《虛實融合學習環境中自然互動建模技術研究》是依託北京師範大學，由蔡蘇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：虛實融合學習環境中自然互動建模技術研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：蔡蘇
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於現實世界、由虛擬數據增強的增強現實展示手段給教育者提供了新的方式來表達學習對象，也用最貼近自然的互動方式為學習者搭建一個自主探索的空間，這對於學習領域很有啟發意義。.本課題分析增強現實學習環境的互動機理，描述基於情境感知的可組裝適應性學習元件，構建基於認知模型的自然互動及情境協作感知模型，探索無縫學習空間的構造方法，探討將增強現實技術套用於學習系統要考慮的因素，期望使得學習媒體的情境化、沉浸感及自然互動性方面有所突破。本課題屬於信息技術與教育技術交叉學科領域研究，符合國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）“更新教學觀念，改進教學方法”的要求，其研究結果也為三維虛擬環境中的人機互動研究提供一種分析方法。
結題摘要
基於現實世界、由虛擬數據增強的增強現實（AR）展示手段給教育者提供了新的方式來表達學習對象，也用最貼近自然的互動方式為學習者搭建一個自主探索的空間，這對於學習領域很有啟發意義。本項目基於三年的研究工作，探討了情境認知理論和學習活動理論對使用AR 技術的虛擬學習環境的支撐作用，開展了AR 學習環境關鍵技術攻關，包括攝像機標定、基於尺度空間的高效穩定的特徵點抽取及實時跟蹤技術、支持可組裝的學習元件約束建模、基於認知模型的人機自然互動建模和支持多用戶教學的情境寫作感知建模等，改善了目前通用的AR捕獲算法在光照和互動方面存在的問題。具體說來包括：（1）提出支持元件組合的學習元件約束模型構建方法，同時提出支持元件組合的虛擬實驗元件約束識別方法，最後形成基於約束模型的學習元件快速組合方法。（2）分析了互動對象和互動過程的特點，分析學習者的感知區域和互動意圖，然後確定互動狀態描述方法，並給出基於對象互動狀態的學習元件指稱歸結方法。另外基於以上關鍵技術，以情境認知理論和學習活動理論為指導，構建了虛實融合學習環境平台及基於WebAR的學習資源創建工具，並在一線中國小進行了實證研究。在本項目的支持下，課題組發表學術論文14篇，其中SSCI/SCI收錄論文3篇，EI/ISTP收錄論文9篇；申請國家發明專利2項；培養相關專業博士生1名、碩士生7名，皆已順利畢業。
