庄惠阳
(上海旅游高等专科学校,上海201418)
基于虚拟现实系统的旅游人才培养
庄惠阳
(上海旅游高等专科学校,上海201418)
论述了虚拟现实系统的时空认知原理、系统构成以及综合化辅助旅游教育的策略。首先,指出信息技术对旅游人才培养的影响。其次,引用德国哲学家、心理学家对时间、空间、感觉、思维的不同观点,论述虚拟现实的时空观与认知观。再次,说明虚拟现实系统的构成,即虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统、虚拟现实网络系统。最后,论述虚拟现实系统综合化辅助旅游教育的策略与绩效。
虚拟现实系统;旅游人才培养;策略
信息技术对旅游产业发挥了巨大的推动作用,对旅游教育也产生了不可忽视的冲击作用。信息技术对旅游教育的冲击作用,体现在信息技术辅助旅游教育,遍及旅游管理、酒店管理、旅行社管理与电子商务等多个专业与方向,成为国内职业教育迈向现代化、国际化的必经之路。信息技术的日新月异加快了旅游教育信息化的步伐,成为当前旅游院校实现人才培养目的的重要手段。
随着教育信息化浪潮汹涌澎湃地迎面袭来,旅游教育吸纳新技术的举措越来越体现在网络化、智能化和虚拟化[1-2]。在欧洲,信息技术辅助旅游教育的路数来自两方面,一是旅游产业的蓬勃发展,促使旅游信息系统研发专家关注信息化课程,该方面的杰出专家如法国斯德哥尔摩经济学院教授Peter O’Connor;二是旅游院校购置IT装备以及数字资源,例如苏格兰里德克尔学院(Reid Kerr College,Paisley,Scotland)酒店管理与休闲部为校内学生配备互联、移动学习等设施。在美国,旅游教育的信息化进程得益于美国教学设计与技术专家们的理论与实践研究,体现在旅游管理、休闲运动等在线课程。在澳大利亚,各大旅游院校与IT企业相互合作,开发了诸如IOS(全球分销系统)等兼用于商业、教育的平台。多数学生在步入企业前,能熟练地操作这些平台,在线发布、传输旅游产品与服务信息。根据国外的相关研究著作[3-4]与论文可见,近十年来信息技术还被用来构建旅游教学所必须的虚拟景点,出版旅游期刊、资料,以及帮助澳国教师进行课堂教学,帮助学生递交作业、在线讨论。
近十几年来,我国旅游院校也在不断加速信息技术辅助旅游教育的步伐。例如,中国旅游院校五星联盟(CTI5)纷纷兴建电教中心、多媒体教室、语言实验室、环幕演示厅等现实学习社区,购置IT装备并共享数字资源;在校园里,覆盖无线信息网络,开通数字图书馆、旅游特色数据库、旅游教育数据库。可是,在培养旅游人才上,缺乏新技术革新课堂教学的具体策略与借鉴案例。教师使用数字资源的热情不增,基本停留在摆脱教育技术工作者而自制PPT、边放映边教学的状态。为旅游教育订制的实验室虽然价格不菲,订制的信息系统虽然种类繁多,但实际使用频率却不高。只有个别教师会寻求教育技术工作者的帮助,积极地选择新媒体来呈现课程信息。多数教师更倾向于孤立行事,沿袭照教材宣科、照PPT宣科的方式。互联网信息因零散分布而缺乏条理性,极少被转化为严谨的专业知识与技能信息。有些教师甚至十几年如一日,不更新教案,不更新昔日自制的PPT。不管是惰性使然,还是缺乏激励机制使然,引发的连锁反应都将使培养的人才对坚持本行失去信心。毕竟,当今旅游业由产业、教育混合而成,其要旨是实现旅游产品交易兼具提供服务信息。Werthner与Klein呼吁:“信息技术的进步,实际上对旅游产业及旅游信息的有效传播提出了更大的挑战。”[5]这意味着基于信息技术的旅游产品、服务信息必须做到有机衔接。信息技术既然直接促进了这一衔接,也就间接地要求旅游院校培养的人才熟谙产品与信息的衔接之术,适应产业需求。国内有些旅游院校的领导尚未萌生教师与教育技术工作者携手共进的意识,导致信息技术辅助旅游教育的速度明显滞后于旅游产业的发展,使培养的人才更擅长纸上谈兵,这显然难以满足旅游产业的需求。因此,在指导教学管理与改革时,除了因地制宜地丰富各类学习资源,还应建议教育技术工作者能够与时俱进,关注信息技术辅助旅游教育的新变化;建议教师跟踪国内外旅游教育在线课程等前沿动态,在教育技术工作者的支援下,组织学生参与各项旅游实训活动,充分利用学习资源,提升专业知识与技能。
本文以基于虚拟现实系统的旅游人才培养为例,芹献虚拟现实系统的时空认知原理、系统构成以及综合化辅助旅游教育的策略。
德国近代哲学家、心理学家从不同角度出发,论述时空关系以及人类身处不同时空的感觉、思维变化。尤尔根·哈贝马斯(J¨urgen Habermas)指出:“无论如何,技术可以这样来解释:人类掌握了原本就植根于人类有机体的目的——合理的活动的行为系统的基本要素,并把它们一个一个地投射到技术的平台上,从而使他自身能够从相应的功能上解脱开来。”[6]虚拟现实(Virtual Reality)是人类智慧投射、汇聚而成的环境,不仅构成了人与客观世界的中介桥梁,还构成了相对依赖又相对独立的环境。那么,虚拟现实如何构成如此若即若离的环境呢?
“空间和时间具有经验的实在性,却又有先验的观念东西”,伊曼努尔·康德(Immanuel Kant)把空间和时间的概念解释为“直观形式”,即空间是外界直观形式,时间为内在直观形式。他认为——“绝对的空间不依赖于所有物质的存在”;“时间只有惟一的维度,不同的时间不是同时的,而是相继的(就像不同的空间不是相继的,而是同时的一样)”;“时间不是推理、概念、或者如人们所说的普遍概念,而是感性直观的一种纯形式”;“时间不是某种独立的东西,或者不是作为客观的规定依附于事物,从而即使人们抽掉事物的直观的所有条件也依然存留的东西”。[7]威廉·冯特(Wilhelm Wundt)认为,运动感觉与相应的部分色觉的每一种特定联结是一种长期练习的联想。运动感觉形成量化的分级系列,部位感觉差异就是量的分级;同时引起两种联想上相关的感觉系列的完全平行。这种“复合”的联想结果是什么呢?由于该过程把眼睛里面和眼睛四周激发起来的感觉都联结在一起,就使那些始于视觉的过程系统化,使感觉转化为知觉。这种形式便是空间知觉(space-perception)。空间知觉并非天生就有的,而是一种感觉联结的产物[8]。莫里茨·石里克(Moritz Schlick)认为:直观上可表象的、广延的空间,不同于作为纯粹概念获得的排列自然对象的、系统的空间。它们之间的差别并非一维的连续统,而是三维的连续统。我们把一个对象引入这个三维参照系中,并不是把一种直观意义的空间属性赋予这个对象。所有实在的次序都可以通过相同的三维数字系统来表达,在这个限度内,它是同一个次序。他不同意康德的空间主观性论断,认为空间不是超验上实在的。空间性是一种特殊的、直观的感觉次序。但是,我们具有多种不一样的感觉器官,因而具有不同种类的感觉体验。在每种感觉中,都存在或多或少的、清晰的空间次序。这种次序对于每种感觉领域都是独特的,其直观性质与其他感觉领域的次序并不一致。例如,视觉空间、触觉空间、运动感觉空间并未呈现共同的直观特征。观察铅笔时所获得的经验无法与触摸铅笔时所获得的经验相互比较、同年而语。我们所看到的视觉空间是一种球面空间,即使闭上一只眼睛,也是如此。一双眼睛或一只眼睛对所观察的空间,会产生不同视野的视觉表象。视觉表象与触觉的、动觉的表象紧密地联系着,共同形成冯特所说的“复合”。如果我们改变光照和位置,就改变了物体与自己的关系,以及物体与环境的关系,或者说,看着这个物体的人不是一个视力正常的人,而是一个患有色盲的人,那么就产生新的要素,形成新的“复合”。视觉的、触觉的、动觉的表象并不是彼此融合而成的统一体。为了形成一种空间的直观,无须从所有不同的感觉领域中产生种种表象的、联想的焦点,否则盲人就会因为缺乏视觉要素而无法拥有空间直观能力。事实上,盲人也能借助触觉要素来获得空间直观。因此,并不存在唯一代表所有空间的统一的、单一的心理结构。空间的表象是以几种完全不同的方式在直观上赋予我们的主观性。空间的表象因为不同的感官和不同的相关环境而呈现不同的主观性[9]。空间和时间的规定总是通过测量来产生的,而测量从最原始的到最先进的,都是建立在对时空重合的观察上。在精确的科学规定下,这种测量过程很容易进行。每个精确的测量总是而且只是比较两个物体。在比较中,获取空间的重合以及时间的重合,温度计如此,时钟亦是如此。因此,三维建模前,生产AutoCAD平面图的重要性就在于通过测量距离,在整体、局部的比较中建立景观空间的重合。随后,通过设置空间位置的移动,在路径过渡、变化中,建立建筑动画时间的重合。一个人如果只徜徉于三维景观之中,则受到空间的限制;如果只观赏建筑动画,则受到时间的限制。空间-时间的重合,其实就是呈现分类还是呈现次序。因此,心理学沿着内省的途径,决不能达到知识的理想。只有借助物理的观察法才能达到这一目的。原则上,物理的东西就是只通过间接经验而获悉的实在。
为了促成空间-时间的重合,就要利用虚拟现实系统,从而触动感觉、知觉以及意识。透过投影机投射的光线叠加,感知闪烁中的影像。一双眼睛之所以能分辨影像的远近,是靠鼻梁左右的间距。这个间距约为5~7厘米。双眼除了集中地注视某一物体外,还分散地扫描其它物体。当注视某一物体时,双眼之间存在不同的指向与交叉角度。正是这种指向与交叉,才使物体的两个侧面叠加起来,产生立体感。虽然双眼间距不大,但经视网膜传导至人脑。人脑就能判断这一微小差距,借助这种差距,分辨远近、高低。上、下两组投影仪就是利用这一原理,构成了若即若离的立体感。在双眼之前添加偏振眼镜,那么,由于左、右镜片的偏振轴彼此垂直并与放映镜头前的偏振光轴相一致,使得左眼只能看到上组投来的光线,右眼只能看到下组投来的光线。光线汇聚叠加在一起,经视网膜进入人脑神经,就激发了思维。
思维具有两种基本反映形式——空间结构思维与时间逻辑思维。空间结构思维包括空间形象思维与空间直觉思维两种形态。仰仗数字技术与艺术,思维的创造活动达到了一个很高的水平,也形成了空间结构思维、时间逻辑思维的综合表达方式——虚拟思维。虚拟思维不是虚拟现实系统在思维,而是人类在思维[10]。卡尔·马克思(Karl Marx)说:“时间实际上是人的积极存在,它不仅是人的生命的尺度,而且是人的发展空间”[11];“人的思维是否具有客观的真理性,这并不是一个理论的问题,而是一个实践的问题。人应该在实践中证明自己思维的真理性,即自己思维的现实性和力量,亦即自己思维的此岸性”[12]。年轻时,马克思曾经探讨感觉、时间、事物存在之间的关系,说道:“事物的时间性和事物对感官的显现,被设定为事物本身的同一个东西。正是由于物体显现在感官面前,它们便消失了。一方面,由于影像不断从物体中分离出来并流入感官之中;另一方面,由于影像在自身以外,而不是在自身以内存在自己的感性作为另一种自然;因此,它们不能从这种分裂中恢复过来,所以便解体、消失了。”[13]人类在感知时,神经刺激从感官传导至中枢神经,譬如,从眼睛的视网膜传导至中枢神经。这些神经刺激逐渐消失以后,还留下某些痕迹、残留物或趋向。这些痕迹、残留物或趋向就是所谓的“记忆”与“联想”。
虚拟思维模拟、改造、重组、整合客观事物,在最宽视阈内集中不同时代、不同地域、不同类型的客观事物。模拟、改造、重组、整合的结果,就形成了虚拟现实系统。根据人的多感觉整合的神经机制[14],虚拟现实系统集成了计算机图形技术、仿真技术、传感技术、显示技术、网络并行处理技术等,最大限度地调动人的观察能力、记忆能力与联想能力。如图1所示,辅助旅游教育的虚拟现实系统主要由三部分构成,即虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统、虚拟现实网络系统。
如图2所示,虚拟现实导游系统在硬件方面,采用180°立体柱状环幕、高性能图形集群、六组投影仪以及相关辅助设备;在软件方面,采用CityMaker软件组合,面向6通道同步并行运算;在数据方面,涵盖国内多个旅游名胜景区,并对景区建筑室内外布局予以详细刻画。虚拟现实导游系统具备场景漫游、信息查询、资源链接、场景导航、自动讲解、导游考核、事件模拟、课件编辑、结合GIS等功能。
如图3所示,虚拟现实演示系统采用多视窗无缝显示设备以及FreeWindow软件。FreeWindow软件主界面包含五个栏目,依次是融合变形、媒体播放、多路显示、图片背景、网络中控,具备播放指定格式的视音频等功能。其中,面向3通道制作的视频影像沿左、右两侧分屏显示,面向6通道制作的视频影像拼接显示、铺满全屏。
如图4所示,虚拟现实网络系统采用VirSight旅游实训网络教学软件,与虚拟现实导游系统实现场景数据的共享。利用共享的场景数据,教师可进行课堂信息化教学设计,对学习者予以课外辅导。虚拟现实网络系统包括管理员(教育技术工作者)、教师、学习者等终端,具备制作课件、添加超链接、播放导游路径等功能。登陆ID的差异决定了不同的终端具有不同的功能。管理员端负责在后台操作数据服务器,加载、存放场景数据,维护、管理师生登陆信息、互动操作等。教师端负责编辑场景数据,制作嵌套课件,录制导游路线,制作特定场景,设计试题等。学习者端除了被动地跟随教师漫游外,还主动地吸引学习者进行自由漫游,完成课堂笔记,在规定时间内独立解答试题等。
图1 综合化辅助旅游教育的虚拟现实系统结构图Fig.1 The Composition of virtual reality system assisting tourism education synthetically
图2 虚拟现实导游系统界面图Fig.2 Virtual reality tour guide system
图3 虚拟现实演示系统界面图Fig.3 Virtual reality presentation system
图4 虚拟现实网络系统界面图Fig.4 Virtual reality lan system
图5 基于CityMaker的场景建设与合成流程示意图Fig.5 A process about modeling and synthesizing landscapes based on CityMaker
“综合化辅助旅游教育”有两层含义,一是虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统、虚拟现实网络系统的联合应用;二是辅助多个专业和方向,涉及旅游管理、现场导游、旅游英语、旅游日语、应用韩语、旅行社业务、会展策划与管理等。虚拟现实系统综合化辅助旅游教育的宗旨,就是让学习者分别经历“重干预学习过程(learning processes with intervention)”与“非干预学习过程(learning processes without intervention)”。在“重干预”学习过程的脉络下,教育技术工作者通过支援教师,间接地帮助学习者经历“程序化”的学习过程。在“非干预”学习过程的脉络下,学习过程是非线性的、交互的,没有受教师干涉的“程序化”可言,即全由学习者主动掌控。
虚拟现实系统综合化辅助旅游教育的策略,包括系统综合化设计、开发、配置、应用、评价与反馈。设计、开发与配置是教育技术工作者应当致力的,应用、评价与反馈是教师应当致力的。为了满足上述两条脉络的顺利进行,教育技术工作者在设计、开发虚拟现实系统时,就要使受空间限制的三维场景与受时间限制的三维视频(3D视频)具有相对独立性,即分别由导游系统、演示系统所接纳。导游系统、演示系统的运行环境在环幕演示厅。环幕演示厅,又名虚拟现实导游教学实验室,位于上海旅游高等专科学校图文信息中心西北角,面积达500多平方米,可供200多位学生来此就坐学习。教育技术工作者将导游系统所有的场景数据、导游路径全部拷贝至网络系统中,网络系统运行在与环幕演示厅相邻的数字资源阅览室。不管是在环幕演示厅里,还是在数字资源阅览室里,都进行着课堂教学以及课外辅导,即教师帮助学习者经历“重干预”学习过程与“非干预”学习过程。
系统综合化设计首当其冲是对导游系统进行框架分类。框架主界面可分成五个栏目,包括中国旅游景点、上海旅游景点、导游服务程序、突发事件处理、考评测试等。框架主界面最初为旅游管理、现场导游、旅游英语、旅游日语、应用韩语、旅行社业务而设计和开发。在开发导游系统方面,采用的软件关键技术是GIS(地理信息系统)。采纳三维GIS从建设到应用的解决方案,国产GIS软件之一——CityMaker主要针对城市规划领域,提供覆盖规划设计、展示、评估、管理的全面服务。基于——CityMaker的场景建设涉及Adobe Photoshop、Autodesk 3DS Max、Autodesk AutoCAD、Microsoft Office Access、Gvitech CityMaker Builder等软件。其中,CityMaker Builder发挥了合成建筑景观、地面景观、小品景观、天地景观的作用,以及设置光照水纹等特效的作用。如图5所示,合成场景前所导入的文件格式主要有OSG、DDS、MDB等文件。利用3DS Max、AutoCAD、Access等软件,共同创建建筑景观、小品景观(包括植物景观)、地面景观。然后,导入OSG、DDS、MDB等文件至CityMaker Builder,并制作天空景观。汇总建筑景观、地面景观、小品景观、天地景观,合成为一个独立的三维场景。合成三维场景完毕之后,导出IVE文件。用CityMaker Viewer打开IVE文件,采集、输入、管理、编辑、查询、分析、模拟各项数据,呈现所欲观察的动态信息。迄今为止,制作完毕并流畅运行外滩、人民广场、豫园、龙华、泰山等多个三维场景(如图6所示),满足了全国导游人员资格考试(导游资格考试)对场景解说的基本要求。
图6 CityMaker合成的场景Fig.6 Synthetic landscapes based on CityMaker
系统综合化配置涉及演示系统与网络系统。综合化配置虚拟现实演示系统的缘起,在于教师时常收集风光视频、外语视频、会展视频,整理汇总给教育技术工作者;教育技术工作者就采用2D to 3D视频转换技术、随机通道3D视频制作与演示方法,生成演示系统所支持的文件格式。综合化配置虚拟现实网络系统,涉及VirSight旅游实训网络教学软件。在该软件安装文件夹的Server目录里,存在一个转换场景数据以共享的软件(Convert.exe)。用Convert.exe转换之后,打开Client.exe程序,对数据服务器进行配置。为教师端、学习者端预设初始用户名及密码,方便师生随时点击、进入虚拟现实网络系统。为了满足旅游英语、旅游日语、应用韩语专业学习者的学习需求,教育技术工作者须通过语言栏设置功能,新建、添加导游路径的语种。
虚拟现实系统靠时间的次序、空间的分类、次序与分类相结合,来实现空间-时间的重合。系统综合化应用满足了对场景频繁变幻的瞬时需求,避免师生长途跋涉、野外不测、实习艰辛、偶然事故等。在应用虚拟现实系统的过程时,尝试交流互动与知识建构,从而帮助学习者获取丰富的感性认识与理性认识;调动参与热情与引申思辨,从而激发学习者的记忆能力与联想能力;强调批评同侪与自我批评,从而促使学习者矫正导游讲解时的言行偏差。“重干预”脉络下的教学设计,既发挥纯空间特性的三维场景,又发挥纯时间特性的导游路径。导游路径是按教材设定的漫游先后进程。预设的导游路径对三维场景进行了分段与分节。有时,需要在教育技术工作者的支援之下,为场景中的物体加入链接信息,诸如视频、网页、图片等。在【导游路径】控制面板上,双击“导游路径”,或在右键菜单中选择播放,可以对该段落与该路节进行前进、后退、暂停、停止、音量调节等编辑。如果需要增加新的段落与路节,可在景点上点击鼠标右键,输入子景点名称与线路段名,设置路径文件、配音文件。如果需要录制导游路径,可在导游路径的右键菜单中点击“录制新景点”。在“录制选项”对话框中,填写子景点名称、线路段名称,选择语言种类、录制声音与否,设置音频设备、录音音量等。点击“确定”,就能录制导游路径。另外,展开【物体】控制面板的树状结构(景点名称→物体名称→属性备注),如图7所示,选择菜单“物体观察”,全方位地观察三维场景中的某个物体。在“物体观察”中,调整所选物体的“观察距离”、“方向角”与“俯仰角”,链接所选物体的属性备注,关联相关的图文信息。当教师讲解该物体并将鼠标移至该物体时,图文信息就立即被呈现出来。
关于评价,一方面包括学习绩效的评价,另一方面包括系统功能的评价。在应试教育、名利奖惩指挥棒的驱动下,前者显然成为后者的参照。在“重干预”脉络下,调用导游系统或网络系统的试题库,随机组合试题,鼓励学习者之间进行抢答,考查其对规定知识、技能的掌握程度。在“非干预”脉络下,一旦漫游至某一位置,系统就弹出突发事件问题提示框,要求学习者回答提示框内的问题。期间,导游系统或网络系统录制学习者导游讲解辞,从而弥补摄像机采集音频信号嘈杂不清的缺陷。回放所录制的音频,即可充当导游资格考试之口试环节的热身,也可充当形成性评价、总结性评价的依据。教师在评价学习者的学习绩效时,一并将系统的优劣评价反馈给教育技术工作者,有助于改进学习资源的质量与支援资源的工作质量。
统计、分析辅助策略实施后的绩效,总结基于虚拟现实系统的旅游人才培养效果。以2010级旅游英语专业3个班级作为实验对象,采用微格教学、设计师生互动环节并利用虚拟现实导游系统,对提高阅读部分的成绩产生明显效果[15]。跟踪调查上述考生(实验对象)应对更加严格统一的考核测试的表现,譬如上海市2011年全国导游人员资格考试(导游资格考试),发现全程借助虚拟现实系统进行学习的学习者依然取得优异的成绩。2011年秋冬之交,全市考试报考人数共计7 072,通过人数共计1 249,涵盖中文、英语、日语、俄语、法语、德语、西班牙语、朝鲜语、泰语、阿拉伯语、意大利语和葡萄牙语等12项语种。统计上海旅游高等专科学校参加英语单项的84名考生,笔试及格者达34人,口试及格者达25人。上述考生的笔试、口试皆通过者高达23人。在不计缺考人数(笔试13人、口试5人)的前提下,上述考生的笔试通过率达47.9%,口试通过率达31.6%。笔试、口试通过率均高于全市整体平均通过率(17.6%)。优异成绩的取得一方面来自教师与学习者的共同努力,另一方面也与虚拟现实系统功能的综合发挥息息相关。
图7 【物体】控制面板与“物体观察”Fig.7 “Object”control panel and the function of viewing an object
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Tourism Professionals’Training Based on Virtual Reality System
ZHUANG Hui-yang
(Shanghai Institute of Tourism,Shanghai 201418,P.R.China)
Virtual reality system’s spatio-temporal cognition principles,composition and auxiliary strategies for tourism education synthetically are described.Firstly,the role of education technology on tourism professionals’training is pointed out.Second,many German philosophers’and psychologists’dif f erent views about time,space,feeling and thinking are quoted and the spatio-temporal and cognitive concept of virtual reality is discoursed.Thirdly,the composition of virtual reality system is verbalized,including a virtual reality tour guide system,a virtual reality presentation system and a virtual reality lan system.Finally,the virtual reality system’s auxiliary strategies and ef f ects for tourism education synthetically are discussed.
virtual reality system;tourism professionals’training;strategy
G434
A
1001-4543(2013)02-0093-08
2012-12-11;
2013-04-12
庄惠阳(1977–),男,福建泉州人,助理研究员,硕士,主要研究方向为教育技术学研究方法、虚拟现实系统、2D to 3D视频转换技术等,电子邮箱sitshnu@yahoo.com.cn。