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[摘要]

本文研究了遠程教育平臺中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用途徑以及VRMDEP的實現(xiàn)，提出構(gòu)建VRMDEP的總體框架，設(shè)計虛擬同步與異步教學系統(tǒng)，構(gòu)建模擬場景以實現(xiàn)用戶之間的交互。

[關(guān)鍵詞]

遠程教育平臺；虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

傳統(tǒng)模式下，以Web為基礎(chǔ)的遠程教育平臺在發(fā)展歷程中遭遇了一些瓶頸和局限，因此必須要充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，生成更加真實的圖像與三維動畫，借此打造出科學有效的遠程教育平臺。

1.1實物虛化技術(shù)

該技術(shù)指的是實際空間朝著多維信息化空間所投射的映像，其主要包含了基礎(chǔ)模型建設(shè)、空間追蹤、聲音定位、視覺追蹤以及視點感應(yīng)等核心技術(shù)。通過這一系列技術(shù)可以構(gòu)建具有真實感的模擬空間，使得用戶能夠在虛擬環(huán)境下進行數(shù)據(jù)操作。其中，基礎(chǔ)模型建設(shè)技術(shù)是計算機技術(shù)構(gòu)建模擬環(huán)境的關(guān)鍵所在，能夠把現(xiàn)實世界中存在的對象重新組建于3D模擬的空間中，并且按照系統(tǒng)所需保留一部分物體的屬性。空間追蹤技術(shù)是利用頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及數(shù)據(jù)服裝等，在此類交互設(shè)備中安插空間傳感器，從而確定用戶的頭、四肢、軀干或其他部位在3D模擬空間中的具體方位。聲音定位技術(shù)是在模擬環(huán)境中進行聲音的追蹤。視覺追蹤及視點感應(yīng)技術(shù)，主要使用從視頻錄像機至X-Y平面陣列，周圍光或追蹤光在圖像投影平面在不同時間段與不同方位上產(chǎn)生的影像，算出追蹤目標的所在位置。

1.2虛物實化技術(shù)

所謂虛物實化技術(shù)，就是要讓用戶在模擬的空間中獲得如同現(xiàn)實當中一樣的視覺、聽覺、觸覺等感受，屬于感官認知類的核心技術(shù)。該技術(shù)之所以可以讓用戶產(chǎn)生較為真實的感官體驗，其關(guān)鍵在于不僅能使用戶得到視覺與聽覺的感知，還能讓用戶自主操控虛擬物品，從而在反作用力中生成力覺與觸覺的感受。

1.3智能技術(shù)

該項技術(shù)可以構(gòu)建一個用戶與計算機交互的空間。計算機需從用戶的不同語言、動作甚至表情中獲取對應(yīng)的信息。如果需要準確分析這些信息，必須借助人工智能技術(shù)進行處理。目前智能接口領(lǐng)域正在探究相關(guān)問題，比如人的語音識別、自然語言分析、圖形圖像辨別、文字識別、多媒體技術(shù)虛擬顯示等。

2遠程教育平臺中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用途徑

2.1構(gòu)建VRMDEP的總體框架

VRMDEP是虛擬現(xiàn)實技術(shù)下現(xiàn)代遠程平臺的簡稱，其總體框架構(gòu)建如圖1所示，采用MVC（Model-View-Control-ler)的實現(xiàn)模式，使用J2EE分布式架構(gòu)，以此切合多用戶共同使用虛擬空間的需求。在客戶端，用戶可以用教師、學生、管理員這3類不同的身份登錄遠程教育平臺，并依據(jù)不同的身份享受不同的權(quán)限。用戶在模擬環(huán)境當中所產(chǎn)生的感受，可以經(jīng)由替身（avatar）來呈現(xiàn)，這種替身屬于展示用戶身份的三維對象。在虛擬遠程教育平臺中，其結(jié)構(gòu)主要包含了虛擬同步教學系統(tǒng)、虛擬異步教學系統(tǒng)以及通用管理這三個版塊。其中虛擬同步教學系統(tǒng)的功能是共享協(xié)同虛擬環(huán)境下的學習，虛擬異步教學系統(tǒng)的功能是模擬課程的開發(fā)以及模擬教務(wù)的管理，通用管理則負責視頻播放、網(wǎng)站運用、模擬空間管理等。當布置好開發(fā)環(huán)境之后，可運用以角色為基礎(chǔ)的訪問控制理論，即RBAC，展開訪問控制。并利用計算機協(xié)同理論構(gòu)建起交互式模擬教室，再與信息庫中的數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，從而滿足模擬空間內(nèi)的教學需求。

2.2設(shè)計虛擬同步教學系統(tǒng)

要實現(xiàn)VRMDEP的功能設(shè)計，首先必須要設(shè)計虛擬同步教學系統(tǒng)，呈現(xiàn)出科學而清晰的內(nèi)容劃分，完善網(wǎng)站的導(dǎo)航組合，制作出簡潔、美觀、人性化的操作界面。虛擬同步教學系統(tǒng)不僅可以為教師構(gòu)建出相對真實的教學環(huán)境，還能為學生建立起自主學習的理想空間。該系統(tǒng)的重心就是模擬教室、模擬實驗室、模擬工作室以及討論交流室。首先，對于模擬教室的構(gòu)建，要設(shè)計出講臺、黑板、課桌與椅子、門窗、投影儀等。教師采用豐富的虛擬資源展開知識講授，而學生則需要注冊并登錄，然后進入模擬教室學習。其功能界面的作用有：（1）安插課程導(dǎo)航。教師可利用課程導(dǎo)航和課件的信息庫完成交互，進而科學運用教學資源，達到教學調(diào)控的目的；（2）安插作業(yè)處理欄。教師可利用這項功能給學生布置作業(yè)，并進行作業(yè)批改，再將改好的作業(yè)發(fā)還給學生。學生也可通過這項功能進行作業(yè)遞交、獲取；（3）安插電子白板。學生可利用電子白板向老師提問，而老師也可通過白板進行信息通知、公布答案等。然后，對于模擬實驗室的構(gòu)建，要設(shè)置出相對逼真的實驗環(huán)境，例如實驗臺、儀器設(shè)備、門窗等，讓教師和學生運用這些設(shè)備展開模擬實驗。其主要功能包括：（1）安插實驗導(dǎo)航。學生和教師可以利用這一導(dǎo)航完成實驗數(shù)據(jù)交互，并整合實驗資源，科學進行模擬實驗；（2）安插實驗控制臺。對于每個實驗，都能夠提供相應(yīng)的設(shè)備、過程展示、原理講解、自主實驗等功能；（3）安插實驗工具箱。當進行不同的實驗時，其所需設(shè)備也有所不同，因此需要設(shè)置工具箱，以此裝載實驗設(shè)備。最后是模擬工作室與討論交流室的構(gòu)建。模擬工作室能夠為教師模擬教學的開展提供必要的技術(shù)支撐，且教師能夠在模擬工作室內(nèi)采用不同的工具、軟件進行教學，通過人性化的操作界面完成課程介紹、要點講授、信息傳遞等任務(wù)。構(gòu)建討論交流室，則是利用電子郵件、公告欄等，讓學生和教師、學生和學生之間實現(xiàn)多向異步在線溝通，讓學生獲得自主學習與發(fā)言的機會。

2.3設(shè)計虛擬異步教學系統(tǒng)

這一教學系統(tǒng)主要包含了兩個部分，即模擬課程的開發(fā)以及模擬教務(wù)的管理。該功能和傳統(tǒng)遠程教育當中所體現(xiàn)的功能大體相同，而差別則是增添了替身（avatar）在模擬空間內(nèi)起到的效用。進行模擬課程開發(fā)，其重點實施的功能有如下幾點：管理模擬資源庫、維護課件模板、向?qū)Ч芾怼⒛M素材整合、資源連接、模擬課件開發(fā)。而模擬教務(wù)管理則是VRMDEP當中為老師、學生及管理員提供信息查詢和統(tǒng)計功能的平臺，其重點包括以下功能：課程管理、教師管理、學生管理、考試信息管理、報表統(tǒng)計等。

3遠程教育平臺中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1構(gòu)建模擬學習環(huán)境與仿真實驗場景，增強真實體驗

在傳統(tǒng)的遠程教育中，學習者與教師無法進行面對面的交流，使得學習者只能獨立地完成學習效果，缺乏互動與交流。而融合了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的遠程教育平臺，能夠利用3D建模技術(shù)構(gòu)建出虛擬的教室與課堂，使學習者有如置身真實的課堂中，實現(xiàn)了人機交互，從而有利于增強其真實體驗，能夠增強學習的趣味性，并且讓更多的人感受到校園生活。此外，在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)之前，遠程教育很難對學習者的實驗技能提供有效的指導(dǎo)，學習者無法直接參與到實驗操作的過程中，這也是傳統(tǒng)遠程教育最大的弊端。而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學習者打造一個全面、完善、仿真的虛擬實驗場所，并提供一切相關(guān)的實驗器材，讓學習者能夠借助一定的設(shè)備來進行實驗操作，直接地體驗實驗過程，從而強化對學習內(nèi)容的理解，促進實踐技能的提升。

3.2能夠為多人合作的實現(xiàn)提供虛擬平臺

由于遠程教育都是學習者分散進行的，很難進行小組之間的合作與交流，而在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，能夠利用信息技術(shù)以及人機交互的模式將不同物理位置的用戶聯(lián)系在一起，實現(xiàn)模擬場景的共享。并在虛擬的空間中進行聯(lián)機操作，讓用戶即使身處異地也能夠“聚”在一起學習與交流，其聲音也能夠?qū)崟r地相互傳遞，甚至還可以在仿真的實驗場景中共同完成實驗任務(wù)。這一特點與傳統(tǒng)遠程教育中學習者個體獨立學習是完全不一樣的。學習者能夠通過與他人之間的協(xié)作獲得啟發(fā)，并增強經(jīng)驗與知識的積累，進一步提升自身的學習效率。

3.3實現(xiàn)交互

模擬空間中的交互性主要表現(xiàn)在兩大方面：一是用戶和模擬空間內(nèi)的對象進行交互，用戶能夠調(diào)節(jié)其對象的方位、形態(tài)等，還能采取添加、刪除等措施；二是用戶和用戶之間實現(xiàn)交互，即用戶操控替身的行動，如跑、走、跳、舉手、扭頭等。此外還可以看見其余用戶的替身形態(tài)，并和他人溝通、交流，進行探討及演示。這樣一來用戶之間便能實現(xiàn)共同開發(fā)、合作試驗等，完成對模擬場景的控制。

4結(jié)束語

遠程教育平臺既是一個多元化的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，也是一個亟待發(fā)展與完善的開放性系統(tǒng)。在設(shè)計與運用的過程中，一定要全面結(jié)合其延展性、伸縮性、異構(gòu)性等多項特征，并挑選出適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及通訊協(xié)議等，以便提升模擬場景的實時性與操作效果。

作者：韓桂明 單位：江蘇省鹽城市特殊教育中等專業(yè)學校

參考文獻：

[1]亓傳偉，任艷斐．基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的遠程教育平臺設(shè)計與研究[J]．濮陽職業(yè)技術(shù)學院學報，2013(02)：158-160．

[2]楊世軍．虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在遠程教育中的應(yīng)用[J]．三峽大學學報(人文社會科學版)，2009(S1)：288-290．

[3]徐武，張婕．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代遠程教育中的應(yīng)用[J]．高等函授學報(自然科學版)，2008(03)：34-35