[论文]分布式协同虚拟学习环境的交互技术

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1、[论文]分布式协同虚拟学习环境的交互技术;敏罗会棣摘要：人机结合以人为主，而高效自然的人机交互技术是提高人机系统的整体效率的关键技术。本文将cscl及相关扩展技术构造，缺乏真实感，其创设的情境不能将现实世界环境中的特征尽可能忠实地体现在学习环境中。　　（2）交互缺乏可感知性和自然性　　基于inter的协作学习环境应该具备共享的信息资源、交互工具和学习空间（协作空间、个人空间）三个功能。其中交互应该通道多维、信息丰富、效果良好。目前的络学习环境在用户界面和交互方式上显得不够友好，不能很好的满足协同参与者之间的情感表达和协同群体感知，缺乏可感知性和自然性，影响协同工作的效果与效率。　　（3

2、）学习者的非智力因素没有引起足够的重视　　现有的络学习环境不能很好的识别学习者在真实交往中所表现出来的个性差异。学习者由于各自有不同的社会、文化背景、知识结构和个性特征，因此，每个人的学习风格、思维方式也有显著差别，而目前的络学习环境惟一能标志学习者之间差别的就是系统分配给的id号，这不但不能很好的因材施教，而且学习者之间也不能相互了解。　　此外，传统络学习环境中运用集体的力量促进每个学习者的发展也不能很好的体现。在良好的协作学习环境中，学习者之间应能够通过相互观摩，共同进步。每个人在各方面的进步或后退都会被同伴所注意和评价，这些外部评价很能影响其今后努力的方向。在协作学习环境中这种积

3、极向上的心理气氛，将能够激励其向更好的方向发展，全面提高每个协的自身素质。　　2.3解决问题的一条思路　　将协同工作技术和虚拟现实技术结合起来，构造分布式协同虚拟学习环境，提出一个分布式协同虚拟学习环境中的多维交互界面模型，为协提供以三维动态形式出现的信息，使其在这一环境中具有较好的真实感和沉浸感，改善协同学习环境的用户界面，通过多维、自然的交互更好地表达情感、协同工作。3　分布式虚拟现实系统　　3.1情境化学习理论　　情境化学习理论认为，所有的学习都应该是情境变化的，学习应该发生在真实的情境中，环境是学习者所不可避免的整体的一部分。在情境中获得的知识和技能反映了这些知识和技能在现实世

4、界所应用的方法。　　情境化学习理论本质上与建构主义学习理论是一致的，亦即认为学习是在原有的基础上，通过与环境的交互，积极地建立新的认识和理解的过程。环境对与学习的意义是至关重要的。情境化学习理论坚持两条最基本的原则：一是对知识和技能的学习应当置于一个真实度很高的情境中；二是学习需要社会交互与合作。情境化学习理论的积极倡导者莱夫（lave）认为，学习就其正常的发生的形式来说，应该是情境、文化和学习活动的共同功能。情境化学习的重要组成部分是社会交互，亦即让学习者成为学习团体的一员，团体有共同的信念与行为。情境化学习常常是无意识的，而不是刻意的。　　3.2分布式虚拟现实系统简介　　分布式虚拟

5、现实（distributedvirtualreality，dvr）系统是一个支持多人实时通过络进行交互的图形系统。每个用户在一个vr环境（真实感3d立体图形、立体声等）中通过联的计算机与其他用户进行交互。美国国防部制定了dis（distributedinteractivesimulation）协议，成为dvr的一项标准（ieee1278）。目前虚拟现实技术已在医学、军事、航空、机器人及制造业、建筑、教育及娱乐等众多领域得到成功应用。　　dvr系统应具有以下5个方面的特征：①共享的虚拟空间；②伪实体的行为真实感；③支持实时交互，共享时钟；④多个用户以多种方式相互通信；⑤资源信息共享以及允

6、许用户自然操纵环境中的对象。　　3.3虚拟现实系统的教学功能　　rorystuart和johnthomas认为虚拟现实系统有六大教学功能：（1）帮助学习者探索那些不能接触到的地点和事物，如火星表面；（2）向学习者呈现那些难于观察和测量的事物，如分子结构；（3）为学习者再现那些已经不复存在的事物，如冰河期的地球；（4）为地域上远隔万里的学习者提供合作学习和讨论的环境；（5）将抽象的、深奥的学习内容具体化、形象化；（6）让学生与虚拟的人物进行交流，如与牛顿、伽利略探讨物理。　　所有应用的关键在于参与，学习者进行推理和问题解决的基础是个案、实例和经验，而不是依靠规则的学习，学习者需要通过与环

7、境的自然交互来建构他们自己的意义世界。　　此外，从安全性与经济性的角度考虑，虚拟现实技术也是一种有效的教学工具。虚拟现实有极大的灵活性和多样性，只要更改计算机内的程序，就可以改变学习者所面临的“现实”。也就是说，计算机技术可以设计许多仿真实验，通过输入必要的参数，或者通过学习者交互操作，进行模拟实验，通过输入不同的参数，观察不同的实验结果，进行分析比较，学习科学探究的能力。4　分布式协同虚拟学习环境的交互技术　　4.1基于事件的vrml交互机制