基于三维引擎的虚拟实验教学系统交互模式研究

虚拟实验教学系统的高交互性是关乎虚拟实验教学成败的决定性因素,采用三维引擎技术可实现智能化的沉浸感实时交互.以建构主义学习理论和远程教学交互层次塔理论为指导设计了虚拟实验教学系统的总体框架结构;基于三维引擎技术开发的虚拟实验教学系统分别实现了虚拟实验辅助支持、虚拟实验操作智能交互和分布式人际交互等三种交互模式.本系统有效地解决了虚拟实验教学的高交互需求问题,充分增强了学习者的智能化交互式学习体验.     

手势交互虚拟实验对学习体验的影响机制

手势交互作为一种理想的虚拟现实交互技术,其在虚拟实验中的应用能够很好地满足学习者多样化的交互需求并提升交互体验。然而,当前关于手势交互虚拟实验的研究大多聚焦于提高手势识别的准确率、设计开发不同领域的虚拟实验应用等方面,而对学习者在虚拟实验中的学习体验并未进行深入地研究。为了探索手势交互虚拟实验对学习者学习体验的影响机制,利用设计开发的基于Leap Motion的"计算机组成原理"虚拟实验,采用混合研究范式对学习者的沉浸感、学习动机和态度分别进行了测量与分析。结果表明:在手势交互虚拟实验中,学习动机作为中间因素会影响学习者的学习体验;身临其境的感觉和自然丰富的交互体验能够有效增强学习者的物理沉浸,进而提高学习者的学习动机,改善学习者的情感体验并增强其使用意愿,由此来促进学习者学习体验的提升。从改进实践的层面来看,未来应合理设计交互手势,创设高度沉浸的实验环境,优化虚拟实验任务设计,注重对学习反思的引导,以不断提升学习者在心理沉浸和学习效果方面的表现。     

网络虚拟实验的界面设计研究与实现

界面的设计,在实现网络教育的教学交互和影响学习者的情感方面起着至关重要的作用。本文在“以学习者为本”的思想指导下,基于对《几何量公差与检测》课程的网络虚拟实验学习环境的设计研究,结合学生上实验课的心理特征和学生在真实实验中的行动过程,设计并实现了具有网络虚拟实验特征的界面。     

基于系统动力学的游戏性虚拟实验模型构建

基于支持思维建模的系统动力学Stella技术,构建了把系统内部的问题空间外显化的游戏性虚拟实验系统动力学模型。生成的可视化思维模型模拟了游戏性虚拟实验系统的多重、非线性复杂的系统行为,清晰地揭示了游戏性元素对虚拟实验情境、交互和监控三大组成部分以及学习者在实验过程中心理和行为两个层面的影响作用,游戏性虚拟实验系统动力学模型为虚拟实验未来发展的趋势进行了预测。     

网络虚拟实验的界面设计研究与实现

界面的设计，在实现网络教育的教学交互和影响学习者的情感方面起着至关重要的作用。本文在“以学习者为本”的思想指导下，基于对《几何量公差与检测》课程的网络虚拟实验学习环境的设计研究，结合学生上实验课的心理特征和学生在真实实验中的行动过程．设计并实现了具有网络虚拟实验特征的界面。     

微视频交互环境下移动学习空间的建设

以中山大学逸仙网络大讲堂的建设经验为例,探讨如何构建微视频交互环境下的移动学习空间。在微视频交互环境下,实现了学习者与实时视频或非实时视频内容的交互、学习者之间的交互和学习者与教师的交互,用户可以将其中任意微视频片段进行虚拟剪切、发表评论并分享给其他用户。微视频交互环境下的移动学习空间方便师生基于PC或移动终端操作,推动了视频资源的交互性、移动性、个性化的发展。     

基于知识觉知的CSCL交互活动工具设计

知识觉知过程是虚拟协作学习活动中的学习者内部发生的一个重要的认知过程,它可以增加不同学习者之间相互讨论和开展协作的机会。基于这一概念,本文提出了促进知识觉知的协作策略,并根据具体的协作学习活动建立觉知模型,最终完成交互活动工具的设计。     

虚拟实验环境中的自然手势交互

自然人机交互强调以人为中心,注重交互方式的自然、和谐。相较以往人机交互技术来说,虚拟现实的交互技术在于实现从二维界面到三维虚拟空间的跨越,需要解决物理世界与虚拟世界的无缝交融。基于虚拟实验环境实现自然手势交互、虚拟环境的交互约束以及虚实数据的实时通信,主要包括:自然手势交互方面,主要利用了深度传感器、手势训练等技术;虚拟实验环境的交互约束方面,设计了虚拟旋转体与用户映射骨骼的交互捆绑约束及其虚实数据的实时通信。最后通过虚拟家居环境的自然手势交互进行实验论证。方案能够很好地运用于虚拟家居、体感游戏和实验教学等领域。     

虚拟学习社区中学习者交互因素研究

对当前主流的虚拟学习社区进行实证研究,剖析虚拟学习社区中影响学习者交互的因素,有助于搭建一个积极促进学习者交互的学习环境。本研究选取了基于Moodle平台和Blackboard平台搭建的校园辅助型虚拟学习社区,运用内容分析法、社会网络分析法、质性访谈,分析了影响虚拟学习社区中学习者交互的关键因素。研究发现,教学策略、学习主题、学习者的学习动机、学习时间分布、分组策略等因素对虚拟学习社区中学习者的交互有显著影响。     

基于情感识别的自适应多Agent虚拟ICAI系统的研究

传统的虚拟智能计算机辅助教学系统(ICAI)未考虑学习者在学习过程中的情感和教学过程中的交互。针对这个问题,提出一种基于情感识别的自适应多Agent虚拟ICAI系统,并给出了其模型框架图,用多Agent技术实现各模块的主要功能,结合微表情识别技术和适应性教学理论,提出识别学习者的微表情来诊断情感状态,并对学习者的情感状态做出适应性的反应,从而实现辅助虚拟教学中的情感交流和自动交互。