基于游戏的虚拟考古野外学

在他们开始在野外工作之前，这是一个由钟乳石，石笋和人工制品镶嵌而成的巨大洞穴-15名大学生必须弄清楚如何使用虚拟手和工具。他们还必须学会传送。

这是ANTH 399，旨在为从未离开校园的本科生带来考古现场学校的经验。该课程由伊利诺伊大学的教授和计算机科学研究生设计，可以满足在伊利诺伊州攻读考古学学位的人的现场学校要求。

伊利诺伊州人类学教授劳拉·沙克尔福德(Laura Shackelford)表示：“野外学校是全国大多数考古项目的要求，”伊利诺斯州大学教育政策，组织与领导教授Wenhao David Huang和计算机科学研究生Cameron领导班级开发美林。“但是去野外学校的地方要花500到5000美元。”

这以及传统的野外探险活动通常在休息时间安排的事实，使许多学生很难或不可能上学，从而使他们完全脱离了考古学研究。

沙克尔福德说：“这堂课使更多的学生有可能接受教育或从事考古工作。”身体残障的学生也无法访问该班级，他们无法旅行或浏览现场。

虚拟洞穴的一部分建模于1930年代挖掘的真实洞穴。它包含了古代的和较新的人类文物，在正确的地方挖掘的学生都可以访问所有这些文物。

学生学习任何发掘所需的考古技术。他们在洞穴底部建立了一个研究网格，并系统地定位和记录了他们在地表上发现的任何文物。他们绘制了一张包含所有地面细节的地图，然后决定在哪里挖掘。他们为特殊功能或发现拍照。他们挖。他们收集文物。他们进行实验室分析。他们在野外笔记本中跟踪进度。

所有这些任务都是在虚拟世界中完成的。

该项目的首席程序员，计算机科学研究生Merrill说，建立这种虚拟考古经验是一项计算和创造性的挑战。这节课是他的博士论文。

Merrill说：“您不能只是将讲座导入VR并期望取得良好的效果。”“我们不会创建3D模型查看器来查看工件或浏览现有站点。我们正在尝试建立沉浸式的教育体验。”

他说，学生需要感觉到他们实际上是在发掘洞穴。对于他们来说，使用现实的工具来完成手头的任务也很重要。

但是，为考古发掘设计虚拟工具是很棘手的，美林说。

他说：“许多挑战与在使尽可能现实的事物与使人们更容易获得的事物之间进行权衡有关。”例如，设计人员创建了一个虚拟的卷尺，需要两只手来操作。但是在虚拟环境中读取微小的测量值是有问题的，因此会弹出一个屏幕，向用户显示磁带上的读数。

虚拟挖掘是另一个挑战。

“我们需要模拟学生可以实时修改的污垢，”美林说。“但是模拟像土壤这样的东西在计算上非常复杂。”

团队提出了一个解决方案，使学生能够以逼真的方式将大块的灰尘提取出来，从而反射光线。该设计还结合了触觉反馈，使学生在接触时可以“感受到”污垢的坚固性和质地。

沙克尔福德说，该团队利用游戏设计中的见识来吸引学生。

她说：“我们给他们的指导减少了，并提供了多种方案。”“因此，不同的学生团队可能会经历不同的事情。”

Shackelford说，学生选择在哪里挖掘，这会影响他们收集或错过的信息。而且也有风险。在墙壁上挖得太深，它可能会塌陷。

在去年举行的课程的第一个迭代中，学生们向设计师提供了有关工具如何工作或不工作的即时反馈，从而使Merrill和他的同事对其进行了调整。他和他的同事创造了110多个文物，其中许多是大学藏品中真实文物的虚拟版本。

沙克尔福德说：“当我们希望他们学习如何进行陶瓷分析和分类时，我们会将真实的东西带到课堂上，他们将在真实世界和虚拟世界之间来回走动。”

学生们成对工作，轮流在虚拟世界中，而他们的伴侣则指导他们，跟随他们在计算机显示器上的前进，并阻止他们撞到任何现实世界中的物体。沙克尔福德说，挖掘工作导致了实验室工作，这也发生在虚拟领域。

她说：“有一个动物区系分析实验室，一个花粉分析实验室。”“他们正在做陶瓷分选和鉴定。他们正在做锯齿，这使事物按正确的时间顺序排列。”

他们还学习地层学，即阅读随着时间推移如何沉积土壤层的艺术。

沙克尔福德说：“土壤沉积的方式和时机告诉我们很多有关场地形成的方式。

团队正在评估该计划的有效性，以确定学生学习的技能是否等同于在现实世界中获得的技能。在课程的早期版本中，教授在学期末将学生带到校园附近的真实世界“模拟挖掘”站点。该站点允许学生挖掘真实的泥土，测试他们通过VR获得的技能和理解。

沙克尔福德说：“我们发现，很多令虚拟现实世界学生沮丧的事情与现实世界中令人沮丧的事情一样。”“而且只要稍加练习和自我纠正，他们就能完成我们要求他们做的所有事情。”

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