Проектирование виртуальной образовательной среды на основе онтологического описания предметной области
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2026-3-50-53Ключевые слова:
онтология, семантика, моделирование, визуализация, образование, protégé, unityАннотация
В статье предложен подход к проектированию виртуальной образовательной среды на основе онтологического описания предметной области. Цель исследования заключается в разработке архитектурной схемы, обеспечивающей разделение семантического слоя знаний и слоя визуализации при формировании учебного контента в среде Unity. В качестве формального ядра используется онтология, создаваемая в Protégé на языке WebOntologyLanguage и экспортируемая в формате ResourceDescriptionFramework. Методическая новизна работы состоит в том, что онтология рассматривается не как справочное приложение к готовой среде, а как основной источник данных для динамического построения объектов сцены. Для интерпретации графа знаний используется компонент SceneManager, в котором выполняется чтение онтологического файла, преобразование структуры данных в JavaScriptObjectNotation и сопоставление семантических сущностей с ассетами проекта, интерфейсными элементами и текстовыми описаниями. Показано, что такая организация позволяет централизованно управлять составом виртуальных объектов, их атрибутами и связями без прямой модификации программного кода визуального слоя. Полученная схема повышает воспроизводимость наполнения образовательной среды, упрощает обновление предметного содержания и создает условия для участия предметных экспертов в сопровождении базы знаний. Практическая значимость работы состоит в возможности масштабирования виртуальной среды за счет расширения онтологии и повторного использования единого набора правил генерации сцены. Дополнительным преимуществом является снижение семантических расхождений между учебными объектами в разных сценах, а также возможность автоматической валидации полноты описаний. В отличие от традиционных подходов, где контент жестко привязан к коду движка, предлагаемая архитектура обеспечивает независимость содержания от визуальной реализации, что особенно важно для долгоживущих образовательных проектов с регулярно обновляемыми учебными материалами. Апробация подхода проведена на примере среды для изучения подводного мира; результаты подтверждают эффективность онтологически управляемой генерации сценБиблиографические ссылки
Lampropoulos G., Kinshuk. Virtual reality and gamification in education: a systematic review // Educational Technology Research and Development. 2024. Vol. 72. P. 1691-1785. DOI: 10.1007/s11423-024-10351-3.
Sakr A., Abdullah T. Virtual, augmented reality and learning analytics impact on learners, and educators: A systematic review // Education and Information Technologies. 2024. Vol. 29. P. 19913-19962. DOI: 10.1007/s10639-024-12602-5.
Burke D., Crompton H., Nickel C. The Use of Extended Reality (XR) in Higher Education: A Systematic Review // TechTrends. 2025. Vol. 69. P. 998-1011. DOI: 10.1007/s11528-025-01092-y.
Rodríguez J.L. Virtual reality in the classroom: a difficult but exciting adventure for teachers and students // Frontiers in Education. 2024. Vol. 9. Art. 1294715. DOI: 10.3389/feduc.2024.1294715.
Корчемкина Ю. В. Виртуальная образовательная среда как средство формирования информационно-аналитических умений обучающихся // Ученые записки университета имени П. Ф. Лесгафта. 2020. № 2 (180). С. 160-164. DOI: 10.34835/issn.2308-1961.2020.2.p160-164.
Gruber T.R. A Translation Approach to Portable Ontology Specifications // Knowledge Acquisition. 1993. Vol. 5, no. 2. P. 199-220. DOI: 10.1006/knac.1993.1008.
Tudorache T., Nyulas C., Noy N.F., Musen M.A. WebProtégé: A Collaborative Ontology Editor and Knowledge Acquisition Tool for the Web // Semantic Web. 2013. Vol. 4, no. 1. P. 89-99. DOI: 10.3233/SW-2012-0057.
Rahayu N.W., Ferdiana R., Kusumawardani S.S. A systematic review of ontology use in E-Learning recommender system // Computers and Education: Artificial Intelligence. 2022. Vol. 3. Art. 100047. DOI: 10.1016/j.caeai.2022.100047.
Cenka B.A.N., Santoso H.B., Junus K. Personal learning environment toward lifelong learning: an ontology-driven conceptual model // Interactive Learning Environments. 2023. Vol. 31, no. 10. P. 6445-6461. DOI: 10.1080/10494820. 2022.2039947.
Solovov A.V., Menshikova A.A. Cognitive modeling of adaptive learning processes // Ontology of Designing. 2024. Vol. 14, no. 2. P. 181-195. DOI: 10.18287/2223-9537-2024-14-2-181-195.
Shishenkov M.A. Approaches to automating processes of working with ontological resources // Ontology of Designing. 2024. Vol. 14, no. 2. P. 256-269. DOI: 10.18287/2223-9537-2024-14-2-256-269.
Ivanova T., Terzieva V. Ontology Learning in Educational Systems // Information. 2026. Vol. 17, no. 2. Art. 147. DOI: 10.3390/info17020147.
Kim S., Jeon T.H., Rhiu I., Ahn J., Im D.-H. Semantic Scene Graph Generation Using RDF Model and Deep Learning // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 2. Art. 826. DOI: 10.3390/app11020826.
Caneparo L. Semantic knowledge in generation of 3D layouts for decision-making // Automation in Construction. 2022. Vol. 134. Art. 104012. DOI: 10.1016/j.autcon.2021.104012.
Chokwitthaya C., Zhu Y., Lu W. Ontology for experimentation of human-building interactions using virtual reality // Advanced Engineering Informatics. 2023. Vol. 55. Art. 101903. DOI: 10.1016/j.aei.2023.101903
Zhao Y., Sarkar A., Elmhadhbi L., Karray M.H., Fillatreau P., Archimède B. An ontology of 3D environment where a simulated manipulation task takes place (ENVON) // Semantic Web. 2024. Vol. 15, no. 2. P. 613-640. DOI: 10.3233/SW-233460.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 М А Кирпичёв, А О Батанов, О М Перминова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
