不同的层次空间特征，包括不同的信息环境和自然条件，采用不同的方案，形成多层次、立体化体系，实现多源信息融合、多功能冗余互补，海洋空间信息安全令人担忧。
2）海洋空间信息安全威胁向一体化发展随着高科技的发展，未来战争对空间的依赖越来越强，海战将从海空一体战拓展到深海、太空及网络，信息安全威胁将以体系形式出现，因此，海洋空间信息安全威胁正在向一体化发展，跨越陆、海、空、天、赛博五维空间，适应联合作战的需求。另一方面，信息安全威胁手段也从单种方式（如电子或网络等）向网电一体化综合威胁（即网电一体）发展。
3）海洋空间信息安全威胁向无人化发展随着微电子、计算机、人工智能、小型导航设备、指挥控制硬件和软件的发展，在海洋空间信息安全威胁中，无人化技术发展很快，海上无人机已经用于海洋信息侦察；水下无人航行器正在迅速发展，也应用于水下的信息获取，包括海洋战术数据收集、水下目标搜索和侦察等。无人化海洋信息获取手段使用灵活，功能多，环境适应性强，风险低，大大提升了海洋空间信息安全威胁效能。
1）海洋空间信息安全是维护海权和国家安全的必需手段当今世界最引人瞩目的特征是全球化，表现为商品、资本、技术、人员、信息、观念文化等社会要素全球流动，以及各种事物相互影响的全球关联性。全球化显着改变着人类社会的总体面貌，孕育着对海洋的巨大依赖。海洋作为天然通道不仅是经济大动脉，也是方便快捷的军事交通线和广阔的战略机动空间，军事大国利用海洋对别国安全构成威胁。国家生存安全和发展安全都与海洋密切相关，维护海洋安全、掌控国家海权是一种举足轻重的国家战略手段；随着信息化战争转型，海洋空间信息安全是维护海权和国家安全的必需手段。
2）海洋空间信息安全是全军信息安全的重要组成部分海洋空间占据地球空间的绝大部分，军事大国借助海洋公共通道和战略空间部署投放军事力量，对世界局势造成严重影响。海洋空间往往是觉察军事行动和战争征候最有效的空间之一，然而海洋空间人烟稀少，海洋信息系统复杂，海洋空间信息安全既具有独特性，又是全军信息安全的重要组成部分。
3海洋空间信息系统特点
由于海洋空间浩瀚无际，人烟稀少，海洋信息来源比较少，随着人们海洋活动日益频繁，对海洋空间信息的需求与日俱增，因此海洋空间信息系统也越来越复杂，通常包括海洋气象环境和海况信息系统，海洋通信系统，海洋导航系统，海洋警戒、预警系统，敌我识别系统，指挥控制系统等。海洋空间信息系统具有如下特点：
1）海洋空间信息系统对外层空间的依赖密切海洋空间信息系统通常离不开天基的支持，海洋空间信息系统是空间信息系统的组成部分之一，因此海洋空间信息系统也具有空间通信的暴露性、脆弱性、链路距离长、误码率高等特点，海洋空间信息安全可借鉴空间信息安全技术。
2）海洋空间信息系统移动性大由于海洋目标处于运动状态，因此海洋信息链路的建立和保持通常是动态的，具有移动通信的特点，即海洋空间信息系统处于动态变化中，从而使得海洋空间信息安全技术复杂多变，难度大。
3）海洋链路通信方式多海洋链路既有无线传输，又有电缆和光缆传输，无线传输使用的频谱宽，从声波到光波，传输介质从海水到外层空间，都有涵盖，传输特性千变万化。由于海洋目标姿态变化大，一般天线波束较宽，链路暴露性、开放性突出，海洋空间信息安全途径拟采用声纳安全、电子安全、光电安全等手段。
4）海洋空间信息网络节点分散、规模小由于海洋范围大，数据采集通常采用分散的数据收集平台（含浮标等），数据率不高，而海洋舰船编队相对规模也不大，网络链路层比较脆弱，海洋空间通信网络协议有一定特殊性，因此海洋空间网络安全需要专门研究。
5）海洋空间信号环境密度较低由于海洋范围广阔，海洋目标密度相对稀少，电磁信号的背景环境不像陆地那样复杂，海洋上无线电干扰源很少，几乎不存在工业干扰、无意干扰。无线电信号密度较低，电磁信号环境比较“净”，信号安全相对容易实现。
6）海洋空间信息系统开放性大海洋空间信息系统民用比例较大，有时军、民交织，开放性较大，同时海洋的国际法规多，因此，海洋空间信息安全拟采用军民结合、平战结合、寓军于民的策略。
海洋空间信息安全的任务可分为海洋空间的`信息防御和信息支援。信息防御是指海洋空间信息系统所采用的旨在保持、保护、恢复和重构己方（含友方）信息系统的措施，可分为主动防御和被动防御。信息支援是为信息防御提供技术支持，也包括为军事行动快速决策、提供近实时威胁识别而采取的行动。海洋空间信息安全技术途径可分为陆基、海基、空基、临近空间和天基海洋安全系统。陆基海洋空间信息安全系统是利用海岸、岛礁构建的海洋空间信息安全系统。陆基海洋空间信息安全的继承性和技术可行性较好，因为陆基设备的体积、质量和功耗可以不受限制，天线可以做大，所以既能接收微弱信号，也能发射大功率信号，但是由于受地球曲率和海况影响，其作用距离有限。海基海洋空间信息安全系统是利用舰船和水下航行器等构建的海洋空间信息安全系统。通常继承性和技术可行性也较好，但是技术条件还要受到平台一定的制约；海基信息安全系统活动范围大，可利用公海海域、水上、水下完成海洋空间信息安全任务，可以扩大海洋空间信息安全的覆盖范围。空基海洋空间信息安全系统是以飞机或气球为平台构建的海洋空间信息安全系统。由于设备受到平台技术条件限制，技术难度较大；而且飞机的活动范围往往受到领空限制；另一方面，飞机的飞行速度快，驻留时间短，效能较低。临近空间海洋信息安全系统是利用临近空间飞艇构建的海洋空间信息安全系统，由于临近空间处于空天过渡区，在覆盖、灵敏度和精度等多种性能上常常有恰到好处的特点，并且能在给定海域上空长期驻留，但飞艇的技术难度大，当前还处于预先研究阶段。天基海洋空间信息安全系统是利用空间飞行器构建的海洋空间信息安全系统，天基海洋空间信息安全系统瞬时覆盖范
围大，效能高，不受地域、时域限制，与其它技术途径相比，具有较大优势和发展前景；但天基系统载荷设备受到体积、质量和功耗的严格限制，而且空间环境恶劣。
5关键技术
1）海洋空间信息安全总体技术分析研究海洋空间军事信息威胁和信息环境背景，研究海洋空间信息安全系统任务功能、使命，研究海洋空间信息安全技术途径，分析论证海洋空间信息安全体系构架和发展战略，研究海洋空间信息安全系统总体方案，并进行可行性分析论证，分解关键技术。
2）海洋空间电子系统安全技术研究海洋空间电子系统安全任务功能、总体方案、技术指标，进行可行性分析论证，研究关键技术，包括海洋目标高精度定位技术、海洋空间盲侦察技术、海洋空间电子防御技术、海洋空间电子干扰和抗干扰技术等。
3）海洋空间声纳安全技术研究海洋空间声纳安全任务功能、总体方案、技术指标，进行可行性分析论证，研究关键技术：海洋目标高精度声纳定位技术，海洋空间声纳探测、识别和防御技术，海洋空间声纳干扰和抗干扰技术等。
4）海洋空间光电安全技术研究海洋空间光电安全任务功能、总体方案、技术指标，进行可行性分析论证，研究关键技术等。
5）海洋空间网络安全技术研究海洋空间网络特性，研究海洋空间网络安全任务功能、技术途径、总体方案、技术指标，进行可行性分析论证，研究关键技术等。
6）海洋空间一体化信息安全技术研究信息化转型，研究一体化联合信息安全，研究信息安全指挥控制方案，研究信息安全数据融合和共享，研究信息安全一体化方案等。
7）海洋空间气象海况信息安全技术研究海洋空间气象海况信息系统，研究海洋空间气象、海况信息等关键技术。
8）海洋空间信息安全仿真、评估技术研究海洋空间信息环境背景和模型，研究海洋空间信息安全模型，研究海洋空间信息安全指挥控制模型，研究海洋空间信息安全效果评估方法，构建系统仿真、演示研究平台。
9）新概念海洋空间信息安全技术跟踪研究信息安全技术发展，研究海洋空间信息安全新概念、新技术。
6结束语
综上所述，与外层空间相比，海洋空间是人类资源的第二大空间，且包含人类共享而又更易到达的公海空间。随着经济全球化的加速发展，以及国际军事格局的变迁和信息化的转型，海洋空间信息安全必将是信息化时代的战略高地，开展海洋空间信息安全顶层设计研究、加速发展海洋空间信息安全系统具有深远的战略意义。
