基于Skyline—TerraExplorer Pro的多用戶虛擬地理環境協同學習模式研究

摘 要：本文研究基于3DGIS軟件Skyline TerraExplorer Pro的多用戶虛擬地理環境協同學習模式應用于中學地理教學，該應用符合建構主義所倡導的以學習者為中心的情境化學習和探究性學習的思想，學生能夠更好的基于地理問題展開科學嚴謹的探究性學習。文中重點探討Skline TerraExporer Pro的協同會話功能構建，支持多用戶虛擬環境協同學習，研究其技術優勢，并通過實際教學案例應用的形式，展示其功能實現。本文旨在為中學生更好完成地理課程學習與提高探究學習能力，提供一個先進的信息化平臺和技術幫助，望能對GIS輔助地理教學的研究發展有所幫助。

關鍵詞：TerraExporer Pro 虛擬地理環境 多用戶協同學習

中圖分類號：G633.55 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）08（a）-0162-01

多用戶虛擬環境協同會話，即多個用戶同時訪問虛擬地理環境，它的訪問機制是：同時允許多個用戶通過互聯網，連接不同地點的計算機加入同一個3D虛擬世界，參與者使用交互式探究工具進行溝通、討論，達到合作學習的目的。

1 Skyline-TerraExplorer Pro軟件平臺

美國Skyline軟件系統有限公司（Skyline Software Systems，Inc.）提供Skyline系列軟件是利用航空影像、衛星數據、數字高程模型和其它的2D或3D信息源，創建的一個交互式環境，允許用戶快速的融合數據、更新數據庫，并且有效地支持大型數據庫和實時信息流通訊技術，此系統還能夠快速和實時地向用戶展現3D地理空間影像。

2 TerraExplorer Pro進行協同學習的功能構架與操作

多用戶虛擬環境協同學習功能構建首先需要實現協作會話。協作會話是通過互聯網或者局域網，把多個TerraExplorer用戶連接成為一個協作網絡模式。在這種協作模式中，一個用戶作為地理場景提供方，所有參與者共同訪問該地理場景。基于TerraExplorer Pro的協作會話是通過一個通信程序服務器，又稱協作服務器，管理用戶間協作會話，并通過TCP/IP網絡向所有成員提供聯系接口。

（1）學生A使用Open Session創建新的會話，并成為該會話的主導方即管理員。協同會話管理員決定其他用戶是否能有參加此次會話的權限。參加協同會話的所有用戶是通過管理員的視角來導航瀏覽3D世界。

（2）使用Create Local Session功能或Create Session on Server創建通信服務器，這時基于本地計算機或者TerraGate服務器擔當通信服務器的協同會話，再鍵入Choo

se Session Name設定唯會話名稱。

（3）設置Choose User Name參數確定每個會話的成員唯一的ID，使用Start Session功能激活新會話，管理員可以通過電子郵件的形式邀請多名同學參加本次協同。

（4）如果其他學生對本次會話感興趣，使用Join Session功能設置Server Host Name參數，鍵入協作服務器主機名稱或地址可加入正在進行的會話。

（5）管理員有權管理所有會話參與者，可使用Send Fly Link功能把3D場景圖發送給所有會話參與者，作為共享文件。他主導著主場景導航演示，因為管理員唯一有權控制攝像機。管理員發送自己的攝像機位置視角給會話中的所有其他參與者，協作成員方跟隨管理員的導航視角同步瀏覽主場景三維視圖。管理員可進行權力移交，選擇其他參加者定為新任管理員。

（6）成員間的交流：方式一，通過Chat聊天框進行文本聊天，會話中的所有其他參與者同時可見該消息；方式二，使用Add Label為3D圖添加文本標簽，選定地形的任意位置并在其中插入文本標簽，同步顯示在3D視圖中；方式三，使用Draw Line功能在3D視圖中的進行手繪圖示；方式四，使用Virtual Cursor虛擬光標指向3D視圖中引起關注的區域。

3 使用TerraExplorer Pro進行協同學習模式構建案例

以N市為研究對象，利用TerraExplorer Pro協同功能，讓多個學生通過電腦操縱一虛擬化身，同時訪問N市虛擬地理環境，開展基于N市轉型等問題的地理科學探究活動。

（1）學生A、B、C使用地物注記添加工具，在N市三維地圖中添加關于本次協同會話探究中關于用地類型的文字標注。使用Draw Line對原3D圖中的信息進行補充，可手繪或直接標示地物、區域等。

（2）在虛擬導航技術輔助下，以3D導航的形式向成員展示個人關注的地點、方位、區域等，同時使用chat工具，以文字形式直觀地表達個人意見，使其同步實時地顯示到當前虛擬環境中。

（3）為了學生能夠開展基于精確地理數據的探究性學習，使地理問題的研究個更加科學嚴謹，使用TerraExplorer Pro提供的地理測量工具，包括水平距離測量、空間距離測量、垂直距離測量、面積測量等，進行問題探究。團隊之外的學生或老師如果對這一問題感興趣，可以申請加入團隊，共同開展聯合調查。

4 結語

基于Skyline TerraExplorer Pro的多用戶虛擬地理環境協同學習模式，3D地理場景模擬現實地理環境，使學生能在逼真情境化的科學學習環境中分析地理問題，更好地培養學生的空間思維能力。多用戶協同合作的方式為學生創建了分布式的學習體驗，使學生在通過協作會話學習地理知識過程中，培養建立積極的團隊合作能力。

參考文獻

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