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【关键词】多媒体网络技术 高校教学 整合 高等教育 信息技术
一、高校教学趋势
(一)高校教学特征
高校与高中教学的方式方法及内容都有较大区别,刚进入大学学习自然会有所不适。高校教育将对学生的各方面能力进行培养,需要学习很多新的知识,教师在每章节不会有太多的讲解,学生可能不易接受。高校的教育目的,是培养满足社会需要的专业人才。学生上课期间所学知识毕竟有限,根本不能满足对更多的专业层次上的需要,这就得利用网上的海量资源来实现更好地学习与理解。
(二)多媒体网络技术优势
1.语言环境。高校外语教学,是在课堂中创造和谐的教学氛围,实现最大化发挥学生的主体性学习这一过程。多媒体网络教学模式改变了从前的课堂教学模式的枯燥无味的氛围,给高校教师的外语教学及学生的学习以轻松活跃的氛围。
2.因材施教。因为学生与学生之间存在着个性差异,传统式教材与课堂都不能恰好地满足不同学生的学习需要。若要让基础不一的学生对所学内容有足够的了解是很不容易做到的,但是多媒体网络技术则有助于这一目标的实现。
3.海量资源。网络给予了人们第二空间,它也为高校教学供给了海量的的资源。这些资源不只是电脑本地磁盘的内容,还有更多的是来自网络,它们是世界各地资源的总和。这为高校教学提供了极大的便利。
4.自学革命。独立学习的好习惯,可以为终身教育提供良好的基础。自学是一种能力,也是必然趋势。因特网可以跨越时间与地域,摆脱了专业与地区等因素的制约,这给每一个人提供了方便的自学环境,以实现自我的提高。
二、对高校教育的影响
(一)推进主体教育观
高校教育不只是要学生能学知识,更重要的对学生的自学创新及发现、解决问题的能力给予培养。需要学生意识到,自身应当从知识的被动接收转为知识主动获取及思考的主体;另一方面,则要教师从信息的灌输转为帮助学生对信息的主动获取。多媒体网络技术则为此教学模式的实现给予了充分的条件。
(二)转变教育观
1.教育价值观。伴随着社会进步与高校教学中多媒体网络技术的广泛运用,站在教育的功能价值这方面看问题,满足了社会需求,应将片面的唯社会(主体)价值观改变为对人的主体价值给予充分地尊重,以使主体价值与社会价值更为协调平衡地发展。
2.教育质量观。影响教学过程的多媒体网络技术,对教育思想的发展也有深刻的影响,使全世界的教育信息化进程得以加快。现代的教育质量是以知识和能力的整体素质为衡量标准,将科学与人文精神的教育相结合,才能培养出真正适应社会发展的高级综合型人才。
3.教育发展观。高校应立足于多媒体网络技术进行高校教学的改革,对校园现代化教育的基础设施给予大力建设发展。凭借现代化的教育方式使信息的自动化传播得以实现,其最终目标是对知识给予创新。现代化的教育方式能让高校教育发生改革的因素,就在于它可以给予我们新的求知模式,更有利于创新知识,不然高校教育仅仅是培养更多对社会不适应者的工厂。
(三)对教师的要求
运用多媒体网络技术的教学过程里,教师须掌握新技术的使用方法,高素质具备者方能将新技术的优势发挥出应有的效果。除却具备专业的知识以外,还应有宽泛的文化修养,熟悉计算机技术,熟练地运用现代化教育方式。为使教学效果有明显的改善,高校可进行定期的“运用多媒体网络技术教学”专题培训,以使教师在理解技术与制作课件的技巧方面的能力得以增强。教师不仅精于业务,还得不断拓宽自己的视野,对现代化的教育理论及方法展开学习,并积极探索发现教学过程里出现的问题,给予及时地解决,以不断地积累总结经验,最终开展良好的教学创新工作,以提高教学效率。
三、存在的问题
(一)有些高校的硬件设施未能满足教学所需,会常出现硬件的问题,那么保证高质的硬件设施即是充分地发挥多媒体网络技术教学优势的前提条件。现阶段我国的多媒体网络建设仍在初级阶段,即便已有很多学校建起了校园网,而真正用起来的并不多。多媒体网络系统的规划建设须注意软硬件同时展开。
(二)数据传输量大且速度慢的因素,制约了多媒体网络技术教学的发展。高速的网络连接方式,譬如光纤从根本可解决这个难题,不过资金、网络组成等方面的问题使得短时内不可能进行广泛的普及。为了实现在慢速的网络传输环境中运用多媒体网络技术,得减小数据传输量。
四、发展趋势
最顶尖的多媒体交互式发展是现实虚拟技术,现实虚拟的多媒体环境具有以计算机为基础的高度交互特征,使用时可完全浸入计算机所幻化的虚拟环境中,而计算机的形式早已消失于体验者的头脑中。这种教学的辅助设备,减轻教师准备工作量、使教学时间得到缩短、教学效率亦得以提高,所以现实虚拟技术固然是多媒体技术的发展趋势。唯有不断地探索,充分地挖掘新的优势,使多媒体网络技术与高校教学更好地融合,并促教学模式的变革发展。
五、结束语
教学中对对媒体网络技术的广泛运用,给予了教育界尤其是高校教育新的发展空间。该文依据高校教学的特征,叙述了运用多媒体网络技术教学的必要性,以及多媒体网络技术对高校教育存在的各类积极影响与问题,并简述其发展趋势。唯有多媒体网络技术发挥出其应有的优势,方能实现多媒体网络技术同高校教学的整合,以提升教学效率。
参考文献:
摘要将多媒体技术应用于地理信息系统中的关键问题是:如何有效地管理多媒体数据和空间数据;其次,在区域分析过程中,怎样实现多媒体播放功能.指出用扩充的关系数据模型作为多媒体数据模型较适宜;多媒体功能的实现则取决于多媒体数据的格式是否为RIFF格式以及对多媒体数据的应用要求.最后展示了多媒体技术在地理信息系统中的应用前景.
关键词多媒体技术,地理信息系统,空间数据,属性数据,区域分析,数据模型.
现今由于多媒体技术的迅速崛起和高速发展,越来越多的应用软件都大量使用了多媒体技术.如果将多媒体技术应用于地理信息系统(geographicinformationsystem,简称GIS)软件中,势必大大增强GIS信息的表现能力,扩大GIS的应用领域.那么怎样将多媒体技术应用于GIS软件中呢我们认为应从两方面来设计:其一是怎样将多媒体数据溶于GIS数据库中,并保证提供GIS软件的双向检索及各种分析功能;其二是在应用过程中,怎样实现多媒体的播放功能.以下就这两个内容及其应用前景谈谈我们的看法.
1多媒体数据的有效管理
通常,应用软件中的多媒体数据有两种生成方式:一种是媒体播放之前,将其数字化到数据库当中,播放时从数据库中取数据;另一种是播放时,边生成边播放.而GIS软件中的数据库又分为空间数据库和属性数据库,即我们可根据媒体数据的特性或应用软件的要求将多媒体数据分别溶于空间数据库和属性数据库中.
1.1GIS数据库中多媒体数据的管理
1.1.1GIS空间数据库中多媒体数据的管理目前,多数GIS应用软件所能描述的空间目标都是静态的,实际上,很多GIS所要表达和研究的空间目标都不会是一成不变的,因此,GIS研究者已广泛关注能对时空过程和时空目标进行描述和分析的时态GIS(temporalGIS).时态GIS的组织核心是时空数据库,即设计一个合理的时空数据模型是建立时态GIS的关键所在.虽然目前还没有较成熟的能支持时态GIS产品的时空数据模型,一但时空数据模型的研究有所突破,不仅能解决时态GIS的应用问题,还将解决空间数据库中动画数据的管理问题,即可通过使用动画技术来实现在屏幕上动态播放时空过程.如动态显示卫星云图的变化情况、地壳变动情况、森林沙化和城市化情况以及海岸或河滩的侵蚀或淤积变化情况等.
有关时空数据模型,张祖勋[1]提出使用分级索引方法来对基本修正法进行改进.这种方法就是不存贮研究区域中每个状态的全部信息,而只存贮某个时间的数据状态(称为基态)以及相对于基态或邻近状态的变化量.在此基础上,建立分级索引,以便能快速找到所需的时空过程的数据.
要使用这种建索引的基本修正法,需要考虑两个问题,一个是如何建立索引;另一个是如何设计用来描述两个状态变化量的差文件.
关于建索引的问题,笔者认为:基态,亦a,b,c,d分别表示时态GIS的4个时期;T.时间轴;t0,t1,…,tn分别表示时态在GIS某个时期的n+1个时态,其中tn为基态,即“现在”时态一次数据状态——“现在”时态总是变化的,每产生一个新的现在时态,就应生成一个现在时态与前一次时态的差文件,同时根据现在时态所处的时间位置来决定是否产生新的索引差文件.以四叉树为例,如图1所示,当n为2i(i=2,3,…)的整数倍时,就需产生tn-2i~tn的索引差文件.相应地为了减少索引差文件所占的存贮空间,而又不影响对任一时态的检索速度,可将tn-2i+1~tn-2i的索引差文件删掉,所删的索引名文件个数正好比新建的索引差文件个数少一个.
关于差文件,笔者认为在设计中应考虑如下几个因素.(1)由于差文件是通过对两个时态的目标信息进行异或而产生的,这意味着差文件包含有两类目标信息:一类是前一时态有而后一时态无的目标信息;另一类是前一时态无而后一时态有的目标信息.为了能根据差文件快速、连续地由一个状态到过去另一状态或最近另一状态进行检索,应在差文件中将这两类目标信息予以标识区分.(2)两个状态之间目标变化应是有对应关系的,即01(目标从无到有);10(目标从有到无);1N(目标从一个变成多个);N1(目标从多个变成一个),以及目标空间信息无变化,属性信息有变化;目标局部空间信息有变化等.为了能进行快速检索,在差文件中应将两类各目标之间的对应关系予以标明,当然,这会增加差文件生成过程的复杂性.(3)和所有地图数据库模型类似,差文件也由空间信息、属性信息和关系信息组成,差文件中应将每个目标这3种信息之间的关系予以标明.
1.1.2GIS属性数据库中多媒体数据的管理有些G
IS的应用中,认为多媒体数据是一种特殊的专题属性数据.怎样选择多媒体数据的数据模型,使得既能遵循其自身特点,又能有效地建立起它与空间数据的联系,是多媒体技术在GIS应用中的关键所在.
目前,多数GIS属性数据库使用的是关系模型.为能将关系模型应用于多媒体数据管理系统中,就必须对现有的关系模型进行扩充,使它不但能处理格式化数据,也能处理非格式化数据.杨学良[2]就这个问题提出了3种技术策略:将多媒体数据文件名作为关系中元组某列(或属性);将每个元组作为一个完整文件保存;元组中存贮格式化数据以及非格式化数据的引用项,而非格式化数据单独存贮.
对比这3种技术策略,第一种技术策略方法简单、容易实现,适宜于对多媒体数据进行播放.第二、三种技术策略虽然能够实现并发控制和恢复,以及实现对多媒体数据进行编辑和拮取的应用,但由于此两种技术策略将每个元组所对应的空间目标的专业属性和多媒体属性混在一起,这既增大了应用程序设计的复杂性,又不利于那些只需使用空间目标的专业属性的一些应用的实现.为此,我们认为,在第一种技术策略的基础上,增加一个或多个属性项,用于存放多媒体数据的文件信息和数据流信息,当我们需要对多媒体数据文件进行特殊应用时,可根据文件信息和数据流信息对多媒体数据文件进行操作.
1.2GIS区域分析中多媒体数据的生成
多媒体数据生成的另一种方式是在GIS应用中,边统计、分析运算,边生成结果数据——多媒体数据.
1.2.1空间分析中多媒体数据的生成空间分析是一组分析结果依赖于所分析对象的位置信息技术[3],因此,空间分析要求获得目标的空间位置及其属性描述两方面信息.空间分析主要有:地形分析、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等.
为了能更清楚地表示上述一些空间分析的结果,我们可用虚拟现实技术来实现.所谓虚拟现实[4]是一种由计算机生成的高级人机交互系统,即构成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知环境,使用者通过专门的设备可在这个环境中实现观察、触摸、操作、检测等试验,有身临其境之感.比如,可用虚拟技术来观察地形分析或网络分析得到的空间效果,使用者可用交互操作的方式来控制自己与观察对象的角度、距离以及光照等,使观察对象随使用者的操作而动态旋转.此时以动画形式显示的媒体数据随使用者的操作产生并显示.
1.2.2统计分析中多媒体数据的生成统计分析就是用数理统计方法开展区域分析.数理统计方法主要有:统计特征值、研究两种或多种地理现象之间的相关分析,通过一组实际观测数据分析系统变量之间因果关系的回归分析,以及主成分分析等.
为了更加形象化,我们可以将数理统计结果以直方图、曲线、曲面或区划图表示,甚至可以将重要的部分以醒目的颜色、特殊的符号或闪烁的显示形式来告诉使用者,还可以配上解说词,以增加系统的感染力,而表现这些现象的媒体数据是在统计分析之后由系统自动生成并播放的.
2GIS应用系统中多媒体功能的实现
在GIS应用软件中进行多媒体功能实现,首先是受GIS应用软件自身开发平台的限制.多数情况下,GIS应用软件的多媒体开发平台宜选择编程语言,如VC++,VB或BC++等,以利于和GIS应用软件相结合.一旦多媒体开发环境确定下来,那么怎样实现区域分析中多媒体功能
2.1空间数据库中多媒体数据的播放
由前所述,空间数据库中存贮的多是各期间的时空数据,这些数据的结构与MCI所能接受的多媒体文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同,所以应用程序不能直接调用MCI函数和API函数,必须根据时态GIS的空间数据库结构,设计一个相应的动画播放程序来实现动态显示功能.
下面简述动态显示时态GIS中ti~tj状态的算法步骤(0≤i≤j≤n,其中n为现在时态).(1)由基态开始检索各索引差文件直到生成ti状态信息.(2)显示ti状态信息.(3)根据ti差文件,擦除ti状态有而ti+1状态无的信息,显示ti状态无而ti+1状态有的信息.(4)i+1i.(5)当i<j时,转(3);否则结束.
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如果用上述算法来实现动态显示时空过程,还有很多细节需要设计.首先,在(1)步骤,从基态开始,逐级逐步检索,每检索到一个状态差文件,就需根据差文件来生成该状态信息,直到ti状态处;其次,在(3)中,需要用到动画技术,擦除前一状态信息实质为恢复该处显示内容,而显示后一状态信息之前,需保存后一处信息内容,再予以显示新状态信息.
性数据库中多媒体数据的应用
一般来说,多媒体数据主要应用于两个方面:一个是简单播放;另一个是对多媒体数据进行编辑和拮取.对于前者,只要使用MCI函数或API函数按属性数据库中其他属性的要求进行播放;对于后者,这就要求程序员熟悉多媒体数据文件格式RIFF,根据多媒体数据的文件信息和数据流信息,通过调用多媒体文件输入/输出函数来实现多媒体的播放、编辑、拮取以及同步控制等操作.
3多媒体技术在GIS中的应用前景
(1)实现资源信息的科学管理,提供信息服务.GIS一改为用户管理提供单一的图表、数据信息形式,而在管理空间信息的同时,对图形、图象、视频、声音、动画等形式的信息进行管理和播放,大大增加了信息的表现能力.(2)家庭教育和个人娱乐.将多媒体和GIS溶于一身,会丰富教育、娱乐软件的内容及表现手段.比如有关地理、历史等课程的教学软件和娱乐软件的设计.(3)销售和演示信息系统.GIS和多媒体技术合为一体的这类系统会比以往的信息系统更具有表现力.比如房地产公司的销售系统,既能表明所售住房的空间位置,又能从中检索其住房环境及内部结构,而且可以动态地删去当天已售出的房子,给出不同价格等;旅游导游系统,可以在为观光游客制定导游路线时,就能对不同地方的景点产生身临其境的感觉.总之,将多媒体技术和GIS技术相结合,是计算机应用领域的一个发展方向,它会改变人们的工作、生活、思维方式,推动信息社会的前进.
参考文献
1张祖勋.时态GIS数据结构的研讨.测绘通报,1996,(1):19~21
2杨学良.多媒体计算机技术及其应用.北京:电子工业出版社,1995.138~139
关键词:多媒体教学 多媒体教学的改进 多维教学 人机合一
引言
最早的多媒体教学称为视觉教育,由于条件限制只能局限于图片、实物、模型等。17―18世纪,夸美纽斯和裴斯泰洛齐等人倡导的直观教学主要采用图片、实物、模型等直观教具来辅助教学。本世纪后,随着科学技术的长足进步,出现了许多机械的、电动的信息传播媒体。最早问世的如照相机、幻灯机和无声电影等,它们可以向学生提供生动的视觉形象,于是产生了所谓经验的视觉教育的概念。
一、多媒体教学的正确理解
(一) 多媒体技术
多媒体技术就是计算机交互式综合处理多种媒体信息――文本、图形、图像和声音,使多种信息建立逻辑连接,集成为一个系统并具有交互性。简言之,多媒体技术就是计算机综合处理声、文、图信息的技术,具有集成性、实时性和交互性。多媒体技术已经成为教学的一种主要工具。现代教育多媒体的应用是传统教育的一种升级,也就是利用现代信息技术科技来弥补传统教育的某种教学缺陷,比如:把一个很抽象的东西用现代教学手段如动画的形式表现出来,会使学生们一看就明白所要讲知识到底是什么。
(二)多媒体教学
1. 多媒体教学的优势
教学是一个过程。教学过程是一个促进学生身心发展的过程。它使人类的精神财富顺利地向学生身上转化,并走在学生发展的前面,激发学生自身发展中的主动性、积极性和创造性。多媒体教学是生动的、形象的教学形式。尤其一些物理、计算机、生物、地理等方面的学科往往是“百闻不如一见”。多媒体的应用可以使一些只能凭想象的东西展现出来给学生,或者以动态演示一个过程给学生看,同时它还增加了图像、动画、视频、音频等多种信息载体,信息的传递更加直接形象,从而可以使学生手、脑、眼、耳并用,提高接受知识和记忆知识的效果。另一方面,多媒体的应用使教师从繁重的板书抄写工作中解脱出来,有利于教师专心地进行条理清楚、逻辑性强的精彩演讲,吸引学生的注意力,得到更好的教学效果。
2. 多媒体教学的错误理解和错误运用
现在许多教师依然认为只要拥有一台投影仪、一台计算机就意味着教学现代化,教学质量就一定提高。不错,从某种程度上讲,多媒体教学确实提高了教学质量,提高了教学效率,但是我们充分利用了多媒体进行教学的有多少?那么怎样在教学中运用好多媒体是个需要重视的问题。如果利用不当不仅教学效率低,而且教学质量还不如传统教育,也会有许多局限性。比如多媒体信息量大、节奏快,往往会造成无效信息泛滥。在运用多媒体各种特效时应该用得恰当,就是多媒体用在“精彩”之处,用来激发学生学习兴趣,控制好教学进度,即画面节奏要适当,防止信息量过大而导致刺激过多,引起学生疲劳,影响学习效果。
(三)多媒体课件在教学中存在的问题
多媒体课件的设计也使许多教师容易忽视一些问题。多媒体课件在教学中占据着举足轻重的地位,它的优势在于信息承载能力高,并可在有限的课时内应用形象的图片、生动的影像、逼真的音像、清晰的文字将大量的信息传递给学生,使信息量不再局限于课堂。一些多媒体课件,只是将书本上的东西机械地搬到屏幕,枯燥无味,引不起学生的兴趣。通过教学实习,我调查了一些学生,他们普遍说教师的电子课件还不如教师在黑板上写的效果好,提高多媒体课件的质量已经成为我们教师值得思考的问题。
二、多媒体教学的改进
(一)多媒体课件的改进及讲演时注意的问题
1. 多媒体课件的改进
多媒体课件是教师教学经验、教学方法的结合,教学内容的浓缩。课件的设计要遵循从整体到细节不断分化的顺序,对于重点要“集中扫射”,对于难点要“加强火力”。太大的信息量也会造成学生的疲惫感,毕竟学生的限时思考量是有限的,在向学生传递信息过程中也容易造成信息在传播中丢失。另外,如果仅仅是把教材内容通过多媒体手段再现出来,材料只是单一的文字、书本内容的浓缩、简述或小结,缺少动画、图像、视频资料,由于表现形式单调,不能充分利用多媒体技术的功能,学生会感到兴趣索然。由此可见,教师教育观念需要进一步更新,对多媒体的认识需要进一步提高,师资培训工作更需要加强。
2. 多媒体在课件中的应用要有个度
如何实现信息技术与教学整合,一线教师有着深刻的体会。教师适当运用多媒体辅助教学,可以使教学内容化静为动、化虚为实、变模糊为清晰、变抽象为具体,增强教学的直观性,有效地突出教学重点,突破教学难点,从而将教学引入一个全新的境界。多媒体技术这些独特的优势是传统教学手段无法比拟的。但是,任何事物都有一个度的问题,如果在教学中运用多媒体过多过滥,不仅不会取得预期的效果,反而会适得其反。
3. 多媒体课件讲演时注意的问题
过于华丽的多媒体课件效果也可能会适得其反。课件中大量使用音乐、声音,画面复杂,对于提高教学效果是非常有害的。不分场合的“背景音乐”实际上对学生观察与聆听是一种干扰;动画可以将抽象的、现实生活中很难出现或不易观察到的现象真实形象地表现出来,然而画蛇添足的“动画效果”只会引起学生视觉疲劳。讲课时,为了突出教师自己的声音,不宜使用背景声音,当然在播放图片、动画或电影时,可以使用一些轻柔的背景音乐,但声音应小。
(二)多媒体教室的改进
1. 多媒体教室存在的问题及多媒体教室的改进
教师在教学中是任何其他教学手段和工具所无法替代的。不板书,不仅降低了学生的感受性,也失去了必要的做笔记等主动式学习过程。在现在这个多媒体教学与传统教学的过渡时期,很多媒体教室设计不够合理,比如只有一个幕布,没有传统的黑板,这使得多媒体教学和传统教学不能够有效地结合(如果条件允许的话可以用触摸屏代替黑板),使得多媒体教学失去了互动和过程的缺陷。还有就是多媒体应该辅助教学过程和弥补传统教学的缺陷,许多多媒体教室都是固定的讲台和话筒,使得教师不得不整堂课都在固定的位置,一旦离开讲台多媒体就失去了多媒体的效应,比如教师离开多媒体教师机后就无法控制计算机的显示内容,而且话筒也是固定在讲台上的,使得多媒体设备失去了效应。不离开讲台就会失去传统教学的优势,肢体语言的表达及目光交流也将变得逊色起来,因此我个人认为多媒体教室应该留有传统的黑板(可以用电子手写板代替),固定的话筒改为无线话筒,条件允许的话可以改为无线控制键盘或遥控的方式,使整个教学变得人性化。当然活跃的课堂气氛也是不可缺少的,这有利于调动学生的活力和主动性。在设计多媒体课堂教学结构时,要注重设计师生双向交流和促进相互作用、活跃课堂双边活动的课堂形式,以调动学生的活力。
2. 教师如何应用多媒体
一些教师在使用多媒体时,常常都是把注意力放在显示器屏幕上,没有注意学生的课堂听课情况,这样做得再好的课件都是大材小用。或者有的教师一味追求计算机操作水平的熟练,特别是计算机教师,最容易犯此类毛病,不顾及学生的接受水平,使得“教师的舞台”成了真正的舞台。我们应该结合自己的多媒体课件来辅助以往的复杂教学,不要把重心放在课件上,教师毕竟是整个课件的“导游”,要把学生们带入一个知识世界,在这里教师要做一个好的“导游”,不让学生们迷路的同时,也要他们学到东西,一堂课完毕后学生们应该对刚才那次“知识旅游”的过程记忆犹新。这样知识点才会牢牢地记在学生们的心理。学生们能在轻松的同时学到知识,每一堂课不再是硬着头皮度过,学生们出于主动在学习,这就达到了预期的教学效果。
教师不仅是知识技能的传授者,而且要分析、综合、整理来自学生的反馈信息、修改教学课件,使教学课件更具特色、更有适应性。由于多媒体课件的制作是件复杂费时的工作,目前许多高校均向外引进课件,这使得课件具有了普遍性或共性。在实现资源共享、信息互利的同时,我们宜采用引进与自主开发相结合,根据自己的教学经验和个人特色,结合教学过程中的反馈信息,创造个性化的教学课件,从而使教学课件更具特色、更有适应性。
(三)采用多维教学弥补多媒体教学互动性不强的缺点
1. 多维教学的理解
所谓多维就是多思考、多性能、多功效。多维教学法就是指在教学中教师多角度、多系统地激励、开拓学生思维,着重培养和提高学生分析、概括、判断和迁移能力的一种教学方法。采用多维教学法,可以突破定向、单向思维式,使学生思维的角度灵活多变,思维的效度深刻巩固,为现代化思维方式的发展创造极好条件。采用多维教学法,可以使学生突破机械接受的思维模式而形成一种积极主动、具有独创精神的创造性思维模式。
2. 改变以往的教学方式采用多维教学
传统的教学中,教师总是机械地把自己设计好的知识灌输给学生,使学生自然地就处于被动的、消极的学习状态之中。21世纪的发展趋势要求我们的教育不能只注重传授知识,建构主义认为,知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。多维互动课堂教学模式是在建构主义学习理论和目标教学基本模式的前提下,让学生在课堂上动手操作体验,动眼观察思考,动口表达议论,动耳感知体会,动脑思维创新,充分调动他们的各种感官参与到教学活动中来,突出了主体性,活化了思维。多维互动教学模式以生生互动、师生互动和人机互动来完成教学任务,弥补了多媒体教学互动性不强的缺点。
3. 多维教学与多媒体教学结合的意义
多维互动的课堂氛围是指教学信息的传递方式不是单向和单一的,而是师生之间、学生之间、群体之间多向互动。“互动”是师生通过各种感官全方位参与,构成认知与情感的和谐多维互动的教学关系。要实现互动,必须贯彻学生主体性原则,让学生成为学习的主人,多媒体教学就给多维教学创造了条件,多媒体教学也需要多维教学模式。当然在创建多维、互动的教学组织形式时要处理好诸多方面的矛盾,把握好度,防止由一个极端走向另一个极端,不能片面地追求形式的完美而忽略了教学效果,在多媒体教学中应该应用到这一点,这正是多媒体教学和多维教学相结合的意义所在。
4. 多维教学不再局限于学生的学习
我们应该多方面对学生教育,不仅要从他的学习上、心理上,而且还要从他的生活上进行教育,这样才能使培养出来的学生具备多方面的素质。同时教师不是万能的,在一个人的成长过程中,学校教育的作用最多占三分之一,另外三分之二是学生所受到的非学校教育(包括家庭教育、社会教育)以及学生自己的自我教育。教师不能做超出自己能力和范围的事,只能在自己所能及的范围内,尽可能地把自己工作做好――这样,即使个别学生最终也没有被“教好”,教师也问心无愧!
三、人机合一提高教学效率,让教学效果趋近于极限
(一)人机合一的理解
这里的“人”指的是教师,“机”指的是教学媒体。人机合一就是教师能够良好地运用多媒体计算机把教学过程发挥得淋漓尽致,弥补传统教学的种种缺陷,延伸传统教学的种种优势,使教学达到完美。
(二)人机合一的难点
要做到人机合一也不是一件简单的事,会受到各种主客观因素的制约,尤其是人的主动性比较强,很难控制。就目前的实际情况来看,有些教师的传统观念仍然没有改变,对某些教学媒体如计算机等现代教学媒体一直持有怀疑甚至否定的态度。有些教师即使已经认识到了教学媒体的优越性并将它们运用到课堂教学中,但是他们并不能恰当、合理地使用教学媒体,有时甚至盲目滥用,根本不考虑有没有围绕教学内容、教学目标,学生能不能接受,也就更谈不上教学效率的提高了。在实际教的过程中可能出现一些教师事先在教学设计中没有考虑到的事情,会受到各种主客观因素的影响,这些都是很难掌握和控制的。
(三)人机合一的合理实现
教学媒体不仅要满足教师各方面的需要,更重要的还是要考虑到学生方面的因素。因为教学媒体是教师教、学生学的工具,教师所做的一切工作都是为了提高教学效果、增进学生的学习。所以,虽然教师对所使用的教学媒体有自主选择权,但他们也不能只凭主观判断,除了考虑教学内容和教学目标等因素外,更多地要把落脚点放在学生身上,目的就是要通过教师和教学媒体的协调合作来为学生能够更好地学习服务。不同年龄阶段的学生具有不同的学习特征,而每个学生又有各自学习的个性特征。
教学媒体是为教师的教和学生的学服务的,由于它在教学的实际应用中受到各方面因素的影响,并不是可随意选择的,所以要使教师和教学能够有效结合还需要符合一些具体的教学原则,如:符合教学大纲的要求,遵循教学原则;依据现有的教学条件,围绕着教学内容和教学目标展开;符合学生的心理发展规律;并非任何一门(节)课都需要使用教学媒体,要适度地使用,要恰当结合,充分发挥各种教学媒体的特长和教师的教学经验。
结束语
多媒体教学以其独特的优势成为教学中一个重要组成部分。在当今重视教学质量的环境下,针对多媒体教学中遇到的各种问题,还需不断总结经验,加大研究的广度、深度和力度,努力提高多媒体教学的效益,发挥多媒体教学这一教学模式的优势,促进教育现代化。对教学媒体的正确使用并不是一朝一夕便能学会的,多媒体教学和多维教学有效地结合需要教师多年不断地探索发现、总结学习才能达到效果,而目前信息技术的不断进步、教学媒体的日益发展对教师的思想意识和媒体知识又提出了更高的要求。除了学校方面要加强教师关于教学媒体的选择、使用、评价等方面的培训以提高他们的自身素质外,国家和社会也应该采取相应的措施,如提高对教学媒体的重视程度,尽快让先进的教学媒体在各级各类的院校中得到普及和应用;加强教学资源建设,设计出更多符合各种教学和学习的资源等等。
参照文献:
[1]马华东.多媒体技术原理及应用.清华大学出版社,2004.7.
[2]傅道春.教育学.教育科学出版社,2003.4.
[3]朱绍祖.多媒体技术在教学中的应用探讨.中国医学教育技术,2003.17.
[4]中国教育报.2005年9月24日,第2版.
[5]李利生.对生理学多媒体教学的认识.中国医学教育技术,2003.17.
[6]李学农.多媒体课堂教学原则与方法的探讨.中国医学教育技术,2004.18.
关键词:虚拟现实;采矿专业;教学
中图分类号: TD43 文献标识码: A
在21世纪经济和技术全面发展的新时代,智能化、科技化、电子化是一个更为突出的发展方向,虚拟现实技术的不断进步,也是其走进了高校教学中,它能形象生动地表现教学内容,为学生营造一个更真实的教学环境,使其切身体验,并且提高了学生掌握知识、技能的效率,达到优化教学过程,提高教学质量的目的。
一、虚拟现实技术简述
虚拟现实( Virtual Reality,VR) 技术是目前计算机领域中引起广泛关注的研究前沿和热点之一,它利用计算机生成逼真的三维空间环境,通过视、听、触觉等作用于用户,使之与环境直接交互,产生身临其境的感觉。该技术是计算机图形学、传感器技术、多媒体技术、人机接口技术以及人工智能技术等多种学科技术的交叉与综合。虚拟现实的特征可归纳为三个“I”,即沉浸、交互、构想。
一个虚拟现实系统必须具备沉浸感,用户在虚拟环境中具有身临其境的感觉,能够自由的运动,观看风景,就和真实的世界一样。虚拟现实与通常 CAD 系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的,它不是一个静态的世界,而是一个开放、互动的环境,虚拟现实环境可以通过控制与监视装置影响或被使用者影响,这是 VR 的第二个特征,即交互性。构想性是指虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具,它以视觉形式反映了设计者的思想,达到所看即所得的完美境界。
虚拟现实技术复杂,而且构成系统的设备比较昂贵,投资巨大,所以最初只在军事、航天等少数领域得到发展。近年来,随着计算机性能的提高和价格的下降,虚拟现实技术已广泛应用于医学、建筑和工程、科学、金融、电子商务、游戏和教育等方面。虚拟现实的三个基本特征沉浸感、交互性和构想性使之在教学上具有特殊优越性,其在教育教学领域中的应用前景非常广阔。
二、虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术与多媒体技术的主要区别在于不仅仅把图片、文字、声音和动画结合在一起,更主要的是它为用户创造了一个虚拟环境,用户不再是被动地接受知识,而是主动的、多方位的和虚拟环境直接交互,从而获得知识。正是这一特点改变了以往学生的学习方式,使虚拟现实技术进入课堂成为当前研究热点。目前,国外已经开发出许多针对教学的虚拟现实系统。利用此技术可以建立“虚拟物理实验室”,学生在虚拟实验室里可以作各种实验,亲身体验失重的感觉,使学生对物理概念和定律有了更深的理解; 在“化学虚拟系统”中,学生可以通过数据手套操作虚拟环境中的化学分子的运动,观察分子结合的化学反应,由此学到现实教学中无法感受的知识; 在医学院的教学中,虚拟现实技术更是发挥巨大的作用,利用“虚拟手术台”使学生无需通过病人就可以迅速安全地掌握各种复杂的手术操作; 军事院校学生利用飞行模拟器进行飞行训练是一种最安全高效的训练方式。此外,虚拟现实技术和网络技术的结合产生了“虚拟教室、学校”,使网络学习成为一种新的学习模式。
三、虚拟现实技术在采矿专业教学中的应用
(一)采矿专业教学特点
采矿工程专业在我国属于艰苦专业,而且实践性要求比较高,专业课程主要有《矿山测量学》、《矿山压力与控制》、《采掘机械》、《井巷工程》、《通风与安全工程》、《煤矿开采学》等,在学习阶段先后有三个实习环节,认识、生产及毕业实习。采矿专业的特点要求在教学中必须与生产实际相联系,所设置的三个实习环节也是为这一目的服务。通过上课和实习,学生应该对采矿专业知识有比较深入的理解,能够完成矿山规划设计,但通过毕业设计环节我们认识到学生对专业知识的理解不够透彻,尤其涉及到实际生产环节的设计,达不到预想效果,这说明我们的专业教学存在不足。
首先,在以往采矿专业教学中采用传统的教学方式,课堂教学以黑板为工具,以单纯教师教授的方法,向学生灌输知识,课堂教学结合采矿实际不够,学生的学习主动性、积极性不高,对专业知识的理解不够深入; 其次,采矿专业实习地点在矿山,条件一般比较艰苦,下井实习具有一定的危险性,学生实习兴趣不高。同时,由于受井下实际生产的限制或者实习经费不足的影响,学生真正深入现场的机会不多,由此引发学习和实际相脱节,最终造成采矿专业的教学往往达不到大纲要求。为此我们必须改进传统的教学方法,结合专业特点,将现代计算机技术引入教学,发挥学生学习的主动性、积极性和创造性,提高采矿专业教学质量。
(二)虚拟现实技术的应用
该技术在教育教学方面的应用已经取得了不小的成就,也已得到国内外教育界的肯定,它的三个基本特征决定了将其引入教学必然会提高学生学习的积极性,给传统教学注入新的活力。采矿专业教学主要有课堂教学和实习教学两个环节,针对这一特点,利用虚拟现实技术可以分别开发“采矿专业课程虚拟教学”和“虚拟实习”系统,其中包括各门课程子系统和各种实习场景子系统。
在 《采掘机械》课中主要学习矿山机械设备工作原理和实际应用,其中的大型设备只能从书本中看到图片,很难看到实际模型。应用虚拟现实技术可以开发出 “矿山机械设备虚拟系统”,学生在这个系统中不仅可以看到设备的结构,了解工作原理,还可以身临其境亲自操作这些设备; 针对《井巷工程》课程开发 “虚拟巷道系统”,学生可以进入巷道自由漫游,了解各种巷道的结构、用途以及支护方式等,同时可以发挥自己的想象性,设计各类巷道,完成之后立即进入巷道检查设计是否合理,完成交互式设计,图 1 所示为矩形巷道虚拟环境; 《煤矿开采学》是采矿专业最主要的课程,也是与实习环节联系最紧密的,“虚拟矿山系统”的开发,既能满足课堂教学要求,又为学生实习提供虚拟环境。图 2 所示为综采工作面虚拟现实系统,学生进入虚拟环境如同真正走入井下综采工作面,不仅可以自由漫游,而且可以在工作面亲自操作开动采煤机割煤、移液压支架和推动刮板输送机,这些内容在书本中是学不到的,即使在井下实习的时候也很难有机会如此近距离观察,更不可能亲自操作。图 3、图 4 所示为采场覆岩垮落动态虚拟系统,通过该系统,学生可以设置采场顶板参数,计算顶板的初次垮落步距和周期垮落步距,模拟各类顶板的垮落过程,在了解矿山压力的各类假说的同时,掌握顶板来压规律,为将来的实践操作打下扎实的基础。
图1 虚拟巷道漫游系统
图2 综采工作面虚拟现实系统
图3 采场覆岩垮落动态虚拟系统场1
图4 采场覆岩垮落动态虚拟系统场2
结 论
虚拟现实技术在采矿专业的教育教学过程中的应用成果是较为显著的,它的应用优化了教学过程、激发了学生学习的积极性、提高了专业教学质量,并可解决实习教学中的经费不足、实习环境危险和学生难以深入现场等问题。它的研究对探索和发展现代教育思想、提高教育技术水平、改善实验实训环境、培养具有创新意识和创新能力的人才具有深远的影响。
参考文献
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[2] 张景川,石鲁珍.大学物理虚拟实验实践教学与理论分析[J].高等理科教育,2009.( 2) : 79-82.
[3] 杨景琴,陈坚.VRML 中粒子系统在虚拟化学实验室构建中的应用研究[J].计算机光盘软件与应用,2012. ( 4) : 102-103.
关键词:软件工程 多媒体课件 课件开发
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2012)O8-0185-02
随着多媒体技术和网络技术的快飞发展,各类学科的课件应用而生。但在开发过程不乏出现一些共同的问题,如开发成本过高、软件质量低、重发开发等,这些问题给多媒体课件的开发和需求带来了严重的影响。要解决这些问题,就要有正确的软件开发理念。本文结合软件工程的思想,浅析一下如何能够更好地进行多媒体课件的开发与制作。
1、软件工程思想简述
人们曾从不同的角度,给软件工程下过各种定义。但是不论有多少种说法,它的中心思想,是把软件当作一种工业产品,要求“采用工程化的原理与方法对软件进行计划、开发和维护”[1]。软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程学科,采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件,把经过时间考验证明正确的原理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来,以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它。
软件危机是指落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求,从而导致软件开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。主要表现在软件开发费用和进度失控、软件的可靠性差、生产出来的软件难以维护等方面。
软件工程借助工程学和经济学的思想来指导软件开发的过程,大量软件开发实例证明了采用软件工程方法进行开发,可以消除或缓解日益严重的软件危机,从而提高软件开发的成功率和生产率。
2、软件工程和“课件工程”的对应关系
多媒体课件是指根据教学大纲的要求和教学的需要,经过严格的教学设计,并以多种媒体的表现方式和超文本结构制作而成的课程软件[2]。可以说多媒体课件是指与课程内容有着直接联系的计算机教学软件,多媒体课件作为一种教学软件,它属于计算机应用软件的范畴,适合软件开发的一般规律。当前,课件正在逐步向系列化方向发展,内容和规模不断扩大。这就要求蚕蛹科学规范的方法来开发和管理课件,软件工程的方法就是很好的选择,“课件工程”的发展趋向就是适应现实需要而产生的,其实质就是采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护课件[3]。
在软件开发过程中一个重要的概念就是生命周期,按照事物从发生到消亡的规律,一般将软件生命周期划分为计划、分析、设计、编码、测试及运行维护等阶段。各阶段的工作又细化成细小的子任务,并产生一定规格的文档资料交付给下一阶段,下一阶段在上一阶段交付的文档资料的基础之上继续开展工作。这一思想应用到多媒体课件开发过程中非常必要的。
课件本身是个工程,要用工程的方法去处理。它也有自己的一个生命周期,下图是软件生命周期与多媒体课件设计开发各阶段的映射关系。
从图中的映射关系来看,多媒体课件作为一种辅助教学的软件,它的设计开发过程中无不渗透着软件工程的思想。课件开发不同于一般的软件开发,它要涉及教育、心理、专业知识等各个方面。从图中可以看出,将软件工程的原理运用于课件开发是较为自然合理的事情,开发人员在课件开发时应经历这样的一个过程:进行需求分析、按需准备材料(分析教学大纲,把握教学重点),概要设计(采集教学素材,编辑脚本),详细设计(选择好课件制作工具,程序设计),软件测试和维护。如何在较短的时间内投入较小的经费,获得无论是从数量还是质量上来说都比较令人满意的课件,引入软件工程思想是非常必要的,但是往往还需要注意一些问题。
3、用软件工程思想指导多媒体课件开发
3.1选题
选题是课件制作的关键。在制作之前,首先要研究分析课件的使用对象。以最大限度地符合使用对象的心里特征、认知结构,真正做到因材施教;其次要认真研究教材,做好选题论证工作,尽量减少不必要的投入。在选题时应注意结合设计工具特点。使得课件获得较佳教学效果。
3.2 分析
分析包括需求分析和可行性分析。需求分析主要是明确课件的学科内容及所要达到的目标,弄清楚使用对象对课件的全部需求,并用相应的文档准备的表达出来。可行性分析的目的是在选题之后,对问题的寻求一种在技术上可行、且经济上有效益的可操作的解决方案。在课件的分析阶段,要明确卡法课件所需要的经费、设备、人员以及时间做一个预算;明确课件是否具备运行的各种环境,包括硬件环境、软件环境和教学环境。
3.3设计
在多媒体课件工程的设计中,包含着教学设计和系统结构设计。设计的主要任务就是将前面的需求转变成软件的表示形式,在软件工程中又可以细分为总体设计和详细设计。用软件工程的思想指导课件设计,首先是以教学目标和教学对象的特点为出发点,规划、实施和评价教学活动的全过程;其次,多媒体课件信息量大,具有交互性、集成性、控制性等特点,我们需要根据教学设计的结果对整个课件的体系结构、数据结构、用户界面、交互方式进行分析设计,编写相应的文档。
制作编辑主要包含工具的选取、素材准备和编码。这个阶段是软件集成阶段,在完成了前面的设计工作后,要编写相应的脚本,以此为依据来保证课件的质量、提高课件开发的效率。在多媒体课件制作中还涉及到素材的准备,因为多媒体课件是多种媒体信息的载体,在制作编辑课件时,需要采集制作相应的文本、图像、声音、视频、动画等素材。准备好足够的素材后,制作人员就要根据教学目标和教学对象特点来选择合适的开发工具或编程语言,将准备的这些多媒体要素组织成一个完整的,灵活的,具有科学性、教学性、艺术性的多媒体课件。
3.5 测试评价
测试和评价是开发时期的最后一个阶段,是保证软件质量的重要手段。按照不同的层次,测试又细分为很多种。在多媒体课件的设计制作中,要不断的对课件进行测试,使其正常运行。对编制好的课件也要在实际的教学环境中去实践,通过不断的测试来发现课件中存在的错误和不足,然后进行修改和进一步的测试。评价也是这一阶段重要的环节,对多媒体课件的评价是指依照一定的标准,检查它是否达到预期的教育、教学要求和技术要求。
3.6修改和复用
在这一阶段,制作人员主要是做好课件的修改和复用。在课件制作过程中,要根据评价结果合理地进行修改,以进一步提高课件质量和效果。复用这个词是现代软件工程中一个重要的概念,就是将已有的软件成分用于构造新的软件系统。多媒体课件开发中的重复劳动影响了课件开发的效率,引入构件复用能有效的缓解这一问题。通过构件复用,在课件开发中可以有效地利用已经开发出的课件,消除了包括分析、设计、编码、测试等在内的许多重复劳动,从而提高了课件开发的效率,同时,通过复用高质量的已开发的卡键,可以有效地避免重新开发可能引入的错误,从而提高了课件的质量。
结语
多媒体课件是现在教育教学领域中必不可少的辅助教与学的工具,也是一种重要的教学资源。把多媒体课件设计与制作看作是一个大型的软件项目,以软件工程思想为指导思想,在课件设计中,严格遵循软件工程学的各个原则,结合课件自身的特点,以此提高课件开发效率,提高课件质量。
参考文献:
[1]史济民.顾春华.李昌武.苑荣 软件工程——原理、方法与应用(第二版) 高等教育出版社
[2]黄映玲。陈丽霞。黄丹 现代教育技术教程 华南理工大学出版社[3] 龚玉清 基于软件工程的多媒体课件开发研究 华东师范大学
关键字 计算机 新技术 工程设计 工业设计
中图分类号: TP311 文献标识码:A
1 绪论
工程设计是一切工程产品的开端,没有工程设计就没有工程产品的出品。所以这就要求工程设计有极高的安全性和稳定性,这是产品进入开发的阶段的入口,也是一切流程顺利进行的基础。传统的工程设计是依靠绘图铅笔和直尺进行,这样的方式不仅仅消耗的是大量的财力、人力和时间,如果设计过程中出现稍微的误差,面临的将可能是大范围甚至是全部的修改过程,这将会对生产造成巨大的压力。但是计算机技术在工程设计领域的应用,很好的解决了传统设计方式的弊端。多媒体技术、计算机技术图学等带来的设计方式,CAD等已经基本可以满足目前工程设计方面的需求,而这些都是依托于计算机技术来开展的。
2 计算机设计技术简介
2.1 发展特点
CAD系统是计算机技术应用到工程产品设计的基础,CAD技术的出现,使人们从重复性的、繁琐的绘图过程中解脱出来,大大地提高了工作效率,同时,就CAD本身而言,也有着以下几个独特的特点:
(1)CAD采用的是最新式的软件成果,并实时更新。计算机技术是飞速发展的,计算机技术的发展是一个不断的完善不断的创新的过程。这样,就使得计算机工程设计沿着一个高效、便捷、智能化的方向发展。
(2)工作站的使用意义与方法。按照 CAD 系统的发展特点,逐渐地吸收了参数驱动、动态导航、特征造型等一系列的 Unix 工作站的精华。这样,也能够促进核心模型高效、简洁的运转。
(3)生成高效的国标工程图在工程图模块中,视图的产生、标注的能力以及国标化都是衡量软件的重要依据。例如将零件输入到软件中,系统便自动完成对其基本点投影,并生成图像,无需人为的去选择边界和区域。这样,输出的工程图质量就有了明显的提高。
2.2 CAD技术的发展趋势
CAD技术属于计算机技术的一部分,其发展趋势也具有计算机技术的几个典型特点,分别是:规范化、智能化和集成化。
(1)规范化。CAD系统的规范化发展主要体现在数据交换格式的规范化、数据模型的规范化和CAD资源利用的规范化。其中,对于数据交换格式的规范化,体现在其传输的内容上,而不仅仅局限在几何数据上,更多的是进行一种参数化数据传输模式。在数据模型的规范化中,其采用的是STEP标准化体系。在CAD系统资源利用上,期间推出的各种零件库、符号等都逐渐发展形成一个综合性数据库,这满足了大众的需求。
(2)智能化。计算机技术的智能化指的是随着计算机技术的发展,软件系统的更新和发展,该技术不再是仅仅满足用户的基本绘图需求,而是更多的加入了分析和调整功能,说形象点就是让软件有了自己的“思维”,让它更加“聪明”。
(3)集成化。对于软件系统的集成化发展而言,集成的不仅仅是各种功能,同时也有软件内部各个模块的集成。系统的集成化设计让系统成为一个庞大的、综合的整体。在设计过程中,涉及到的计划、构思、建模、设计、分析、优化和制造等环节组成了一个有机整体。
3 研究实例
(1)在工程设计领域的设计研究,CAD技术运用已经相当成熟。在产品最初的构思阶段需要将产品的理念进行详细的描述。首先是原理方案的设计。原理方案的设计是整个设计活动的第一部,所以这时要对产品的可行度做一个大概的评估,这涉及到经验和知识的双重考研。然后是设计过程的建模技术。当今的设计过程不再是简单的将产品画出来,同时还要对产品的存在进行分析和讨论,这就涉及到在设计过程中对产品建模的问题。同时还需要对建模过程中可能出现的一系列问题有一个初步的预测。
(2)从工业设计的角度来讲,工业设计是一种创造性的活动。工业设计的目的是为物品、过程服务以及他们在整个活动周期中构成的系统建立各个方面的品质。这主要从设计方法、设计规范和设计思维等三方面来体现。对于工业产品,设计思维是产品的灵魂。首先这个思维是体现在草图纸上的。另一个因素是设计的文法从这一角度,将产品的造型、形状、色彩等要素通过抽象的方式描述出来,包括造型文法、形状文法、色彩文法等,是模块设计的基础之一。同样,工业品设计过程中,会涉及到造型问题,对于造型问题,许多软件一般都会推出特别的模块进行运算设计,一般包括表面设计、串通图形设计和移动特征设计。
4 结束语
现阶段,由于国内的计算机技术发展时间落后于国外,造成了我国的计算机技术也落后于国外。但是我们在努力追赶,甚至部分技术已经领先或超越国外水平。由于CAD技术适用于各行各业,所以在不同的领域中,不同的专业上,发展状况和发展程度也是不同的。但是其内涵和指导思想是一致的,尤其是近年来雨后春笋般出现的各种其他设计软件的开发和推广,计算机技术在工程设计和工业设计方面的发展是不可限量的。
参考文献
[1] 王可.微机 CAD 软件的特点和发展趋势[J].计算机辅助设计与制造,1999,2.
当代社会档案工作革命性的变革,就是电子文档的出现与管理问题,就是“无纸时代”的即将到来。它是摆在我们面前最重要的课题,也是最严峻的考验和挑战。电子文件的出现是一种记录方式的变革。历史上,记录方式的变革一般要经历几百年上千年,但电子文件的出现是加速度的。它将在几年内完全改变档案工作的面貌。总体上看,历史上记录方式的变革大约经历了四个阶段:第一阶段:原始材料的直接利用阶段;第二阶段:原始材料的粗加工阶段;第三阶段:纸质文件阶段;第四阶段:电子文件阶段。
二、电子文档发展历程简述
电子文件的出现,最早可追溯到20世纪50年代的美国和日本。当时的社会政治、经济和文化的发展对办公信息的处理提出了提高工作效率、加快处理速度和降低办公费用的要求,这就使得办公自动化应运而生。
一般地说,电子文件发展要经历四个阶段:第一阶段:过程阶段,在这一阶段;许多单位开始采用电子计算机,电子文件充当形成文件的过程(工具)。机关单位首先形成的是电子文件,然后由电子文件;转化为纸质文档。这时候的电子文档被称为“草稿性电子文档”。第二阶段:辅电子文档阶段。这―“阶段的基本特征是:纸质文档为正本,电子文档为副本。电子文档的效力比上一个阶段要高一些。第三阶段:电子文档阶段。这一阶段的基本特征是:电子文档为正本,纸质文档为副本;电子文档的法律效力被确认,纸质文档只在某些情况下使用。第四阶段:无纸阶段。这一阶段真正进入了无纸电子文档阶段。人们在工作中已不再使用纸质文档,以往的纸质文档已成为“文物“。
在这里需要说明的是:绝对的无纸时代并不存在,因为纸质文档会作为文物被人们保存起来。我们所指的无纸时代,主要是指我们在工作中已不再使用纸张,没有新的纸质文档产生。
三、电子化对档案的影响
我们的档案事业长期建立在纸质档案管理的基础上。而当我们的事业转变为以电子文件和电子档案管理为主要内涵时,档案事业的许多方面都将发生直接和间接的变化。近期内,档案业务工作的变化和档案学理论的变化将会十分明显。
档案工作在长期实践基础上,以纸质文件材料为工作对象,总结出一系列业务工作流程及管理方法和原则。而电子文件的产生对传统纸质文件的管理方法产生了革命性的影响,在操作方法上对传统档案工作进行了全面的变革,在理论体系上也要发生相应的巨大变化。下面,我们按照传统业务工作流程来简述电子文件对档案工作的影响:
(一)立卷归档
立卷归挡环节,是传统文书工作和档案工作的结合点。文书处理部门立卷,档案管理部门接收,一年归档一次,这已经成为传统档案工作的固定程式。电子文件出现后,打破了这个固定的程式。在办公自动化管理系统中,电子文件一经形成,马上存储到办公信息数据库中,并由文书处理人员、业务人员和档案工作人员所共享。这就使得文件与档案之间不在有明显的界限,不再需要一年一次的立卷归档,而需要制定在电子文件环境下新的归档制度和立卷原则。
(二)分类整理
从档案工作的分类整理环节看,这一环节一直是我们传统档案工作的重点,耗费档案工作人员大量时间和精力。纸质文件材料只能逐份整理清楚,分类明确,归入适当的类目,组成合适的案卷,对档案信息进行有序化的处理,才能为以后的开发利用提供方便。纸质文档的有序化是单一角度的,有形的,它无法实现多角度的有序化。然而,在办公自动化系统中的电子文件由于可以得到系统迅速、有效、多角度、无形的整序,不再需要对它进行纸质文件那样的组卷,实行多角度的随机分类。可以由办公自动化系统,根据用户的不同需要,对电子文件进行自由组合分类。
总之,传统档案整理工作是一种有形的单一角度的物理整理,而电子文档的整理则是大形的多角度的逻辑整理。
(三)档案鉴定
从档案工作的鉴定环节看,电子文件的鉴定方法也不同于传统档案。电子文件的鉴定过程演变为对某一系统信息数据库的清理过程,操作简化为删除指令的输入。同时,由于电子文件制作方便,将会产生比以往更多的文件,增加了文件的鉴定工作员。
(四)档案保管
从档案工作的保管环节看,电子文件出现后,多媒体技术的开发应用,丰富馆藏被赋予了新的特殊的含义,也带来了档案保管方法的变革。现在传统档案的保管方式,给我们带来的是库房、档案架、铁皮柜橱和排列整齐、装订漂亮档案卷宗。而在办公自动化系统,根本无需这些东西,电子文件载体所容纳的信息量是传统档案根本无法比拟的。在档案馆(室)中,我们只能看到现代办公设备和电子文件载体。也许我们办公桌的抽屉里或计算机硬盘中,就装着一个单位的档案库。传统意义上的档案库已经不复存在,它被电子时代的电子文件数据库所取代。
(五)档案利用
一、电子期刊概述
1.定义。电子期刊(ElectronicJournal),也称为电子出版物,网络出版物。广义上来讲电子期刊就是以电子形式而存在的期刊,即利用电子媒体的形式出版和发行的期刊。学者J.Edwards认为文献的阅读或列印来自于使用者的电脑,而非纸本期刊者,皆归类于电子期刊;国内有学者将电子期刊区分为无纸期刊、线上期刊、光碟电子期刊、虚拟期刊及电子期刊;目前使用较多的定义是凡脱离原始纸本印刷方式,而以各种电子媒体储存、呈现、发行的连续性出版物,即称为电子期刊。国外关于电子期刊的研究起步较早,对电子期刊的定义也较为多样。如Garson与Howard将其定义为“一种以数位形式呈现的期刊”。Shackel对电子期刊定义为:“利用电脑去支援一个学术文章,从撰写、评审、被接受到出版的过程,通过适当软件的协助,一个作者可以输入其文章到一个电脑系统中,期刊的编辑者、评审者、读者乃至作者本人均可以在他们的电脑终端机中检索到这篇文章。”Brandt将电子期刊定义为:“电子期刊是定期即以电子形式发出的资讯的组合”。相对于从20世纪70年代即开始研究电子期刊的国家,我国对相关内容的研究大致起始于90年代初,由于起步较晚,因此在电子期刊的定义方面,大多是引用或借鉴了国外的研究成果。总体上说我国的学者对于电子期刊的定义,目前有两种观点,一种是以其本身的字面特征为出发点,把电子期刊定义为:以数字形式存储在光碟等介质上,并可通过计算机设备本地或远程读取使用的连续出版物。另外一种观点是从电子期刊的不同发展阶段及形式出发,认为电子期刊有狭义和广义两种,从广义上看,电子期刊是指以连续性方式出版并通过电子媒体发行的期刊,包括各种可以以电子形式获得的期刊,如缩影、光盘、联机数据库、网络资源等不同方式。从狭义上讲,电子期刊是指电子媒体连续出版发行的学术性机读期刊。
2.电子期刊的发展历程简述。电子期刊是电子出版物中的一种,在电子出版物的不同发展阶段,电子期刊的定义和内含也有所不同。兰卡斯特(F.W.Lancaster)认为电子出版物的发展可分为4个阶段,即以计算机印制印刷型(辅助)、电子与印刷型形式同时存在(并行)、仅以电子形式出版(单独)、利用超媒体的方式使电子出版物的功能增强(多媒体)等4个阶段。由此可见第一阶段的电子期刊还不能称为真正的电子期刊,它只是借由电子技术出版具有电子性质的印刷型期刊,第二阶段是印刷版期刊的电子化,这是电子期刊发展的初级阶段出版商所采用的最为普遍的出版模式,通常是将各自管辖的期刊资源作为资源基础,经过扫描、校对等加工工序完成对印刷版期刊的电子化,并形成期刊资源数据库,实现电子期刊的出版。例如Elsevier的ScienceDirect平台和Springer的SpringerLink平台等。第三阶段已经形成了不依赖于印刷版期刊出版的纯电子期刊的出版模式,此类期刊通常是指通过光盘、磁盘模式或者以邮件等模式出版发行的,纯文本类电子期刊。第四阶段的多媒体阶段,是在第三代电子期刊的基础上,增加了多媒体技术手段,使得电子期刊中又融入了各种视频、音频、动画、图片特效等视听元素,更好地满足了读者的阅读需求,这一阶段的电子期刊通常都是选用的网络出版模式。
二、电子期刊与传统期刊之对比分析
电子期刊与传统期刊由于其载体形式,出版模式的完全不同,从而在期刊的阅读使用,出版发行,界面内容形式等方方面面都存在着根本性的差异。针对两类形式的期刊,选出最具代表性的几个方面进行对比分析。
1.携带及浏览方式。首先从携带和读取的方式上来看,纸质期刊与电子期刊各具特点。纸质期刊的特点在于阅读不限场地,方便携带,对于一部分有着阅读纸质期刊爱好的读者来说,电子期刊的阅读体验完全无法满足其这方面的需求,但同时纸质期刊不适合大批量携带,仅限于小量刊物的随身携带。而电子期刊的特点就更加显而易见了,由于受到存取设备的限制,电子期刊的携带、阅读均需要专用设备或介质的辅助,因而场地的限制、网络的限制以及设备的限制等都会为电子期刊的携带带来一定的困难。虽然现在MP4、MP5、手机以及平板电脑等设备的发展,使得各类设备都越来越方便携带,阅读器的发展也使得各类电子出版物大行其道,但这类便携式阅览设备仍然要受到电源场地等的限制,并且长期使用此类设备也会对读者的眼睛、颈椎等造成伤害。但电子期刊可以借由光盘、磁盘、硬盘等存储介质大量储存携带,这是纸质期刊所无法比拟的。从浏览方式来看,纸质期刊通常会引导读者以循序渐进的方式阅读文章内容,而电子期刊由于其自身特点,读者可以根据其自身需求,有着重的挑选关键内容浏览,从而达到提高阅读效率,节省阅读时间的目的。
2.检索功能。电子期刊的检索可以根据不同的检索项任意组合检索条件,从而找到需要的期刊,比起纸质期刊的检索要方便得多,而且检索过程完全自主化,无需借助图书馆员的协助,更加快捷。同时电子期刊也具有纸质期刊的全文索引,文摘关键词检索等功能,大大提高了期刊的查准率和检索结果的有效性。
3.交互性。纸质期刊对于作者与编辑部,读者与编辑部,读者与作者之间的沟通、交流一般限于信件、邮件的往来,而由于邮寄时间、距离、邮件的延误、丢失、错失等种种因素的存在,使得各自之间的信息往来不尽人意,问题的反馈又常常无时效可言。而电子期刊的流行则大大改善了这一情况,通过网络征稿、投稿省略了许多中间环节,通过在线咨询等方式使得作者和编辑部之间的交互性更强,问题的反馈也更加及时。而读者也可以通过网络订阅期刊,不仅方便,而且快捷。除此之外,有的电子期刊甚至可以支持读者对文章进行实时评论,或提供三方的网络对话服务(如ChatRoom),可直接将意见反馈给编辑部及作者本人,不仅为编辑部的改进提供素材,也为作者的研究提供帮助。
4.存储问题。纸质期刊的存储需要较大的空间,体积大难于搬运是纸质期刊存储的难点所在。虽然电子期刊具有体积小便于存储的优点,但在保存时间上电子期刊远不如纸质期刊的保存时限长。据统计硬盘的使用时限一般在10年到几十年之间,光盘的寿命也超不过30年,磁盘更是可能会出现消磁、损坏等事故,所以电子期刊存储必须要注意存储介质的可用性,定期更换存储介质,以保证数据的完整性,而只要注意防潮防虫,注意存储条件,纸质期刊则可以保存100年,甚至更长。
5.内容方面。在内容方面,纸质期刊由于受到版面、页数等的限制,期刊内容也会受到相应的限制。而电子期刊受益于超链等功能,在内容和图片上都有了更加宽松的条件,作者可以把需要展示的图片和附加的说明或内容,通过超链的形式实现,从而在不影响版面效果的前提下,能够更好的阐述问题。另外电子期刊在内容上还可以使用更多的多媒体手段,如加入动画、音频、视频,并将其与文字相融合,给读者全新的体验。但从内容的连续性上看,电子期刊对于过刊的回溯性较差,通常只有近十来年的期刊回溯,而更早的刊物通常还是需要诉诸纸质期刊的查询。
6.费用与开销。由于电子期刊省略了印刷、装订、投递等过程,故而节省了大量的纸张费用、印刷费用、装订费用及邮费等,降低了成本,所以读者通常可以用较低的价格获取大量的信息。除此之外,电子期刊还可以按篇购买,即读者可以个性化的选择自己需要的论文,而不用向纸质期刊那样按本、论期收费,这样就可以为读者节省一笔不小的开支。
关键词:城市规划;虚拟现实技术;应用
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2012)04-0236-03
一、虚拟现实技术的介绍
1.什么是虚拟现实技术
随着计算机技术的不断发展,虚拟现实技术成为近年来计算机软件技术的一项新兴技术。由于虚拟现实技术的直观性很强,能在电脑上进行模拟仿真,比平面图像更能说明问题,并且更具有经济性,即省时间由省人力,能够广泛的为各个领域所运用。可以说虚拟现实技术给社会发展带来的便捷将使其能够大显其道,虚拟现实技术的运用也是近年来的发展方向。
虚拟现实技术按照维度虚拟程度的不同分为三维虚拟技术和全维度虚拟技术。全维度虚拟技术是目前国外在虚拟仿真领域的研究,其研究内容是使虚拟技术完全脱离三位维度而向一个全立体虚拟环境发展。中国目前运用最为广泛的是三维虚拟技术。而三维虚拟技术的运用正是本文重点论述的内容。
三维虚拟技术属于三维图形技术行列。三维图形技术分为两大类,一是三维虚拟技术;二是三维动画技术,两者都用于模拟真实世界和想象世界。由于两者的应用原理不同,其应用领域也大不相同。
三维动画技术采用的是传统的计算机动画,采用关键帧的方式制作,先进行三维预渲染,得到了完整的三维动画视频之后利用播放器将动画播放出来,所以三维动画技术被广泛运用于电影、广告等预先设计好的演示。
在此我将重点论述三维虚拟技术在城市规划领域的应用和研究,之所以以此作为论题是由于三维虚拟技术在城市规划上的应用最为广泛,随着时代的不断进步,社会对城市建设、城市规划的要求越来越高。网络社会的概念不断加强,三维虚拟技术能够更好更便捷的为我们城市规划建设服务。这种技术适应了社会现代化的要求,使虚拟仿真技术很好地运用在城市规划设计上,为我们的城市建设工作更加省时省力并且能更加全方位思考。在计算机平台上进行虚拟操作可以从各个方位多个角度思考规划方案,能从早期发现问题解决问题。
由于三维虚拟技术的虚拟仿真性,使其更多运用在城市规划建设的工作中。这一技术的扩充性和延展性很强,通过我们的不断研究能使其在城市建设领域以及城市建设的其他领域起到的作用不断加大,为城市建设事业带来更多收获。
2.三维虚拟技术的发展历程
三维虚拟技术属三维行业领域。三维行业在中国的起步时间是上世纪九十年代。自98年看是到现今其经历了一个扩张时期,这是三维行业在中国市场大放异彩。目前在中国的三维行业可以分为以下几个分支:1、电影、广告;2、游戏;3、电视包装;4、城市建筑,其中以城市建筑领域的运用最早也最为广泛。
最早的三维技术实现平台是由美国的Autodesk公司开发的3d Studio Max软件。此软件是一款基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。早期的三维技术在中国建筑领域的运用由于技术原因有很大的局限性,三维技术只能实现建筑效果图的绘制以及部分简单的跑相机似的建筑动画。随着3D技术的不断完善以及日益多元化的创作手段的出现,三维技术在建筑业所起的作用也日益增强。目前实现三维技术的主流软件主要有:3ds Max、Maya、Softimage/XSI、Lightwave3D、Cinema4D、PRO-E、Rhino(Rhinoceros犀牛)等。由于三维技术的日益完善以及它所带来的强大的经济效应,三维虚拟技术的概念也日渐成熟。
三维虚拟技术是三维动画技术的一种,与三维动画技术的区别在于三维虚拟技术还具备三维动画技术所没有的实时性和交互性。三维虚拟技术是虚拟仿真技术的一种,是局限在三维空间之下的一种虚拟仿真,而虚拟仿真技术的另一种全维度虚拟仿真也被称之为虚拟现实技术。这种技术出现在20世纪末期,它的出现引起了人们的广泛关注。目前国外正在对此领域进行深入研究,我将在国外研究部分做出论述。
3.国内在虚拟仿真领域的研究以及存在问题
三维虚拟技术目前在建筑领域的运用有城市漫游动画、建筑漫游动画、房地产漫游动画、小区浏览动画、楼盘漫游动画、三维虚拟样板房、楼盘3D动画宣传片、地产工程投标动画、建筑概念动画、房地产电子楼书、房地产虚拟现实等动画制作。
三维虚拟技术在我国城市规划、城市建设的发展前景是不可估量的。由于三维虚拟技术的不断发展,它既能带给观赏者身临其境的感觉;又能模拟尚未实现或准备实施的项目的完成效果。从单一的几何模型到复杂的动态形象,不论是道路、桥梁、隧道、立交桥、街景、夜景、景点、市政规划、乡村规划、乡村形象展示、数字化乡村、虚拟乡村、乡村数字化工程、园区规划、场馆建设、机场、车站、公园、广场、报亭、邮局、银行、医院、数字校园建设等都可以通过三维虚拟技术得以实现。
由三维虚拟技术和现代信息科学技术带给中国经济的发展空间正在不断壮大;由它们所带来的科技化、信息化、智能化的城市虚拟空间将成为21世纪的信息主流源。
二、虚拟现实技术在城市规划领域的应用
1.城市规划简述
城市规划指的是一个城市在一段时期内的发展计划的设定,它研究的是一个城市在未来的一个发展动向,这其中包含了对城市地区的合理布局、城市的各项工程建设的合理部署。它是城市建设和城市管理的重要组成部分,也是城市建设和城市管理的重要依据。一个城市的三个重要管理阶段是:城市规划、城市建设和城市运行,而城市规划则是三个管理阶段中的龙头。
2.城市规划领域使用三维虚拟技术的必要性
在这个以知识经济为核心的信息时代,计算机科学技术已成为全世界公认的本世纪最主要和最核心的科学技术,它已渗透到社会生活的各个方面,影响和改变着人类的思维模式和行为模式。它在城市规划和城市建筑领域的作用更是不容小觑,随着网络技术的不断发展与成熟,计算机辅助设计技术在建筑行业中的应用得到了进一步普及。
在城市规划领域使用三维虚拟技术的必要性将从两个方面进行:①是从城市规划建设方面来看对三维虚拟术应用的必要;②是从城市规划管理方面来看对三维虚拟技术应用的必要。
①是从城市规划建设方面来看对三维虚拟技术应用的必要首先,我们必须要了解城市规划建设在设计上的设计内容。城市建设设计内容主要有:城市宏观设计、城市中观设计、城市微观设计三个层次。
城市的宏观设计指的是对城市的格局和形态的设计,具体为城市的整体分布、城市的功能组团、环境保护、土地利用等。在设计上更加注重城市的关键性特征和自然景观构成。在进行城市宏观设计时,评估的重点是看能否创造高素质城市环境和优美的城市视野,以此来鉴定城市宏观设计的成功与否。
城市中观设计是指设计城市空间与城市建筑之间的关系;具体内容有:用地布局、建筑设计、地标物建设、街道分等等,也就是城市的连接度与整体性、城市的体量与高度的设计。城市中观设计的内容与宏观设计的内容相辅相成,是中观设计更加注重城市的视觉质量、人工建造物的城市角度和适宜度、城市整体轮廓与体量的协调、具体环境的设计与美化等。
在计算机运用上要解决城市建设视景的要求就必须要能再计算机上感官看见以上所说的宏观、中观、微观三个层次的内容,具体而言就是:一是三维地形的显现;二是城市密度、容积率的显现;三是大面积三维建筑的显现。四是能速重绘画面进行实时仿真。而针对以上的要求,三维虚拟仿真技术都能够一一实现,文章在前面具体分析了三维虚拟技术的技术性能。并且可以看出,目前来看运用三维虚拟技术进行城市规划设计适应了时代性和科技性的趋势。
下面我们看看三维虚拟技术在城市规划建设上的具体应用。
三维虚拟技术在城市规划建设上的具体应用按地形而分可以归为三类:一是局部地区城市设计研究;二是大范围城市问题研究;三是区域规划研究。
一是局部地区城市设计研究
城市设计的核心是研究建筑形体和空间要素之间的关系协调,从对城市的环境表现、具体建筑形体刻画、整体模型处理和后续功能研发等方面来看运用三维虚拟仿真技术在制作时再合适不过了。
我们针对城市商务中心区的设计研究来具体说明问题,城市商务中心区设计是属于典型的城市局部地区设计,由于范围不大,我们在选择计算机种类时可以选择中高档PC机进行制作。
然后,我们再根据现有照片、地形原有的平面、立面等图纸资料进行交通设施、环境小品的建模,在三维虚拟技术环境下能够高仿真建模,并且设置VEGA的漫游环境、添加动态模型等工作,最后将制作出的模型文件调入VEGA完成漫游。
二是大范围城市问题研究
以新城区建设为例,新城区的建设规划范围更加广泛,在建立三维仿真时重点应在规划功能的设计开发上。
针对新城区三维仿真的主要功能应该有:方案替换、模型修改( 高度修改、位置调整等)、矢量规划数据叠加分析、日照阴影分析。其中还包括目前的仿真软件无法实现在漫游过程中的动态阴影的实现。
值得庆幸的是目前国内的以遥感为基础的仿真软件弥补了技术上的不足,运用此软件不仅可以实现在固定观测点上表现建筑在不同时间阴影变化的功能,而且也能够实现地理属性查询。
三是区域规划研究
在进行区域规划的仿真时我们将遥感应用和三维仿真技术结合运用,这样我们就可以实现建立以卫星影像为数据的城区漫游,在数字高程模型的基础上进行区域地区漫游的制作,这样既不影响对区域原有面貌的观看,又能再此基础上进行区域建设和改造,并且能实时对比,运作时即高效又准确,这样的技术结合给我们的城市规划提供了直观而又客观的分析手段。
②是从城市规划管理方面来看对三维虚拟技术应用的必要
三维虚拟技术已经运用到城市建设的方方面面,城市规划作为可视化技术需求最为迫切的领域之一,虚拟现实技术在其诸多方面有着广泛的应用和发展前景,三维虚拟技术提供了非常直观、准确、现时性强的城市规划资料,这为城市建设发展、提高城市管理水平、提升城市规划设计提供了强而有力的依据。
可以说,在城市规划领域对三维虚拟技术的应用是时代的召唤、是技术的支持,三维虚拟技术是城市建设所必不可少的关键性技术。
三、从上海世博会对虚拟现实技术的运用来看未来虚拟现实技术在城市规划领域的发展
1.上海世博会网上世博简介
2010年的上海世博会区别于往届世博会的最大不同就是此次上海世博会运用了虚拟现实技术实现了网络同步的网上世博会。通过2008年中国北京奥运会场馆的建设,中国的建筑漫游动画创作的发展速度越来越快,并且在国内得到了广泛的传播。2010年上海世博会再次使中国的建筑漫游动画得到发展和创新的机会。世博会的主题是:“城市,让生活更美好”,伴着世博会的推广,中国的建筑漫游动画引起了社会各界的广泛重视,使其得到飞速发展。更由于此次世博会的一大亮点是首次举办网上世博会,通过网上媒介,全面引入互联网的传播方式,采用交互设计和多媒体技术等手段,这更加体现出当下互联网的强大以及建筑动画漫游的进步神速。
2.网上世博会的缘起与构架
网上世博会,全称网上中国2010年上海世博会,它是指通过互联网技术、三维技术、多媒体技术,通过虚拟和现实相结合的方式把上海世博会上展示的内容呈现于互联网上,搭建出一个能够进行网络体验和实时互动的世博会网络平台。网上世博会是上海世博会的重要组成部分,是实体世博会的导引、补充与延伸,是上海世博会的两大亮点之一。
能够实现网上世博会这样的创举是由于网络科技时代的蓬勃发展以及三维数字技术的不断进步。网络和三位数字技术的完美结合给予上海世博会全新的展现舞台,使全球公众突破了时空界限,使他们能够全面参与世博,使我们中国的上海世博会实现了真正意义上的全球化。
首届网络世博会的三大主要特色是:三维展示、互动体验以及全球共建。通过网上平台吸引全球公众参与世博会,使无法亲临食博会现场的观众借由网上平台体验世博会的精彩以及希望将上海世博会的盛举作为非物质文化遗产长期保留,是举办此界网上世博会的三大原因。
网上世博会的架构由基础平台和网上展馆两部分构成。基础平台由组织者搭建,内容包括门户网站、网上园区、基本功能等,网上展馆则分为浏览型和体验型两类展馆。浏览馆具备基本浏览和展示的功能,它是以实体展馆为原型,通过文字、图片、音频、视频、动画等方式进行三维展示,浏览型展馆由组织者为需要援助的参展方免费开发。体验馆是浏览馆的增强版,浏览型展馆在以浏览和展示为基本功能的基础上,可实现其它更加丰富的功能和特效,网上参观者可以得到更生动的互动和体验。参展者还可以建设实体世博会中不具有的虚拟拓展空间和展项,利用更丰富的虚拟技术及手段延伸和拓展参展方网上展馆所希望表达的意境和理念。二者相辅相成,完美呈现网上的世博会。
与普通网站相比,网上世博会的区别在于它能够提供给观众全面的三维视觉体验,网页游客能够主动操控三维图像的角度。网上世博会的整个展示内容其中包括,世博园区、世博园片区、展馆外观、展馆内景以及主要展项等都将进行三维数字化的制作。
与普通网站的最大区别在于网上世博会可以将组织者的建设内容和参展者的建设内容二者共存于一个平台之上。也就是说网上世博会具有“全球共建”的特点。
3.三维数字化技术实现了网上世博
由于虚拟现实技术的先进性,使实体世博园区中的建筑、道路、绿化、设施等通过三维虚拟技术在网络上实现了虚拟再现。在网上模拟的天空、云彩、太阳、灯光、装饰、材质等效果通过CG技术在制作,使模拟效果很好地接近真实场馆的场景。展现在网上游客眼中的每一个场景都是一个三维的空间,参观者只需要通过鼠标和键盘操作就能够轻松实现旋转、升高降低的操作,在进行鸟瞰时也也可以通过放大、缩小来调整的场景范围,获得全方位的空间体验。展项展示是网上世博会的有一大亮点,通过网络,游客能够进入场馆和展项发生近距离的互动,游客可以多角度观察或“触摸”展项,特别是一些实体世博会现场不能触碰的展项,在网络上可以实现参观者的触碰愿望。参观者还可以自由的旋转缩放感兴趣的物品,同时还可以通过图片文字、动画、FLASH等多种数字媒体形式了解到对展项的知识性介绍。不仅如此,游客可以在C/S上通过系统提供的部件,组装个性化的展项,让其它游客看到自己的作品,并且发表点评。
网上世博会的虚拟拓展空间可以由参展者根据自己的意念记性无限制的设计开发,由于不受现实空间的限制,参观者可以延伸和拓展实体展馆所希望表达的理念和意境,虚拟展项为参展者的主题演绎提供了进一步发挥的空间。
网上世博会由于运用了数字化技术作为包装,它展示了数字化技术神奇的魅力,也使我们的实体世博会区别以往世博会的不同,使其大放异彩,网上世博会成为上海世博会乃至世博会历史上的一个至高点。
四、结论和展望
从2000年的悉尼奥运会场馆设计到2008年北京奥运会的成功举办再到2010年上海世博会的网上世博会亮点的产生,三维仿真虚拟现实技术正在朝向越来越先进的领域发展,特别是它在城市建设及城市规划上的运用可以说是越来越广泛,所起作用也是越来越突出。以2000年悉尼举办奥运会为例,悉尼在2000年时为了奥运会的顺利召开以及加强对城市的推广,悉尼市建立了全市三维仿真平台,目的用于城市的信息服务、交通分析指挥、城市建设管理等方面,由此取得了巨大的成功。为了能够顺利申办2008年的奥运会,加拿大的多伦多城市也使用了虚拟现实技术对城市进行管理和规划。
在我国,北京、上海、深圳等大型城市在利用三维虚拟仿真技术运用于城市建设方面也已经取得了一定的研究成果,而利用三维虚拟仿真技术的方面是辅助城市重要地段的建设以及大范围的城市设计研究。例如在北京商务中心区、上海浦东开发区、深圳福田中心区的规划中均进行了城市三维仿真技术的初步尝试,并取得了较好的效果。
三维虚拟仿真技术的主要作用在于以城市现貌为基点,融合规划方案后模拟项目实现后的城市景观,并且能够进行多角度动态审视,全面评估城市设计的规划方案,这为城市规划建设和领导决策提供了更为直观、可靠、科学的技术手段。
将三维虚拟仿真技术运用于城市规划建设的优点与好处在于:
①提高了城市设计规划方案的设计和修正效率;
②丰富了城市问题的研究角度;
③提高了城市建设项目的评估质量;
④提高了城市建设项目的管理能力及效率;
⑤提高了为市民公开展示宣传城市形象的效果。
目前,国外虚拟仿真技术显出其极大的优势,国内正在迎头赶上。从目前我国对三维虚拟仿真技术的运用而言,可以看出我国的三维仿真技术发展水平已经有相当不错的程度。从三维仿真技术在我国城市规划上的运用的效果来看,三维仿真技术在我国城市规划中的应用前景是非常广阔的,而且我们相信,三维仿真技术会使城市规划产生技术性的革新,会极大地拓展和丰富城市规划的工作思路。
参考文献
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