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计算机协同培训系统的设计与实现

作　者: 陈作聪
导　师: 张际平
学　校: 华东师范大学
专　业: 教育技术
关键词: 建构主义专家系统协同技术虚拟现实培训系统
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着科学技术的不断发展，人类正步入一个全新的“信息化时代”。同时，计算机、通信及网络技术的不断深入，为人类带来了跨越地理空间的，高度合作的环境。协同化的操作环境、协同式的工作环境……协同的概念正在深刻影响着人类群体的思维方式，生产、工作和生活都在悄然发生变化。本文首先介绍了建构主义、情景化学习、虚拟现实技术、协同技术、专家系统、技能教学等方面的理论知识，讨论了这些理论对设计协同培训系统具有的指导意义。任何形式的教与学的活动，最有价值的方面应该是提供给学生交互与合作的机会。有效的学习应该使学生掌握新的知识和技能，正确性地思维，协调地发展智能与个体。各种现代教育技术能够完成支持学生之间的通信，促进交互与合作，支持情景化的虚拟真实世界的活动。其次，本文以上海航空公司火灾应急训练平台为例，详细介绍了协同培训系统的设计及实现技术。主要有：系统需求分析，系统的原理，系统的知识库，系统的模型。本平台是一个在电脑虚拟火灾环境中，进行多用户协同操作且具有智能功能的基于虚拟现实的火灾应急处理训练系统。系统可以利用三维技术构建的各种虚拟火灾场合(如飞机、地铁等)，在实时、同一的仿真环境里，由多人通过语音、视觉、感知传感器等多种交互方式协同进行火灾应急处理训练。其最终目标是通过系统的实际操作以及内部的应急知识库与专家评判系统，提高学员的专业水平和协同应急处理能力。最后，本文介绍了它的界面设计及虚拟环境的实现，并介绍了它的一个具体应用示例。同时在本文中也指出了未来的发展趋势。协同式培训系统在各种高危领域和应急处理场合也有着广泛的应用，可应用于工厂企业、航空、地铁公司、社区、商店等大型场所的应急训练；还可用于部队演习、网络游戏、远程医疗等。该系统的研制将推动计算机虚拟现实仿真技术的发展，促进了计算机科学在现实生活中的应用。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-16
  1.1 研究的背景和意义  11-13
    1.1.1 项目背景  11
    1.1.2 项目立意及特点  11-13
  1.2 研究的内容和方法  13-14
    1.2.1 研究的内容  13
    1.2.2 研究的方法及步骤  13-14
  1.3 国内外研究现状分析  14-16
    1.3.1 国内的发展状况  14
    1.3.2 国外的发展状况  14-16
第2章相关的研究  16-38
  2.1 建构主义学习理论  16-21
    2.1.1 建构主义学习理论概述  16-18
    2.1.2 情景化学习  18
    2.1.3 遵循建构主义的几种学习方法  18-20
    2.1.4 建构主义学习理论对本项目的指导作用  20-21
  2.2 计算机协同技术  21-23
    2.2.1 计算机协同技术概述  21-22
    2.2.2 群件技术  22-23
  2.3 虚拟现实技术  23-29
    2.3.1 虚拟现实技术概述  23-26
    2.3.2 虚拟现实技术的应用  26-28
    2.3.3 虚拟现实对培训的重要意义  28-29
  2.4 专家系统  29-35
    2.4.1 专家系统定义  29-30
    2.4.2 专家系统的结构  30
    2.4.3 知识库的呈现  30-31
    2.4.4 专家系统的实现步骤  31-35
  2.5 技能教学  35-38
    2.5.1 技能教学目标  35-37
    2.5.2 技能教学的特性  37-38
第3章系统的分析与设计  38-59
  3.1 系统需求分析  38-40
    3.1.1 系统的需求  38-39
    3.1.2 系统的基本功能  39-40
    3.1.3 设备要求  40
  3.2 系统的架构  40-45
    3.2.1 系统原理概述  40-43
    3.2.2 系统技术架构  43-45
  3.3 协同式培训系统的知识库  45-48
    3.3.1 训练知识库模型  45
    3.3.2 训练数据库  45-47
    3.3.3 评测规则  47-48
  3.4 系统语音通信设计  48-53
    3.4.1 Windows音频采样、压缩及播放  48-50
    3.4.2 基于UDP的网络通信  50-53
  3.5 协同式培训系统模型  53-59
    3.5.1 协同式培训系统模型  53-56
    3.5.2 协同式培训系统技术创新特点  56-57
    3.5.3 协同式培训系统环境  57-59
第4章系统的实现与应用示例  59-77
  4.1 系统的实施策略  59-61
    4.1.1 系统的规划  59-60
    4.1.2 系统的结构  60-61
    4.1.3 系统的功能  61
  4.2 图形使用者界面  61-67
    4.2.1 设计框架  61-62
    4.2.2 界面元素  62-67
  4.3 虚拟环境  67-72
    4.3.1 虚拟环境界面  67-70
    4.3.2 三维场景系统  70-71
    4.3.3 场景驱动系统  71-72
  4.4 训练示例  72-77
    4.4.1 内容设计  72
    4.4.2 训练流程  72-77
第5章结论与展望  77-80
  5.1 结论  77-78
  5.2 有待改进的工作  78
  5.3 分布式虚拟现实技术的发展趋势  78-80
附录  80-81
  学习期间发表论文和参与项目  80-81
参考文献  81-83
致谢  83

计算机协同培训系统的设计与实现

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