陈浩

【摘  要】 虚拟现实技术在航空类博物馆设计中具有能够提高吸引力和互动性、提高博物馆教育水平和教学效果、提供更深入的航空体验等优势，但要想切实发挥出这些优势，需要采用虚拟现实游戏化体验、虚拟现实展览与互动、虚拟现实航空类博物馆教育等策略予以支持，进而创造出更先进、更具体验性的航空类博物馆。

【关键词】 虚拟现实技术；航空类博物馆；博物馆设计

一、虚拟现实技术简介

虚拟现实技术是一种能够模拟并创造虚拟环境的技术，该技术依托专门的设备设施让用户沉浸在虚拟世界中，并能与虚拟世界内的事物形成交互关系，其核心设备是头戴式显示器，这是一种佩戴在头部的设备，可将虚拟环境投影到用户视野中，该设备通常由屏幕、传感器和输入设备组成，能够实现沉浸式的观看和交互体验。除头戴式显示器外，手柄和跟踪器等辅助设备也是虚拟现实技术的重要组成，这些设备可以追踪用户的手部和身体动作，并将其转化为虚拟世界中的交互操作，例如，用户可以通过手柄来拿取虚拟世界中的物品，或者通过身体动作来进行跳跃、奔跑等动作。目前，虚拟现实技术已经被应用在多个领域，如游戏、教育、医疗等，其潜力和影响力已经被广泛认可。其中，虚拟现实技术在游戏领域的应用是最为普遍的，能够为游戏玩家提供更加真实、身临其境的体验，让他们感觉自己置身于游戏世界中。此外，随着该技术的不断发展，医疗、教育等领域也逐渐开始引入和应用这项技术，如教育领域依托该技术开发出虚拟现实教学模式，该模式可以为学生提供更具体验性的教学环境，使学生查资料、学习知识等更为便捷，提高了学生学习的自主性。

二、虚拟现实技术在航空类博物馆设计中的优势

（一）增加吸引力和互动性

在航空类博物馆设计中，引入虚拟现实技术可以为参观者带来全新体验，增加博物馆的吸引力和互动性。例如，航空类博物馆会展示各种飞行器和飞行设备，如果参观者只能观看而不能体验，会极大地削弱参观者的参观兴趣，而依托虚拟现实技术，参观者便有机会转换身份，成为一名置身于驾驶舱中的飞行员，他们可以操纵飞机完成各种动作，亲身感受飞行的刺激和畅快，进而释放内心对飞行的热情。除了体验飞行外，参观者还能在互动中充分发挥其自主性，例如，在航空博物馆举办的航空教育活动中，参观者无需按部就班听取讲解者“滔滔不绝”，而是能在虚拟现实技术的帮助下，独自拥有接受教育空间，并基于自身兴趣和知识掌握程度去选择教育内容，同时还可以在需要答疑解惑或者交流互动时进入到互动空间，与博物馆专业教师和其他参观者进行交流沟通。此外，丰富展示方式也是虚拟现实技术的重要功能，例如，航空类博物馆中的很多展品是静态陈列，参观者只能通过标签或者展示板进行了解，而借助虚拟现实技术，展品呈现可进行实时三维展示，将飞机模型、发动机内部结构等展示为立体的虚拟物体，进而让参观者可通过不同角度和距离来观看，进而更好地了解飞行器的内部构造和工作原理。

（二）提供更深入的航空体验

虚拟现实技术能为参观者带来沉浸式的体验，使他们有机会亲身感受飞行过程，并能重回航空历史的各个场景中，更深入地了解航空的发展历史和重要里程碑。例如，可以用虚拟现实技术呈现莱特兄弟制造的第一架飞机，并让参观者以试飞者的身份去操纵，进而使参与者深刻体会莱特兄弟的勇气和热情。一般航空博物馆是以展览和教育为入手点来设计相关展示项目，而在虚拟现实技术的支持下，可以增加更多切入点，例如，建立飞行训练模块可以不再是简单地让参观者体验飞行过程，而是可以以训练为目标，使参观者真实体验飞行员接受训练的过程，感受正式飞行员需要经受的挑战和压力。个性化定制是航空博物馆提供更深入航空体验的重要途径，为此，设计人员可依托虚拟现实技术为参观者提供个性化的内容，例如，部分人对航空历史感兴趣，那么就可以在虚拟空间中增加历史类内容；部分人对技术细节感兴趣，那么就要引入技术操作、技术原理等内容。

（三）提高博物館教育水平和教学效果

航空博物馆具有一定的教育职能，而想要落实这一职能，需要不断优化教育内容和教育方式。首先，传统的航空类博物馆往往是借助展品、文字和图片来传递知识，参观者只能被动观看，而在虚拟现实技术的加持下，参观者可由被动向主动转化，例如，参观者可直接体验飞行过程，这可以激发参观者的兴趣，进而使其主动参与到学习中。同时，参观者的自主探索也能得到支持。其次，虚拟现实技术能够突破时间和空间的限制，将教育过程置于更广阔的空间内，例如，在介绍航空历史时，选择航空实验室或飞行训练场能够营造氛围，但航空历史有上百年时间，如果将教育地点固定，会影响参观者的学习效果，而在虚拟现实技术的支持下，参观者可以亲身经历每一个历史事件，这样不仅能够突破空间限制，将博物馆带到参观者身边，还能够让参观者身临其境地了解航空历史。此外，虚拟现实技术还能使教学方式得到丰富。在航空类博物馆中，口头讲解通常是讲解员的常用教学方式，而利用虚拟现实技术，可以设计互动性更强的教学模块，如模拟飞行操纵、飞行器拆装等，让参观者亲身参与其中，通过视觉、听觉和触觉等多个感官去学习和体验，进而增强学习效果。

三、虚拟现实技术在航空类博物馆设计中的应用策略

（一）虚拟现实游戏化体验

1. 制作逼真的飞行模拟器

要制作逼真的飞行模拟器，可以采取以下策略和步骤：第一步是确定目标和需求。了解航空类博物馆的主题和展品，明确游戏化体验的目标和需求，为飞行模拟器的设计提供指导；第二步是收集相关资料和数据。研究不同类型的飞行器、航空器件和航空历史，了解其特点、性能和操作方式，并收集飞行器的飞行数据、图像和视频资料，以及航空历史相关的资料和图片；第三步是设计虚拟飞行器的外观和内部结构。根据收集资料，绘制飞行器的外观图，包括机翼、机身、尾翼等部分的形状和比例，同时要考虑内部结构，包括驾驶舱和仪器面板的布局和设计；第四步是编写飞行模拟器的程序代码。使用虚拟现实技术平台编写飞行模拟器程序代码，并根据飞行器的特点和性能，模拟其飞行动力系统、操纵系统和其他相关系统的运行和响应；第五步是制作逼真的飞行场景和视觉效果。根据航空历史和地理环境，绘制飞行场景，包括起飞点、目的地、飞行路径等，还要添加逼真的天气效果，如阳光、云层、风等，增加游戏体验的真实感；第六步是开发飞行模拟器的交互功能。设计驾驶舱的控制面板和手柄，使玩家能够操纵飞行器的姿态、速度、方向等，并提供适当反馈，如震动、声音和光线变化，增强玩家的参与感和沉浸感；第七步是测试和优化飞行模拟器。进行多次测试，验证飞行模拟器的表现和可靠性，而后根据测试结果优化程序代码，追求更好的视觉效果和交互功能，确保模拟器能够提供逼真的飞行体验。

2. 提供虚拟飞行体验

虚拟飞行体验旨在通过虚拟现实技术模拟真实飞行过程，使参观者能够身临其境地感受飞行的刺激和乐趣。而要想提供更好的虚拟飞行体验，设计者要基于不同类型的飞机构思设计策略，如战斗机、直升机、客机等，以满足不同参观者的飞行体验需求。在机型确定的大框架下，设计者需要选择相对应的VR设备，如VR头盔、手柄等，确保参观者获得更逼真的驾驶感受。同时，为增强虚拟飞行的乐趣和挑战性，博物馆可设计一系列任务关卡，如穿越恶劣天气、执行特殊任务等，这样的游戏元素可以激发参观者的兴趣和参与度，使虚拟飞行更具有互动性和可玩性。除此之外，为提供更细致的虚拟飞行体验，博物馆可以通过声音、震动和风力等技术手段增强参观者的感官体验，例如，在飞行器起飞和着陆时，通过模拟座舱内的震动和声音，使参观者可以直接感受飞行的震撼和冲力，也可通过模拟风力和空气流动，让参观者感受到飞行中自然环境的变化。

（二）虚拟现实展览与互动

1. 使用虚拟现实技术展示航空历史

在航空类博物馆设计中，使用虚拟现实技术打造航空历史展示平台，可以创新互动参观方式，帮助参观者更好地理解航空历史。具体可以从两方面入手：一方面是基于历史事件创设相应的环境与氛围，以便参观者深入其中体会历史事件发生的背景，也能转化为主人公角色，去参与历史事件发生的每一个环节；另一方面是塑造沉浸式叙事性内容，如可在虚拟空间中引入故事内容，以“娓娓道来”的方式让参观者体验环境氛围，并通过倾听，学习相关知识。

2. 设计互动游戏

通过参与互动游戏，能够使参观者打开心扉，使其受到更深层次的教育。依托虚拟现实技术制作的游戏内容更具沉浸性，参观者不仅能深度参与，还能在互动中获得良好体验。例如，参与飞行模拟游戏时，参观者能亲身感受到飞行的刺激和挑战，而在刺激之余，参观者逐渐会获得对飞行器控制、操纵以及飞行原理的更深入认识。而互动游戏要想发挥作用，不仅要有趣还要具有挑战性。利用虚拟现实技术可打造有挑战性的关卡，例如，要求参观者在有限时间完成某机械的组装，可以先进行图片式的拼接，让参观者了解基本原理和组装步骤，而后进入到“真实”的组装场景中，要求参观者按照组装步骤去实施每个程序。“真实”组装过程和理论知识是有差异的，通过这种活动能锻炼参观者由理论到实践的转化能力，在这一过程中，参观者可以邀请其他人合作，共同完成组装任务

（三）虚拟现实航空类博物馆教育

1. 创造沉浸式学习环境

依托虚拟现实技术创造沉浸式学习环境，可以为航空博物馆发挥教育职能提供有力支持。首先是通过精细模拟和建模，再现真实的航空场景，将不同年代的飞机、机场和飞行器等展现给参观者，让他们目睹历史上的飞行场景，进而深入了解航空发展的历程；其次是结合互动体验优化操作界面，例如加入互动元素，如手势识别、体感技术和虚拟操作界面等，使参观者能主动参与到航空学习中，并能基于自身需求获取相应内容。沉浸式学习环境的创设离不开视觉与听觉感受，为此，可利用多媒体技术打造引人入胜的故事，并搭配音频、视频、图像等元素使得故事内容更为引人注目。

2. 为观众提供多样化的学习资源

航空博物馆是人们深入了解航空历史和技术发展的重要场所，而依托虚拟现实技术，航空博物馆能够向参观者提供多样化学习资源，让观众获得更丰富、更深入的教育体验，以及更高的教育效果。一是飞机技术原理资源。飞机技术原理是复杂的，而在虚拟现实技术支持下，这些原理能以直观可见与可操控的模式进行呈现，进而让观众获得更深入理解，对飞机原理更好掌握。二是飞机训练学习资源。很多参观者都有“飞行梦”，并且不只是简单地上天体验飞行过程，还要真正学会开飞机。这类资源可为参观者学习飞机驾驶技术提供帮助，而且依托虚拟现实技术，参观者不只是学习理论内容，还能进入虚拟机舱中去触摸操作杆，并按照理论内容学习操作技术。三是航空历史和文化学习资源。这类资源是以呈现航空历史发展和当前发展成果为目标，依托虚拟现实技术航空博物馆可以创建虚拟历史场景，让观众穿越时空、了解航空历史的重要事件和人物，让观众进入包括飞行器、发动机和装备在内的航空展区，并在虚拟环境中观看飞机的演进过程和重要的航空里程碑。同时，这类学习资源还能在国家对比上下功夫，让参观者能够了解不同国家的航空文化和飞行传统，进而拓宽自己的视野和知识广度。

参考文献：

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