CN103035136A - 一种用于旅游专业教学的综合电教系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于旅游专业教学的综合电教系统，由虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统和虚拟现实网络系统组成，虚拟现实导游系统，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖国内多个景区的建筑、小品与天地景观，并对建筑室内外布局予以详细刻画，用于辅助教师进行景点漫游、信息查询、资源链接、景点导航、自动讲解、导游考核、事件模拟和课件编辑，虚拟现实演示系统，采用多视窗无缝显示设备，实现融合变形、媒体播放、多路显示、图片背景和网络中控，实现播放DVD、建筑动画和背景音乐功能，显示影像沿左、右两侧分屏显示，面向六通道制作的建筑动画实现铺满全屏的拼接显示。

Description

一种用于旅游专业教学的综合电教系统

技术领域

本发明属于教学辅助技术领域，特别涉及一种用于旅游专业教学的综合电教系统。

背景技术

由于旅游产业的快速发展，对于旅游专业人才的需求急剧扩大。但是传统的旅游专业教学，大多采用书本课堂教学，已经远远无法满足现代旅游专业教学的需要。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力、想象力与分析力。但是，现有技术中，还没有将虚拟现实技术与旅游专业教学的很好结合的综合电子教学系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于旅游专业教学的综合电教系统。

本发明的技术方案是，一种用于旅游专业教学的综合电教系统，由虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统和虚拟现实网络系统组成，

虚拟现实导游系统，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖国内多个景区的建筑、小品与天地景观，并对建筑室内外布局予以详细刻画，用于辅助教师进行景点漫游、信息查询、资源链接、景点导航、自动讲解、导游考核、事件模拟和课件编辑，

虚拟现实演示系统，采用多视窗无缝显示设备，实现融合变形、媒体播放、多路显示、图片背景和网络中控，实现播放DVD、建筑动画和背景音乐功能，其中，显示影像沿左、右两侧分屏显示，面向六通道制作的建筑动画实现铺满全屏的拼接显示，

虚拟现实网络系统，与虚拟现实导游系统共享景区数据，包括管理员、教师和学生终端，实现制作课件、添加超链接和播放漫游路径动画功能，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、管理师生登陆信息和互动操作，教师端负责编辑场景数据，制作嵌套课件、录制导游路线，添加超链接、制作特定场景和设计测试题，学生端被动跟随教师漫游，自由漫游、自动完成课堂笔记和复习课堂内容，在规定时间内完成测验题。

本发明将虚拟现实系统用于旅游导游实务、旅游英语等学科的教学，有益于师生获得优于传统课堂教学的效果。

附图说明

图1是本发明一实施例中系统组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统由三部分构成，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。

虚拟现实导游系统，又被称为立体集群系统。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，采用北京伟景行数字城市科技有限公司的CityMaker单机制作版、环幕演示版，面向六通道同步并行运算；在数据方面，涵盖国内多个景区的建筑、小品与天地景观，并对建筑室内外布局予以详细刻画。它可辅助教师进行景点漫游、信息查询、资源链接、景点导航、自动讲解、导游考核、事件模拟、课件编辑等。

虚拟现实演示系统，又被称为非立体演示系统。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，可实现播放DVD、建筑动画、背景音乐等功能。其中，影像沿左、右两侧分屏显示，面向六通道制作的建筑动画能够铺满全屏、拼接显示。

虚拟现实网络系统，又被称为旅游实训网络教学系统。采用VirSight网络教学软件，与虚拟现实导游系统实现景区数据的共享。利用数据服务器共享景区数据，教师可进行课堂信息化教学设计，并对学生进行课外辅导。虚拟现实网络系统包括管理员、教师、学生等终端，均能实现制作课件、添加超链接、播放漫游路径动画等功能。不同，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，添加超链接、制作特定场景、设计测试题等。学生端除了被动跟随教师漫游外，还能自由漫游，自动完成课堂笔记，复习课堂内容，在规定时间内完成测验题。

本发明系统中的虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统、虚拟现实网络系统的联合应用，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。

为了满足上述目标，在设计、开发虚拟现实系统时，就要做到受空间限制的三维景观，与受时间限制的建筑动画具有相对独立性，分别由虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统所接纳。导游系统、演示系统的运行环境在环幕演示厅。与此同时，可将导游系统所有的景区数据、导游路径全部拷贝至网络系统中。网络系统的运行环境在环幕演示厅隔壁的数字资源阅览室。于是，不管在环幕演示厅里，还是在数字资源阅览室内，都可以进行传统课堂教学以及课外辅导。

设计、开发虚拟现实导游系统，首先要进行框架分类。框架主界面可分成五个栏目，依次是中国旅游景点、上海旅游景点、导游服务程序、突发事件处理、考评测试。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、开发。在辅助会展策划与管理专业教育时，尝试形成新举措。这个新举措是——通过创建新的快捷方式，指向为会展策划与管理专业备份的系统新文件夹，譬如预先将E盘数据拷贝至D盘。利用AdobePhotoshop软件，制作展品、会标、宣称广告等新小品的贴图。在原有小品基础上，利用Autodesk AutoCAD、Microsoft Office Access软件，种植、添加新小品。将新小品重新导入至CityMaker单机制作版，合成所有景观并转换为环幕演示版所支持的文件格式（TargetType="IVE"）。新快捷方式下的导游系统为了服务会展策划与管理专业教育，只须设置GUISetting的TargetFilePath值，改为新文件夹所在的路径，譬如，将TargetFilePath="E:\上海朱家角虚拟旅游\朱家角虚拟旅游.IVE"改为TargetFilePath="D:\上海朱家角虚拟旅游\朱家角虚拟旅游.IVE"即可。

教师收集的导游风光影片、外语影片、会展影片，整理汇总给教育技术工作者。采用平面图像至立体视频的转换技术、任意通道视频制作与演示技术，生成虚拟现实演示系统所支持的文件格式。柱状环幕上所演示的影片貌似只有一个，其实是由左侧3通道与右侧3通道两部分拼接而成的。例如添加、设置某文件格式为avi的风光影片，可如此操作——启动FreeWindow软件，打开【网络中控验证】，预先解锁。将左侧3通道（movie-left.avi）拷贝至主控机上，将右侧3通道（movie-rigit.avi）拷贝至节点机上，随后将左、右两侧的影片文件名统一为movie.avi。添加movie.avi至FreeWindow的【媒体播放】的影片目录中，并确认该设置。

在VirSight网络教学软件的Server目录里，有个转换景区数据以共享的软件（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、学生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。对于旅游英语、旅游日语、应用韩语专业而言，教育技术工作者还有必要通过语言栏设置功能，新建、添加子景点导游路径的语种。

系统综合化应用、评价与反馈是教师应当致力的。综合化教育应用的虚拟现实系统，可以靠时间的次序、空间的分类、次序与分类相结合，来实现空间-时间的重合，即分别对应于导游系统、演示系统、网络系统。系统综合化应用有利于实现场景的频繁变幻，避免师生长途跋涉、野外不测、实习艰辛、偶然事故等；有利于学生突破时空限制，实现课堂互动与知识建构，并获取丰富的感性认识，深化理性认识；借助建筑、小品、天地景观的等比例模拟，有利于激发学生的记忆能力与联想能力，调动学习积极性；还有利于实现交叉学科的教学，培养导游讲解能力，并矫正错误动作与技能。

结合应用导游系统、网络系统，教师除了进行课件制作、导游路径录制、资料超链接、突发事件制作外，还可利用特定场景，将最佳的观察位置和观察角度保存下来。特定场景缩略图显示不同的特定场景，单击某一特定场景的缩略图时，系统将自动切换到相应的特定场景，并刷新导航图上当前的相机位置；当切换特定场景组时，特定场景缩略图也随之更新。运用缩略图，教师可编辑所需的特定场景，最后以图片形式输出。在特定场景缩略图窗口上，点击鼠标右键，弹出特定场景右键菜单，还可以进行新建、编辑、重命名组、删除、成为知识条目、移动到其他特定场景组等操作。

导游路径就是按教材设定的模拟导游教学的漫游路径。预设的导游路径对景点进行分段与分节。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，是否录制声音，设置音频设备，录音音量等。点击【确定】，开始录制导游路径。

有时，教师要给场景中的物体加入链接信息，诸如视频、网页、图片等，就可以利用【物体】控制面板。该面板树状结构分为三层：景点名称→物体名称→物体各种链接资源；选择菜单【物体观察】，可以对物体进行全方位的观察，可在【物体观察】中对所选择物体的【观察距离】、【方向角】、【俯仰角】进行调整。链接物体的功能，可关联图片、文字等文件与场景中的物体。当教师讲解到该物体时，快速调出图片及文字。

课件制作是教师备课、授课的重要工具，课件内容包括特定场景、导游路径、超链接。教师端制作课件为教学所用，课件制作有两种方式：第一种方式是在特定场景缩略图窗口点击鼠标右键，在右键菜单中选择【成为知识条目】，系统自动将特定场景加入课件中，课件的名称为特定场景的名称。对课件进行编辑，在课件信息中修改其标题、状态、教师备注。此课件制作完毕。第二种方式是在导游路径控制面板的线路段上点击鼠标右键，在右键菜单中选择【成为知识条目】，系统自动将此线路段加入课件中，课件的名称为导游路径线路段的名称。对课件进行编辑，在课件信息中修改其标题、状态、教师备注。将制作好的课件按需要排序，才宣告课件制作完毕。

当教师选择进入虚拟现实导游系统或虚拟现实网络系统。其中，利用虚拟现实网络系统，当学生收到教师发来的开始上课的消息后，就提示着进入课堂状态。在登陆时，教师如果已经进入了课堂状态，则学生登陆后，进入选择界面便收到教师端发送的上课信息，点击确定便跟随教师预设的教学顺序，学习知识与技能。在选择“碰撞”是否响应之后，选择“步行”、“飞行”、“巡航”或“缆车”等状态下的漫游。可选择不同的漫游方式：步行、飞行、巡航、缆车。

﹡进入场景后默认状态为步行状态，步行图标处于陷入状态。当用户在场景中步行时，前进方向为水平方向，视线高度保持1.7米，并且随着地面相应地起伏。可以通过键盘Shift键加减移动速度。在打开“碰撞”检测时，若前方是水面、树木或其他固体障碍物时，则不能前进。

﹡飞行时，视线高度将随着键盘或游戏杆的控制而上升、下降。前进沿视线水平方向，可以通过键盘Shift键加减移动速度。若没有操作设备输入，则场景保持不动。

﹡进入巡航模式，沿着起始方向直线漫游。若没有操作设备输入，将保持不变的视角和方向移动。

﹡进入缆车模式，可以改变视线方向，进行高空转头等特殊操作。

点击特定场景缩略图，或点击导航图，切换景点。此时，既可以讲解课程内容，也可以进行实训演练。如果需要进行微格教学，则需要提醒教育技术工作者，录制学生的口头表达与动作姿态。为了使学生具有规范的模仿蓝本，教师可在微格教学前后，点击、播放【自动导航】下的导游路径。不同轨道下的导游路径是自动播放的，并伴有不同语种的解说词。一系列的导游路径是彼此相连的，因此，教师可在环幕演示厅控制室外，利用无线鼠标与无线键盘控制导游路径的“播放”与“暂停”。当学生长时间观看无故事情节的导游路径，身心倍感疲惫时，教师可点击投影机控制面板，从“导游系统”模式切换至“演示系统”模式，发挥演示系统的寓教于乐功能，让学生既能学习专业知识与技能，又不知不觉地培养审美能力。

本发明系统就旅游专业教学可以具有教学模式和考试模式。

1、教学模式。

进入立体方式下的任一景点后，可看到左、右两侧的控制面板，左侧控制面板有助于自动讲解，即进行路径自动导航，根据教学需求添加课件、链接物体。在点击“路径自动导航”卷展栏之前，预先设定漫游速度等参数，选择导游词的语言种类。教师关闭声音，选择漫游路径的起点，让学生沿着自动播放的路径，进行全程讲解。运用“课件”卷展栏，添加特定场景或自动导航路径，或添加备注信息，以提示学生讲解所指定的场景或路径。运用“物体链接”卷展栏，使图片、文字与物体（建筑、牌匾等）相关联。当讲解至该物体时，点击鼠标，系统立刻弹出图片及文字链接，从而引导讲解、加强认知。

右侧控制面板有助于定位讲解，即根据课程章节确定导航图中的场景位置，根据教学重点与难点确定场景，或根据讲解视角确定漫游状态。教师通过控制室外的无线鼠标与键盘，在不同的特定场景间切换、转移。在切换、转移之时，特定场景的缩略图会被高亮度地圈画彰显。在选择“碰撞”是否响应之后，选择“步行”、“飞行”、“巡航”或“缆车”等状态下的漫游。此时，适宜教师进行一对一的技能考核，分场景、按秩序地提问学生，使他们沿着漫游路径进行解说。建议用摄像机记录学生解说全过程，在课后回放视频，使他们纠正言辞上或姿势上的缺点。

2、考试模式。

在“物体链接”卷展栏下方，默认的状态为“教学模式”。点击“教学模式”，系统自动切换至“考试模式”。考试题目的类型包含地陪业务知识、全陪业务知识、突发事件处理、散客服务等。只要选择题目类型，点击“出题”按钮，系统就自动弹出题目对话框。在“考试模式”下，教师从系统中随机调用题目，考核学生对专业知识与技能的掌握程度。在“自动导航”卷展栏下方，点击按钮之后，系统自动录制来自麦克风的解说词；点击按钮之后，系统自动保存解说词，从而方便教师在课后进行集中评分。

本发明在硬件配置方面，具备柱状环幕、图形计算集群、多视窗无缝显示设备等最优化组合。在软件支持方面，具备景观建模、建筑动画、兼容网络等强功能制作；在数据运行方面，具备面向多通道并行运算以服务旅游实训等多资源应用。系统运行着西湖、外滩等多个景点，为课堂教学、微格训练、观摩演示创造便捷、有效的平台。

为了证明本发明的架构方案与综合化电子化教育应用策略的效果，我们以2010级旅游英语专业3个班级作为实验对象，完成了前测PPT辅助教学、后测虚拟现实辅助教学的对照研究，结果发现大多数学生的期末考阅读部分的平均成绩高于期中考时的平均成绩。另外，统计分析配对样本的t检验值，验证了虚拟现实技术应用旅游英语教学促进学习的假设；具体地说，就是结合微格教学，设计师生互动环节并利用虚拟现实导游系统，对提高成绩产生明显的效果。

跟踪调查上述考生（实验对象）应对客观、严谨的考核方面的表现，譬如上海市2011年全国导游人员资格考试（导游资格考试），全程借助虚拟现实系统（侧重导游系统、演示系统的结合）进行学习的学生依然取得优异成绩。2011年秋冬之交，全市考试报考人数共计7072，通过人数共计1249，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个语种。统计上海旅游高等专科学校参加英语单项的84名考生，笔试及格人数达34人，口试及格人数达25人。上述考生（实验对象）的笔试、口试皆通过的人数高达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（实验对象）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%）。

Claims (1)

1.一种用于旅游专业教学的综合电教系统，其特征在于，由虚拟现实导游系统、虚拟现实演示系统和虚拟现实网络系统组成，

虚拟现实导游系统，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖国内多个景区的建筑、小品与天地景观，并对建筑室内外布局予以详细刻画，用于辅助教师进行景点漫游、信息查询、资源链接、景点导航、自动讲解、导游考核、事件模拟和课件编辑，

虚拟现实演示系统，采用多视窗无缝显示设备，实现融合变形、媒体播放、多路显示、图片背景和网络中控，实现播放DVD、建筑动画和背景音乐功能，其中，显示影像沿左、右两侧分屏显示，面向六通道制作的建筑动画实现铺满全屏的拼接显示，

虚拟现实网络系统，与虚拟现实导游系统共享景区数据，包括管理员、教师和学生终端，实现制作课件、添加超链接和播放漫游路径动画功能，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、管理师生登陆信息和互动操作，教师端负责编辑场景数据，制作嵌套课件、录制导游路线，添加超链接、制作特定场景和设计测试题，学生端被动跟随教师漫游，自由漫游、自动完成课堂笔记和复习课堂内容，在规定时间内完成测验题。

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