随着HTC VIVE、Oculus、Gear VR等头戴式虚拟现实显示设备的推出,虚拟现实正在全球范围内掀起一轮热潮,它将从军事、航空航天、文创、医疗、远程控制、教育、休闲娱乐等各个领域改变世界。《国家创新驱动发展战略纲要》中更是将加强自然交互虚拟现实等技术研发和综合应用提到了国家战略的高度。本课题以北京市科普专项“靓丽科普”创新工程展品研发中的子项目《VR天文知识学习系统》为依托,展开虚拟现实语境下的交互设计研究,构建虚拟现实语境下的交互设计方法,进行VR科普展项的设计开发。具体研究内容与成果如下:(1)在分析虚拟现实语境的内容构成、互动方式、支撑硬件的基础上,从沉浸性、交互性、想象性、智能性等方面揭示虚拟现实语境的特征,并将层次化设计理论、人机交互理论、沉浸理论、用户体验理论的相关研究成果引入虚拟现实语境下交互设计方法的探究之中,从艺术设计角度,重新审视虚拟现实语境下交互设计指导原则。(2)针对市场上具有代表性的虚拟现实应用案例,从交互功能、交互行为、交互反馈、交互支撑技术等方面,对影响虚拟现实语境下交互设计的要素进行深入分析。探究手势、肢体动作、声音、触觉、头部运动、移动、眼球运动等高频行为承载的信息输入功能,以及视觉、声音、触觉、嗅觉等对交互行为的反馈形式。并对虚拟现实语境中常用的交互技术,从感知通道、应用环境要求、稳定性、准确性等方面研究其特点、局限性。(3)提出了一种针对虚拟现实语境的层次化设计方法以及交互设计原则。该方法以层次化结构理论为指导,根据虚拟现实语境下交互设计的特点,将设计内容划分为相对独立的功能层、行为层、反馈层、技术层四个层次,提出了每个层次的设计方法和设计指导原则。并将设计方法和设计指导原则用于以HTC VIVE硬件为载体的科普展项《星图史话》的设计开发。本课题区别于传统的从交互技术出发的研究,从艺术设计的视角,针对应用需求展开虚拟现实语境下的交互设计研究,将人和虚拟现实环境作为一个整体,从功能层、行为层、呈现层、技术层研究虚拟现实语境下的交互设计流程、方法、指导原则,为虚拟现实语境下的交互设计提供了指导原则,对虚拟现实相关的新兴前沿领域创新和产业化具有促进作用,有利于提升文化科技自主创新能力。