基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

高義棟 李鶴 李艷會(huì) 楊寧

摘?要：多媒體教室是學(xué)校實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)的平臺(tái)，對(duì)教師使用多媒體教室進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)很有必要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)可以有效解決實(shí)地培訓(xùn)系統(tǒng)中的弊端，提高培訓(xùn)質(zhì)量。該系統(tǒng)利用3D Max模擬真實(shí)的多媒體教室，導(dǎo)入VRP進(jìn)行虛擬交互的制作，發(fā)布輸出后教師便可以隨時(shí)隨地在線學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)?多媒體教室?培訓(xùn)系統(tǒng)?交互設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）12-00-03

1?前言

多媒體教學(xué)是21世紀(jì)教育教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)，在教學(xué)中通過(guò)合理的選用現(xiàn)代教學(xué)媒體，以多種媒體信息作用于學(xué)生，圖文聲像并茂，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，可以達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。當(dāng)下，多媒體教學(xué)設(shè)備已成為學(xué)校日常教學(xué)的必備工具。教師是多媒體教學(xué)的直接操縱者，教師對(duì)設(shè)備功能的了解和操作的熟練程度，決定了多媒體教室發(fā)揮功效的高低。調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分教師對(duì)多媒體教學(xué)設(shè)備的使用情況不理想，尤其是新任教師急需對(duì)多媒體設(shè)備的使用進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。然而傳統(tǒng)培訓(xùn)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，如參加培訓(xùn)人員多、時(shí)間短、學(xué)員無(wú)法親自操作演練等，使得培訓(xùn)效果不理想。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)可以有效地解決上述培訓(xùn)過(guò)程中的問(wèn)題。該系統(tǒng)采用仿真情境體驗(yàn)，互動(dòng)參與的學(xué)習(xí)方式，在視覺(jué)上給人一種沉浸于真實(shí)教室環(huán)境的感覺(jué)，受訓(xùn)教師可以自由觀察、檢測(cè)環(huán)境變化、與虛擬環(huán)境產(chǎn)生交互。這種虛擬培訓(xùn)的方式改善了傳統(tǒng)培訓(xùn)的弊端，場(chǎng)景逼真，易于接受，學(xué)員可以調(diào)整學(xué)習(xí)節(jié)奏隨時(shí)隨地在線學(xué)習(xí)。

2 ?虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是由多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合而生成的一種交互式人工世界，在這個(gè)人工世界中可以創(chuàng)造出一種身臨其境的、完全真實(shí)的感覺(jué)。VR技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅覺(jué)等感覺(jué)，使人作為參與者通過(guò)適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

如今，虛擬技術(shù)已被運(yùn)用到城市規(guī)劃、醫(yī)學(xué)、軍事航天、教育、室內(nèi)設(shè)計(jì)、文物古跡、三維游戲等多個(gè)領(lǐng)域，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和研究尤其為人們所關(guān)注。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用主要有虛擬現(xiàn)實(shí)校園、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)角色扮演、虛擬現(xiàn)實(shí)技能訓(xùn)練等。

虛擬實(shí)驗(yàn)室與學(xué)習(xí)環(huán)境具有實(shí)體實(shí)驗(yàn)室和傳統(tǒng)課堂所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)：①節(jié)省教育經(jīng)費(fèi)?？梢杂行Ы鉀Q因?qū)W校條件限制而無(wú)法購(gòu)買實(shí)驗(yàn)器材的情況。利用虛擬的實(shí)驗(yàn)室既不耗材也不受條件限制；②規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，學(xué)生可以放心地去做一些具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)。例如，虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以避免化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的的燃燒、爆炸等潛在危險(xiǎn)；③交互性好。學(xué)習(xí)者可以采用多種交互手段如語(yǔ)言、手勢(shì)、數(shù)據(jù)手套及觸覺(jué)等與虛擬環(huán)境交流信息，并得到實(shí)時(shí)反饋；④可重復(fù)性。學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。

3?虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1?場(chǎng)景設(shè)計(jì)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指出，教學(xué)設(shè)計(jì)不僅要考慮教學(xué)目標(biāo)分析，還要考慮有利于學(xué)生建構(gòu)意義的情境，并把情境創(chuàng)設(shè)看作是教學(xué)設(shè)計(jì)的最重要內(nèi)容之一。因此多媒體教室場(chǎng)景的設(shè)計(jì)非常重要。

本案例通過(guò)對(duì)比不同類型的多媒體教室，參照國(guó)外多媒體教室風(fēng)格，把場(chǎng)景分為三個(gè)區(qū)域，教學(xué)區(qū)、討論區(qū)、休息區(qū)（如圖1所示）。教學(xué)區(qū)類似于傳統(tǒng)教室，包含黑板、講臺(tái)、控制臺(tái)、電子白板、學(xué)生桌椅，該區(qū)域用來(lái)培訓(xùn)教師如何使用多媒體控制臺(tái)和電子白板等設(shè)備。討論區(qū)包含各種形狀的桌椅，桌椅可以隨意拼接，給學(xué)生提供一個(gè)輕松愉悅的氛圍。休息區(qū)包含飲水機(jī)、打印機(jī)、書(shū)架、交互式電子白板。該區(qū)域給學(xué)生提供了一個(gè)自由的休息空間。討論區(qū)、休息區(qū)是對(duì)未來(lái)教室的設(shè)想，教學(xué)應(yīng)該是以學(xué)生為中心的，因此在教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)上更應(yīng)該注重學(xué)生活動(dòng)的便利性。

圖1

3.2 ?VRP交互設(shè)計(jì)

（1）導(dǎo)航圖設(shè)計(jì)

在VR場(chǎng)景中漫游時(shí),學(xué)習(xí)者需要知道自己漫游到場(chǎng)景中什么位置，有時(shí)還需要隨時(shí)變換位置對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行適時(shí)瀏覽。這就需要借助一個(gè)實(shí)時(shí)導(dǎo)航來(lái)幫助學(xué)習(xí)者找到自己想要到的地方。本系統(tǒng)中，通過(guò)點(diǎn)擊界面左邊的“顯示或隱藏導(dǎo)航圖”按鈕，來(lái)控制導(dǎo)航圖的顯示與隱藏。導(dǎo)航圖中箭頭的方向就是游覽者所面對(duì)的方向。如圖2所示。

（2）多媒體控制臺(tái)功能面板的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中多媒體控制臺(tái)的功能按鈕以二維界面的形式顯示在屏幕上，通過(guò)單擊屏幕左面“顯示或隱藏面板”來(lái)調(diào)出二維的多媒體控制臺(tái)上功能按鈕面板。學(xué)習(xí)者可以通過(guò)鼠標(biāo)單擊來(lái)模擬真實(shí)教室中多媒體控制臺(tái)的使用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)啟、投影儀開(kāi)啟、幕布下降、窗簾下降等操作。如圖2所示。

圖2

（3）動(dòng)畫(huà)漫游設(shè)計(jì)

瀏覽者可以通過(guò)點(diǎn)擊“整體漫游”或者“自主漫游”來(lái)切換對(duì)場(chǎng)景的漫游方式。“整體漫游”是對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行360度環(huán)繞，使學(xué)習(xí)者對(duì)整個(gè)教室場(chǎng)景進(jìn)行游覽?！白灾髀巍笔且缘谝蝗朔Q的視角對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行游覽，使學(xué)習(xí)者沉浸在整個(gè)環(huán)境中。

（4）視音頻交互設(shè)計(jì)

視頻系統(tǒng)中，本案例插入了多個(gè)培訓(xùn)視頻，內(nèi)容包括交互式電子白板的使用教學(xué)、多媒體課件的設(shè)計(jì)原則和技巧的教學(xué)視頻。當(dāng)學(xué)習(xí)者走近交互式電子白板時(shí)，可以觸發(fā)講授交互式電子白板使用方法的視頻開(kāi)始播放。當(dāng)超出觸發(fā)距離時(shí)，視頻停止播放。通過(guò)學(xué)習(xí)本視頻，學(xué)習(xí)者可以進(jìn)一步了解交互式電子白板的功能，進(jìn)而應(yīng)用于教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊界面左欄中 “視頻教程”按鈕時(shí)，會(huì)出現(xiàn)三節(jié)講解多媒體課件的設(shè)計(jì)原則和技巧的視頻，通過(guò)學(xué)習(xí)該視頻，使學(xué)習(xí)者了解多媒體的設(shè)計(jì)原則和技巧，掌握如何根據(jù)教學(xué)對(duì)象和教學(xué)內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)課件以及制作課件時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)。

音頻系統(tǒng)中，本案例包含背景音樂(lè)和解說(shuō)語(yǔ)音兩部分。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的喜好來(lái)控制背景音樂(lè)的播放、停止和音量大小。語(yǔ)音解說(shuō)主要是講解電子白板的使用以及多媒體使用原則和技巧的配音。

4?虛擬多媒體教室交互系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

4.1?實(shí)現(xiàn)流程、使用的工具以及每個(gè)流程中的主要工作（如下表所示）

4.2?制作模型時(shí)應(yīng)注意模型面數(shù)和個(gè)數(shù)的優(yōu)化

（1）模型面數(shù)的優(yōu)化：在保持模型基本形狀的同時(shí)，盡可能地減少模型段數(shù)；在保持基本瀏覽效果的同時(shí)，多使用面片建模代替實(shí)體三維模型，如植物、窗簾、門(mén)等用面片模型代替實(shí)體三維模型仍然能保持基本瀏覽效果；刪除在瀏覽展示中看不到的面，如底面、模型之間相交面。

（2）模型個(gè)數(shù)的優(yōu)化：在3D Max中需要將相同材質(zhì)的模型附加，合并為一個(gè)模型。因?yàn)槟Ｐ蛡€(gè)數(shù)的多少不僅影響場(chǎng)景烘焙時(shí)的速度而且影響VRP啟動(dòng)速度快慢。

4.3?貼圖的制作

需要手動(dòng)展開(kāi)UV坐標(biāo)時(shí)，要把使用相同貼圖的UV面塊疊放到一起；需要突出細(xì)節(jié)的部分，要盡可能地放大其UV；不需要精細(xì)表現(xiàn)的部分，可以縮小其UV；然后將它們緊湊地排列在UV框中，提高貼圖的利用率。將UV坐標(biāo)信息輸出到Photoshop中繪制貼圖，最終再將繪制好的貼圖賦予模型。

4.4?VRP交互模塊的實(shí)現(xiàn)

（1）導(dǎo)航圖的實(shí)現(xiàn)

VRP中有自帶的抓圖功能，把整個(gè)場(chǎng)景抓圖在Photoshop中進(jìn)行處理，將其添加到新建的導(dǎo)航控件中，并設(shè)置為Alpha透明通道。將在Max場(chǎng)景中得到世界坐標(biāo)的Y軸最大值和最小值、X軸的最大值和最小值，分別對(duì)應(yīng)VRP導(dǎo)航圖貼圖坐標(biāo)的上下左右值。

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（2）多媒體控制臺(tái)功能面板的實(shí)現(xiàn)

多媒體控制臺(tái)功能面板涉及多個(gè)剛體動(dòng)畫(huà)及柔體動(dòng)畫(huà)的播放設(shè)置，如對(duì)窗簾、投影幕布的升降，玻璃門(mén)的開(kāi)關(guān)及投影儀光束等的控制。在實(shí)現(xiàn)此功能前需要先在Max中制作好所需的動(dòng)畫(huà)并將其和模型一起導(dǎo)入VRP。將制作好的功能面板圖以圖片控件的形式插入VRP，然后在其上方添加與功能面板圖中對(duì)應(yīng)的按鈕，并分別設(shè)置按鈕的透明度，使其透明顯示，之后再為各個(gè)按鈕添加相應(yīng)的腳本。對(duì)于剛體動(dòng)畫(huà)，可在按鈕腳本中添加“播放剛體動(dòng)畫(huà)”的腳本來(lái)控制其播放，并且為各個(gè)動(dòng)畫(huà)添加了相應(yīng)的相機(jī)，以便用戶觀察，這里可通過(guò)添加“切換相機(jī)”腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)的切換。對(duì)于玻璃門(mén)自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)需要在玻璃門(mén)位置處添加一個(gè)簡(jiǎn)單的觸發(fā)模型，在該觸發(fā)模型的動(dòng)作屬性中開(kāi)啟距離觸發(fā)，并設(shè)置合理的觸發(fā)類型和觸發(fā)距離以及播放玻璃門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)的腳本。

此外，在多媒體控制臺(tái)功能面板中的“上課”“下課”功能中還加入了相應(yīng)的聲音文件來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)中系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)。

（3）動(dòng)畫(huà)漫游的實(shí)現(xiàn)

整體漫游動(dòng)畫(huà)采用的是在VRP中錄制相機(jī)動(dòng)畫(huà)。首先在VRP中創(chuàng)建一個(gè)繞物旋轉(zhuǎn)相機(jī)，選擇旋轉(zhuǎn)中心參照物并設(shè)置參數(shù)，按下F5運(yùn)行程序，使用鍵盤(pán)的上、下、左、右鍵控制相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按下F11實(shí)時(shí)錄制攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)，錄制完成后，再次按下F11結(jié)束錄制，可以根據(jù)場(chǎng)景需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)相機(jī)動(dòng)畫(huà)。此外，本系統(tǒng)中還利用行走相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬人物以第一視覺(jué)自由游覽場(chǎng)景的功能。在創(chuàng)建行走相機(jī)之前，為場(chǎng)景中的模型開(kāi)啟碰撞并優(yōu)化碰撞，之后創(chuàng)建一個(gè)行走相機(jī)，設(shè)置其參數(shù)，如相機(jī)高度，行走速度等，這樣在運(yùn)行時(shí)，切換到行走相機(jī)即可利用鍵盤(pán)中Ｗ、Ｓ、Ａ、Ｄ鍵和上、下、左、右鍵，來(lái)模擬用戶在場(chǎng)景中前進(jìn)、后退、左右平移或旋轉(zhuǎn)的自由行走瀏覽的效果。

角色跟隨動(dòng)畫(huà)：首先在VRP中將創(chuàng)建好的人物角色導(dǎo)入角色庫(kù)中，利用角色庫(kù)創(chuàng)建教師、學(xué)生角色，并在骨骼動(dòng)畫(huà)面板下為人物角色添加相應(yīng)的行走動(dòng)作。在創(chuàng)建對(duì)象下的“形狀”面板中，創(chuàng)建折線路徑并按需要進(jìn)行調(diào)整，在路徑屬性面板中設(shè)置路徑綁定的教師、學(xué)生角色，然后設(shè)置合適的位移速率，角色模型便可以在綁定的約束路徑上行走。在創(chuàng)建的折線路徑中根據(jù)需要選擇錨點(diǎn)，添加錨點(diǎn)事件，即可實(shí)現(xiàn)人物角色模型在路徑中設(shè)定的錨點(diǎn)處停止行走，進(jìn)行閑置站立、與人交談等動(dòng)作。

（4）媒體嵌入功能的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中的音頻都是通過(guò)VRP腳本實(shí)現(xiàn)的，在界面上按鈕的鼠標(biāo)事件屬性中，添加“音樂(lè)”的相關(guān)腳本命令，使其在點(diǎn)擊時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)及語(yǔ)音解說(shuō)的播放、暫?？刂啤?/p>

本系統(tǒng)中的視頻是通過(guò)外部鏈接到系統(tǒng)中的，在“視頻”按鈕上添加 “腳本文件”中的“打開(kāi)任意文件”的腳本，這種方式點(diǎn)擊時(shí)需要加載外部程序來(lái)打開(kāi)相應(yīng)的視頻。在VRP中還可以使用內(nèi)嵌的方式插入視頻或者Flash媒體，主要是通過(guò)ATX貼圖、Flash控件和渲染到貼圖三種方式將視頻或Flash媒體加載到場(chǎng)景中的三維模型上或者界面的元素上。

5?總結(jié)與展望

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的多感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)不但加速學(xué)員對(duì)知識(shí)技能的掌握，提高實(shí)際操作能力，還大大降低了培訓(xùn)成本，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的一些不足。學(xué)員處于三維立體、生動(dòng)逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中能夠全身心地投入，身臨其境的感受比空洞抽象的說(shuō)教更有說(shuō)服力。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種非常具有發(fā)展前景的前沿技術(shù)，其在教育領(lǐng)域的不斷深入，必將帶來(lái)教育教學(xué)方式方法乃至理念的變化，值得廣大教育工作者進(jìn)行更為深入的研究和實(shí)踐。

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基金項(xiàng)目：本文系河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于三維互聯(lián)技術(shù)的河南省虛擬景點(diǎn)研發(fā)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：12A520023）和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 “三維虛擬互動(dòng)型多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”的部分成果。作者簡(jiǎn)介：高義棟，研究生，講師，研究方向：三維動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)及教育應(yīng)用、教育游戲開(kāi)發(fā)。endprint

（2）多媒體控制臺(tái)功能面板的實(shí)現(xiàn)

多媒體控制臺(tái)功能面板涉及多個(gè)剛體動(dòng)畫(huà)及柔體動(dòng)畫(huà)的播放設(shè)置，如對(duì)窗簾、投影幕布的升降，玻璃門(mén)的開(kāi)關(guān)及投影儀光束等的控制。在實(shí)現(xiàn)此功能前需要先在Max中制作好所需的動(dòng)畫(huà)并將其和模型一起導(dǎo)入VRP。將制作好的功能面板圖以圖片控件的形式插入VRP，然后在其上方添加與功能面板圖中對(duì)應(yīng)的按鈕，并分別設(shè)置按鈕的透明度，使其透明顯示，之后再為各個(gè)按鈕添加相應(yīng)的腳本。對(duì)于剛體動(dòng)畫(huà)，可在按鈕腳本中添加“播放剛體動(dòng)畫(huà)”的腳本來(lái)控制其播放，并且為各個(gè)動(dòng)畫(huà)添加了相應(yīng)的相機(jī)，以便用戶觀察，這里可通過(guò)添加“切換相機(jī)”腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)的切換。對(duì)于玻璃門(mén)自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)需要在玻璃門(mén)位置處添加一個(gè)簡(jiǎn)單的觸發(fā)模型，在該觸發(fā)模型的動(dòng)作屬性中開(kāi)啟距離觸發(fā)，并設(shè)置合理的觸發(fā)類型和觸發(fā)距離以及播放玻璃門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)的腳本。

此外，在多媒體控制臺(tái)功能面板中的“上課”“下課”功能中還加入了相應(yīng)的聲音文件來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)中系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)。

（3）動(dòng)畫(huà)漫游的實(shí)現(xiàn)

整體漫游動(dòng)畫(huà)采用的是在VRP中錄制相機(jī)動(dòng)畫(huà)。首先在VRP中創(chuàng)建一個(gè)繞物旋轉(zhuǎn)相機(jī)，選擇旋轉(zhuǎn)中心參照物并設(shè)置參數(shù)，按下F5運(yùn)行程序，使用鍵盤(pán)的上、下、左、右鍵控制相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按下F11實(shí)時(shí)錄制攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)，錄制完成后，再次按下F11結(jié)束錄制，可以根據(jù)場(chǎng)景需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)相機(jī)動(dòng)畫(huà)。此外，本系統(tǒng)中還利用行走相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬人物以第一視覺(jué)自由游覽場(chǎng)景的功能。在創(chuàng)建行走相機(jī)之前，為場(chǎng)景中的模型開(kāi)啟碰撞并優(yōu)化碰撞，之后創(chuàng)建一個(gè)行走相機(jī)，設(shè)置其參數(shù)，如相機(jī)高度，行走速度等，這樣在運(yùn)行時(shí)，切換到行走相機(jī)即可利用鍵盤(pán)中Ｗ、Ｓ、Ａ、Ｄ鍵和上、下、左、右鍵，來(lái)模擬用戶在場(chǎng)景中前進(jìn)、后退、左右平移或旋轉(zhuǎn)的自由行走瀏覽的效果。

角色跟隨動(dòng)畫(huà)：首先在VRP中將創(chuàng)建好的人物角色導(dǎo)入角色庫(kù)中，利用角色庫(kù)創(chuàng)建教師、學(xué)生角色，并在骨骼動(dòng)畫(huà)面板下為人物角色添加相應(yīng)的行走動(dòng)作。在創(chuàng)建對(duì)象下的“形狀”面板中，創(chuàng)建折線路徑并按需要進(jìn)行調(diào)整，在路徑屬性面板中設(shè)置路徑綁定的教師、學(xué)生角色，然后設(shè)置合適的位移速率，角色模型便可以在綁定的約束路徑上行走。在創(chuàng)建的折線路徑中根據(jù)需要選擇錨點(diǎn)，添加錨點(diǎn)事件，即可實(shí)現(xiàn)人物角色模型在路徑中設(shè)定的錨點(diǎn)處停止行走，進(jìn)行閑置站立、與人交談等動(dòng)作。

（4）媒體嵌入功能的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中的音頻都是通過(guò)VRP腳本實(shí)現(xiàn)的，在界面上按鈕的鼠標(biāo)事件屬性中，添加“音樂(lè)”的相關(guān)腳本命令，使其在點(diǎn)擊時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)及語(yǔ)音解說(shuō)的播放、暫停控制。

本系統(tǒng)中的視頻是通過(guò)外部鏈接到系統(tǒng)中的，在“視頻”按鈕上添加 “腳本文件”中的“打開(kāi)任意文件”的腳本，這種方式點(diǎn)擊時(shí)需要加載外部程序來(lái)打開(kāi)相應(yīng)的視頻。在VRP中還可以使用內(nèi)嵌的方式插入視頻或者Flash媒體，主要是通過(guò)ATX貼圖、Flash控件和渲染到貼圖三種方式將視頻或Flash媒體加載到場(chǎng)景中的三維模型上或者界面的元素上。

5?總結(jié)與展望

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的多感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)不但加速學(xué)員對(duì)知識(shí)技能的掌握，提高實(shí)際操作能力，還大大降低了培訓(xùn)成本，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的一些不足。學(xué)員處于三維立體、生動(dòng)逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中能夠全身心地投入，身臨其境的感受比空洞抽象的說(shuō)教更有說(shuō)服力。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種非常具有發(fā)展前景的前沿技術(shù)，其在教育領(lǐng)域的不斷深入，必將帶來(lái)教育教學(xué)方式方法乃至理念的變化，值得廣大教育工作者進(jìn)行更為深入的研究和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]何克抗,李文光.教育技術(shù)學(xué)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2002.

[2]高建華,鄧亞明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2011:22-23.

[3]史鐵君.虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué),2008.

[4]馮遜.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用與展望[C].全國(guó)首屆數(shù)字(虛擬)科技館技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2007(5):114-119.

[5]惲如偉.中學(xué)物理虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與思考[J].中國(guó)電化教育,2003(04):54.

[6]馬賀清,陳建平,于淼等.VRP虛擬校園建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2012,21(5):153-157.

[7]鄭鶴成,沈明霞,李景軍,陸明洲,陳林鋒,路順濤.基于VRP 的虛擬農(nóng)場(chǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與信息技開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2012:18-21.

[8]高義棟，楊小飛.虛擬導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中交互功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23(5):117-121.

[9]張建武,孔紅菊.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電化教育,2010(04):111.

基金項(xiàng)目：本文系河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于三維互聯(lián)技術(shù)的河南省虛擬景點(diǎn)研發(fā)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：12A520023）和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 “三維虛擬互動(dòng)型多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”的部分成果。作者簡(jiǎn)介：高義棟，研究生，講師，研究方向：三維動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)及教育應(yīng)用、教育游戲開(kāi)發(fā)。endprint

（2）多媒體控制臺(tái)功能面板的實(shí)現(xiàn)

多媒體控制臺(tái)功能面板涉及多個(gè)剛體動(dòng)畫(huà)及柔體動(dòng)畫(huà)的播放設(shè)置，如對(duì)窗簾、投影幕布的升降，玻璃門(mén)的開(kāi)關(guān)及投影儀光束等的控制。在實(shí)現(xiàn)此功能前需要先在Max中制作好所需的動(dòng)畫(huà)并將其和模型一起導(dǎo)入VRP。將制作好的功能面板圖以圖片控件的形式插入VRP，然后在其上方添加與功能面板圖中對(duì)應(yīng)的按鈕，并分別設(shè)置按鈕的透明度，使其透明顯示，之后再為各個(gè)按鈕添加相應(yīng)的腳本。對(duì)于剛體動(dòng)畫(huà)，可在按鈕腳本中添加“播放剛體動(dòng)畫(huà)”的腳本來(lái)控制其播放，并且為各個(gè)動(dòng)畫(huà)添加了相應(yīng)的相機(jī)，以便用戶觀察，這里可通過(guò)添加“切換相機(jī)”腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)的切換。對(duì)于玻璃門(mén)自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)需要在玻璃門(mén)位置處添加一個(gè)簡(jiǎn)單的觸發(fā)模型，在該觸發(fā)模型的動(dòng)作屬性中開(kāi)啟距離觸發(fā)，并設(shè)置合理的觸發(fā)類型和觸發(fā)距離以及播放玻璃門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)畫(huà)的腳本。

此外，在多媒體控制臺(tái)功能面板中的“上課”“下課”功能中還加入了相應(yīng)的聲音文件來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)中系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)。

（3）動(dòng)畫(huà)漫游的實(shí)現(xiàn)

整體漫游動(dòng)畫(huà)采用的是在VRP中錄制相機(jī)動(dòng)畫(huà)。首先在VRP中創(chuàng)建一個(gè)繞物旋轉(zhuǎn)相機(jī)，選擇旋轉(zhuǎn)中心參照物并設(shè)置參數(shù)，按下F5運(yùn)行程序，使用鍵盤(pán)的上、下、左、右鍵控制相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按下F11實(shí)時(shí)錄制攝像機(jī)動(dòng)畫(huà)，錄制完成后，再次按下F11結(jié)束錄制，可以根據(jù)場(chǎng)景需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)相機(jī)動(dòng)畫(huà)。此外，本系統(tǒng)中還利用行走相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬人物以第一視覺(jué)自由游覽場(chǎng)景的功能。在創(chuàng)建行走相機(jī)之前，為場(chǎng)景中的模型開(kāi)啟碰撞并優(yōu)化碰撞，之后創(chuàng)建一個(gè)行走相機(jī)，設(shè)置其參數(shù)，如相機(jī)高度，行走速度等，這樣在運(yùn)行時(shí)，切換到行走相機(jī)即可利用鍵盤(pán)中Ｗ、Ｓ、Ａ、Ｄ鍵和上、下、左、右鍵，來(lái)模擬用戶在場(chǎng)景中前進(jìn)、后退、左右平移或旋轉(zhuǎn)的自由行走瀏覽的效果。

角色跟隨動(dòng)畫(huà)：首先在VRP中將創(chuàng)建好的人物角色導(dǎo)入角色庫(kù)中，利用角色庫(kù)創(chuàng)建教師、學(xué)生角色，并在骨骼動(dòng)畫(huà)面板下為人物角色添加相應(yīng)的行走動(dòng)作。在創(chuàng)建對(duì)象下的“形狀”面板中，創(chuàng)建折線路徑并按需要進(jìn)行調(diào)整，在路徑屬性面板中設(shè)置路徑綁定的教師、學(xué)生角色，然后設(shè)置合適的位移速率，角色模型便可以在綁定的約束路徑上行走。在創(chuàng)建的折線路徑中根據(jù)需要選擇錨點(diǎn)，添加錨點(diǎn)事件，即可實(shí)現(xiàn)人物角色模型在路徑中設(shè)定的錨點(diǎn)處停止行走，進(jìn)行閑置站立、與人交談等動(dòng)作。

（4）媒體嵌入功能的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中的音頻都是通過(guò)VRP腳本實(shí)現(xiàn)的，在界面上按鈕的鼠標(biāo)事件屬性中，添加“音樂(lè)”的相關(guān)腳本命令，使其在點(diǎn)擊時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)及語(yǔ)音解說(shuō)的播放、暫停控制。

本系統(tǒng)中的視頻是通過(guò)外部鏈接到系統(tǒng)中的，在“視頻”按鈕上添加 “腳本文件”中的“打開(kāi)任意文件”的腳本，這種方式點(diǎn)擊時(shí)需要加載外部程序來(lái)打開(kāi)相應(yīng)的視頻。在VRP中還可以使用內(nèi)嵌的方式插入視頻或者Flash媒體，主要是通過(guò)ATX貼圖、Flash控件和渲染到貼圖三種方式將視頻或Flash媒體加載到場(chǎng)景中的三維模型上或者界面的元素上。

5?總結(jié)與展望

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)的多感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)不但加速學(xué)員對(duì)知識(shí)技能的掌握，提高實(shí)際操作能力，還大大降低了培訓(xùn)成本，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的一些不足。學(xué)員處于三維立體、生動(dòng)逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中能夠全身心地投入，身臨其境的感受比空洞抽象的說(shuō)教更有說(shuō)服力。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種非常具有發(fā)展前景的前沿技術(shù)，其在教育領(lǐng)域的不斷深入，必將帶來(lái)教育教學(xué)方式方法乃至理念的變化，值得廣大教育工作者進(jìn)行更為深入的研究和實(shí)踐。

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[3]史鐵君.虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué),2008.

[4]馮遜.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用與展望[C].全國(guó)首屆數(shù)字(虛擬)科技館技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2007(5):114-119.

[5]惲如偉.中學(xué)物理虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與思考[J].中國(guó)電化教育,2003(04):54.

[6]馬賀清,陳建平,于淼等.VRP虛擬校園建設(shè)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2012,21(5):153-157.

[7]鄭鶴成,沈明霞,李景軍,陸明洲,陳林鋒,路順濤.基于VRP 的虛擬農(nóng)場(chǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與信息技開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2012:18-21.

[8]高義棟，楊小飛.虛擬導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中交互功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23(5):117-121.

[9]張建武,孔紅菊.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電化教育,2010(04):111.

基金項(xiàng)目：本文系河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于三維互聯(lián)技術(shù)的河南省虛擬景點(diǎn)研發(fā)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：12A520023）和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 “三維虛擬互動(dòng)型多媒體教室使用培訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”的部分成果。作者簡(jiǎn)介：高義棟，研究生，講師，研究方向：三維動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)及教育應(yīng)用、教育游戲開(kāi)發(fā)。endprint