应用虚拟现实技术建立远程教学系统.pdf

应用虚拟现实技术建立远程教学系统 第 1 页 共 3页 应用虚拟现实技术建立远程教学系统应用虚拟现实技术建立远程教学系统 陈庆章 胡同森 浙江工业大学软件开发环境重点实验室 浙江杭州 310032 摘 要 远程教学在最近几年有突飞猛进的发展 基于因特网的远程教学系统层出不穷 但是目前推出的远程教学系统及一 般网上教学系统 一个重要的缺陷就是无法使用户得到在校园里学习的感受和氛围 由此影响了用户使用这些远程教学系统 的兴趣 本文依据虚拟现实的概念和技术 提出一种建立在虚拟校园上的远程教学系统 用户可以在虚拟校园里散步 选择 教学楼 选择上某课程的教室 选择实验用具 与同学讨论等 使得用户在这样虚拟学校进行学习活动时 能够更融入虚拟 环境所营造出来的学习氛围 本系统利用 Virtual Reality HTML ASP CGI 及 Java 等技术实现 关键字 远程教学 虚拟现实 分布式处理 中图分类号 TP31 1 1 研究背景研究背景 因特网 Internet 的普及 使得信息的流通更为快速 便利 也带动了教育上的许多变革 传统的师生课堂教学 利 用 单 台 计 算 机 进 行 的 计 算 机 辅 助 教 学 Computer assistance instruction CAI 1 2 正逐步 向基于因特网和多人交互的远程教学发展 远程教学 distance learning 4 5 的概念出现于十 九世纪初 原指的是有别于学校教育的自修教学 后来泛指 教师与学生不在同一地点进行的教学 6 因此远程教学必 须通过媒介来将知识经由教师传递给学生 如利用书籍 录 音带 录影带等传统媒介的函授方式 由于网络的普及 现 在我们已经可以利用网络来作为教学传播媒介 近年来 此 类基于因特网同步或异步教学课程不断涌现 在这方面的研 究工作也不断深入 尽管远程教学受到大家的重视 并已有众多的远程学 习系统被实现 甚至这些系统经过严谨的研究证明对教学也 有所帮助 但实际应用情况并没有想象的那么好 许多用户 抱怨 远程教学似乎只是阅读 电子书 枯燥无味 入了 这种 远程教育学院 感受不到学风 体会不到校园氛围 理解不到莘莘学子的朝气 由此 多数远程教学系统均无法 长时间的吸引学生进入学习 远程教学系统出现上述情况的重要原因之一 是由于 开发者在规划和设计系统时 只注重教学理论的引用和和教 学知识的呈现 而没有考虑到如何吸引人自发的来使用系 统 也就是缺少引发学习者的学习动机 motivation 上述 抱怨就是学生在使用系统时 由于不能处在一个真实的校园 环境里而产生的 本研究将把虚拟现实概念和技术用于建立网上教学系 统中 力图实现一个虚拟的校园 可以提供比传统的远程教 学中的文字或图片更大参与感与认同感 学习者也更容易投 入学习情境中 使学生在网上学习时 许多方面感受到自己 就如在真实校园学习一样 以此来增加远程教学的吸引力 此虚拟校园采用 3D 虚拟技术实现 在虚拟校园中 学习者 扮演一个虚拟学生 学习者可以在虚拟的校园里行走 和其 他虚拟学习者交谈 在虚拟校园里会有虚拟教务处管理学习 者资料 虚拟图书馆提供资料查询 虚拟教学大楼提供虚拟 教室让学习者上课 教师还可以可以找一间空教室 将自己 准备的教材放在教室中 开一门新的课程供学习者学习 此 虚拟环境还允许获得认证的用户建设新的教学楼 开辟新的 教室等 2 2 系统的功能结构系统的功能结构 本虚拟校园环境中运行着五个功能模块 每个模块将 可以在任何一个场景中 如教学楼 教室 图书倌 实验室 等 连接或运行 线上教材管理和呈现子系统 Teaching Materials Page Sub system 这个子系统负责管理静态的教材网页 这些网页是由老师事先编辑而成的 网页内容是文字叙述 图片说明 Video 或声音文件 实 验 教 具 管 理 和 呈 现 子 系 统 Realia Sub system 11 因为许多教材所包含的内容里多半和实 验有关联 如果学习者只通过文字叙述或是静态图片的教材 学习 效果不大且不切实际 因此系统设计了虚拟教具来配 合教材作 学习者可以通过教具的操作 而对学习有更进一 步的体会 搜寻引擎子系统 Intellignet Searching Engine Sub system 由于在因特网上目前即有众多的教学网站 这些网站都已提供大量的教材 只是学习者在众多的网站或 网页中必须花费大量的时间或精力才能找到自己想要看的 内容 因此我们设计了一套搜寻引擎 帮助学习者在因特网 上找出相关的教材 应用虚拟现实技术建立远程教学系统 第 2 页 共 3页 电子布告栏子系统 BBS Server 学习者在进行学 习活动时 除了可以阅读教材 操作实验教具之外 还可以 在这里与同学交流 这就克服了学习活动的孤独性 学习者 可以把学习上所遇到的问题发表在电子布告栏上 知道答案 的学习者可以把自己的解答也回复在版面上 通过讨论的方 式可以让学习者对于问题有更多方面的想法 加强学习效 果 学习历程和统计分析子系统 Learning Track Sub system 胡同森 1956 男 籍贯江苏镇江 副教授 研究方向为程序设计语言 CAI Realize a Distance Teaching System by Introducing Virtual Reality Chen Qingzhang Hu Tongsen Hudong Key lab of Software Development Environment Zhejiang University of Technology Hangzhou Zhejiang 310012 E mail cczut Abstract Distance teaching having been greatly developed more and more distance teaching systems are provided on the Internet However the common limitation of all these systems is that they can t give users the sense of studying in real campus which affects the attraction and efficiency of all these systems According to the concept and technology of Virtual Reality this paper present a distance teaching system based on virtual campus in which users can take a walk select building select classroom select instrument of experiment make discussion with other students and so on Therefore users may enter the virtual environment and get the