（图3-2）
（图3-2-1总体应用架构）
其中基础服务层为上层应用提供数据库服务、会话管理、协同支持、异常处理等服务。教学资源管理层是一个面向协同的、采用多人众包模式的资源共享平台，主要面向教师或者课程开发人员，实现各学科知识点向虚拟现实情境迁移，从而为优质VR教学内容的创作、分发、迭代更新提供技术保障。面向协同的VR建模平台，包括VR场景的生成、课程知识——场景映射、场景协同交互、用户权限控制、语义支持等多个功能模块和可配置模块。VR教学应用层主要面向学习者，为学习者的学习活动提供虚拟现实环境支撑，该部分集成自然的人机交互技术和高性能图形渲染引擎，是整个系统的核心部分。在学习活动进行的同时，每个学习者的学习行为轨迹将被全面追踪记录形成结构化数据。
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(三) 数据架构
VR教育解决方案是一个基于数据驱动、多用户数据共享、实时数据生成的全新环境。在满足总体设计目标和应用架构设计的前提下,设计总体数据架构如图3-3所示:
（图3-3）数据架构
1. VR场景数据库。在完成知识点向VR场景的映射后，需要一个专门的场景数据库。场景数据库包含场景信息、语义信息 概念结构信息与版本信息。其中，场景信息需要详细记录场景ID、场景名称、场景描述、场景类型和场景创建者信息。
2. 学科分类树内容库。对于主要供学科分类树应用使用，属于外来资源的重要存储库，同时也是学科分类树自动增长操作的重要数据落地点，它提供VR教育内容生态系统的土壤。
3. 用户信息库。存储用户和用户专属的、个性化课程信息。用户信息与虚拟现实环境的中的虚拟人物角色（化身）对应，同时也为VR教育资源管理应用提供用户、权限及各种关系数据。主要利用MongoDB的水平扩展能力满足分类树存储量大的需求。 4.记录追踪库,通过MongoDB存储学习者的整个学习流程，为学习效果评价、教学内容更新乃至教育决策支持提供依据。
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5.配置信息库。记录日志、软硬件配置信息，确保系统平稳运行。在系统发生错误时可以实时回滚策略；在硬件配置发生改变时可以自动调整，通过优雅降级或者渐进增强的方式给用户带来最佳体验。 (四) 技术架构
VR教育解决方案选用Unity3D虚拟现实图形引擎并结合源生web3D以及HTML5技术，根据本身的业务情况做适当的创新，其总体技术架构如图3-4-1所示:
（图3-4-1技术结构）
总体上采用分层架构的思想,将系统划分为三个层次:数据层、业务逻辑层和表现层；每个层之间采取上层能依赖下层而下层不能反向调用上层的策略。
数据层采用mongoDB数据库，mongoDB文档结构的存储方式非常适合存储不同类型的VR教学资源，并帮助用户更便捷的获取数据。mongoDB可以直接和上层的node服务器通信，或者通过JDBC Driver与Unity3D通信。
在业务逻辑层分别采取桌面程序和web应用的部署方式，采用开放的自然人机交互驱动模块（OpenNI）适配种类繁多且日益发展的外围硬件设备。针对桌面程序选用unity3D
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作为图形引擎。
VR教育内容开发中，Unity3D具有以下优势：
1. Unity3D开发平台主要是MonoDevelop，这个平台可以嵌套多种编程语言，其中js和c#是最常用的两种，而js语言容易入门，这使得教师更容易学习、参与到VR教育内容开发中来。
2. Unity3D几乎支持所有的跨平台设计，是目前唯一一款可以提供所有平台植入能力的三维仿真开发软件，实现了手机平台开发3D游戏和虚拟现实系统，支持flash输入格式，对于移动学习的移动平台建立具有重要的启示和意义。
3. Unity3D能够创造高质量的3D仿真系统和真实视觉效果，对DirectX和OpenGL具有高度优化的图形渲染管道，低端硬件也可以流畅运行茂盛的作物、植被景观和实时三维图形混合音频流和视频流，使得教育资源得到更好的呈现、知识内容具有更好的交互性和吸引力。
4. Unity3D能够支持更大的场景、更多的展示物件以及更炫的展示效果，仅占用很小的空间，这些特性教学内容得到更好的应用和普及。
在web端可以WebGL+Threejs三维引擎实现虚拟现实场景渲染。作为一种替代方案可以直接通过unity3D的web发布功能，但是此种做法需要用户浏览器安装插件，不符合互联网的以及web发展方向故不建议采用。
四、 该项目的技术创新点 (一)技术创新点
1. 面向协同的虚拟现实教学内容生产方式。对于一般性的数字化教学资源，其中大部分都是由一线教育工作者生产的，与之对应的是虚拟现实资源大部分是由专业软件开发团队生产的，这与虚拟现实内容制作难度较高有关，这种情况带来的结果是：生产人员不足造成的内容匮乏；生产人员缺乏教育背景以致内容水平较低、实用性较差，现有VR教学资源基本停留在情境体验式学习阶段，对于复杂的认知与逻辑重建类型的学习罕有涉及。本系统提出一种具有普遍通用性的协同 3D 建模框架，通过统一的课程知识树和通用的虚拟现实场景模型库降低VR内容制作难度，将普通教育工作者纳入到虚拟现实教学内容生产环境。系统以 B/S 架构为基础，以协同 3D 概念化场景为核心，辅以协同环境中的模型与场景管理与智能提示，使通用性的 3D 协同平台的搭建成为可能。整
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