一、承担科研项目
三维虚拟教学环境中虚拟教师和教学过程建模的研究
项目来源：北京市自然科学基金
主持人：孙波
项目简介：
本课题在终身化学习和网络教学的大背景下，基于虚拟现实技术构建三维虚拟教学环境，通过在网络教学平台中对新技术进行研究和应用，调动学习者兴趣，激发学习情感，达到增进网络学习效果的目的。课题重点探索基于Perti网来获取教学过程的形式化表示及其分析计算方法，得到在计算复杂度方面可实用化的优化或近似分析算法；研究虚拟教师教学情感状态和行为的参数化描述，并以此驱动虚拟教师的表情与动作；研究虚拟教师手部动作中发生的多接触点碰撞检测算法。
三维虚拟世界中社会网络特征研究
项目来源：中央高校基本科研业务费专项资金资助
主持人：魏云刚
项目简介：
本研究在互联网广泛普及、大型三维虚拟世界逐渐流行的大背景下，通过计算机仿真技术、数学手段，利用社会网络分析、大数据研究近年取得的研究成果，对三维虚拟现实环境中社会网络特征进行分析，如用户在线习惯规律分析、信息传播规律分析等，为基于虚拟现实技术的应用提供理论支持以及为政府提供决策参考。该研究解决的关键问题包括：三维虚拟社会网络用户行为数据捕获工具研究、三维虚拟社会建模、三维虚拟社会网络特征抽取。
二、已经发表相关论文
- Yungang Wei, Huang Lin, Wang Wei, Zhang Yanqiu, Wang ZiHan*. the Behavior Symptoms of undergraduates’ Social Anxiety in the Virtual World. Cyberworlds 2018(17th), 3-5 October 2018, Singapore.
- Yungang Wei, Xiaoran Qin,Xiaoye Tan, Xiaohang Yu, Bo Sun*, and Xiaoming Zhu. The Design of a Visual Tool for the Quick Customization of Virtual Characters in OSSL Cyberworlds 2015(14th), 6-8 October 2015, Visby, Sweden.
- WEI Yungang, WU Lei, SUN Bo*, ZHU Xiaoming. Imliroved QEM simlilification algorithm based on discrete curvature and a sliarseness coefficient. ICITCS 2014（4th）, October 28th – 30th, 2014, lili:76-80, Beijing, China.
- Yungang Wei, Xiaoye Tan,Xiaoran Qin, Xiaohang Yu, Bo Sun, Xiaoming Zhu. Exploring the use of a 3D Virtual Environment in Chinese Cultural Transmission. Cyberworlds 2014(13th), 6-8 October 2014,pp: 345-350, Santander, Spain.
- Wei Yungang, Sun Bo, Sun Mingchen, Zhao Cuiyi and Ma Peizi. Chinese Intelligent Chat Robot Based on the AIML language. 2014 Sixth International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics (IHMSC 2014), 26-27 August, 2014, pp:367-370, Hangzhou, China.
- 孙波，卢扬，魏云刚，胡小雁. 面向3D数字校园的访问控制模型设计及其教学应用. 中国电化教育. 2013(11): 137-141.
- Wei Yun-gang, Yang Lu, Xiaoyan Hu, Bo Sun. Research and Application of Access Control Technique in 3D Virtual Reality System OpenSim. 2013 Sixth International Symposium on Computational Intelligence and Design, Hangzhou, China. Pages: 65-68.
三、教学应用
- 2015年至今为北京市初中开放性科学实践活动提供服务；
- 2013年开始为北京师范大学计算机专业开设课程《3D虚拟世界》、2017年开始为北京师范大学开设通识课程《3D虚拟世界设计与制作》；
- 2012年至今为全国青少年暑期夏令营（高一、高二学生）开设特色体验课；
- 2013-2016为国家中职骨干教师培训开设课程《3D虚拟世界设计与制作》。
四、书籍出版
- 3D虚拟世界创新攻略，北京师范大学出版社，2018.12月出版。ISBN：978-7-303-24090-6，魏云刚 朱小明 孙波 姚云娜 聂上二。
- 3D虚拟世界-项目式学习指南，北京师范大学出版社，2018.11月出版。ISBN：978-7-303-24075-3，魏云刚 孙波 朱小明 吴嘉璐。
- 3D虚拟世界设计与制作，电子工业出版社，2015.3月出版。ISBN：9787121256905，魏云刚 孙波 朱小明。
五、学生实践项目
- 3D虚拟场景打印服务组件研发
3D虚拟世界是在多人协同下建立的虚拟场景。本项目通过对虚拟场景模型数据的分析计算，将多人建立的场景模型重新组合生成一个整体模型，并对其中的关键算法进行研究，开发相应的组件工具，最后形成可以对虚拟场景打印的3D打印服务。该组件为基于3D虚拟世界的创客教育提供支撑，对学生的创新实践有着重要的意义。
*北京高等学校高水平人才交叉培养创业毕业设计类
- 3D虚拟世界创客平台
目前国内STEAM教育、创客教育如火如荼，但总体存在师资缺乏、设备缺乏和空间缺乏的问题。本项目依托3D虚拟世界环境，探索开展创客教育的理论、方法，仅需要依赖原有计算机机房，就可以开展相关活动。同时我们将整合多年的研究成果，让项目落地，推向一线实践应用。
*国家级大学生创新创业训练计划
- 基于3D虚拟世界环境的青春期生理健康教育探究与实践
青春期生理健康教育对学生的成长极为重要，但观察国内开展情况，健康教育读本广受诟病，相关教育活动亦成效甚微，因此如何借助学生较为喜欢的方式来开展是重要途径。本项目探索利用3D虚拟世界环境开展青春期生理健康教育，输出对应的课程体系和资源包。3D虚拟世界能较好的仿真各种环境，并提供灵活的交互，避免传统开展方式面临的尴尬，让学生从更多纬度理解和掌握相关知识。
*北京高等学校高水平人才交叉培养创业毕业设计类
- 基于3D虚拟世界的STEAM教育实践
本项目探究STEAM教育在3D虚拟世界中的应用理论以及总结可行的应用模式；建立一个实验场景，设计项目任务；通过用户在虚拟世界中的行为数据分析，评估学生掌握相关知识的水平和能力；最后孵化一个支持STEAM教育应用的3D虚拟世界演示平台。
*北京高等学校高水平人才交叉培养创业毕业设计类
- 3D虚拟世界化身行为数据库建设与分析
研究3D虚拟世界中化身的元行为，捕获并建立其行为数据库以及进行部分行为特征挖掘。
*本科生创新创业项目
- “晨曦”3D虚拟世界
本项目关注不善于社交的大学生群体，通过心理学的研究，开发相关虚拟场景，为这类学生提供社交出口，最终促进他们融入现实社交。
*国家级大学生创新创业训练计划
- The second college life（校园第二人生）
本项目利用三维虚拟现实技术结合现实生活中商业合作，打造一个专门针对大学生的三维虚拟现实世界。主要特点是能让用户通过三维虚拟现实平台的社交功能获得一种全新的社交体验。
*国家级大学生创新创业训练计划
- 对孔子周游列国三维虚拟现实作品的写作资源库开发
本项目旨在以春秋时期孔子周游列国为例，研究开发一个辅助制作三维虚拟现实平台和工具，探索文化传播新方式。
*国家级大学生创新创业训练计划
- 3D虚拟场景中NPC人群行为模拟
通过基于脚本和服务器的动态交互型NPC人群的建立，提升文化展示项目“孔子周游列国”场景的丰富度和真实感。
*校级本科生科研基金
- “梦幻家园”——基于GIS及三维虚拟现实技术的房屋租赁撮合网
本项目利用GIS信息与三维虚拟现实技术为房屋租赁各参与方提供撮合平台和技术输出服务。其主要特点能呈现房屋多视角的房屋三维信息，并通过结合GIS技术，满足用户获取房屋具体空间信息和地理位置信息的需要。公司将通过提供专业化的服务，为不具备研发能力的中介企业提供技术支持，充分发挥规模经济的优势，使得中介也可以提供有竞争力、优质用户体验的服务。进入该平台的用户将可免费发布、浏览房源信息，以最简便直观的方式迅速筛选出中意的房屋。与此同时，该平台还集成了更人性化的功能，如DIY家居布局、对同一房源的三维模型在多平台远程信息同步等功能，进而将虚拟现实技术移植到各大房屋信息平台（如艺龙、58等）。
*国家级大学生创新创业训练计划