探討虛擬現(xiàn)實在cscl中的應用

1、探討虛擬現(xiàn)實在探討虛擬現(xiàn)實在CSCL中的應用中的應用張燕北京師范大學2001研Tel:13621098580Email:.協(xié)作學習是目前最熱門的教學組織形式之一，在這個信息時代里各種信息技術都對協(xié)作學習有不同程度的支持，在此就虛擬現(xiàn)實技術對CSCL的支持進行了探討。本文首先引入?yún)f(xié)作學習、CSCL以及虛擬現(xiàn)實等概念，接下來對虛擬現(xiàn)實的幾個應用領域進行概述，然后闡述虛擬現(xiàn)實技術在CSCL中的具體應用，最后進行對虛擬現(xiàn)實在協(xié)作中的應用給予總結

2、和展望。關鍵詞：協(xié)作學習虛擬現(xiàn)實智能Agent交互1引言引言人類社會進入信息社會網(wǎng)絡經濟時代，此時的競爭方式已由戰(zhàn)爭式競爭方式轉變?yōu)榱藚f(xié)作型競爭方式，即尋求的是雙贏發(fā)展模式，強調通過協(xié)作和知識共享尋求更大發(fā)展機遇，目標是拓展新的機會并共同承擔風險。從某種程度上說，協(xié)作性競爭使協(xié)作學習得到越來越多的關注。協(xié)作學習的起源可以追溯到兩千多年前，早在《學記》中有云：“獨學而無友，則孤陋而寡聞”，這從反面說明了學習者之間應該切磋交流，相互啟迪，彼

3、此增進知識，從而提高學習效率的道理。按照學習者之間的關系，可將學習行為類型分為個別學習（IndividualisticLearning）、競爭學習（CompetitiveLearning）和協(xié)作學習（CooperativeLearning，簡稱CL）等三種類型。個別學習使指他人學習效果的好壞不影響自己個人的學習，個人通過自己的努力進行學習、管理自己的學習事務。競爭學習是指個人學習的成功建立在他人失敗的基礎之上、學習者之間使一種負競爭學習

4、。協(xié)作學習是指個人學習的成功建立在他人成功的基礎之上，學習者之間的關系是融洽的、相互合作的、學習者共享信息與資源，共負責任，共擔榮辱。計算機支持的協(xié)作學習(ComputerSupptedCooperativeLearning，簡稱CSCL)，顧名思義，是指利用計算機技術來輔助和支持協(xié)作學習，像智能Agent技術、虛擬技術、藍牙技術等等都給予CSCL一定程度上的支持。在此我們重點討論虛擬技術在計算機輔助的協(xié)作學習中的應用。2虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)

5、實2.1何為虛擬現(xiàn)實何為虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR）技術，是20世紀末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術，它融合了計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器網(wǎng)絡以及并行處理技術等多個信息技術分支的最新發(fā)展成果，為我們創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了有力的支持，從而大大推進了計算機技術的發(fā)展。VR技術的定義可歸納為：由計算機產生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計算機構成的三維空間，或是把其他現(xiàn)實環(huán)

6、境編制到計算機中去產生逼真的“虛擬環(huán)境”，并通過多種專用設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，從而使得用戶在視覺、聽覺、觸覺、味覺等多種感官上產生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。VR技術一經問世，人們就對它實時的三維空間表現(xiàn)能力、身臨其境的真實感、超越現(xiàn)實的虛擬性，以及建立的個人能夠沉浸其中、進出自如并具有交互作用的虛擬世界，產生了濃厚的興趣。近幾年，虛擬現(xiàn)實技術不但已開始在軍事、教育、設計、房地產、考古、藝術、娛樂等諸多領域得到越來越廣泛的應用，而

7、且還給社會帶來了巨大的經濟效益。因此，有關人士認為：20世紀80年代是個人計算機的時代，90年代是網(wǎng)絡、多媒體的時代，而21世紀初則將是VR技術的時代?！疤摂M現(xiàn)實之父”GrigeBurdea曾在他的“VirtualRealityTechnology”一書中指出，VR具有三個最突出的特征：交互性、沉浸感和構想性，也就是人們熟稱的三個“I”特性。擬環(huán)境下研究制造聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機制方案。SGI公司提供的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠使兩家公司無需制造真正的原

8、型試驗機即可獲得寶貴的數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在軍事與航空航天領域的研究可以大大地促進與帶動其他領域的應用與技術研究。因為，這些應用領域經費比較充足，技術力量也非常雄厚，有足夠的人力與財力支撐虛擬現(xiàn)實發(fā)展與應用過程中急需解決的一些難點問題。2.3.2醫(yī)學界醫(yī)學界虛擬現(xiàn)實與醫(yī)療技術結合產生了許多引人注目的應用。比如醫(yī)生遠程做手術，醫(yī)生在遠地通過虛擬現(xiàn)實技術觀察病人的身體，醫(yī)生進行手術的動作通過通信技術傳輸?shù)竭h地的病人處，由一個機械手真正地實施手

9、術，結果再傳輸?shù)结t(yī)生外，并通過虛擬現(xiàn)實技術表現(xiàn)給醫(yī)生。這樣，醫(yī)生便能夠像在本地一樣觀察病人、實施手術，看到手術的結果，并重復上述過程動作，以完成一個完整的手術。2.3.3培訓領域培訓領域由于虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，各種大型裝備的模擬訓練系統(tǒng)得以實現(xiàn)與更好地運作。比如汽車駕駛模擬訓練已變得更加接近于真實的情景。特別是需要多人操縱的一些裝備，如大型飛機駕駛模擬，由于計算機對協(xié)同的支持，而發(fā)展到能夠訓練團體協(xié)作能力。2.3.4娛樂娛樂虛擬現(xiàn)實在娛

10、樂上一直保持了強勁的應用需求，隨著技術的發(fā)展也將給人們帶來更多的快樂。2000年9月21日，在日本東京舉行的一年一度的電子游戲交易展覽會上，著名的游戲機制造商世嘉公司推出了一種利用虛擬現(xiàn)實技術制作的游戲機。這種游戲機包括一個15英寸的液晶顯示器、一個控制單元和一套的軟件，其售價為498000日元，約合4650美元。3虛擬現(xiàn)實在虛擬現(xiàn)實在CSCL中的應用中的應用前面對虛擬現(xiàn)實技術給予了簡單的介紹，現(xiàn)在讓我們來共同探討虛擬現(xiàn)實技術在CSCL

11、中的應用。從某種意義上說，虛擬現(xiàn)實環(huán)境尚未完全平民化，要真正達到那種“身臨其境”的感覺，需要有三維位置跟蹤器、手套、三維鼠標等輸入設備，立體顯示設備、聲音生成設備及觸覺力反饋設備等輸出設備，這些設備的價格決定目前在教育中很難引進沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等注重全方位、多通道人機交互的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。價格低廉卻但同樣能實現(xiàn)雙向互動的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在教育中成為首選。3.1協(xié)作虛擬環(huán)境協(xié)作虛擬環(huán)境對于任何一種形式的協(xié)作學習來說，有

12、5個基本要素是共有的：積極互賴、面對面的促進性交互作用、個人責任、社交技能、小組自加工。在計算機支持的協(xié)作學習工程中，經常會有學習者不在同一個物理地點的狀況，此時無法進行面對面的交互，但是利用虛擬現(xiàn)實技術結合語音傳輸，提供進行交互的虛擬環(huán)境，不僅可實現(xiàn)促進性的交互，更可產生匿名交互效果——學生不必去顧忌他人的想法而暢所欲言，將關注的焦點從內容的效果轉到內容本身上來。例如MUD，一種通過網(wǎng)絡連接的、多用戶參與的、可由用戶自主擴展的、主要基

13、于文本表示的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。這個環(huán)境通常代表了一定的現(xiàn)實環(huán)境，如城市、校園、建筑物，甚至還可以是一些想象的空間，如曠野、孤島等。當學習者進入到這個虛擬世界后，首先熟悉自己所在的協(xié)作虛擬小環(huán)境，與自己組里其他協(xié)作學習者進行交流，討論。3.2與智能與智能Agent結合結合目前有很多的支持CSCL的多智能Agent系統(tǒng)，將其與虛擬現(xiàn)實技術結合起來，這樣學習者們就可在智能化的虛擬環(huán)境中協(xié)同學習，討論，提高協(xié)作學習的質量。3.2.1協(xié)作學習者協(xié)作學

14、習者Agent協(xié)作學習者Agent是指參與協(xié)作學習的個體Agent，它是協(xié)作小組Agent的組成員?；赼gent的網(wǎng)上協(xié)作學習環(huán)境為每一位學習者提供了一個個體Agent。當學習者在此學習區(qū)注冊時，個體Agent隨之生成；當學習者與協(xié)作學習區(qū)不斷交互進行學習時，個體Agent將記錄下學習者的一些個人特征，如：學習水平、前驅知識掌握程度、知識接受能力、思維傾向方式等，并將這些信息紀錄入相應的參數(shù)庫。當學習者再次登陸時，個體Agent的這些