基于VRML的虚拟现实技术在远程教育中的应用

王黎 汪涛

摘要：对远程教育中的一些现在仍然会面临的主要问题进行简单的分析，同时，对基于VRML它的虚拟现实技术所具有的主要特点也有所提及，把机械原理课程以及工程图学作为案例，从中可以相对更加具体的体验到基于VRML它的虚拟现实技术在实际应用中的真实案例，这里提到的该项技术的应用是在课程远程教育的资源开发中的应用，最后对这项技术在远程教育资源开发方面的关键的技术进行了一个介绍，其中包括了交互动画它的实现技术和系统结构设计以及拟模型的构建方式方法。

关键词：VRML；虚拟现实技术；远程教育

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）05-0246-02

伴随着现在计算机技术、多媒体技术和网络技术的高速发展，运用以网络为基础的远程教育，在当今学校的教学中占据着十分重要的位置。当代远程教育是随着计算机网络技术，现代信息技术的飞速发展运用而生的一种新型式的教育，这种以计算机网络等高科技手段为载体的双向教学形式在当代教育中扮演了十分重要的角色，占据了十分重要的地位。

1 基于VRML的虚拟现实技术简介

美国军方曾经研发出一项高科技电脑技术，也就是我们今天要研究的虚拟现实技术。美国运用三维图像生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，构成了逼真的三维虚拟环境，体验者将带上特制的头盔，以及数据手套等传感设施，或者利用键盘鼠标等输入设备，进入虚拟空间，进行实时交互，成为虚拟空间中的一份子。体验者还可以从中感知和操作虚拟世界中的各种实验对象，并从中获取到接近于真实世界的感觉和体会。但怎样才能在网络环境下为学习的人们提供丰富的多媒体教学资源和有效的学习情境，是远程教育中首要面临的问题。传统网络的远程教育平台在其发展的过程总共受到三个原因的限制：一是处于瓶颈阶段的网络宽带大程度的限制了教学视频音频的传输，因此导致教学效果的不理想化；二是实验效果不理想化使学生在利用视频进行网络实验学习和教师运用网络进行实验教学的过程中无法进行真实的现场操作；三是当前网络教学的主要工具为动态网页flash流媒体等网络科技手段呈现出信息和知识点真实感不足，在真实环境的营造实时交互性等方面存在一些缺陷，不能很好地提升学生对学习的主动性和热情。因此虚拟现实技术的出现解决了远程教育中所存在的这些缺陷和漏洞，并提供了相应的解决方法。虚拟现实技术，具备沉浸交互和多感知这三大特点，它可以为学生们提供真实的，足够逼真的学习环境和空间，影响学生能够主动成为虚拟环境下学习的一名参与者，并在其互动中扮演一个角色。

与internet结合的VRML虚拟现实建模语言是一种用来描述三维交互虚拟世界的程序语言，它可以被应用在虚拟的实验对象场景和展示模型里以及很多不同的地方。而坐在家中的用户们仅通过浏览器，就可以观赏到有VRML创建的三维虚拟现实。不再是不单单能看到二维生成的图形或者图像，而是真正地能够让人在三维的世界中进行实时移动和实时的操控。由于VRML的结构非常简单，又十分便捷，制作成本也很低廉，基于它只是一种桌面虚拟现实，因此将其应用于远程教育将来具备很强的应用性与可行性。

2 虚拟现实技术在远程教育平台中的应用途径

首先需要构建一个VRMDEP的总体框架，然后利用分布式架构与总体框架构建采用实现模式，满足用户可以共同使用公共虚拟空间，并可以分成三类不同人员登录远程教育平台客户端，依据不同的身份享受不同的权限，这三类分别是教师、学生、管理员。用户身份的三维对象可以代替用户感受到在模拟环境中的感觉，也就是应用一个代替者的身份来呈现这些虚拟中的感受。虚拟远程教育平台其结构主要包含了虚拟同步教学系统、虚拟一步教学系统以及通用管理三个部分。虚拟同步教学系统与虚拟一步教学系统的区别在于虚拟同步教学系统可以共享协同虚拟环境下的学习，而虚拟一步教学系统则应用于开发以及模拟教管理通用管理模拟课程开发视频播放网站运用空间管理等方面，两者相互弥补。当有适当的开发环境之后并可以应用RBAC为基础的访问控制理论利用计算机协同理论构建起交互式模拟教室，满足模拟空间教学的析需求与数据库连接，从而展开内容丰富的教学。

3 虚拟同步教学系统的设计

虚拟同步教学系统是实现VRMDEP首要的功能设计，需要表现出精准而目标清晰的划分内容，设计出简约大方便于操作的界面和完善网站的导航组合。能为学生建立起自主学习积极学习的理想空间是虚拟同步教学系统可以做到的，不仅如此，虚拟教学系统还可以为教师构建出相对真实的有趣的教学环境，提高教学的趣味性，从而更好地引起学生学习的兴趣。

虚拟同步教学系统的重点在于模拟教室、模拟实验室@模拟工作室以及讨论室等这些空间。其中在模拟教室的构建中会模拟出教室的构建以及讲台黑板门窗投影仪等见识教室中具备的所有器具，下一步教师则要采用虚拟资源展开授课，学习者进行学习需要注册账户，并登录，然后进入模拟进行学习。

虚拟同步教学系统其功能界面的作用可以分为三个方面，第一方面，达到教学调控目的：教师可以运用课程导航课件的信息库进行安插并完成互教，进而充分科学的运用教学资源达到教学调控的目的。第二方面，设置作业处理栏，教师可通过作业处理栏向同学们，公布作业的信息和内容，同学们也可以通过这一部分上交自己的作业，教师也可以将批改过的作业通过此部分交还与学生，从而对课下作业的交流给予方便。第三方面，设置电子白板，同学们，可以通过白板向老师提出问题，老师也可以通过白板向同学们解答问题，或者提供试卷以及作业的答案，方便学生与老师的交流。

对于模拟实验室的构造要设置出相对逼真的实验环境，让老师和同学们运用这些设备展开模拟实验，其主要功能可以分为四个部分，第一部分为安插实验导航，学生和老师们可以通过这一部分进行交流展开模拟实验数据交互并整合实验资源进行模拟实验。第二部分为实验控制台的安插，实验控制台的安插可以为每一个实验提供相应的设备、过程展示、原理讲解以及自主实验等，为教学提供便利。第三方面为实验工具箱的设置，教师在授课时需要采用不同的实验设备，因此，需要一个载体来承载实验的器具。第四方面为交流讨论是与模拟工作室的设置，要是需要在模拟工作室内采用不同的工具和软件进行教学，通过软件的操作和人性化的课件设计让学生和教师、学生和学生之间，实现多线性在线沟通，让同学们与教师获得更多的交流学习发言机会。

4 虚拟异步教学系统的设计

虚拟一步教学系统的设计，具体可以分为模拟课程的开发和模拟教务的管理这两个部分，它们的功能与传统远程教育当中所体现的功能基本一致。

5 总结

远程教育平台是一个急需发展和完善的开放性平台，也是一个多元化的教育综合应用系统。在远程教育平台的设计中结合了一定的延展性、伸缩性、异构性等多项特征，挑选出适当的网络构架及通讯协议，提升模拟场景的实时性与操作性，建设一个更为丰富立体的远程教育综合应用系统。

参考文献：

[1] 田军，孟祥娟.基于VRML模型和ASP技术虚拟漫游展厅构建的研究[J].电脑与信息技术，2017， 25（2）：4-7.

[2] 原彬，于彦，孙昂.机械制图课程中虚拟现实技术的应用[J].高教学刊，2018（1）.

[3] 高芳.基于VRML模型的數控机床运动教学演示过程设计研究[C].2017冶金企业管理创新论坛论文集，2017.

[4]江勇.一种三维网络GIS空间数据可视化方法的研究[J].北京测绘，2018（2）：170-174.

[5]徐东宁.基于虚拟现实技术在展示设计教学课件中的应用与研究[J].速读旬刊，2017（9）.

【通联编辑：唐一东】