ИТО-Марий Эл-2007 / Обобщение опыта использования ИКТ в образовании : только публикация 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПЕРСОНАЖАМИ В ВИРТУАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ

Герасимов Алексей Викторович, Морозов Михаил Николаевич

Марийский государственный технический университет, г. Йошкар-Ола

задать вопрос автору

Развитие сетевых компьютерных технологий в настоящее время привело к широкому распространению виртуальных миров, создаваемых с целью обеспечения новой среды взаимодействия пользователями. Среди множества технологий, предназначенных для поддержки процесса обучения, именно виртуальные пространства имеют наибольший образовательный потенциал.

Исследования показали, что взаимодействие учеников в реальном времени в виртуальных пространствах имеет ряд достоинств по сравнению с традиционным подходом, особенно при изучении иностранных языков. К таким достоинствам относятся непосредственное общение учащихся на изучаемом языке, а также возможность совместного изучения предмета в различных образовательных контекстах [1].

В подобных системах ключевым субъектом виртуальной среды является пользователь, и большие усилия направлены на получение реалистичного представления пользователя в виртуальной среде, или сущности, через которую пользователь может выразить себя – аватара [2]. Аватар – это персонаж, который является представлением ученика в виртуальном образовательном пространстве и управляется самим учеником. Многие современные виртуальные среды предоставляют средства для настройки внешнего вида аватара с целью его персонализации и самовыражения ученика. Средства управления включают возможность перемещения аватара в трехмерном мире, выполнение предопределенных движений и выражение эмоций. Другим типом персонажей являются боты – полностью автономные персонажи, которые являются жителями виртуального мира и могут взаимодействовать с другими персонажами и объектами мира. [3].

Возможны три случая взаимодействия пользователя с объектами и агентами виртуальной среды: аватар – аватар, аватар – бот, аватар – объект виртуальной среды. Реалистичное представление пользователя как анимированного персонажа возможно только в том случае, если имеются гибкие механизмы объединения трехмерной модели персонажа и модели его поведения в персонализированного анимированного агента. Такой механизм может обеспечивать программа, реализующая представление объектов виртуального мира и скриптовый язык, являющийся посредником между пользователем и виртуальной средой и позволяющий представлять сложное поведение персонажа при помощи простых команд.

Каждый персонаж виртуального пространства является совокупностью ресурсов, необходимых для визуального представления трехмерной модели, скриптов, определяющих реакцию персонажа на события виртуального мира и обеспечение обратной реакции персонажа, а также набора сенсоров, позволяющих персонажу определять момент возникновения того или иного события в виртуальном мире.

Все задачи поддержки управления взаимодействия персонажей с виртуальной средой и между собой реализуются на двух уровнях: на уровне кода программы визуализатора и на уровне скриптов описания самой среды. Программа визуализатор обеспечивает поддержку низкоуровневых функций, таких как расчет анимированной геометрической модели персонажа и ее визуализация, определение коллизий, возникающих при движении объекта, реализация основных сенсоров персонажа – определение столкновения и определение видимости объекта. Скрипт предоставляет интерфейс для описания формальной модели персонажа, включая ее логическую структуру и ресурсы, а также программирования логики поведения и взаимодействия персонажа с объектами виртуальной среды и другими персонажами.

Разработанная в Лаборатории систем мультимедиа система поддержки виртуальных коллективных сред состоит из программы визуализатора и скриптового языка, основанного на стандарте XML и использующего в качестве языка описания взаимодействия объектов язык Jscript. Язык определяет синтаксическую, семантическую и деятельностную модели описания персонажа. Как показано в [4], создание реалистичных агентов, способных к естественному взаимодействию в многопользовательской среде требует совместного использования речи, жестов и эмоций персонажа. Для реализации каждой из этих возможностей в язык были введены соответствующие структуры.

Функциональная модель языковых команд представлена в таблице:

Описание функций Декларативное описание Процедурное описание
Эмоции персонажа Viseme setVisemes
Движение/жест персонажа Motion doMotion, setMotion
Речь Speech say
Посмотреть на объект/точку Position3D, Object3D lookAt
Перейти в точку/ подойти к объекту Object3D, Path, Position3D goTo
Движения в режиме ожидания Idle setIdles

Указанные возможности управления поведением персонажей виртуальных миров (аватаров и ботов) обеспечивает эмоциональное погружение пользователя в виртуальное пространство, создавая тем самым мощный мотивационный потенциал новых образовательных технологий.

Литература

  1. Peterson, M. (2005). Learner Interaction in an Avatar-Based Virtual Environment: A Preliminary Study. PacCALL Journal, 1 (1) 29-40.
  2. Arafa, Yasmine, Mamdani, Abe (2003): Scripting embodied agents behaviour with CML: character markup language. In: Johnson, Lewis, Andre, Elisabeth (ed.): International Conference on Intelligent User Interfaces 2003. January 12-15, 2003, Miami, Florida, USA. p.313-316.
  3. Морозов М.Н., Танаков А.И., Быстров Д.А. Педагогические агенты в образовательном мультимедиа для детей: виртуальное путешествие по курсу естествознания // Proceedings of International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT), Казань. 9-12 сент. 2002. – Казань: КГТУ, 2002. – С.69-73.
  4. J. CASSELL AND H. VILHJÁLMSSON. Fully Embodied Conversational Avatars: Making Communicative Behaviors Autonomous // Kluwer Academic Publishers. Autonomous Agentsand Multi-Agent Systems, 45-64.