分布式协同虚拟学习环境的交互技术.docVIP

分布式协同虚拟学习环境的交互技术 Interaction Techniques In The Distributed Cooperative Virtual Learning Environment 陈 敏 罗会棣 西南师范大学计算机与信息科学学院 Tel: 8623 8623 Fax: 8623E-mail: lucy78@ 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CSCW技术与虚拟现实技术结合起来，构造分布式协同虚拟学习环境，提出了一个分布式协同虚拟学习环境中的多维交互界面模型，为协作者提供以三维动态形式出现的信息环境，使其在这一环境中具有真实感和沉浸感，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。 关键词：协同学习 分布式虚拟现实 交互技术 1 引言 随着计算机及网络、通讯等技术的飞速发展，人类正向高度信息化的社会迈进，网络改变着人类的生活和工作方式。协同工作技术与虚拟现实技术的结合将引发教育领域的又一次革命，它提供一种完全沉浸式的交互界面，把网络空间转换为社会空间，通过虚拟社会将人们联系起来，提高协同工作者之间的可感知性和交互性，使其获得更真实的身临其境的体验。基于此，研究如何加强协同虚拟学习环境中交互的自然性、多维性和丰富性，成为了一个热点研究领域。 2 协同学习环境 2.1 CSCW 计算机支持的协同工作（Computer Supported Cooperative Work，简称CSCW）技术是现代计算机技术的一个分支，它是指一组用户在一个共享的工作环境中协作地完成一个任务。CSCW技术运用于教育领域更好地体现了建构主义对教学过程的要求，更能突出学习者的主体性和协作性。CSCW教学系统具有边界开放性、信息共享性、自动化支持、工作协同性、分布性、群体感知性等特点。其教学模式如图1所示。 图1 CSCW教学模式 2.2 当前网络学习环境的局限性 （1）缺乏真实的体验 建构主义学习环境所要求的知识的建构是在情境中进行积极的连接和反思过程的结果，所产生的知识是大脑的产品，是学习者来自于情境的经验及对情境解释的结果，这些经验能够在学习环境也能够在真实世界环境中遇到。而现有的网络学习环境基本上遵循HTTP协议由HTML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Internet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。目前的网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）学习者的非智力因素没有引起足够的重视 现有的网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，而目前的网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，传统网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，全面提高每个协作者的自身素质。 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，为协作者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