基于虛擬現實的成人教育系統

摘要:成人教育是當前教育事業的一個重要組成部分，但是隨著社會的發展，當前成人教育的教學模式已經不能很好的滿足社會發展的要求，成人教育改革勢在必行。該文根據成人教育的特點設計了虛擬教學模式，能夠有效的提高成人學生的教學質量。

關鍵詞:成人教育;虛擬現實;虛擬教學

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)24-6953-02

Virtual Reality based Adult Education System

YU Liang， GUO Yu-zhen， GAO Feng-yan

(Media and Communications Technology Institute of Liaocheng University， Liaocheng 252059， China)

Abstract: Adult education is an important part of education. But with the development of society， the current teaching model of adult education can not be good to meet the requirements of social development， adult education reform is imperative. The paper studies the virtual teaching model in accordance with characteristics of adult education. The design of the virtual teaching model can effectively improve the quality of teaching adult students.

Key words: Adult education; Virtual Reality; Virtual teaching model

自從中國進入現代化建設新時期以來，成人教育迅速恢復并蓬勃發展，已經成為當前教育事業的一個重要部分。據聯合國教科文組織教育部門統計，我國已畢業的高等學歷教育學生1500多萬，各類非學歷教育人數更多，這對不斷提高全民族素質，全面提高勞動者素質，促進經濟和社會發展具有重要作用[1]。然而，隨著現代化的建設，社會對成人教育的要求發生了變化，成人教育也暴露出來很多問題，文獻[2]中總結了當前成人教育中的問題，并提出了一些建議，但是很多問題并沒有完全解決。本文根據當前成人教育存在的問題，提出以虛擬現實技術和網絡流媒體傳輸為平臺，以學生自主學習為基礎的虛擬教學模式。

1 當前成人教育教學模式存在的問題

當前，教育教學模式主要表現為集中式學習方式。集中式學習是以教師為中心的教學模式，強調教師的主導作用。成人教育教學中的集中式學習類似于普通高校的學習形式。集中式學習在成人教育中有其優點，如易于發揮教師的主導作用，便于教師組織、監控整個教學活動的進程;有利于教學管理;有利于理論知識的學習;有利于學生之間以及師生之間的情感交流。

盡管集中式學習有上述優點，但它在成人教育的教學活動中存在的弊端仍然十分明顯，這種教學模式無法解決成人學生參加學習時存在的工作與學習的矛盾、家庭與學習的矛盾以及分散居住與集中學習的矛盾，這些矛盾導致實踐性環節薄弱， 造成學生實踐能力較差[3]。

虛擬現實的沉浸性、交互性、多感知性[4]的特點為成人教育提供了新的思路，沉浸性可以讓學生身臨其境的聽老師講課，交互性可以讓學生在虛擬課堂中與老師交流、進行實踐性課程等，提高學生的實踐能力。再通過網絡傳輸，可以讓學生隨時隨地的學習，解決當前成人教育存在的工作與學習的矛盾、家庭與學習的矛盾以及分散居住與集中學習的矛盾。

2 虛擬教學平臺系統原理

虛擬教學平臺基于服務器/客戶端模型，使用X3D語言建立，該語言可以實現Web三維場景并通過Internet相互連接和訪問，不僅可以描述靜態事物，還能夠制作具有復雜動態交互的仿真環境，使用戶有身臨其境的感覺和體驗。X3D語言和服務器/客戶端模型的結合能夠很好的滿足遠程Web登陸訪問，只需要下載一個X3D插件就可以在網頁上實現虛擬的教學環境，操作簡單易學，同時，X3D對計算機硬件的要求不高，有利于推廣。

為了實現教學的整個流程，在服務器端建立虛擬課堂、虛擬實驗室、虛擬圖書館、輔導交流以及系統模型數據庫等子系統。當客戶端首先通過網絡發出連接平臺申請，服務器通過申請驗證后建立連接，然后建立相應虛擬教學環境。虛擬教學環境的建立將跟進客戶端的要求(包括課程類別、課程名稱、資料名稱等)自動調用系統模型數據庫中相應的三維模型，然后組建出符合客戶端教學需要的虛擬環境。最后服務器將把該環境畫面編碼壓縮，通過Internet發送到客戶端。由于上課是一個連續的動態過程，本文考慮使用流媒體技術進行傳輸，保證教學的實時性。講課過程中使用的各種教學素材可以實時從資料數據庫調入，并且虛擬教學過程也將保存到資料數據庫中供學生回顧學習。系統原理圖如圖1。

由于教師和學生在教學過程中的角色行為不同，客戶端分為教師客戶端和學生客戶端，通過登陸時的選擇告知服務器。同時在平臺運行過程中，需要為教師和學生分配不同的使用權限，這樣即有利于平臺的安全和管理，也便于教師和學生的不同角色行為的實現。教師身份由管理員添加，權限包括:上傳教學和學習資料、下載學生作業作品資料、虛擬教室教學以及班級和學生管理等。學生身份由教師添加，權限包括:下載學習資料、上傳作業作品等。

4 虛擬教學平臺的功能

成人教育虛擬教學應該能夠綜合當前教學模式的優點，并且摒棄其缺點。所以成人教育虛擬教學平臺應該包括以下幾個部分:

(a)虛擬課堂。由教師客戶端向服務器提出建立虛擬課堂。虛擬課堂成功建立后，學生加入教室。教師客戶端需要配備簡單的虛擬現實設備(如立體成像系統、數據手套、空間定位系統等)，把教師講課過程轉換為虛擬人物活動，實時傳輸到服務器，再由服務器廣播到各個學生客戶端的三維顯示設備。虛擬課堂最大的特點是教師和學生能夠通過虛擬現實設備充分發揮虛擬現實的沉浸性和交互性，實現教師和學生“面對面”的親切交流。教師在虛擬課堂的教學內容可以保存到教學資料數據庫中，供學生自主學習。

(b)虛擬實驗室。虛擬實驗系統是虛擬教學模式的亮點。當前的遠程教育教學模式幾乎無法提高學生的動手能力，虛擬教學模式最大的特點就是增加了實踐性課程的可行性，提高成人學生的動手能力，使學生能夠更好的適應社會。

虛擬實驗系統是利用虛擬現實技術建立虛擬實驗室，教師可以在虛擬環境中利用各種工具和實驗儀器演示實踐性課程，使學生能夠更好的理解理論知識。學生也可以登陸到虛擬實驗系統，在虛擬環境中自由的做各種試驗，提高自己的動手能力和理論聯系實際的能力。對某些固定的實驗可以通過提前建立虛擬實驗室作為一個整體保存到模型數據庫，使用時直接調用。對學生自己設計的實驗需要教師首先進行可行性審查，審查通過后由教師建立虛擬實驗室，然后學生登陸實驗。

(c)虛擬圖書館。學生可以在空閑時間，通過客戶終端登虛擬圖書館系統，自主的選擇學習資料，也可以在虛擬圖書館中觀看教師的講課內容。這樣能夠基本解決工作與學習的矛盾和家庭與學習的矛盾。學生在聽完講課以后還可以在虛擬實踐系統中實踐，做到理論指導實踐，提高學生的動手能力，加深對所學知識的理解，提高綜合素質。

(d)輔導、交流。由于成人學習者居住相對比較分散，學習時間難以保證，學習中遇到問題很難找人交流，因此有必要建立輔導、交流系統。其中輔導子系統以邀請專家開展主題講座，開展專家答疑活動為主，給學習者一個提出疑問的途徑。教師通過系統回答學生學習中遇到的疑難問題，了解學生的學習情況，從而做到因材施教。交流子系統可以讓學生相互交流，把自己對知識的理解和好的學習方法通過該子系統共享給其他學生，使學生之間相互促進，相互學習，提高學生的學習積極性和學習效率。

5 結論

本文提出了一種成人教育虛擬教學模式，該模式借助于虛擬現實技術，能夠產生很好的教學效果，解決當前成人教育中存在的學生工作與學習的矛盾、家庭與學習的矛盾以及分散居住與集中學習的矛盾，并且能有效的提高學生動手能力，完善學生的知識結構。但是當前虛擬現實技術還不成熟、不完善，虛擬現實設備價格較高，限制了這種教學模式的效果和推廣。隨著虛擬現實技術的發展，虛擬現實設備將越來越成熟，實現成本也將會大大降低，最終這種教學模式必將代替當前的集中式成人教學模式，成為成人教育的發展方向。

參考文獻:

[1] 陳美君. 成人教育發展的思考[J].中國市場，2006(49):65-66.

[2] 吳地花，周明. 當今成人教育困境的思考[J].繼續教育研究，2007(1):46-47.

[3] 魯瑋瑗，張克君，田蓉，劉志翔. 成人教育教學模式改革初探[J]. 成人教育，2007(1):28-29

[4] 劉耀林， 孔建益， 蔣國璋， 孫亮波. 虛擬現實技術的發展[J].湖北工業大學學報，2005(3):186-189.