探討虛擬現(xiàn)實(shí)在cscl中的應(yīng)用

1、探討虛擬現(xiàn)實(shí)在探討虛擬現(xiàn)實(shí)在CSCL中的應(yīng)用中的應(yīng)用張燕北京師范大學(xué)2001研Tel:13621098580Email:.協(xié)作學(xué)習(xí)是目前最熱門的教學(xué)組織形式之一，在這個(gè)信息時(shí)代里各種信息技術(shù)都對協(xié)作學(xué)習(xí)有不同程度的支持，在此就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對CSCL的支持進(jìn)行了探討。本文首先引入?yún)f(xié)作學(xué)習(xí)、CSCL以及虛擬現(xiàn)實(shí)等概念，接下來對虛擬現(xiàn)實(shí)的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行概述，然后闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CSCL中的具體應(yīng)用，最后進(jìn)行對虛擬現(xiàn)實(shí)在協(xié)作中的應(yīng)用給予總結(jié)

2、和展望。關(guān)鍵詞：協(xié)作學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)智能Agent交互1引言引言人類社會進(jìn)入信息社會網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，此時(shí)的競爭方式已由戰(zhàn)爭式競爭方式轉(zhuǎn)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(qiáng)調(diào)通過協(xié)作和知識共享尋求更大發(fā)展機(jī)遇，目標(biāo)是拓展新的機(jī)會并共同承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。從某種程度上說，協(xié)作性競爭使協(xié)作學(xué)習(xí)得到越來越多的關(guān)注。協(xié)作學(xué)習(xí)的起源可以追溯到兩千多年前，早在《學(xué)記》中有云：“獨(dú)學(xué)而無友，則孤陋而寡聞”，這從反面說明了學(xué)習(xí)者之間應(yīng)該切磋交流，相互啟迪，彼

3、此增進(jìn)知識，從而提高學(xué)習(xí)效率的道理。按照學(xué)習(xí)者之間的關(guān)系，可將學(xué)習(xí)行為類型分為個(gè)別學(xué)習(xí)（IndividualisticLearning）、競爭學(xué)習(xí)（CompetitiveLearning）和協(xié)作學(xué)習(xí)（CooperativeLearning，簡稱CL）等三種類型。個(gè)別學(xué)習(xí)使指他人學(xué)習(xí)效果的好壞不影響自己個(gè)人的學(xué)習(xí)，個(gè)人通過自己的努力進(jìn)行學(xué)習(xí)、管理自己的學(xué)習(xí)事務(wù)。競爭學(xué)習(xí)是指個(gè)人學(xué)習(xí)的成功建立在他人失敗的基礎(chǔ)之上、學(xué)習(xí)者之間使一種負(fù)競爭學(xué)習(xí)

4、。協(xié)作學(xué)習(xí)是指個(gè)人學(xué)習(xí)的成功建立在他人成功的基礎(chǔ)之上，學(xué)習(xí)者之間的關(guān)系是融洽的、相互合作的、學(xué)習(xí)者共享信息與資源，共負(fù)責(zé)任，共擔(dān)榮辱。計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)(ComputerSupptedCooperativeLearning，簡稱CSCL)，顧名思義，是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來輔助和支持協(xié)作學(xué)習(xí)，像智能Agent技術(shù)、虛擬技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等等都給予CSCL一定程度上的支持。在此我們重點(diǎn)討論虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助的協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。2虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)

5、實(shí)2.1何為虛擬現(xiàn)實(shí)何為虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡稱VR）技術(shù)，是20世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，它融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及并行處理技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)分支的最新發(fā)展成果，為我們創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界提供了有力的支持，從而大大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。VR技術(shù)的定義可歸納為：由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)構(gòu)成的三維空間，或是把其他現(xiàn)實(shí)環(huán)

6、境編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”，并通過多種專用設(shè)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(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。VR技術(shù)一經(jīng)問世，人們就對它實(shí)時(shí)的三維空間表現(xiàn)能力、身臨其境的真實(shí)感、超越現(xiàn)實(shí)的虛擬性，以及建立的個(gè)人能夠沉浸其中、進(jìn)出自如并具有交互作用的虛擬世界，產(chǎn)生了濃厚的興趣。近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但已開始在軍事、教育、設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)、考古、藝術(shù)、娛樂等諸多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，而

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

8、型試驗(yàn)機(jī)即可獲得寶貴的數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在軍事與航空航天領(lǐng)域的研究可以大大地促進(jìn)與帶動(dòng)其他領(lǐng)域的應(yīng)用與技術(shù)研究。因?yàn)?，這些應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)費(fèi)比較充足，技術(shù)力量也非常雄厚，有足夠的人力與財(cái)力支撐虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展與應(yīng)用過程中急需解決的一些難點(diǎn)問題。2.3.2醫(yī)學(xué)界醫(yī)學(xué)界虛擬現(xiàn)實(shí)與醫(yī)療技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了許多引人注目的應(yīng)用。比如醫(yī)生遠(yuǎn)程做手術(shù)，醫(yī)生在遠(yuǎn)地通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)觀察病人的身體，醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)的動(dòng)作通過通信技術(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)地的病人處，由一個(gè)機(jī)械手真正地實(shí)施手

9、術(shù)，結(jié)果再傳輸?shù)结t(yī)生外，并通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(shí)施手術(shù)，看到手術(shù)的結(jié)果，并重復(fù)上述過程動(dòng)作，以完成一個(gè)完整的手術(shù)。2.3.3培訓(xùn)領(lǐng)域培訓(xùn)領(lǐng)域由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，各種大型裝備的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)與更好地運(yùn)作。比如汽車駕駛模擬訓(xùn)練已變得更加接近于真實(shí)的情景。特別是需要多人操縱的一些裝備，如大型飛機(jī)駕駛模擬，由于計(jì)算機(jī)對協(xié)同的支持，而發(fā)展到能夠訓(xùn)練團(tuán)體協(xié)作能力。2.3.4娛樂娛樂虛擬現(xiàn)實(shí)在娛

10、樂上一直保持了強(qiáng)勁的應(yīng)用需求，隨著技術(shù)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(jī)制造商世嘉公司推出了一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的游戲機(jī)。這種游戲機(jī)包括一個(gè)15英寸的液晶顯示器、一個(gè)控制單元和一套的軟件，其售價(jià)為498000日元，約合4650美元。3虛擬現(xiàn)實(shí)在虛擬現(xiàn)實(shí)在CSCL中的應(yīng)用中的應(yīng)用前面對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給予了簡單的介紹，現(xiàn)在讓我們來共同探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CSCL

11、中的應(yīng)用。從某種意義上說，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境尚未完全平民化，要真正達(dá)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(biāo)等輸入設(shè)備，立體顯示設(shè)備、聲音生成設(shè)備及觸覺力反饋設(shè)備等輸出設(shè)備，這些設(shè)備的價(jià)格決定目前在教育中很難引進(jìn)沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等注重全方位、多通道人機(jī)交互的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。價(jià)格低廉卻但同樣能實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)的桌面虛擬現(xiàn)實(shí)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(xué)習(xí)來說，有

12、5個(gè)基本要素是共有的：積極互賴、面對面的促進(jìn)性交互作用、個(gè)人責(zé)任、社交技能、小組自加工。在計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)工程中，經(jīng)常會有學(xué)習(xí)者不在同一個(gè)物理地點(diǎn)的狀況，此時(shí)無法進(jìn)行面對面的交互，但是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合語音傳輸，提供進(jìn)行交互的虛擬環(huán)境，不僅可實(shí)現(xiàn)促進(jìn)性的交互，更可產(chǎn)生匿名交互效果——學(xué)生不必去顧忌他人的想法而暢所欲言，將關(guān)注的焦點(diǎn)從內(nèi)容的效果轉(zhuǎn)到內(nèi)容本身上來。例如MUD，一種通過網(wǎng)絡(luò)連接的、多用戶參與的、可由用戶自主擴(kuò)展的、主要基

13、于文本表示的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。這個(gè)環(huán)境通常代表了一定的現(xiàn)實(shí)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(dāng)學(xué)習(xí)者進(jìn)入到這個(gè)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(xué)習(xí)者進(jìn)行交流，討論。3.2與智能與智能Agent結(jié)合結(jié)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(shí)技術(shù)結(jié)合起來，這樣學(xué)習(xí)者們就可在智能化的虛擬環(huán)境中協(xié)同學(xué)習(xí)，討論，提高協(xié)作學(xué)習(xí)的質(zhì)量。3.2.1協(xié)作學(xué)習(xí)者協(xié)作學(xué)

14、習(xí)者Agent協(xié)作學(xué)習(xí)者Agent是指參與協(xié)作學(xué)習(xí)的個(gè)體Agent，它是協(xié)作小組Agent的組成員?；赼gent的網(wǎng)上協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境為每一位學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)個(gè)體Agent。當(dāng)學(xué)習(xí)者在此學(xué)習(xí)區(qū)注冊時(shí)，個(gè)體Agent隨之生成；當(dāng)學(xué)習(xí)者與協(xié)作學(xué)習(xí)區(qū)不斷交互進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，個(gè)體Agent將記錄下學(xué)習(xí)者的一些個(gè)人特征，如：學(xué)習(xí)水平、前驅(qū)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(jì)錄入相應(yīng)的參數(shù)庫。當(dāng)學(xué)習(xí)者再次登陸時(shí)，個(gè)體Agent的這些