時間:2022-09-21 05:21:44
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇交互技術論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:紡織博物館;交互設計;虛擬展示
一、傳統博物館的現狀與發展
一個國家、一個城市的發展是需要文化不斷傳承的,而博物館在保存和展示傳統文化上有著很大程度的幫助,很多事物都可以借助博物館展覽的形式來獲得傳播,展示的設計、作品也可以很好的達到呈現效果,使展示的作品與觀賞者直更加直觀的在一定程度上進行交流。
隨著人們的生活水平日漸提升,生活的形式也變得豐富多彩,人們開始對文化有了更多的關注,博物館作為一個很好的展示平臺與傳播渠道,也成為人們去了解一個國家或城市文化的重要選擇之一,人們對博物館的認識越加廣泛,博物館在展示作品的門類上也越加豐富。但是就博物館本身而言,很多地方或國家的博物館仍然存在很多的問題,人們在數字化的環境中,更加傾向于選擇便捷、快速、高效的形式去獲取信息而不是去博物館參觀,博物館在一定程度上受到地域的限制、空間的限制、時間的限制等等,這也是為什么博物館很難在現代這樣一個大環境下生存的原因之一,那么如何借助新媒體技術和網絡數字化形式更好地促進博物館的發展是值得我們不斷去探索、研究的。在網絡信息、媒體技術盛行的當下,國家對博物館傳播文化的效應也開始有所關注,利用更有效的科學技術手段發展博物館是很有必要的,而且博物館作為對信息文化傳播的一個重要展現平臺也是值得我們去推廣的。
傳統博物館在展示作品時受到展覽場地和空間的限制,展示運作的舞臺越來越狹小,發展的空間越來越局限,這也是導致傳統博物館無法充分發揮其價值的一大弊端,就博物館對展品的陳列來看,展現形式過于單一化,很難讓觀賞者與展品之間產生互動,觀賞者在一定程度上就不能與作品產生共鳴,觀賞者在欣賞作品的時候也不再僅僅只是觀賞一件設計那么簡單,更多的是想要探究展品背后所蘊含的文化和奧秘,希望能多方面的去了解一件作品更深層次的意義。基于觀賞者多作品的渴求,博物館開始尋求新的突破,借助新媒體技術打破傳統意義上只是單一展現作品的形式,利用科學的形式更好地展現作品本身的同時,傳播文化藝術,為了讓觀賞者更好地去體驗并參與到其中,傳統博物館在展現形式上不斷發展創新,現在越來越多的博物館開始走向虛擬化的形式,通過虛擬增強現實的技術手段更好地讓觀賞者與作品產生互動,有效地參與到展覽的環境中,在寓教于樂的同時達到觀賞、體驗、傳播的效果,為了適應這樣文化形式的傳播,滿足社會文化的發展,大眾對文化展示多元化的需求,利用數字化技術與網絡虛擬博物館成為逐漸興起的一種新型博物館構建模式,使觀賞者在參觀展品中有更好的交互體驗,這也使得傳統博物館在數字化技術的輔助下更好地轉型發展。
二、虛擬紡織博物館中交互展示設計
(一)虛擬紡織博物館概述
紡織與印染技術在中國有著非常悠久的歷史,早在原始社會時期,古代人為了適應天氣的變化,就已經學會要就地取材,利用生活中的自然資源作為紡織和印染的原料,同時制造簡單的紡織和印染工具,直到現在,我們日常生活中穿的衣服、某些生活用品或藝術制品等都是紡織和印染技術的產物。
伴隨著現代技術的不斷發展,生活變得越來越智能化,紡織的形式也變得越來越智能,但是很多原始的紡織技術是現代科技所不能替代的,所以我們必須在借助新技術的同時保存、傳承老一輩的技藝,于是為了讓傳統紡織技術得以更好地傳承,我們就要在新的環境中找到突破,利用虛擬現實的技術使紡織和印染技術得以更好地延續。
與傳統博物館不同的是,虛擬紡織博物館不會受到空間和地點的限制,而展品也不再是單一的、靜止的展示,在展示實體展品的時候利用數字網絡與計算機使現實的物體變得虛擬化,讓觀賞者在現實與虛擬的環境中與作品更好地產生交流與互動,充分發揮多媒體與虛擬現實技術的優勢,打破傳統意義上博物館在展覽展品是實體物品不能被觸碰的限制,利用交互式的形式更好地讓觀賞者體驗到作品,以更加輕松、直觀的方式了解作品。
(二)虛擬紡織博物館中的交互展示應用
現在大多數博物館在服務設計上都借助于移動設備為平臺,同時配合多媒體的展示手段和虛擬技術的交互設計,為大眾提供更完善更理想的參與空間和環境,之所以選擇這樣的展現其很重要的一個目的是為了加強大眾的參與度以及傳播知識獲取知識的意識。博物館本身是一個非常特殊的空間,每個展覽的展品在文字、圖像以及聲音等元素的構建中,組成了豐富的信息以傳遞給大眾,新興的技術手段給實體物品提供了合適的技術,輔以相應的交互設計,使得展品有了更多層次、多元化的體現,在有形的空間里使大眾與作品本身有了無形的連接,很大程度上提升了觀賞者觀賞時的感受和體驗。
交互展示設計作為虛擬博物館展示中一個很重要的環節,如何利用數字化的技術,根據大眾的需求提供更好地服務,這是需要我們不斷去尋求新的突破和創新的。在虛擬博物館發展的初期,只是通過利用計算機或數字網絡,在在顯示器上借助二維動畫進行展示設計,隨著技術的不斷更新展現手法也變得多樣化,網絡動畫技術也為虛擬博物館展示帶來了新的呈現效果,通過動畫的表現將實體物品更加真實的展現出來,同時增強了虛擬博物館展示的娛樂性,使大眾有了新的體驗,對展品有了一定的好奇感,也將靜止的展品變得有了生命力,動靜結合的展現給觀賞者,通過使用這些技術手段更好地把紡織技術呈現在大眾面前,更加直接的感受傳統技藝,從而使紡織在技術的推進下更好地繁衍生息。
虛擬增強現實技術目標是在屏幕上把虛擬的世界建立在真實的世界中并進行互動的,其中最顯著的兩大特點是虛實結合與沉浸交互。交互技術在展示設計中的應用越來越普遍,在展示設計的形式上應更加注重人性化的展示,改變傳統的觀賞形式更加具有視覺效果,在體驗的過程中嘗試到一種新的審美形式,并充分調動大眾的感官去體驗,促使觀賞者在欣賞作品時的積極性、沉浸感和興趣度,借助交互性展示設計的展現手段,與以往不同的是在審美上不再是一個單一的平面層次,而是一個立體感官的構建,使得設計者有了更多的創造力,觀賞者有了更多的想象空間,讓人與人之間、物與人之間更好地融合與交流。虛擬現實技術雖然是在虛擬空間中進行創造的,但它仍舊是在現實的基礎上得以實現的,而這種形式的表達更加注重體驗者在虛擬空間中身臨其境的感受,讓觀賞者在參與的過程中不會受到空間的限制,顛覆與傳統的展現形式,給大眾更多交流與想象的空間,同時也能更好地吸引觀賞者的注意力,以往的展示只是展品本身放在某一位置上展現給大眾去欣賞,文字、圖片等輔的展示也只是片面的介紹作品,無法讓大眾對展品有更深入的了解和認識,而現在利用虛擬現實技術在很大程度上突破了平面空間的限制,使觀賞者與展品之間形成良好的互動,有效的節約了成本還能使觀賞者更快捷、真實的了解作品的信息等。
在博物館展示中,展覽的內容展示出來通常的文字、圖像、動畫、聲音、視頻、靜態模型等,現在還會融入三維動畫、立體投影、虛擬顯示、互動裝置等數字化的技術手段,讓觀賞者沉浸在多元化的展示效果中,讓觀賞變得不再枯燥乏味,根據自己的需求去選擇性的感受與參與并獲取知識,虛擬現實技術不僅具有傳播信息量大、真實性和交互性的特性,在很大程度上吸引大眾的興趣,通過各種新媒體技術不僅能改變博物館在展現上的變革,從而更好地達到本質上想要傳達給大眾的信息傳播與推廣,使觀賞者在體驗的同時更好的獲取知識,在體驗的過程中變得更具主動性和參與性不再是被動的去參觀,從而帶給觀賞者更多的娛樂性和學習性。傳統形式上在展示紡織展品或工具上,只是單純的把要展示的物品放在某一空間向觀賞者展示,而且由于很多展品過于陳舊或在一定程度上被損壞,博物館出于對文物的保護,使得觀賞者不能直接去接觸這些展品,所以在參觀過程中很難調動自己的積極性去融入其中,在虛擬博物館互動展示的幫助下,完全打破了觀賞者被限制的可能性,把實際物體結合數字化的技術,虛擬的呈現在人們的眼前,在虛擬的環境中更好地沉浸在作品中,提升了觀賞者的參與度和互動性,這也是為什么這一技術越來越多的在博物館展示中被使用的一個很重要的原因之一。
例如,當觀賞者在博物館展覽中參觀某一件紡織物品時,過去都只是單純的用眼睛去看,聽導游或看文字的講解,簡單、片面的了解展品,而現在在虛擬現實技術的展示下,把現實與虛擬相結合,原本展示的物品還是可以進行展示,但同時創建一個虛擬的環境讓觀賞者參與其中,通過自身的體驗更好地與展品產生互動,參與者可以借助虛擬的技術親自去體驗紡織的過程,充分的體現了寓教于樂的性質,在獲取知識的同時也享受到參與的樂趣。針對紡織工具或物品的特性,加以一定的想象與設計,通過虛擬的情節真是的還原,把思想的主動權交給觀賞者去體驗,給他們創造出一個更為廣闊的想象空間,不僅是外在的感受同時也注重內在的感受,使大眾發自內心的去認識紡織技術的歷史,更好地傳承紡織和印染技術,傳播文化、學習知識,更好地將傳統延續。那么,如何使觀賞者更好地提升參與度和體驗感,在虛擬展示設計中更好地呈現效果,在對展品進行展示時界面的功能性是為了更好地給觀賞者提供人性化的服務,觀賞者可以在虛擬的空間里瀏覽,感受在虛擬的空閑下真實的體驗感,沉浸式的體驗讓大眾在參與的過程中強烈的感受展品,展品變得有生命力,不是單純的放置在大眾面前,而是更具情感性、審美性、交流性,同時觀賞者在很多方面得到滿足,再配合文字、圖片、聲音的展示,讓參與者在一個輕松的氛圍中,便捷、高效、隨時隨地的獲取信息,這也是虛擬博物館在交互性上很重要的體現,使觀賞者通過全身器官的感受更加全身心的體驗并參與到其中,全方面、多感官的去接受信息,更好地了解展品的背景與內涵。
虛擬紡織博物館作為現代科技與傳統藝術相結合的產物,開創了全新的發展,交互展示設計作為其中一個重要的特征不容小覷。如何借助虛擬現實技術和交互性能更好地突破、創新,在展示展品的形式上有更多樣化的創造,是值得我們不斷去研究與探索的,利用先進的科技,突破傳統的形式,讓紡織技術的價值得以更好地完善、傳播,使歷史的文化產物更好地融入到我們的生活當中。
三、虛擬紡織博物館的創新與展望
現如今,隨著數字化技術和新媒體的發展,博物館在展現的形式上越來越趨向于虛擬化,利用現代技術手段有效的增強了互聯網信息的流量,這也促進了博物館將所展示的展品信息資源化,得以更好的傳播與推廣,日益發展的新媒體技術,為虛擬紡織博物館在展示上提供了堅實的基礎,很多博物館都將這種高新技術引進到日常工作和展示展品中,系統地將其文物資料以及研究成果進行數字化、信息化的整理。
多媒體交互技術應用在博物館展示設計中仍需要我們不斷探討與提升的,以往在設計的觀念中有些新技術的不適應,可能會在實際操作和設計時出現一些問題。比如過分強調這個多媒體交互技術,而使展示內容太過空泛;使用多媒體交互技術與展出效率不成正比;科學技術的呈現方式與觀眾需求不相符的問題等等。因此,日后運用多媒體交互技術在展示設計中的應用時,將更加注重解決如何展示設計與展示內容更好地結合,交互技術如何與傳統展示方式很好結合的問題上,逐步建立使用技術作為承載創意表現基礎的觀念,依據多媒體交互技術,結合展出方的特點和所要展出的內容,并在此基礎上通過拓展多媒體交互技術和交互設計的趣味性,提高觀眾的可參與度,將會極大地推動展示設計的發展。
加入交互性的展示設計在很大一部分程度上,可以更好地調動觀賞者的積極性與參與度,提高他們在參觀展品的過程中的興趣,這也意味著觀賞者并不是被動的參觀,而是主動的體驗并參與到展示的內容當中,改變的傳統觀賞者只能被動的參觀,不再是一個旁觀者的身份,更加主動的與展品進行接觸與互動,產生一定的交流,這一技術在日后的發展中有著可觀的前景,給傳統博物館帶來新的展現形式的同時更好地傳播紡織技術與傳統文化,讓兩者更好地相互融合,并帶來更大的價值體現與發展。(作者單位:武漢紡織大學)
參考文獻:
[1] 《多媒體交互技術在展示設計中的運用》魏長增,傅興。北天津工程師范學院。
[2] 《多媒體背景下的展示設計研究》蔡靜。南京藝術學院碩士論文。
[3] 《交互設計的理念和方法在科普展覽中的應用》關琰。清華大學美術學院。
[4] 《交互設計在博物館中的應用》陳碧如。第三屆交互設計國際會議論文。
[5] 《正在興起的數字化博物館》甄塑南。中國博物館。
摘
要
制造業是一個國家和地區經濟發展的支柱產業。制造網絡化是現代制造業發展的重要趨勢之一。當前我國廣大制造企業特別是量大面廣的中小企業普遍存在資金匱乏、規模小、技術含量低以及人才缺乏等特點,從而嚴重影響著企業的產品開發能力。因此利用現代信息網絡,聯合相關企業、高校以及科研院所進行協同產品開發已逐漸成為現代企業面對激烈競爭的一個重要發展戰略。近年來,許多專家學者正在從事相關的研究和應用工作,但現有的研究大多圍繞總體思路和具體技術,真正應用成功的系統較少。本文將在網絡化協同產品開發的工作支持系統和實用模式等方面作一些探討和研究。
論文在分析國內外網絡化協同產品開發先進模式及其相關技術的基礎上,結合課題組前期的研究和實踐,提出了一種能夠支持企業異地產品開發工作的模式——網絡化協同產品開發工作支持系統(Networked Collaborative Product Development Work Supporting System);建立了網絡化協同產品開發工作支持系統的體系結構和運行模式。網絡化協同產品開發工作支持系統的體系結構包括目標體系、結構系統、功能體系。
在研究了其體系結構和運行模式的基礎上,論文研究了網絡化協同產品開發工作支持系統的技術體系。網絡化協同產品開發工作支持系統的技術體系包含了一系列支撐技術和實現技術。論文重點研究了其中的軟件開發技術、多媒體交互技術和設計信息管理技術。
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數字媒體方向課程體系的建設以創新性復合型人才培養為基本指導思想,重視實踐課程的開設,使學生所學習掌握的方法具有充分的實效性,真正做到學有所用,以適應未來的工作崗位,成為本行業和企業所歡迎的有用人才。課程體系分為軟件工程專業核心課程模塊、數字媒體方向核心課程模塊、專業實訓、畢業實習和畢業設計(論文)等模塊。
1.1核心課程
軟件工程專業數字媒體技術方以軟件工程專業為主線構成專業基礎和專業主干課程。其中,計算機與軟件基礎課程有:計算機導論、程序設計入門、面向對象程序設計、數據結構與算法、Java程序設計、計算機組成原理、數據庫原理、計算機網絡、操作系統、編譯原理、信息安全技術、計算機體系結構以及J2EE與中間件技術;軟件工程專業課程有:軟件工程導論、軟件測試技術、需求分析與UML設計、軟件項目管理與過程控制;數字媒體技術專業課程有:數字媒體技術導論、計算機圖形學、數字圖像處理、網絡流媒體技術、用戶界面設計、視頻音頻制作與處理、數字影視特技應用、高級游戲特性與游戲引擎、人機交互技術、虛擬現實技術與應用、高級腳本與插件技術等。對于實踐性較強的課程開始單獨的實驗課程和配套的課程設計。
1.2特色課程
計算機網絡游戲由計算機技術、藝術設計學和計算機動畫以及計算機圖形圖像技術高度交叉結合,目的是培養具有扎實的游戲編程功底和良好的邏輯思維習慣,具備較強的審美能力和一定的藝術素養,熟悉游戲產品開發流程,具有一定的策劃能力,能在游戲公司、門戶網站、手機運營企業、動畫公司等單位從事游戲設計、游戲開發、游戲制作、游戲策劃、游戲運營等方面工作的富于競爭力與創新精神的高級復合型人才。計算機游戲程序設計。課程目標:本課程主要學習普及游戲開發理念,培養游戲開發氛圍,挑選有潛力的學生組成開發團隊;傳授游戲開發中的程序設計要素,特別是游戲引擎開發的基本知識。通過本課程的學習,學生能夠掌握游戲開發的基本理念,熟悉游戲開發的基本技巧和流程,并具備從事游戲程序設計工作的基本技能。虛擬現實與數字娛樂。課程目標:本課程主要介紹虛擬現實的基本概念及其系統組成、相關的軟件技術及虛擬現實的應用,并介紹了當前數字娛樂的現狀,發展和一些關鍵技術。內容包括:虛擬現實的定義、特性和組成,虛擬世界的創建和管理,虛擬現實中的視覺計算,虛擬現實中的交互技術,虛擬現實中的聲覺計算,增強現實,分布式虛擬現實,虛擬現實應用,與虛擬現實相關的數字娛樂技術。
2實踐教學體系
培養符合時代需要的創新性人才,就要強化實驗教學的開放性和多層次化。基于創新性原則和以生為本原則,結合培養目標和自身教學特點,數字媒體技術方向實踐教學體系分為課程實驗,專業實訓、畢業實習和畢業設計三個方面,各實踐環節之問相互協調、相互銜接、循序漸進。
2.1課程實驗
依照實踐能力培養循序漸進的原則,根據實現數字媒體技術專業基本能力培養的系列課程,并按照系列課程的復雜度和規模設計實踐環節,開展了多層次課程實驗教學,根據學生的需要和實踐能力培養的漸進規則,將實驗課安排大學四年的各個環節。多層次實驗教學是指在實驗大綱與目標的規范基礎上,將實驗項目設計成基礎型、綜合設計型、研究創新型不同層次的實驗。同一學生從基礎規范一綜合設計一研究創新這樣難度遞增的實驗項目中逐漸進行訓練,實現系統培養學生綜合實踐能力。課程實驗主要包括:手繪訓練、視頻特技與非線性編輯、多媒體網頁設計、移動娛樂軟件開發、網絡娛樂軟件開發、界面設計課程設計、虛擬現實開發課程設計等。
2.2專業實訓
專業實訓作為知識、能力、綜合素質教育的結合點,成為數字媒體技術專業實踐教學的重點之一。專業實訓是對課堂教學具有延伸作用,是學生培訓職業能力、熟悉職業環境、了解實際知識的重要渠道。通過專業實訓,學生不僅可以把所學轉化為所用,還能使學生在學習操作過程中通過不斷調整自己的知識結構來慢慢適應相應職業崗位,鍛煉職業的能力,為實習以及今后走向社會積累經驗、打下基礎。我校軟件工程專業是校級專業綜合改革試點專業,以爭建微軟IT學院、HP軟件學院為契機,與知名IT企業開展深度合作,聯合培養具有國際視野的軟件開發、軟件測試和服務外包人才。與中軟國際、Tarena(達內)科技等十多家IT企業聯合建立了實習實訓基地、就業基地。
2.3畢業實習和畢業設計
畢業實習是學生將前期學習到的知識運用到生產實踐中,真正了解、感受未來的工作,鍛煉自己各方面的綜合能力。真正實現與行業需求的專業實踐能力對接。能勝任相應崗位的工作,從而積累工作經驗,為就業做準備。為了增強學生和指導老師對畢業設計(論文)及畢業實習的重視,提高畢業設計(論文)的質量和提高學生在畢業設計(論文)及畢業實習實踐環節獲得的實踐能力,也為緩解畢業設計時間(論文)不足,筆者將畢業實習與畢業設計(論文)有機結合,實行“畢業實習+畢業設計”相結合的模式,學生畢業設計的內容來自于畢業實習,并且畢業設計的內容要將畢業實習的內容進行一定的升華,除體現學生四年來所學知識綜合之外,還要體現出學生的創新能力與科研能力,達到培養創新型、復合型人才的標準。
3結束語
【關鍵字】增強現實技,虛擬現實,ARToolKit,碰撞檢測,算法相交測試,虛實碰撞
緒論:增強現實技術(Augmented Reality,以下簡稱 AR)是隨著虛擬現實(Virtualreality,以下簡稱 VR)技術發展起來的一種新技術。碰撞檢測算法作為虛擬現實(Virtual Reality,VR)領域中的一個重要組成部分,其主要作用是判斷虛擬空間中的兩個物體是否共享了部分空間。
通過對 VR 進行建模,構成虛擬景物,并融入真實場景或物體,從而呈現給用戶一個虛擬對象與真實環境融為一體的增強現實環境,擴展了虛擬現實應用。雖然目前 AR 技術已應用到娛樂、訓練、醫療和教育等各個方面,但目前 AR的進一步應用還是受到虛實交互相關的關鍵技術研究的限制。虛實交互技術指的是在 AR應用中,虛擬物體與真實場景、物體或交互工具間的交互技術。
碰撞檢測算法作為虛擬現實(Virtual Reality,VR)領域中的一個重要組成部分,其主要作用是判斷虛擬空間中的兩個物體是否共享了部分空間。隨著 VR 及其子領域增強現實(Augmented Reality,AR)的快速發展,人們對虛擬場景的真實感要求越來越高,能夠滿足實時性和精確性的快速碰撞檢測算法成為了研究熱點,其中基于包圍盒的碰撞檢測算法尤為受到關注。在 AR 中,由于虛擬場景混合在真實世界中,更需要實時的碰撞檢測以保證逼真效果。本文對基于包圍盒的碰撞檢測算法做了深入研究,提出了一種改進的高效算法;基于本文提出的高效碰撞檢測算法實現了若干具有交互性的增強現實應用。
(1)綜合分析了各種包圍盒的特點,特別是 Sphere 包圍盒和 OBB 包圍盒的構造過程;深入研究了 Sphere 和 OBB 結合形成的混合包圍盒層次結構,以及基于這種混合結構的剛體間的碰撞檢測算法。
(2)分析和研究了增強現實開發包 ARToolKit,利用本文提出的高效碰撞檢測算法在 ARToolKit 中設計并實現了一種簡單的交互功能;結合開源的物理引擎 ODE 和本文提出的碰撞檢測算法,基于 ARtoolKit 開發包設計并實現了高爾夫球運動中的推桿過程的具有交互性效果的增強現實模擬應用,程序運行結果顯示,增強現實效果明顯,交互性比較強,這些應用顯示了算法的穩定性和可用性,并展現了增強現實的應用前景和吸引力。
(3)提出利用 AIS 算法檢測 AR 應用中是否有虛擬與實際物體在交互過程發生碰撞;提出了 AR 碰撞后虛擬物體響應變形的體素 CA 變形模型(VoxelDeformation Cellular Automata, 以下簡稱 VDCA)。AR 碰撞檢測技術包括在 AR應用中檢測虛實碰撞事件的發生并在碰撞發生后進行快速碰撞響應。無論是檢測碰撞的發生還是對于碰撞的響應,都要求實時處理,對于碰撞響應,更要求有較快的實時渲染算法。由于 AIS 算法具有分類精確,對于原始數據維數與其它要求不敏感等特點,因此,本文對于碰撞檢測中的快速高維數據處理的難題,創新地引入了啟發式的算法 AIS,建立調整相關 AIS CD 的實時處理模型,很好地解決了AR 應用中虛擬與實際物體交互中的碰撞檢測發生的檢測問題,并進行了仿真分析。
二、碰撞檢測及算法
碰撞檢測是用于判斷若干物體在某一時刻是否占有相同區域的技術,它在CAD/CAM、計算機圖形學、3D 游戲、機器人、虛擬現實和計算機仿真等領域中都非常重要。譬如,在增強現實系統中,由于虛擬場景和真實世界混合在一起,為了避免用戶產生視覺錯亂,碰撞檢測技術就必不可少。由于其重要性,在數十年的碰撞檢測算法研究過程中,人們提出了非常多的方法。當前,研究最多、最優秀的顯然是包圍盒分層結構法。
在基于包圍盒的碰撞檢測算法中,RAPID非常重要,該算法的提出者創新地提出并優化了用于 OBB 相交測試的分離軸測試法,簡化了 OBB 包圍盒的簡單性,從而可以利用 OBB 的緊密性構建出實用的 OBB 層次包圍盒樹和相應的碰撞檢測算法,并吸引更多研究者加入基于 OBB 的碰撞檢測算法研究當中,這其中包括 SAT lite 算法和 Dual算法的作者們。其中,Dual 算法的提出比較晚,其文獻于 2010 年發表在 Computer-Aided Design 學報上,因此本章提出的改進算法主要與 RAPID 和 Dual算法做性能比較。
包圍盒的主要類型有球包圍盒(Sphere)、軸對齊包圍盒(AABB)、方向包圍盒(OBB)、離散方向多面體(k-dops)和固定方向凸包(FDH)。球包圍盒和軸對齊包圍盒的簡單性好,與之相反,方向包圍盒和固定方向凸包簡單性差但緊密性好。離散方向多面比較特殊,它的這兩個特性有一定的折衷。目前,開始有一些研究采用混合包圍盒來同時獲得好的緊密性和簡單性,如 J.W. Chang 等人提出的 Dual 算法。
與 Dual 算法類似,本文算法基于 Sphere-OBB 混合結構并致力于降低 RAPID算法的 Cv,也就是改善 OBB 的簡單性。但本文算法相比 Dual 算法,其 Nv增加(與RAPID 相比)的更少,Cv也降低了更多。本章算法的切入點是 Dual 算法失靈的地方,即 OBB 各個邊長一樣長以及長短差別不大的情形。在這種情況下,Dual 算法的 OBB相交測試的精確性下降較大甚至很低。而本文的算法根據兩 OBB 的相對方向信息,在很大概率上推導出能分離 OBB 的分離軸,從而解決 Dual 算法的缺陷,特別是對于OBB 各邊長度差別不大的情形。
盡管越來越多的文獻在致力于各種更實用的碰撞檢測算的研究,例如多核并行環境下的、基于 GPU的以及物體可變形的等等,但是研究剛體間的純粹的碰撞檢測算法仍有價值,因為很多其他各種形式的碰撞檢測算法本質上仍基于這些基本的算法。
三、 基于包圍盒的碰撞檢測算法研究現狀
層次包圍盒樹(Bounding Volume Hierarchy)技術的主要思想是利用一個簡單的幾3何體將比較復雜的虛擬物體包圍住,并分層次從整體到局部建立包圍盒的樹狀結構;當檢測兩個已建立層次包圍盒樹的物體是否碰撞時,首先檢查兩個物體的頂層包圍盒是否相交,若不相交,則判定兩個物體未碰撞,否則再對次級包圍盒進行相交測試,直到葉子節點,即最底層的包圍盒所包圍的構成物體的基本幾何元素。因為包圍盒之間的相交測試相對比較簡單,且不相交的包圍盒,其較低層次的包圍盒之間以及對應的基本幾何元素之間肯定不相交,所以這種方法可以快速排除很多不需要檢測的基本幾何元素,從而大大加快碰撞檢測的速度。基于層次包圍盒結構的碰撞檢測算法的時間復雜度可以由概括性的公式(1.1)來表示:
T= Nv × Cv + Np × Cp (1.1)
式中各個參數的含義如下:
T:算法執行的總時間,Nv:包圍盒相交檢測總對數,Cv:包圍盒相交檢測平均花費的時間,Np:組成虛擬物體的基本圖元的相交檢測總對數,Cp:圖元對相交檢測平均花費的時間。Nv 和 Np與包圍盒的緊密性(tightness)相關,而 Cv與包圍盒的簡單性(simplicity)相關。因此,算法的時間復雜度與建立層次樹所使用的包圍盒的緊密性和簡單性有很大關系。包圍盒的主要類型有包圍球(Sphere)、軸向包圍盒(Aligned Axis Bounding Box,AABB)、方向包圍盒(Oriented Bounding Box,OBB)、k-dops(Discrete OrientationPolytopes)包圍盒和固定方向凸包(Fixed Direction Hull,FDH)等。
其中,Sphere和 AABB的簡單性相對較好,但是緊密性比較差;與之相反,OBB和 FDH的簡單性比較差但緊密性好。k-dops則比較特殊,它的這兩個特性的好壞取決于 k 的取值,是有彈性變化的,一般來說 k 越大,緊密性越好,復雜性也越高,選擇合適的k 值才能實現較好的綜合性能。各種包圍盒均有一定的優勢和缺點,都不能適用于所有場合,因此有必要結合多種包圍盒的優點來構建混合層次包圍盒樹,以進一步提高碰撞檢測算法的速度。由于物體旋轉時 Sphere 包圍盒不需要更新,因此這也是它的一個優勢之一;OBB 包圍盒緊密性比較好,降低它的相交測試復雜性可以成為一個研究方向。
近年來出現了將 Sphere 和 OBB 相結合的做法,可以同時利用 Sphere 的簡單性和 OBB 的緊密性以獲得更好的綜合性能,如:Jung-Woo Chang提出的 Dual 算法同時利用了 Sphere 和 OBB。本文的改進算法亦基于此,并致力于簡化 OBB 相交測試。Gottschalk S最先在 RAPID 算法中提出了基于分離軸測試的 OBB 相交測算法,極大地增加了基于 OBB 的碰撞檢測算法的適用范圍。Van Den Bergen和 Jung-Woo Chang等人分別提出了針對分離軸測試的改進算法,其核心是相比 RAPID 算法,犧牲 OBB 相交測試結果的精確性,換取測試過程的簡單性。
Van Den Bergen 提出的算法稱為 SAT lite,其算法在進行 OBB 相交測試時僅僅在6 個方向向量上進行分離軸測試,其算法速度比 RAPID 算法有所提高。Jung-Woo Chang 提出的 Dual 算法利用了 Sphere-OBB 混合結構,在 OBB 相交測試中,只使用長度較短的 5 個軸進行分離軸測試。Dual 算法與 SAT lite 相比,其 Cv有所增加,而 Nv有所減少,總體性能高于 RAPID 和 SAT lite 算法。
靜態碰撞檢測是指某一時刻針對物體進行的一次碰撞檢測,在一個動態虛擬環境中,一般隔一定的時間段進行一次靜態碰撞檢測,這稱為離散碰撞檢測算法。離散碰撞檢測算法存在漏檢和穿刺等問題,需要通過一些優化方法來消除或降低這些問題所產生的影響,如自適應步長法、回退法等。連續碰撞檢測算法可以更好地解決這些問題,但是這類算法的計算速度比較慢,特別是在大規模虛擬場景中很難實現實時的碰撞檢測;因此,雖然離散碰撞檢測算法存在一些缺陷,但由于其速度較快,能夠實現較好的實時性需求,目前仍是碰撞檢測研究領域的熱點。而離散碰撞檢測算法是基于靜態碰撞檢測的,因此提高剛體間的靜態碰撞檢測速度仍非常有價值。
四、利用增強現實展現碰撞檢測算法的測試過程
非一個增強現實應用,只是利用增強現實的與真實世界融為一體的特殊效果來展現碰撞檢測算法性能的測試過程。傳統的碰撞檢測算法的測試,如第三章所敘述的,在測試過程中,只能看到很多數字,即便用圖形系統渲染出來,也只能在屏幕上看到平面效果,而且無法隨意地切換角度觀察物體的距離和相互之間的方位。本節使用增強現實開發包 ARToolKit 將用于測試碰撞檢測算法性能的兩個虛擬物體注冊到標識物上,而測試用的位姿數據則先于注冊位姿矩陣 M 與虛擬物體作用,在 OpenGL 渲染系統中,即先將測試用位姿矩陣壓入模型視圖矩陣堆棧,再將注冊位姿矩陣 M 壓入模型視圖矩陣堆棧。這涉及到 ARToolKit 與 Benchmark 程序的結合 過程:
首先Benchmark 程序從文件中獲取物體的三角面片信息和測試用的位姿數據,并更新物體的狀態;然后,ARToolKit 從 Benchmark 中獲取物體的信息,并使用位姿信息進行渲染; Benchmark 將物體之間是否發生碰撞和使用被測試的碰撞檢測算法測試當前狀態的物體所花費的時間以及其他數據發送給 ARToolKit;最后:ARToolKit 將測試結果信息顯示出來。
參考文獻:
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【關鍵詞】分布式虛擬現實;虛擬展覽館;人文教育
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2009)05―0073―03
一 問題的提出
當前,人文教學的“工具性教育”弊端呈現突出。“工具性教育”是指把人培養成工具,把教育當作工具來使用的一種觀念形態的教育思想。[1]學生對“工具性教育”往往采取消極與反抗的情緒,不利于學生的成長;教學中的“人文教育”的嚴重缺失,開始從潛在危機走向具體的社會精神缺陷。[2] [3]由于人文精神的匱乏,民族的文化認同和歸屬感逐漸消失,不利于民族的發展。針對人文教育中存在的問題,我們應當探討如何利用成熟的條件和資源加以改進。學校教育中的人文教育資源特別是詩歌、歷史文化資源容易用虛擬現實技術模擬,有助于激發學生學習動機,促進學生發展,因而提出利用虛擬展覽館開展詩歌人文教育。本文在分析基于ABnet的分布式虛擬現實的基礎上,依托建構主義學習理論,構建分布式中國古代詩歌文化虛擬展覽館系統,并與多種現代教育技術媒體結合,結合傳統的現實展覽館和多媒體放映館的特點,通過網絡呈現在學生面前,使學生身臨其境,以逼真的視、聽、觸覺為一體的虛擬學習環境和學生的主動性學習機制有效結合,提高學生的人文素養。
二 虛擬展覽館系統設計的理論分析
1 分布式虛擬現實概述
虛擬現實(virtual reality)是指利用計算機生成一種模擬環境,通過多種傳感設備使用戶投入到該環境中,實現用戶與該環境直接進行自然交互技術。[4]虛擬現實分為桌面虛擬現實(desktop virtual reality)、沉浸式虛擬現實(immersive)、增強現實(augmented reality)型虛擬現實、分布式虛擬現實(distributed)等類型。分布式虛擬現實是指在多個地理上相互獨立的用戶,實時的通過計算機網絡連接在一起,共同分享一個虛擬空間,一起體驗虛擬經歷,使虛擬用戶達到一個更高的境界。桌面型的的分布式虛擬現實的實現方法很多,如:借助于Java進行實時通訊的Vrml語言設計的分布式虛擬現實、利用VirTools Dev和Multi-user Sevre快速高效制作的多人連線應用程序、利用Atomsphere服務器建立的分布式虛擬現實等,它們在性能上各有其優缺點。本文采用ABnet與Vrml語言構建分布式虛擬現實,其中,ABnet[5]是由美國人Rick基于java開發三維多人在線聊天服務器。
2 虛擬展覽館系統設計的理論基礎
虛擬展覽館系統的設計以建構主義學習理論為基礎。建構主義學習理論認為,學習之所以產生,是由于一個主動的、自我調整的學習者在解決問題的過程中,從經驗和獲取經驗的環境中獲得意義,從而建構個人意識。每個學習者都是在自己已有經驗的基礎上,以其特殊的方式在特定的環境下建構的。學習者獲取知識的多少取決于自身經驗建構有關知識的能力,而不是取決于學習者記憶和背誦教師講授內容的能力。[6]建構主義學習理論的四大要素為:情境、協作、會話和意義建構。虛擬現實技術在虛擬展覽館、虛擬博物館、網絡游戲等領域的應用,體現了建構主義的意義和思想。虛擬現實技術是指通過特殊的輸入設備和一些能實現三維圖形和三維音效的特殊輸出設備來模擬人和環境間的交互技術。虛擬現實技術應用圖形、聲音和圖像再造逼真的情境,使學習者身臨其境。在現代教育技術環境中,虛擬現實技術能構造出最佳的課堂教學環境,將學生置身于其中,以求獲得最佳的教學效果。它能創造和展示各種趨于現實的學習情境,把抽象的學習與現實生活融合起來,激發學生的思維。它可以克服傳統班級授課制限制學生主動性和獨立性的缺點。用虛擬現實技術“構筑”的課堂,學習者可以是一個或多個,教學模式可以多樣化,教學方法可以任意選擇,教學進度可以多方控制。在教學過程中,學生可以同教師一起成為教學的設計者和控制者,使師生的主體性都得以發揮。
三 虛擬展覽館系統的運行環境及其實現
1 虛擬展覽館系統的運行環境
以Web為運行平臺,采用瀏覽器/服務器(B/S)結構在Web上進行分布式展示和交互,系統接受來自客戶端可視化輸入和交互操作,并根據客戶端的不同請求以逼真視覺、震撼的立體聲、交互觸覺向瀏覽者展示不同的虛擬效果。在服務器端配置IIS服務(支持論壇和個人空間)和AbnetServer服務(支持分布式虛擬展覽館)。在客戶端安裝相應的三維瀏覽插件,如:BS Contact VRML-X3D、Complayer、Cortona。客戶端服務軟件,如AbnetClient.exe。瀏覽者利用Web通過相關的插件對虛擬展覽館進行瀏覽和多人連線交互。
整個虛擬展覽館系統由三維展覽廳、二維論壇以及個人空間組成。展覽廳在3DMax建模的基礎上利用虛擬現實語言Vrml對各種模型進行整合來實現,與以往Flash實現的二維虛擬現實環境相比,具有更強大的沉浸性和音效性,給瀏覽者提供了一個更加接近現實的逼真環境。論壇和個人空間通過ASP、PHP等技術來實現,這方面的技術在國內相當成熟,與三維空間相結合從而使系統更加的完善,功能更強大。
2 虛擬展覽館系統的實現
(1)展覽廳的設計
以時間為分割線把展覽廳分為東周春秋展覽館、漢朝展覽館、唐朝展覽館和宋朝展覽館四個部分。
按照朝代順序把中國歷史上眾多優秀的詩歌文化都清晰的展現出來,符合人們的邏輯思維,更容易被學習者記憶和接受。展覽廳在三維虛擬空間里,通過相關的詩詞、雕塑、圖片、聲音、視頻以及相應的發言平臺向學生展示中國古代詩歌文化所蘊含的中華民族的優良傳統和民族精神,從而使其在現代社會得到傳承和發展。在展覽廳里,學生可以自由的漫游,還可以看到其他同學,賦予展覽廳情感色彩,如同在真實的展覽廳里,逼真的虛擬場景充分體現了建構主義理論強調的“情境”構建。學生點擊相關的圖片、雕塑和詩歌,打開其詳細的網頁介紹,使知識的呈現更加的詳實。點擊圖片、雕塑和詩歌附近的按鈕,可以打開相應的聲音介紹和視頻介紹,使知識更直觀化、形象化,容易為學生所獲取。在展覽廳下方設有“學生即時發言”板塊,學生在展覽廳里可以通過這個“即時發言”板塊進行相互交流。
(2)論壇的設計
論壇主要用于學生之間的協作交流。學生可以在論壇里對不同的詩歌文化內容板塊發表自己的觀點,利用論壇的文字、語音視頻和其他同學進行交流,教師通過論壇組織學生進行分組交流討論。論壇具有記錄功能,記錄學生在展覽廳點擊內容的次數,根據次數在論壇的熱點知識庫中對內容進行排名,教師按照熱點知識的排名組織學生進行學習。論壇提供了相關的學習資源,如電子書籍、教學課件等。論壇根據每個學生發表觀點或評論的次數給每個學生積分,學生憑積分可兌換自己需要的學習資源。此外,論壇系統具有一定的過濾功能,對學生的發言進行檢索,防止不文明語言的出現。論壇形成了一套良好的評價反饋機制,充分體現行為主義的“刺激―反應―強化”的聯結,學生在不斷的“刺激―反應―強化”的過程中提高自己對詩歌文化學習。
(3)個人空間的設計
學生注冊后,系統會自動分配個人學習空間,為學生提供一個學習交流平臺,有利于學生展示自我,發表學習心得體會。空間會跟蹤記錄進入個人空間的訪客,有利于回訪,由一個點向四面八方延伸,最大程度促進資源共享。學生可以修改個人空間,如空間布局、背景圖案、空間形象、空間動畫重新裝飾、設計。空間系統提供相應的優秀學習資源供學生使用,但學生必須通過論壇積分才能獲得,這勢必會激發學生學習的動機。此外,系統根據學生的論壇積分給學生一定的權限,部分或全部獲得優秀資源,但是有一定的使用時間限制,如同玩家在網絡游戲獲得游戲裝備,形成一個良好的學習環境,促使學生積極主動去學習。
四 虛擬展覽館在人文教育中的應用
首先,教師向學生介紹虛擬展覽館系統的結構、功能及其使用方法,然后組織學生由登錄用戶界面進入虛擬展覽館。(如圖2所示)
教師在展覽館作為組織者、輔導者,扮演虛擬角色組織學生學習。學生進入展覽館后,扮演虛擬角色進行自主學習。教師通過發言系統及時回答學生提出的問題。學生在展覽廳里通過文字、圖片、語音、視頻來獲得知識,學生之間通過發言系統、論壇進行交流。在虛擬展覽廳的自主學習結束后,教師組織學生進行討論。系統論壇自動記錄學生點擊內容的次數并將內容按點擊數由高到低自動排序。教師依據論壇信息對學生進行分組,組織學生通過文字、圖片、語音、視頻等進行交流討論。教師根據發帖的數量和質量給學生加分,同時系統也會根據關鍵詞和發帖的數量自動給學生加分,最后由教師來對各小組作出點評,學生通過積分兌換精美的課件和各種優秀的電子書籍。教師可以圍繞一個關于中國古代詩歌文化的主題給學生安排相關的學習任務,學生在個人空間學習任務和個人的觀點,鼓勵學生通過學習獲得積分來設計自己的空間。教師定期對學生的空間從個性化風格設計到內容質量進行評比和檢查,對優秀學生給與積分獎勵。從而使學生積極主動學習,有利于學生主動性和創造性的發揮,形成了一個不斷循環的良好學習環境。
五 結束語
分布式虛擬現實技術的優勢曾經在網絡游戲中發揮的淋漓盡致,逼真地三維虛擬環境,震撼的立體聲音、強大的交互功能使玩家如癡如醉。隨著信息技術的不斷發展和教育需求的不斷提高,學習環境的構建顯得越來越重要。分布式虛擬現實技術在環境構建上的獨特優勢及強大虛擬交互功能、跨越時空的特性越來越受到教育界的關注。本文從視覺、聽覺和觸覺三個方面研究了基于ABnet的分布式虛擬展覽館在中國古代詩歌文化展覽中的多人在線技術、交互技術以及聲音和視頻的展示技術,與以往的基于HTML標記語言構建的網上展覽館相比,更加顯示出它的沉浸性和環境的逼真性,其三維立體音響功效也是二維展覽館所無法比擬的,甚至可以與現實展覽館相媲美。這將對傳統教育環境造成一定的沖擊,也為教育教學提供了新思路,分布式虛擬現實技術與教育的結合必將對遠程教育產生深遠的影響。
參考文獻
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[關鍵詞]游戲引擎;機械動力仿真;虛擬現實技術
中圖分類號:TP391.9;TD672 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)33-0225-02
一、引言
三維游戲由于引擎技術在建模技術、物理引擎技術、復雜環境的高質量實時渲染技術、動畫技術、人工智能技術、對象的行為控制技術等各方面不斷的完善和強大,已經極大地引起了人們的關注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂產業的開發,更多的滲透到了教育軟件開發、虛擬現實應用、動畫影視(特技)制作、軍事訓練、實時模擬等人類生活的各個領域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。
游戲引擎技術尤其物理引擎技術不斷的研究發展,讓我們意識到仿真虛擬機械動力的可能性。利用游戲引擎虛擬機械運動,將為開發教育游戲中的虛擬物理實驗、網上數字科技館、娛樂型游戲中的機械道具和多樣化游戲任務等具有重要的應用價值和研究意義。
傳統的機械動力仿真技術和虛擬現實技術雖然在一定程度上也能虛擬機械的運動,但是由于那些技術不可避免的弊端對機械動力仿真技術應用在其他領域形成了瓶頸。傳統的機械工業仿真技術缺乏交互性,設計復雜,表現單調。隨著多媒體技術、計算機動畫技術、虛擬現實技術、網絡技術等技術的滲入,以VRML(Virtual Reality Modeling Language虛擬現實造型語言)或Cult3D為代表的技術給機械仿真領域帶來了交互性,但是由于傳統的虛擬現實技術固有的特性,如運動行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統實現復雜等,使得基于游戲引擎技術虛擬機械動力的技術具有很大的優勢和更大的發展前景。
本論文研究的技術充分利用了游戲平臺的優勢,它不僅具有傳統虛擬現實系統所有的優點,而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動力學模擬。從開發角度而言,游戲引擎的實時渲染能力、快速的計算能力、組件化、可重用性以及面向對象的編程方式等,都使得應用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡單的機械動力實例的核心技術。
二、機械動力仿真技術研究背景
概念設計是機械設計過程中的最初階段,主要目的是獲得產品的本質形狀。[3]機械仿真技術的發展為機械工業概念設計注入了新的活力。計算機運算處理能力的提高為機械系統的仿真提供了更好的基礎。
我國機械系統傳統的計算機輔助工具多數是AutoCAD, Pro/E, Solid Works, Solid Edge, 3D MAX等2D和3D軟件,此類建模軟件含有大量的圖形文件,容量較大,不利于網上傳輸和遠程控制。同時這種方式建立的三維模型是靜態的,動畫是設計者事先設計好的一副副二維動畫,用戶只是被動的接受,而不能按照自己的意愿進行實時交互式仿真。
虛擬現實技術作為一種更為人性化的交互技術,近幾年來逐漸滲透到各個應用領域。虛擬現實技術的沉浸特征、交互特征和構想特征,剛好彌補了上述傳統方法的不足。因此,運用虛擬現實的方法實現機械設計系統成為必然。傳統的機械仿真都是代碼編寫控制的運動效果,沒有實現通過物體間力的作用而讓物體產生運動,所以不免比較生硬,不能具有可復用性和柔性。
綜上可知,機械工業虛擬仿真技術由于其復雜性、綜合性決定了開發的困難,因此勢必需要一些工具來輔助開發,游戲引擎由于其本身的特點,成為開發機械工業虛擬系統的有力工具。
三、游戲引擎技術
1.三維游戲引擎
一般而言,三維游戲引擎包括:引擎內核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統、3D模型和圖像庫、網絡引擎、輸入系統。三維游戲引擎中各子系統關系可由(圖1)表示。
2.游戲引擎技術的優勢
(1)利用游戲引擎可以簡化系統制作的復雜度,縮短開發時間,降低制作成本。
(2)游戲引擎中強大的物理引擎為該機械動力仿真系統提供了保障,這也是不同于其他虛擬現實技術的閃光點。
(3)該游戲引擎能快速嵌入到網頁中運行,因此,極大的活躍了網頁式三維虛擬現實技術,因為傳統的三維網頁虛擬技術在WEB中運行效果不是很好,運行緩慢,效果單調,交互性差,游戲引擎技術的支持在一定程度上可彌補這些不足。
(4)游戲引擎的最大特點是可以實時渲染,這樣使得開發者可以及時瀏覽和調整系統。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運行時改動場景中物體的屬性。這樣的實時性改變,使得開發者能迅速獲得最佳的設置效果值。
(5)基于游戲引擎技術開發的機械動力仿真系統,具有游戲般的交互能力,活躍了機械展示的表達方式。
(6)在游戲引擎平臺上的二次編程代碼被稱為“腳本”,大多數腳本語言都是面向對象的編程特點,具有封裝、多態、可復用性等特性。簡單易學,使虛擬系統設計者易于開發應用。
四、主要結論
3D游戲引擎技術最大的特點就是它把一個程序中可以重復利用的部分,以精巧的模塊組織起來,將其規格化、最佳化,以利于程序重用技術。利用引擎不僅可以開發出“景物真實、動作真實、感覺真實”的三維系統,更重要的是利用它我們可以節省大量的人員和資金,簡化系統制作的復雜度,縮短開發時間,降低制作成本,并且游戲引擎普遍具有的FPS(First Person Shooting第一人稱射擊游戲)特性,這一特點可以巧妙的應用于交互設計中。游戲引擎的實時渲染、動態編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統的虛擬現實技術中存在的渲染耗費時間和硬件成本的問題。
3D游戲引擎最吸引人的是它的強大的PhysX物理引擎和真實的圖形渲染引擎。強大的功能會提升研究的成功性。從開發方面考慮,該引擎的腳本語言近似c#或javascript,使得開發輕車熟路,而且腳本是動態編譯的,運行速度和匯編接近,不會因為腳本的問題而影響系統的執行效率。從方面考慮,該引擎支持跨平臺,而且用該引擎開發的作品可以通過網頁直接運行,是3D虛擬現實作品輕松實現網頁漫游的良好解決方案。
參考文獻
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【關鍵詞】增強現實;兒童教育
中圖分類號:G40-05 文獻標志碼:A 文章編號:1007-0125(2017)11-0205-02
隨著數字媒體技術的發展,虛擬現實技術、增強現實技術、混合現實技術等高新技術不斷涌現。在此之中,增強現實又被稱為廣增現實,是一種實時的計算機攝影機影像的位置及角度并加上相應視頻、圖像、3D模型的技術,目的是借助屏幕把虛擬世界嵌套在現實世界并進行互動。現當代,增強現實技術在教育、醫療、軍事、古跡復原、娛樂游戲等領域中被廣泛應用。其中,在兒童教育方面的應用尤為突出,提高了兒童對游戲活動的積極性,以及促進了認知的發展和自我意識的增強。增強現實技術應用于兒童的教育中是新媒體技術質的飛越,改變了傳統教育領域中以讀物、玩具、繪本等產品為對象的教育形式,讓兒童可以通過移動智能設備將立體動感的虛擬形象實時疊加到真實的場景中并顯示出來,給人以強烈的沉浸感。增強現實技術作為智能科技,在兒童語言學習、藝術啟蒙、科普百科、歷史文化、智能游戲方面應用廣泛,致力于改變傳統的教學模式,以科技的力量,給予兒童趣味性的互動學習新體驗。
增強現實技術在兒童教育領域的應用越來越普遍,加拿大一家公司聯合Layar公司,利用增強現實技術,為兒童設計出可交互性世界地圖,通過智能識別獲取音頻和視頻,讓兒童可以認知不同地區的著名地標和不同種類的動物,促進兒童的好奇心。同時,增強現實技術作為與傳統教育模式與新型科技結合的紐帶,實現了兒童在生活中學習,在游戲中學習,在體驗中學習的教育新模式,交互方式的體驗效果也更加的便捷自然。
一、傳統兒童教育模式
傳統意義上的兒童教育主要以游戲、玩具、動畫的方式給孩子傳遞語言、情感、思想,教學過程中以知識導向來組織游戲為主,忽略了兒童在他們興趣中的重要元素。這種方式讓兒童處于被灌輸知識的位置,沒有互動性,從教學上看降低了學習效率,也間接地削弱了孩子的積極性。在如今新媒體技術發展下,兒童教育需要與新技術相結合,改變原有的單一教學模式,提升教學效率和內容的趣味性。美國學者尼葛洛龐帝在《數字化生存》中提到:“在印刷的書籍中,句子、段落、章節、頁碼按順序排列,由作者決定,也由書籍本身的物理結構所決定”。傳統的書本教育方式在三維空間上受到限制,而增強現實技術將教科內容以圖像、視頻、聲音等形式結合起來,實現新媒體技術與教育的融合。
二、增強現實技術在兒童教育中的特點
兒童階段是人生中最重要的一個階段,思想能力在這一時期逐漸形成,教育模式是兒童教育的關鍵要素。教育模式下的增強現實具有沉浸性、趣味性和交互性。增強現實技術在兒童教育中的普及,極大地推動了教育領域的發展。首先,增強現實技術利用三維立體模型讓兒童學習的內容可視化和形象化,即沉浸性。兒童可以通過AR移動設備來體驗增強現實中的情景物體,并可以從不同角度去觀察事物,達到教學的有效目的。在教育中,老師和兒童可以利用白板、虛擬3D模型、增強現實空間去了解被還原的史前生物。在Google黑科技中就展示了生物還原的一個例子:用AR的移動設備在森林中對樹葉或動物足跡進行掃描識別,通過數據資料的整合追溯到史前時期,探究恐龍生物和環境地貌的變化,讓參與者可以在視覺、聽覺和觸覺上有所體驗,同時也可以提升兒童的認知意識和趣味感。在教育中加入具有增強現實元素的可視化效果,可以增強孩童在概念意義上的形象化的理解,還可以讓兒童實時地與場景中的事物進行互動,使參與者沉浸在虛擬的環節中,體驗各種繪本內容的奇妙經歷。增強現實拓展了傳統紙質書本的感官沉浸,融合視覺、聽覺、觸覺等形成了一種多感官教學的方式。在科教興國的中國,實現增強現實技術教育化,開創教育環境新路線,進而使教育內容具有沉浸性。其次,增強現實將真實世界和虛擬世界結合在一起,在教育類游戲和虛擬空間以增強技術為載體使兒童可以體驗增強現實媒體技術的趣味性,讓他們可以直接接觸,感受到某種意義上的存在感,這種直觀的存在感可以提升兒童在知識層面上的認知度。
最后,增強現實具有一定的交互性。在傳統媒體技術上,是先在動畫模擬中設定了好了參數,繼而以機械單調的模式來展示學習。但AR技術就可以精確迅速的記錄下需要傳達的信息,并可實時地與參與者進行互動。增強現實實現了虛擬場景的自然逼真性,在教學上,更加注重兒童和事物間的接觸和互動。所以,在AR中利用顯示設備、注冊定位、虛擬結合和人機交互技術將教學信息聯系起來使其形象化、音頻化、可視化,讓兒童在增強現實中體驗到學習的樂趣,獲取學習的內容和周圍環境的信息,并通過互動交流來與小伙伴分享。
三、數字化兒童繪本
在兒童教育領域,利用增強現實技術創造出虛擬數字化學習環境是一種新穎的形式。在虛擬學習環境中,兒童可以從視覺、聽覺、觸覺等多角度與環境交互,而且能夠有效地得到反饋效果,并根據反饋效果對繪本讀物做出下一步操作,以此來建立知識與兒童之間的鏈接關系。AR虛擬學習場景中包含了便捷的工具欄目和形式內容,兒童學習中有更多的控制權。在數字化兒童繪本教育中,傳統繪本結合多重類型的技術,發揮了更大的潛能。基于數字化形態的快速發展,兒童教育的方式不再局限于傳統書本之上,處于生理、心理、情智急速發育階段的學齡兒童,更多的是對以肉眼所觀看到的具有趣味性的事物。而數字化繪本把紙質書本上的內容虛擬化通過智能設備以動畫、視頻的形式給兒童傳播科學知識,在虛擬互動中闡釋科學原理。
在擬數字化繪本的展現中,注重交互形式的多元化,能夠增進讀者的知識點,又可以帶給讀者不同層次的趣味感。兒童繪本可以通過立體虛擬事物的展示來激發兒童的參與與互動,AR增強現實兒童繪本在這方面有更大的優勢,在傳統的繪本教材上構建立體結構、孔洞、附加裝置可以作為繪本虛擬展示的觸發標志。利用增強現實技術,可以讓讀者回顧過去、直觀地體驗知識要點與美學特征,甚至可以重現經典的人類歷史故事和宇宙的變化形態,而這一切能夠借助于先進的可穿戴智能設備,便能虛實結合地營造出學習氣氛與環境。數字化兒童繪本將紙質書的閱讀感受與虛擬環境的特點結合起來,能提升閱讀體驗,提供信息支持,實現豐富的互動學習。據相關研究表明,具有沉浸感的增強現實讀本能夠提升學習者的學習意愿,高效地展示學習材料與成果,激發學習的興趣與熱情,鞏固長期知識的記憶與凝練。2008年,Freitas和Campos開發了SMART(system of augmented reality for teaching)系統,應用于兒童的概念數學上,例如運輸方式或動物種群等,取得了較好的教學成果。2009年英國廣播公司BBC的Edris利用增強現實技術設計了“地球、月球與太陽的互動游戲”,通過對10歲兒童的教學觀察與體驗,證實了增強現實技術是有效的教學認知工具。在兒童繪本中,增加增強技術的使用,實現增強現實立體書籍,內容形式上的轉變會讓兒童在觀看繪本內容和學習上由被動轉化成主動接受知識內容,提高了他們的趣味意識和知識的擴展。目前,增強現實技術在繪本中的應用主要顯示圖像、動畫、視頻和聲音,使用3D顯示屏、智能手機、智能眼鏡設計的應用程序來整合展示多媒體的教育形式。數字信息化的推動使得AR技術涉及軍事、農業、工業、娛樂和教育領域,其中在兒童繪本中發揮了重要作用。增強現實技術與傳統繪本的結合,展現給觀看者多維度的互動和虛實結合的效果,并加上聲音效果,增強了讀本的趣味性。因為增強現實又具有沉浸性、趣味性和互動的特點,適合兒童課外學習。增強現實在兒童繪本教育中的應用時現代教育的主流形勢,它結合兒童的心理特征,運用3D建模、數字編程和交互技術設計促進傳統紙質教育在多媒體時代下的融合。隨著移動媒體技術的發展,蘋果公司生產的iPad平板電腦擁有領先的技術,有多點觸摸屏顯示,能夠高清地觀察影像信息,移動了增強現實在兒童繪本展示上的便捷度。兒童繪本在增強現實產業上的比重還是比較重的,設計者用智能游戲、歷史故事、科普等內容來吸引大量的兒童,也正是這種教育模式的智能化,兒童在視野和知識儲備上有了新的變化。
四、總結
增強現實技術在當今兒童教育上有很大的前景,但同時增強現實技術也存在一定的局限性。在虛擬現實內容的制作和呈現方式上過于單一,并且在繪本教育中對于虛擬事物的制作由于設備硬件的限制不能夠完全普及到兒童教育中。這需要經過周期性的完善來重塑傳統的教育理念,用虛擬化的方式傳遞給兒童知識內容,保證教學方式的多樣化。
增強現實在兒童教育中的應用提供了嶄新的模式,由原先的單一機械地從書本上獲取信息,轉變成孩子可以主動地去從不同角度觀察學習知識內容,這是互動技術在教育中的突破。增強現實技術在兒童教育中的建立,也是一種新的教育模式和方法的誕生。
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作者簡介:
陸 凱(1992-),男,江蘇常州人,南京信息工程大學傳媒與藝術學院數字媒體藝術研究生;
關鍵詞:人本視角;經濟管理;復雜性
中圖分類號: F293 文獻標識碼: A
一、經濟管理復雜性的微觀成因
當今人類社會在與自然界的交互中充滿了復雜性和多變性,而且呈日益加劇的趨勢,各類金融危機、歐債危機、能源危機等時有發生且影響持久,以及地區沖突等事端不斷,帶給人們的教訓與反思沉重而深刻,對基于單一行為假設的傳統理論造成了強烈的沖擊和挑戰,也在孕育著極佳的發展機遇;同時高性能計算(HPC)、大數據時代的分析技術、e-Society或e-Humanity(信息化技術在人文社會科學研究中的應用)等高科技手段的迅猛發展,為完成巨量的行為計算、模擬復雜經濟的傳導機理、揭示人因社會中的人文復雜性等問題創造和提供了可行條件、有力支持與實現途徑。在現實迫切需求拉動與先進工具有力推動的“內外夾擊”下,深化行為分析、認知復雜經濟管理現象的強勁潮流正在形成,且勢不可擋。
非常態復雜經濟的表象與內涵
各類經濟主體受經濟和非經濟多方面的因素共同影響,表現出主動性、異質性、交互性和多變性等人本行為特征,如此使經濟系統(乃至所有的人類社會系統)要比自然或物理系統更加復雜。現實經濟運行中諸如轉折或拐點、突變、震蕩、分岔、結構的不穩定性、均衡的多重性以及混沌現象等;企業管理中如個別人對待遇的不滿、人動及謠言或騷擾等,若處理時稍有不慎,就會蔓延擴散到整個企業。此類問題,既不能以行為“非理性”為由排斥在理論研究的視野之外,也不宜在傳統的理模式下模仿照搬自然科學的做法,而且僅靠特殊、個案式的研究也遠遠滿足不了社會科學發展的需要。這些典型的非常態或復雜現象,常常會導致基于理性假設和因果關系分析的經典理論與計量實證方法的失靈。
2、從微觀行為視角透視經濟管理的復雜現象
經濟是人類為了自身發展與自然界進行的物質交換,微觀層面上若干異質性主體的交互行為(相互之間和與外界條件)導致了復雜多變的宏觀經濟現象,而這些個體決策行為又是受特定的宏觀環境和外部因素影響、制約并隨之發生演變的,如:個體投資者的不對稱行為與股市收益率的偏峰厚尾、異質性投機與股市泡沫等。這相應地要求經濟管理理論應包含兩方面的研究內容:一是資源(財富、要素)流動與配置;二是人(類)的自身發展。人類行為是社會經濟活動復雜性的主因或根源,通過深入分析關鍵行為特征、建立微宏觀連接的一體化模型、進行計算實驗等方式是可以認知復雜多變的宏觀現象(典型化事實)的微觀成因、涌現機理和誘變條件等問題的。個量生成總量的方式是多元化的,微觀個體的差異性,經過組合結構(傳導過程)的放縮、扭曲,導致復雜多變的群體總產出。一種理論是由某一視角、研究重點、主要方法組成的知識體系,同時也反映出研究者的立場觀點和價值取向。現代經濟管理理論的研究對象、結論應該更好地與中國社會發展環境中人的活動緊密結合,需要有古典與新古典經濟學的綜合,通過內生化異質的方法有望揭開人文復雜性之謎。
二、深化分析主體行為
傳統的經濟管理理論試圖以理性黑箱封裝多元化的行為屬性、以單一模式面紗掩蓋鮮活多樣的行為表現、以市場關系遮蔽個體行為與集體行為復雜內在關系的傳統經濟理論,已遠不能滿足深入揭示現實復雜性的迫切需求。人是多面的行為復合體:純生物本能意義上的行為屬性是先天的、穩定的,如刺激-反應行為模式;而社會經濟意義上的行為是個體與群體、自然屬性與社會屬性的統一,內在行為屬性決定外在行為表現,但行為表現又是情景依賴的,行為的演變是在相互激發的條件下實現的。因而,描述分析人的行為屬性和表現時,必須要深入到內在本質,并將其多元化屬性與復雜的外部環境條件對應聯系起來。
生物屬性和利益屬性的個體化決定了行為的異質性,交互行為和利益關系決定了個體行為的社會性和整體經濟活動的網絡式復雜性。刻畫市場主體的異質性與交互性等行為屬性,現實活動中的有限理性、非理性等所謂的異常行為,都可看成是主體行為對理性軌道某種形式和某種程度的偏離、轉折或分岔,也是可能造成經濟“非常規”運行和混亂的主要原因。觀察、實驗、記錄、概括、抽象、分類,真實全面地通過外化表現認知人類行為的本質屬性。在利用實驗等方法手段的基礎上進行微觀行為分析,能夠實現兩方面的功能,具體沿兩個方向展開:一是觀察獲得人類主體在各種設定場景下的真實反應;二是個體行動如何集聚成群體行動、影響資源配置等經濟活動。人的行為規律雖不同于物質運動規律,但也是可認知、可計算的。有了HPC 等現代計算技術工具的支持,不僅能對行為高度簡化、建立解析模型求其最優解,更重要的是,在深入、細微地刻畫和剖析真實行為屬性的基礎上,大規模、多方位、動態的數值模擬有助于認知經濟管理的復雜機理和傳導機制,揭示人文社會的復雜性。
三、基于主體行為的一體化建模與計算實驗
在深化行為分析的基礎上,若要在人文社會科學研究中引入實驗方法和行為建模計算來揭示復雜之謎,一體化建模是關鍵環節;并要圍繞行為深化這條主線,將影響因素、行為關系、演變過程等有機地聯系起來,納入一個方程體系(組)中,以便整體地分析宏觀復雜現象。
1、一體化建模原理與基準模型
將深化對微觀主體行為的認識與基于Agent建模(ABM:Agent-based Modeling)有機結合起來,將人類主體真實的行為屬性和表現賦予虛擬的Agent,并且在兩者運算模擬過程中不斷地交互驗證和校準,是能有效解決復雜經濟問題、并取得廣泛應用的一類基準模型,這或許能開辟研究人文社會科學特有復雜性更加可行高效的途徑。針對經濟管理的現實復雜性基于Agent行為的一體化建模,是根據所研究的具體問題,分別對不同主體,在不同部分、不同層次、不同方面對不同條件變化的不同反應建立相應的行為方程和模型,再將其(軟)連接起來,構建既能反映微觀特點又能呈現整體關系的一體化模型或綜合集成模型,是利用計算機仿真等現代科技手段探索解決復雜問題的中心環節和基礎平臺。
2、計算實驗的特點和HS與CA結合的實驗技術
有了一體化模型,就可展開計算實驗,其基本原理和方法流程與一般的實驗類同,并進一步通過運用HS與CA結合的技術,凸顯人文特征,更加適合研究經濟管理中的復雜問題。計算實驗的最大優勢在于基于多學科領域的知識交叉,借助HPC等技術,可行、高效地解決或推進原有理論方法難以解決的許多復雜問題。當然,這必需靠科學的設計原則、合理的技術展開路徑與精細的實施操作等來實現。一體化模型方法具有很強的包容性和靈活性,根據問題需要和可行條件,既能夠容納和連接各種現行的模型方法,又能有選擇性地聚焦討論任何特定的局部性問題。通過對原始數據的搜集與整理分析,對HS行為進行分類,在計算機模擬環境中對CA 設定符合現實的假設初始條件建立模型。社會計算注重人文主導的特性,強調人的全程參與和交互。從行為可計算角度講,是將HS行為在可實驗、可量化的基礎上實施科學計算;從計算實驗角度講,是讓CA活起來盡可能地接近真實行為,使基于CA的模型盡可能地反映HS 模型的實際運行;這樣既需方法導向的定向推進,又需問題導向的全面鋪開,兩種途徑能否有機地交匯融合,是決定計算實驗和CSS是否成功與健康發展的關鍵。
展望HS與CA結合的實驗技術與計算實驗模擬方法及拓展應用,以人機交互技術為依托的融合,勢必成為當代經濟管理研究的重要內容和潛在發展方向,且有旺盛生命力,相應建立的方法體系,更順乎自然、符合認知習慣,能更科學合理地分析、解釋、預見、指導現實;而將HS與CA結合是在微觀層面上邁出的關鍵一步。通過與當代經濟學、復雜性科學等學科理論的緊密結合,計算實驗這類思想和方法必然會在微觀行為、市場異象、結構過程演變以及不確定性機理分析等復雜問題的解決方面取得突破性的重大成果。
計算實驗隨著計算機硬件與軟件的飛速發展,在經濟管理應用中的優勢日益凸現,毋庸爭辯,其作為新興的學科在理論、方法上仍存在明顯的缺陷與不足,需要不斷地改進與完善,但可以預見的是,HS與CA相結合的實驗方法在復雜經濟管理問題分析及宏觀調控方面將會有令人振奮的應用前景。
結語
構建宏微觀一體化模型并進行計算實驗和數值模擬,有望為認知、揭示人與人類社會的自身發展及其與自然交互過程中的復雜性提供一種可行的解釋方法與分析路徑,將是推動經濟學和管理學持續和縱深發展的有力工具,為市場運作、企業管理實踐和經濟政策的制定與實施提供更加科學可行的決策支持。
參考文獻
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論文摘要:本文分析了多媒體教學的特點,利用部分高校不同專業學生的調研問卷,借助SPSS軟件探討了多媒體教學效果與多媒體教學特征的相互關系,提出了相應的對策建議。
一、多媒體教學與教育發展
多媒體技術是現代教育技術的一種,現代教育技術包括學習模型構建與學習錯誤診斷、任務分析和專家系統、微觀世界與問題求解、個別指導策略與對學習者的控制、交互技術與人機界面設計、過程住址和教育創新方法論等一系列模塊。多媒體技術吸收現代科技成果和創造性思維方法,為課堂知識傳播的發展提供信息通道和技術資源。多媒體教學模式側重感官刺激、大信息傳輸量,快速度高質量傳輸信息、使用方便且易于操作,為每一個學習者提供到知識的廣闊空間里探索的可能性。
運用多媒體技術、培養有用人才的突出特點,表現在十分注意開發人才的創新能力、啟發創造新思維上。所謂創新能力和創造性思維方法就是指采用科學的思維方法,運用豐富的科學知識,使用一定的儀器設備,通過創造、演講、交流和應用的手段,能將自己的新的思維轉化為可銷售的產品和服務,從而取得企業的經營成功、國家的經濟振興。知識創新是通過科學研究,獲得新的基礎科學與技術科學的過程。它是技術創新的基礎,是新技術、新發明的源泉,是促進科技進步和經濟增長的革命性力量。知識創新工程與推動企業技術創新工作為目的的技術創新工程與以提高高校教育水平、培養科技人才為目的的“211”工程一起,在國家宏觀層面上形成了國家創新體系完整的總體戰略布局。
多媒體技術較強的實踐性、綜合性、連貫性、應用性和創造性,能夠提供豐富的教學資料,開辟課堂新欄目,動態增加教學內容、教學課件和視頻資料等,突出教學目的,激發學生的學習興趣和培養學生的動手能力,為學生提供一個自由的學習環境,可以對不同水平的學生實施分層式教學,減輕工作量和提高教學效率。多媒體教學還有很多潛能和作用等待我們發掘和利用,同時我們也應注意到多媒體教學也不是萬能的,它也有缺點和不足。只有揚長避短,才能真正發揮多媒體輔助教學的先進作用。在研究和總結多媒體教學中,有幾方面問題必須注意克服。在大學生課程的實踐教學中,我們根據部分高校的理、工、農、醫、文、史、哲、法、管理等專業的大二年級和大三年級學生調研情況(樣本容量N=2000) ,得到如下分析結果。
二、變量設計與測度指標
根據我們理論分析模型,本論文所涉及的自變量包括教學信息、教學進程、學生思維、主動學習、創新學習、師生感情、個性教學、動手操作、教師主導、學生主體;因變量是多媒體教學效果。在變量的測量方式上,由于這些變量大多難以量化測定,本論文以Likert7級量表打分法采用主觀感知對變量進行測度,在問卷中界定了數字1-7依次表示從不同意(或完全不符合、低)向同意(或完全符合、高)過渡,其中數字4表示中性標準(一般)。
本論文所收集的2000份問卷中,大三年級的學生答卷有1280份,占64%;大二年級的學生答卷有720份,占36%;如表1一1所示。
本論文所收集的2000份問卷中,經過我們的剔除和選擇,有效回收答卷中數學、計算機、畜牧學、中醫針灸、中文、中國近代史、外國哲學、刑法學、工商管理9個專業的分布基本是均衡的。
在本論文中,多媒體教學效果為被解釋變量,在指標測度測量上,采取相對衡量的方法,通過與傳統板書教學效果相對比,來揭示出關于媒體教學效果的重要信息,多媒體教學效果的指標相比傳統板書教學效果越高,則表明多媒體教學效果越好(見表1-2)。
在進行數理統計分析之前,需要檢驗樣本數據的信度(re-liability),檢驗信度的目的在于衡量變量的穩定性和一致性,如果信度越大,那么用于解釋一個潛變量的各觀測變量具有共方差的程度越高。通常情況下,檢驗樣本數據信度的指標采用Cronbach a,一般認為,Cronbach a > 0.70,表明樣本數據的信度通過檢驗。本論文以Cronbach a系數作為評判標準,根據其內部結構的一致性程度,對量表的信度進行檢驗(見表1-3 )。從表1-3可以看出,保留在變量測度中的題目對所有題目(Item-Total)的相關系數都大于0.5,各潛變量的測度變量表的Cronbacha系數值都達到了0.7以上,符合Item-To-tal相關系數應大于0.35, Cronbacha系數值應大于0.7的判斷標準,檢驗結果表明各量表的信度較高,變量之間具有較高的內部結構一致性。
本文研究的量表是根據前人研究結果、文獻探討、實際檢驗等而構建,并結合實地調研進行修正后確定的,因此,具有較高程度的內容效度。因子分析是檢驗此效度的常用方法,如果能有效地提取共同因子,該共同因子與理論結構的特質較為接近,則我們即可判斷測量工具具有構建效度。根據經驗判斷方法,衡量是否適合因子分析方法分析數據,通常采用如下限定;非常適合,KMO,0.9以上;很適合,0.9KMO>0.8:適合,0.8 >KMO>0.7:不太適合,0.7 >KMO>0.6;很勉強,0.6}KMO>0.5;不適合,0.5以下>KMO。當KMO=0.7,各變量的負荷均大于0.5時,可以將不同變量合并為一個因子通過因子分析進行后續研究。現通過因子分析的主成分析法分別對人力資源的配置與利用優勢、資金配置利用優勢、基礎設施優勢、技術創新管理優勢等衡量指標變量的構建效度進行檢驗。首先進行巴特利球體檢驗和KMO檢驗,KMO=0.879>0.7,巴特利特球體檢驗的統計值顯著性概率為0.000 < 0.001,說明非常適合于用因子分析方法分析數據。運用主成分析法進行探索性因素分析,按照最大方差法正交旋轉和特征根大于1的原則進行因素抽取,結果得到8個因子,總共解釋了總體方差的90.769%,說明.本論文變量指標設置具備構建效度。對量表中的解釋變量進行因子分析,其巴特利球體驗檢結果和KMO檢驗分別為,巴特利特球體檢驗的統計值顯著性概率為 0.0000.7,說明數據非常適合于做因子分析的。取特征值大于1的主成份作為因子,得到1個公因子,共解釋了總體方差的85.271%,與指標設置時變量結構基本一致,說明指標設置具備構建效度。
三、數據分析結果
我們進行泊松相關分析的目的在于初步檢查變量之間是否具有相互影響的關系,而不反映因果關系,僅僅反映變量間相互作用的可能性。通過相關分析,可以初步判斷假設是否合理或模型設置是否合理。本論文利于因子分析中所提取的各個因子,運用SPSS12.0對模型中的所有潛變量做泊松相關分析,見表1-4。
[關鍵詞] DCVE 企業培訓 Agent
一、問題的提出
目前越來越多的企業意識到,企業的發展離不開員工的成長,加強員工職業培訓和繼續教育是人力資源開發和管理的重要組成部分, 是維持整個企業有效運轉的必要手段。信息時代計算機、網絡等技術的發展,為現代培訓提供了新的載體,使得企業開展培訓的方式也不斷更新。但是當前的大部分培訓系統存在一些缺陷及問題: 首先,培訓系統內容多以靜態為主,且頁面結構和超鏈接結構都不能動態優化。另一方面, 系統缺乏智能性,忽視了和受訓者的互動及個性化設計等問題。將協同工作技術(CSCW)與分布式虛擬現實技術(DVR)相結合,構筑一種基于分布式協同虛擬環境(DCVE)的企業培訓系統,為解決上述問題提供了有效途徑。分布式協同虛擬環境同傳統的其他信息平臺相比,摒棄了HTML協議的二維性和Internet下層構造的限制,能夠為培訓者提供一種完全沉浸式的交互界面,在這個開放性、超時空的虛擬培訓環境中,人們可以身臨其境般地交互、感知、協同工作,從而擴展了培訓的時間和空間概念。
本文主要對基于DCVE的企業培訓系統的設計進行探討,分析了將Agent技術與DCVE結合的可行性和必要性,并著重從技術角度對系統的關鍵組成模塊進行了研究。
二、系統的設計理念
有關分布式協作虛擬環境(Distributed Cooperative Virtual Environment)的研究是一門具有重要理論性與實用性的前沿研究課題,所涉及的研究應用領域包括軍事、醫學、心理學、科研、商業、教育、影視、娛樂、工程訓練等。目前在開發DCVE中存在許多關鍵問題尚未解決,需要引入新的方法作為低層支撐技術,才能將DVR與CSCW有機地結合起來。近年來興起的智能Agent技術,其基本思想就是使軟件能夠模擬人類的行為和認知,具有智能性、社會性、適應性等特性,能根據環境變化做出響應和進行相應處理。因此現實世界的實體和它們之間的關系就可以直接映射成具有問題求解能力的Agent,在有多個用戶的分布式虛擬環境中,多個代表用戶的化身之間會進行交互,用戶化身和其它對象也要進行交互,所以人與人的交互、人與機器的交互都可由Agent之間的交互來實現。同時,Agent技術本身是面向領域的,擁有較為豐富的領域知識和智能,支持分布式虛擬環境中的交互協同工作,因而特別適合于處理具有行為真實感的分布式虛擬環境。
基于以上分析,本文將Agent技術應用到基于DCVE的企業培訓系統的設計中,其目的是解決虛擬環境中的智能人機和人人交互問題,并使系統具有很好的可重用性、可擴展性和智能性。
三、系統體系結構
分布式協同虛擬環境為人們提供以三維動態形式出現的學習內容,使其在這一環境中具有較好的真實感和沉浸感。培訓人員能夠通過多維、自然的交互更好地表達情感、協同工作。 該培訓系統采用B/A/S模式,即瀏覽器Browser/Agent/信息服務功能層。
第一層是基于瀏覽器的表示層。WEB瀏覽器作為客戶端,提供圖形用戶界面,完成用戶接口功能,系統中的用戶可分為培訓學員、培訓師和管理員等每類用戶具有不同的操作權限,通過該層實現多媒體知識的輸入、輸出,用戶信息和行為的獲取,任務的接受,處理結果的反饋等。
中間層作為整個分布式協同虛擬系統的軟件架構,它是一個基于CORBA的多Agent架構。這種結構利用 CORBA 的ORB作為底層的通信支撐,它將 CORBA 技術和Agent技術相結合,通過眾多智能Agent的合作與競爭,完成系統功能。為基于OMG對象技術的軟件模塊提供了傳送請求和響應的基本機制。每個Agent將獨立地插到 CORBA軟總線中,它們既可獨立自主地活動 , 透明地調用其他 Agent提供的服務,也為其他Agent提供服務, 從而實現信息共享、服務共享和協同工作。
網絡信息服務層主要由各種服務器及分布式數據庫集群組成。這些服務器包括Web服務器、虛擬現實服務器、協同工作服務器、數據庫服務器等,通過調用與其對應的各類數據庫,提供整個系統工作所需的共享信息及相關服務。
四、系統的設計與構建研究
1.協作Agent的組織架構研究
在基于DCVE的企業培訓系統中,面向協作關系的 Agent架構是整個體系結構的核心。每個Agent作為一個具有高度自治性和社會性及通訊能力的實體,都應該具有與外界通訊、根據己有知識進行判斷、推理、決策、不斷學習新知識,完成特定的任務的能力,
系統中主要定義了兩類Agent:實體Agent和協調Agent。實體Agent作為用戶的化身,具有用戶的興趣、習慣和目標等知識信息,可以執行個性化的任務,并幫助用戶完成他們的目標。每個實體Agent給虛擬環境中具有幾何外形的唯一實體對應,并為其賦予了特定的語義和行為規則,以及相互之間的交互功能。
協調Agent是系統中另外一類重要的智能Agent,它們沒有幾何外形,基本功能是提供系統服務,包括用于封裝網絡支撐層中的通信服務Agent;為虛擬環境中智能行為提供所需的信息與知識的信息服務Agent;提供與具體應用相關的應用服務Agent。協調Agent不僅與實體Agent交互,而且也與虛擬環境中的幾何場景及物理層作用,進行系統的通訊管理及沖突解決。具體表現為:在虛擬培訓環境中,培訓師Agent能夠上載教學資源, 創建、控制并管理虛擬教學空間; 培訓學員Agent根據參加培訓的類別或知識層次選擇學習空間, 在獲得培訓師Agent許可后加入不同的培訓虛擬教學空間進行交流、會話或學習; 管理員Agent負責對整個系統的管理和維護, 并負責配置不同客戶的訪問權限等。
2.協同虛擬培訓環境的設計
協同虛擬環境是整個系統建立的關鍵,整個系統中所有實體都通過三維化身的形式在虛擬培訓環境中進行各種行為操作,并且系統能提供動態實時的交互與反饋。根據虛擬企業培訓環境應具備的用途和特點,系統設計應包括以下主要場景:
虛擬培訓課堂。模擬真實課堂教學, 由培訓師組織培訓學員開展教學, 還通過動畫和交互技術,向學員展示相關設備的工作原理和工作過程及實現教學資源在線播放和實時語音講解。
虛擬工作環境漫游。這是一個支持多用戶的協作漫游空間,能夠使每個用戶通過自己的虛擬化身在共享的虛擬工作空間中自由的漫游和巡視,用戶之間還可以通過文本語音等手段進行交流討論。
虛擬訓練場景。為學員提供虛擬的技能訓練環境,使得一些在真實環境下難以實現的項目成為可能,如生產事故中的相關應急處理操作等。
個人學習空間。為培訓學員提供個人私密空間并保存了有關化身、編號、學習資料、電子郵箱、學習進度、學習成績等用戶個人信息。 系統還設置了多種實體按鈕用于培訓資源鏈接,方便用戶獲取學習資源和必要幫助。
在技術實現上系統采用 VRML 和Java相結合的方式構筑虛擬協同空間。作為一種建立真實世界的場景模型或虛構的三維世界的場景建模語言, VRML為Internet環境下構筑三維虛擬空間提供了規范,但VRML也有一些局限性,如缺乏描述數學規律的能力和有效的對象交互機制等。將VRML與Java相結合,一定程度上滿足了協同設計的要求。利用Java擴展VRML,能夠使后者的節點具有對象交互和處理消息的能力,較好地實現了對真實世界的模擬、數據共享以及多人交互,使它們成為創建基于Internet的大規模協同虛擬環境的理想工具。
五、結束語
盡管虛擬現實技術的應用仍有許多必須解決和突破的問題,但我們相信,隨著分布式虛擬協同技術的不斷完善,以實時、三維、交互和協作為主要特征的基于DCVE的企業培訓系統不僅對于教育培訓基地的設計人員及指導人員提供了實踐其教育價值的途經和方式,而且從受訓者的角度來說,它在解決學習和訓練的困難,提高學員汲取知識和掌握技能的效率,改善培訓的效果等方面,也起到了積極的推動作用。
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論文關鍵詞:虛擬實驗室,圖書館
隨著信息社會的到來,網絡智能技術的發展,高等教育面臨著越來越多的機遇和挑戰。在高校圖書館內,基于網絡系統,建立虛擬實驗室平臺,滿足現代學生個性化、自主性和實踐性學習的要求,已經成為一個既符合現實條件又迫在眉睫的課題。
1.什么是虛擬實驗室
虛擬實驗室就是將各種相互作用、相互聯系的媒體和資源有機地整合起來,建立一種多時空交互式的開放學習環境,這是一種全新的教學模式,能有效的促進優秀教學資源的有機整合與合理運用。它可以通過一個共同的界面圖書館,將來自不同信息源的文獻進行分類、整理后,到一個特別開發的教學系統上提供給學生上網使用。學生通過虛擬實驗室,可以有選擇性的利用圖書館的所有數字資源學習專業課程,并對所學知識進行自測和自評。教師通過虛擬實驗室可以進行備課,評價學生課業,與學生交流以及對學生進行課后輔導。
2.圖書館建立虛擬實驗室的意義
2.1有利于提高教師教學和科研水平
虛擬實驗室不僅集專業學科數據庫、專業題庫、各專業學科自測系統于一身,而且還包括教學大綱、歷年試卷、教學進度計劃、講義、作業、圖片、幻燈片、多媒體信息等。它可以將根據課程的需要,將任何與教學課程相關的資料以數字化的形式提供給選修此課程的學生。虛擬實驗室是圖書館服務教學最直接、最具體、最重要的體現,可以使廣大師生充分利用現代信息技術的優勢,在最短的時間內,以最快的速度,掌握學科發展前沿動態,獲得最全面、最前沿的知識和信息,有利于提高教學和科研水平。
2.2有利于提升圖書館的教育功能
虛擬實驗室將實體的圖書館與虛擬的教學環境相結合,構建出一個良好的電子教學環境,拓展了圖書館的服務功能。在教學信息量驟增、教師和學生閱讀習慣的改變以及獲取文獻信息方式多樣化的情況下,虛擬實驗室還能為師生提供在線考試、評估、資料審查等服務,為師生提供不同學科間的交流,實現資源共享,這無疑大大提升了圖書館的服務功能。
2.3有利于增強學生的學習需求
建設虛擬實驗室的最終目的是為教學服務――方便教師組織網絡教學材料以及教學人員對教學效果進行跟蹤與評測。這種以學生為主體的設計思路有利于整體優化教與學的過程,不僅便于學生在網上自主地進行學習圖書館,而且可以激發個性化學習、協作學習,提高學習興趣、學習欲望,改善和提高學習效果,培養學習的能力和意識。在完成專業學習計劃的情況下,學習者還可以根據自身學習的興趣,選擇學習與本專業相關的拓展性教學資源,從相關的專業數據庫中獲得文獻知識,或者從專業課件中進行在線學習。
3.建立虛擬實驗室的設想
3.1建立專業學科文獻數據庫
依托圖書館文獻資源優勢,結合學校重點學科專業自主開發、創建特色數據庫,為教學、科研提供信息資源方而的支持,這是建設虛擬實驗室的基礎。建庫前首先要對現有數據庫信息資源分布情況做認真細致的調研,在此基礎上確定課題,同時根據本校的重點學科,選擇有較高利用價值的文獻信息資源,既要避免重復建設,又要補充空白學科,以此滿足教學和科研需要。另外,要對所建數據庫不斷進行更新,以滿足最新的科研要求。
3.2建立教學管理模塊
由學生管理、教師管理以及成績管理組成。在學生管理方面,學生通過瀏覽器進行注冊登錄, 登陸成功后可瀏覽專業數據庫,查看詳細的數據庫資料圖書館,問題交流、預約測試時間,進行專業學科的測試。教師管理模塊可對自己的教學內容添加、修改、整理、刪除,對學生提交的測試進行批改,填寫評語和成績,提交批改結果。而成績管理方面對學生的考試情況(考試次數及完成情況)給出成績,并進行統計分析及提供查詢等。
3.3建立教學參考數據庫
在教學參考數據庫中,學員可以通過院系名稱、專業名稱、課程名稱、授課教師姓名、教學參考資料名稱等途徑檢索數據庫,數據庫將顯示某一課程的教材、教學參考書、教案、課件、教學視頻期刊論文、網絡資源和試題等資源。參考數據庫便于學生的自主學習和教學拓展。
3.4建立交流渠道
教師和學生可以通過論壇等途徑進行充分的交流,學生可以將課業的收獲、經驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學生在這樣寬松的環境下發表自己的見解,教師從中可以得到及時的教學反饋信息,以便整改。
4.建立虛擬實驗室的核心技術
4.1分布式知識管理技術
在虛擬實驗室的建設過程中,越來越多的知識信息庫、管理信息庫平臺融入到網絡環境之中,大到教材課件庫、輔助參考資料庫、試題庫、檔案庫等,小到講義、授課經驗等知識點,知識信息庫形形,而教學管理庫信息則包含有招生、考試、學籍、成績、選課、排課以及教師課堂教學質量評估等方面的內容,所有這些資源與平臺各具特點,形成了分布式的資源管理模型。為了實現集約化、高效化管理,需要運用網絡開放協議與中間件圖書館,將不同結構的知識庫整合在同一個運行平臺上,統一數據的顯示格式、統一檢索與更新機制,達到數據的集中管理。這種分布式知識管理技術安全可靠、可伸縮性強,信息的利用與共享對于網上用戶來講是完全透明的,客戶端無需關心如何處理不同格式的資源,對于傳統的信息管理方式是一次全面的提升,從根本上改善了信息管理與方式,優化了教育信息化環境。
4.2“軟服務”技術
“軟服務”原指運用專業人員身上的管理、經驗、知識等特殊技能和組織協調能力從事專門服務的一種方式。虛擬實驗室的軟服務技術主要體現在參考咨詢人員的網絡交互式答疑與在線咨詢服務等方面。主要包括:(1)以電子郵件和留言板為手段提供的交流服務;(2)以實時交互模式提供的咨詢服務,如類似NetMeeting(網絡會議)或是Chat(聊天)的網絡交互技術;(3)以網絡合作及聯動模式提供的咨詢服務技術。“軟服務”具有系統化、高度組織化、時間流程受控的特點,咨詢員和用戶可以在深思熟慮的基礎上給予比較精確的反饋,因此求助與回復的質量水平能始終保持在相當高的水準上,僅管網上的專業咨詢員所在位置是模糊的,但用戶的咨詢卻能從四面八方得到響應。另外,“軟服務”環境形成的“知識經驗庫”還能讓求助者隨時回顧過去的問答情況,對問題進行系統化的深入研究。在這樣的技術服務環境下,專業人員的知識儲備與積極性得以充分發揮,推動信息化服務向更深層次的拓展。
4.3個性化服務技術
個性化服務已成為檢驗信息化水平是否成熟的標志之一。其運行機制是:用戶可以根據自己的需要、喜好和習慣進行信息定制,形成一個完全個性化的用戶空間。一方面,通過對系統界面、資源集合、檢索工具與技術、咨詢服務、用戶權限等的高度定制來創建愉悅的個性化界面;另一方面,系統通過提供個人文獻編輯工具來創建、組織、加工和維護用戶的個人收藏(如我的數據庫、我的分類、SDI服務、我的檢索、我的考試等)。在虛擬實驗室的實踐領域,個性化服務也顯示出廣闊的應用前景圖書館,例如可以組織豐富多樣的門戶網站或個性化空間(My Space),以師生為核心開展富有針對性的特色服務,滿足日趨多樣化的信息需求;同時,跟蹤并分析師生的興趣,識別與預測其偏愛,選擇最佳信息策略,從而增強服務的及時性與連續性,更有效地滿足廣大師生的個性化、專業化需求等。
結束語
建立虛擬實驗室是高校圖書館適應數字化發展的又一種新型服務模式,它創建了教、學、思、創的整體環境,保證了教師的教學要求,提高了教學質量,同時也充分滿足了學生探究學習、自主學習的需要,對高校圖書館以及整個學校的發展都有積極的意義。
參考文獻:
[1]賈向英,.多媒體、網絡環境下圖書館的走向[J]. 四川圖書館學報,2007,(6).
關鍵詞 高職教育 教學信息化 建設 思考
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Thoughts on the Construction of Teaching Informationization
in College Professional Education
ZHONG Shoubing
(Suizhou Vocational & Technical College, Suizhou, Hubei 441300)
Abstract Teaching informatization is the core of education informatization. At present, the Internet technology, mobile communication technology, interactive technology and the application of digital multimedia production and storage technology have been very mature. Software and hardware environment and the digital teaching resources can basically meet the needs of the information-based teaching after being improved and integrated. Information-based teaching is helpful to improve the level of curriculum and professional development, to integrate and share teaching resources, to increase utilization rate, to improve teachers' teaching ability and students' learning initiative and enthusiasm, and so as to obtain higher teaching efficiency.
Key words higher vocational education; teaching informatization; construction; thinking
1 高等職業技術院校教學信息化基礎條件分析
1.1 設備狀況
麥克斯公司的一項調查表明,國家級示范及省部級直屬高職院校的學生人數與教學用計算機的比例通常在3.5:1,普通公辦高職院校的這個比例通常在4.5~6.0:1;教學用服務器的數量一般不少于10種,主要包括教學及教務管理服務器、數字化圖書管理服務器、網絡資源系統服務器、專業建設及資源應用服務器等;網絡接入速率通常在100M~1000M之間;具有比較豐富的網站平臺和網絡資源。在實際應用中,由于體制機制、人財物、信息化意識及水平等諸多因素的影響,普通高職院校對軟硬件的設置、維護、管理、提檔升級和信息化教學資源的配置等方面,遠遠滯后于信息化教學的需要。
1.2 人的信息化素質和意識
我們已經進入信息化時代,在教育教學過程中,教師的信息化水平和意識決定著學生的信息化素質。在高等職業技術教育體系中,推進教學信息化工作,意味著教師比使用傳統的教學手段要付出更多努力去學習新知識、處理大量的有效信息并進行資源整合,更新教學觀念,改進教學方法,同時還必須研究制定新的信息化考核方式,提高信息化教學水平。對學生而言,必須提高學生學習的自覺性和主動性。大量的學習資源就在他們身邊,學生可以隨時隨地進行學習,推進教學信息化,讓學生享受便捷、高效的現代化學習方式,獲得更高的學習效率。
事實上,高等職業院校秉承的是教學做一體化教學模式,注重學生技能的培養,而忽視了教學方式的現代化變革。在教、學、做的三個環節中,“教”仍然是教師在黑板(白板)進行講述;“學”是學生聽講、做筆記、領會思考;“做”是教師利用教具、實物進行示范,學生動手操作,以獲取知識技能的過程,學生的學習具有較大的被動性。在信息化時代,通過這種模式向學生傳遞教學信息未免顯得比較落后,甚至大部分學生不喜歡這種帶有灌輸意味的教學模式。教師講授的內容及過程不會全面顧及到學生的感受,只是按部就班地執行教學計劃,這也是采用傳統的“教-學-做”一體化教學模式不能大幅提高教學質量的根本原因。現在看來,最為重要的是如何把這種教學模式與現代化的教學思想和技術有機結合起來,讓學生享受信息化教學手段和方式,主動地學習,快樂地學習。
1.3 教學資源的整合
高等職業技術院校的網絡教學資源一般比較豐富,但真正適應信息化教學的資源又比較欠缺。網絡教學資源一般包括精品課程資源庫、數字化圖書系統、教學管理信息系統、教材管理信息庫、實驗實訓管理平臺、網絡教學平臺、虛擬仿真實驗實訓系統等。由于普通高校行政化管理體制的因素,校內各職能部門擁有的信息化教學資源相對獨立,部門之間難以打破利益壁壘,資源的使用不具有開放性。加之設備、技術、兼容性及人員的因素,資源整合存在一定的困難。即使整合,形成龐大的數據庫系統,運行、維護、協調、管理也需要投入大量的人財物支持,推進信息化教學,必須解決這一瓶頸問題。
要實現信息化教學,各類信息化資源的整合是一個關鍵環節。首先,要設置超級服務器,在校園局域網的支持下,建立信息化教學管理平臺。其二,要對各類數字化資源模塊進行交互性改進,并制定各類有效資源的通信協議,解決“兼容性”問題。其三,在信息化教學管理平臺上加掛資源模塊,對各獨立模塊利用平臺系統進行運行調試,保證模塊之間正常的數據交流。最后,設立終端訪問系統和信息反饋系統,給教師和學生的訪問設置不同的權限,使教師可以根據教學需要隨時更新或修正教學資源,學生根據自己興趣愛好,在能力、素質、技術學習的框架內選擇適合自己的學習資源。有條件的院校甚至可以通過無線網絡營運商建立無線接口,使參與教學的雙方隨時隨地通過信息化教學管理平臺實現信息交流,達到信息化教學的目的。
1.4 信息化教學管理平臺建設的水平
高職院校由于職業性教育的特點,在網絡設置和資源配置上有接口多、信息量大、資源豐富等特點,要實現教學信息化還必須對各類資源進行交互性設置。無論是有教師指導還是學生自學的教學過程,都需要系統能夠及時反饋終端的發送請求。目前的狀況是,各類資源雖然可以通過超級服務器利用校園網進行整合,對于使用者來說,就像瀏覽網頁一樣去訪問各類教學資源,而缺乏即時交互功能,學生學習的效果不能直觀地反饋到教師,學習當中的疑問也不能得到及時解決,很大程度上影響了學生學習的積極性和主動性。因此,在信息化資源配置的時候,都要根據教學對象的特點設置程序交互和人工交互,滿足教學信息化的需要。
2 教學信息化的基本構架與信息化教學平臺建設
2.1 教學信息化的基本構架
教學信息化的基本構架主要包括以下幾個模塊,如圖1所示。超級服務器為各類信息化教學資源及管理系統提供存儲空間,并支持數據交換、處理、反饋;網絡及協議支持數據之間的高速傳輸;信息化教學管理平臺對各類教學資源進行整合并提供訪問接口;終端可以通過有線或無線的方式對有效信息化資源進行訪問并接收系統或人工的反饋信息。為滿足教學及研究的需要,超級服務器還可以與中國教育和科研計算機網(CERNET)、中國教育衛星寬帶網(CEBsat)等連接,獲取更加豐富的信息化教學資源。
圖1 教學信息化的基本構架
2.2 信息化教學及管理平臺建設、運行、維護
信息化教學管理平臺的基本框架如圖2所示。根據教學及管理的需要,信息化教學及管理平臺提供擴展接口,以滿足教學資源模塊擴展的需要。信息化教學及管理平臺各個子系統既可以獨立運行,也可以通過超級服務器與訪問者之間進行交互。教師在該系統中充當雙重角色,一方面可以通過該平臺進行資料查閱、交互學習,另一方面可以通過權限訪問對教學資源進行更新,即時反饋學生的學習狀況。管理員主要對系統的運行狀態進行監控,保護數據安全,技術方面保障系統的正常運行。學生是最低端訪問者,主要通過平臺進行個人相關信息查詢,利用公共資源進行交互學習,把交互式學習中遇到的問題通過網絡隨時反饋到系統平臺,對系統自動處理不滿意的,可以直接反饋到指導教師或網絡論壇,由教師、學習者討論,即時解決。這種學習方式,可以使學習者獲得很高的學習效率。
圖2 信息化教學管理平臺的基本框架
3 教學信息化應用展望
信息化教學平臺是一個開放的平臺,信息資源豐富,交互界面友好,操作方便,系統穩定,才能受到教師和學生的歡迎。作為學校教育教學的管理者,一方面要加強宣傳,引起全員對信息化教學的共識,另一方面要求平臺的設計者、資源的開放者根據用戶的特點,全程參與教學過程,細致分析用戶的需求來設計系統、配置資源,并根據試用情況逐步完善。
信息時代已經來臨,高速、高效的信息處理技術已經相當成熟,教學信息化帶來的是教學方式、手段資源大變革。在將來的教學過程中,教師無需攜帶過多的教材、教具,通過網頁進行重點內容演示,隨時調用各類信息進行講解,節省時間,達到觸類旁通的效果。學生隨時將自己不理解的內容或觀點到網站上,使教師能及時掌握每個學生的學習狀況,有針對性地、同步地改善教學內容和方法。學生根據自己的興趣愛好選擇適合自己學習的資源和教師資源,極大地發揮他們的主觀能動性。信息化教學和管理平臺提供開放式系統,保證教學信息資源實時更新,教學過程不再受時間、地點及資料的限制,教師和學生不但可根據自身實際情況安排工作、學習計劃和進度,而且共享優秀的教育資源和教育方式。信息化教學宏觀上突破了傳統教育的時空限制,將教師備課、課堂教學、反饋練習、課后輔導、個性化學習、在線考試、遠程教育等教學環節優化統一進來,體現交互、主動、合作精神。教學信息化的實施,對高等職業技術教育發展的推動將是革命性的,是實現教育現代化的必由之路。
參考文獻
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