基于Activeworlds的分布式三维网络教学的研究与实现

2022-09-14

1 引言

1.1 虚拟现实技术

虚拟现实, 作为一门尖端科技, 集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果, 是一种由计算机生成的高技术模拟系统, 已被广泛应用于军事模拟、视景仿真、飞机汽车制造、科学可视化等领域。虚拟现实技术具有三个基本特征:沉浸性、交互性、多感知性。虚拟现实的最大特点是:用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作, 改变了过去人类除了亲身经历, 就只能间接了解环境的模式, 从而有效的扩展了自己的认知手段和领域。

1.2 分布式虚拟现实

虚拟现实技术分为桌面级虚拟现实、投入的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、分布式虚拟现实。分布式虚拟现实系统是基于网络的虚拟环境, 在这个环境中, 位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接, 或者多个用户同时参加一个虚拟现实环境, 通过计算机与其他用户进行交互, 并共享信息。在分布式虚拟现实系统中, 多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作, 以达到协同工作的目的。

1.3 虚拟现实技术在网络教学中的优点

虚拟现实技术运用于教学可以弥补课堂教学条件的不足, 打破时间、空间的限制, 避免因真实实验或操作带来的危险。虚拟现实具有高沉浸性, 可以极大地提高学生的学习兴趣。并且, 虚拟现实应用于网络教学可以防止出现“信息过载”或“资源迷向”, 使学生获得最准确、最有用的知识。另外, 分布式虚拟系统使学习具有协作性, 学习者可以方便地与他人交流、合作、共享资源。三维技术的运用, 使得网络教学摒弃了传统的基于web页面单一的界面和枯燥的交互方式。基于此, 本文提出了分布式三维网络教学平台, 它是基于Activeworlds的虚拟现实世界, 本文将主要介绍实现它的关键步骤和技术。

2 整体框架

分布式三维网络教学平台基于Active worlds, 以提高学习者的学习效率为最终目的, 其整体构成如图1所示。

3 主要方法与工具

3.1 Activeworlds

Activeworlds作为当前欧洲比较流行的三维虚拟平台, 支持分布式网络教学所需的大多数功能。在Activeworlds中, 每个用户都将拥有一个化身, 用户在平台中可以浏览世界、创建物体、交友聊天、进行交易等。选用Activeworlds平台来实现三维虚拟教学的一个关键原因是可以对它进行二次开发, 可以根据用户的需要来增加或删减一些功能。

3.2 3DS Max+AccuTrans

Activeworlds平台自身带有一些模型可供用户使用, 但是在实际的教学应用中, 可能需要一些额外的模型。3DS Max是目前较为成熟的三维建模软件, 应用比较广泛, 由3DS Max建立的模型通过AccuTrans软件可以转换为Activeworlds平台所能识别的类型.rwx, 由此, 三维虚拟场景的搭建工作即可完成。

3.3 JSP+MySqL

Activeworlds平台具有与web无缝集成的特点, 在虚拟教学中有一些功能可以在web上实现, 而数据库是连接二者的桥梁。另外, 初次访问虚拟教学平台的用户需要在web上注册并下载客户端, 采用JSP+MYSqL可以很好地实现这一功能。

4 成果预测

分布式的三维网络教学平台是以虚拟现实技术作为网络学习系统新的人机交互方式, 将二维WEB页面的信息呈现用三维虚拟空间来重现展现。通过新奇的场景和新颖的角色设计, 有趣的情节编排, 将专业化的教学系统要素、教学策略、教学模式和教学过程通过艺术的元素和故事的形式表现, 以一种全新的交互方式、全新的感受重构网络学习的形式和过程, 实现一个全新的教学虚拟世界。三位虚拟教学必将领导新一代教学模式。