随着虚拟现实、增强现实和三维显示等技术地发展，传统的桌面用户界面技术已经不能满足三维空间环境和多自由度的需求，用户需要使用三维人机交互技术直接在三维的虚拟或现实空间环境中操作，三维用户界面正是有关三维交互的用户界面技术。尽管3D用户界面研究人员和开发人员不断地完善基本的用户任务和交互技术，研究和提高3D用户界面的可用性，但是3D用户界面还是没有形成一套象传统用户界面设计那样可以遵循比较统一的设计方法。不同的输入输出设备、不同的用户群和应用程序都会导致不同的3D用户界面。对成人适用的人机交互界面不一定适用于儿童，但是，现在大多数的人机交互设计都面向成人，并没有将儿童作为一个专门用户群体，为他们设计人机交互界面。随着儿童对空间感的不断增强，传统的用户界面已经不能完全满足儿童的需要，包括教育软件以及各种娱乐软件在内的大量3D应用程序的人机交互界面迫切需要改进，使其适合于儿童，进而帮助儿童理解和建立3D虚拟环境中的空间概念。所以面向儿童的3D用户界面有很大的设计空间，值得我们探索。Avatar是虚拟世界中用户的化身，用户可以控制avatar的行为，设计它的目的就是要增强用户在虚拟空间的交互。Avatar在各种虚拟现实环境中得到非常广泛地使用。基于avatar的面向儿童的3D用户界面设计方法自然地为儿童提供在虚拟环境中的沉浸感。而儿童对虚拟环境的有效操作又受到儿童心理、思维方式、空间感、输入设备以及交互习惯的种种限制。基于avatar方法的核心正是克服这些限制，充分地发挥avatar在虚拟环境中的作用，通过各种交互技术帮助儿童理解空间概念，充分发挥其想象力，来适应儿童的操作习惯，从而提高儿童的3D用户界面的可用性。本文的主要贡献是首次提出基于avatar的面向儿童的3D用户界面设计方法。这种新颖的3D用户界面设计方法以及本文原型的创造类3D游戏，可以改善儿童的3D交互体验。本文详细阐述了完整的基于avatar的用户界面方法，包括漫游、定位、选择以及操作等基本的3D交互技术，使儿童在高效地掌握人机交互方法的同时，对游戏本身仍然保持浓厚的兴趣。这些交互技术可以完成比较常见的专业3D编辑操作，包括3D地形编辑和帖图创建物体，以及对物体操作，完成特定的功能，通过创建物体可以摆放出空间上非常复杂的场景。儿童还可以根据自己的创造来制作小故事，甚至通过我们的界面自己发明一些场景漫游以及路径寻找的方法。本篇文章说明了面向成人的3D用户界面可以重新设计，使7到12岁的儿童能够容易掌握并且使用。本文还提出了一个分布式人机交互框架，并将其在我们的基于游戏引擎的神经元脚本系统中实现。我们的脚本系统提供了一个构件分布式神经元网络及其可视化方法的编程平台。本文用抽象的方法描述本框架的基本概念，它们对基于avatar的用户界面设计方法和其他人机交互技术都有很大帮助。这些抽象方法包括离线的全局实体表述、层次名字空间结构中的实体、交流以及交流的方法、实体关系的重新配置、记录以及访问权限等等。