人工智能与课堂范文

导语：如何才能写好一篇人工智能与课堂，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】高职院校，第二课堂，校园育人功能，综合素质

高职院校第二课堂是大学教育不可或缺的育人环节，是第一课堂的补充，是实施素质教育的重要载体，是大学生素质教育的重要场所。它内容丰富，形式多样，学生乐于主动参与，是第一课堂的拓展和延伸，有益地补充了课堂教育的内容，为培养人才的个性和人才的全面发展提供了更为广阔的空间。兴趣广泛的第二课堂活动可以极大地调动大学生提高自身素质的积极性和主动性，为大学生发展个性，培养和提高能力提供了广阔的舞台， 是大学生素质教育及思想政治教育最重要的组成部分。

一、第二课堂的界定及其特点

高职院校第二课堂是大学生通过参加有组织的课余活动以达到陶冶情操、获取知识和培养能力目的的一种教育教学形式，是对大学生进行素质教育的重要阵地。第二课堂是一种全新的工作方式或沟通机制，实现教与学的交流互动，教与学共同参与，共同设计来推进学生工作;第二课堂又是一种学生成才标准和人才培养导向，培养符合社会需要的全面发展的人才。第二课堂活动是针对第一课堂活动而言的，它与第一课堂相配合，以育人为宗旨，以培训学生的基本技能和提高学生的综合素质为目标，以丰富的资源和空间为载体来开展的系列活动，它与第一课堂共同构成完整的教育体系，是第一课堂的合理延伸和适当补充，是高职院校人才培养模式的重要组成部分，是大学生培养过程中人格健全和综合素质提高不可缺少的环节。

二、开展第二课堂活动的现实意义

《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》提出，要完善人才培养质量标准体系，全面实施素质教育，把促进人的全面发展和适应社会需要作为衡量人才培养水平的根本标准。大学生的素质可以分为专业素质和综合素质，专业素质指专业知识与专业技能，综合素质则指思想素质、道德素质、身心素质、科学素质、人文素质、创新精神、实践能力等。综合素质的培养除了在第一课堂教学中渗透相关内容外，还要通过第二课堂来完成。第二课堂活动打破课堂的界限，充分发挥校园文化潜移默化育人的功能。

1、自主性。第二课堂活动是校园文化的主要载体，青年大学生是第二课堂活动的主体，自愿、主动的参与各类活动，在参与中独立思考探索，充分展示个性才能，培养锻炼自己。

2、丰富性。第二课堂活动可以弥补第一课堂教学的不足，通过自主参与，以更愿意接受的方式，在思想、政治、道德、学识、审美、人格等方面都得到全面、和谐的发展。第二课堂活动内容丰富，形式多样，既有学校统一组织的活动，又有各类学生社团组织的活动。

3、实践性。校园文化的育人功能，最终目的是帮助青年大学生实现社会化，锻炼实践能力，大学生是一个发现者、研究者、探索者，在实践活动中强调理论联系实际，把课堂所学知识运用于实际，把活动与所学专业和自身素质结合起来，在解决问题、探索未知、追求真理中成长。

三、开展第二课堂活动的内容和途径

1、第二课堂活动的内容

①社会实践。社会实践是开展第二课堂活动的重要途径和内容。学校应尽可能地提供社会实践的机会，组织学生在假期和课余时间走出校园，投身社会，最大可能地提高大学生理论联系实际的能力。

②校园文化活动。校园文化活动具有重要的育人功能，是第二课堂的主要活动形式和内容。文化的塑造和形成需要群体成员人人参与。在浙江大学宁波理工学院，打造的就是以“科技校园、文化校园、艺术校园”为核心的校园文化活动体系。

③第二课堂竞赛。利用第二课堂开展活动竞赛是培养学生实践能力的一种行之有效的手段，也是传统课堂教学方式的补充。应有组织有计划地抓好学生课外实践活动项目，如机电工程学院开展的：旗阵、舞狮、体育爱好、社会实践团等，使学生自觉参与进来，提高学生综合素质能力。

2、有效开展第二课堂活动的途径

①评价考核学分化。采用学分制，就是将学生活动课程成绩纳入学籍管理，达不到基本要求的学生不能正常毕业。为学生灵活安排自己任选和必选活动课程提供可能，又实现了组织的灵活性和科目要求的规范性统一，使高职院校学生社团，是广大青年学生为培养自身能力，拓宽知识面，优化知识结构，挖掘潜能，发展个人志趣、爱好、特长而志愿结合在一起的群众性团体。

②骨干培育精英化。学生干部是第二课堂活动的主要组织者和参与者，是搞好活动的关键因素，加强学生骨干的培养，发挥学生干部的“传帮带”作用，从而提高第二课堂活动的层次和水平，争取更多的同学参与。

四、优化第二课堂活动，更好地发挥校园文化育人功能

利用第二课堂活动的特点，充分发挥其在校园文化育人中的优势，积极探索优化第二课堂活动的有效途径，要做到以下两个方面：

1、弘扬主旋律，第二课堂活动要突出深刻的思想性。坚持正确的思想导向。高校是为培养社会主义国家培养建设者和接班人，高校一切教育教学活动的开展都应围绕这个人才培养目标，其中最重要的是思想政治素质的培养。校园文化的育人功能通过第二课堂活动来承载，青年大学生通过实践活动学习和传承文化，获得附着于文化之上的某种思想、意识、观念。

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关键词：航天类专业 人工智能 教学探索

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0155-02

面对航天科技迅猛发展，现代军备技术快速提升，培养具有专业性的高素质航天类人才，是我国航天科技发展的战略选择，也是航天重点高校面向并有效服务航天事业的历史责任。航天类本科生的教育形式也需要突破传统的方式，着重多样性、前沿性、工程性，因此，该专业的各门课程教育都应该结合专业特点，探索新的教学模式。

人工智能自1956年诞生50多年以来，引起众多科研机构、政府和企业的空前关注，已成为一门具有日臻完善的理论基础、日益广泛的应用领域和广泛交叉的前沿学科。由于航天领域的特殊要求，人工智能在其发展中发挥着不可替代的重要作用，各发达国家都相继开展了人工智能与航天技术相结合的研究，致力于实现可重构的、具有容错能力的、智能的飞行系统和管理系统。因此，“人工智能”作为航天类专业的一门特色选修课，应结合专业特点展开更具有实用性和创新性的教学。

1 人工智能课程特点

一方面，“人工智能”是一门多学科交叉的综合学科，它涉及计算机科学、数学、心理学、认知科学等众多领域，具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强等特点，使得该课程的教学具有较大的灵活度和较高的难度。另一方面，“人工智能”是一门正在发展中的学科，具有较强的前沿性，计算机科学、信息科学、生物科学等相关学科的发展不断的提出了许多新的研究目标和研究课题，使得人工智能的技术和算法也需要不断更新，这在很大程度上增加了“人工智能”课程的教学难度。

2 航天类专业特点

首先，航天类专业具有较强的工程性。在专业的教学改革中有统一的特点，即强调要体现航天工程技术的综合性、系统性， 注重培养复合型人才。其次，航天类专业具有一定的前沿性。因为航天飞行器作为现代高科技和多种学科技术综合应用的结晶，应及时把现代先进科技融入到了专业基础和专业类的课程教学中， 专业知识更新快成为又一特点；另外，航天类专业应注重实践性教育。尊重个性和兴趣，强调动手能力，实验室对学生开放，要求学生自主地设计完成实验，强调对学生设计理念和创造能力的培养。最后，航天类专业应重视产学合作。产学合作的目的在于推动学校与航天产业的持续全面合作，造就一支科学技术研究和工程实践兼备的教师队伍。

3 教学模式的探索

3.1 教材的选择

人工智能作为一门新兴的学科，其理论与方法都还在不断的发展与完善中。就目前来看，关于人工智能的定义和范围都没有一个统一的标准，不同的教材所介绍的内容也不尽相同。在教材选用方面，需要综合考虑专业特点和学生的知识背景。本课程主要针对航天类专业高年级本科生，该类学生具有一定的数学、计算机、信息论、通信理论等基础知识，对航天应用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”课程难度应该控制在中级，可以较深入的介绍人工智能的基础算法和应用案例。

中南大学蔡自兴教授积累了多年的教学与科研经验，借鉴了国内外其他专家和作者的最新研究成果，吸取了国内和国外人工智能领域学术书籍的长处，于1987年编写了“人工智能及其应用”一书，该书根据人工智能学科的新发展不断修订，推出四个版本。本课程采用“人工智能及其应用（第4版）”，其中大部分内容适合本科生学习。另外，本课程还给学生提供其他一些参考书目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等经典教材。

3.2 课堂教学形式的探索

“人工智能”课程内容较抽象，概念较为繁多，若采用单一的课堂讲授的方式，学生容易概念混淆、理解不透，逐渐产生厌倦情绪，导致教学效果差。本文探索不同的课堂教学手段，根据不同内容采用不同的教学手段，有利于学生对课程内容的理解与吸收。另外，考虑到航天类的专业特点，突出课程内容的工程应用，增加研究性质的教学内容与形式，有利于培养学生的创新能力和实践能力。

（1）课件采用图文并茂的PPT。综合利用文字、图像、声音、视频等多种媒体表示方法，在介绍原理和概念时采用精辟的文字，介绍算法流程时采用图像，介绍算法应用时采用视频。在PPT中适当利用不同的字体、颜色或动画来突出重点，细化流程，引导学生的思路，便于集中注意力接受重点内容。

（2）适当增加课堂讨论与练习。对于人工智能的一些基本问题，可以引导学生进行调研和讨论，来深化课程内容的了解，并提高学生的学习兴趣；对于重要的算法和理论，可以增加课堂练习，让学生实际动手进行公式的推导或演算，并在练习中分析学生对问题的理解程度，有针对性的增加讲解或指导。

（3）适当采用类比的讲解方式。对人工智能的不同学派，不同方方法，以及方法的不同应用，广泛的采用类比的形式进行讲解，不仅可以复习已学习的内容，也利于对新内容的理解。并且，通过对不同内容的比较总结相似点、区分不同点，可以避免概念的混淆，清晰的掌握课程内容。

（4）增加研究性教学。研究性教学强调通过问题来进行学习，有必要将实际应用案例或者授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去，用“启发式”、“案例式”教学激发学生“自主学习”能力。

3.3 课程内容的探索

一方面，鉴于本科生知识结构还不够完善，“人工智能”课程的内容要控制在适应本科生学科基础的中等难度；另一方面，鉴于航天类专业的特点，课程内容应更注重与航天应用相结合的内容，并且在课程中增加具体应用的介绍。具体的课程内容如表1所示。

3.4 考核形式的改革

“人工智能”课程注重学生创新能力和实践能力的培养，传统的试卷形式不能全面的反应学生的学习效果，因此，应采用课堂表现和课程报告相结合的方式进行综合考核。

一方面，重视学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，对学生课堂讨论与练习的表现进行考核评分，作为总成绩的参考；另一方面，注重学生课题调研和实践的能力，采取提交课程论文的形式进行考核。正确引导学生根据个人兴趣、课程内容、可行性、实践难度进行合理选题，并根据所选题目进行文献查阅和总结，完成调研报告或算法实现报告。结合者两个方面进行最终成绩的评定，综合衡量学生问题分析能力、论文写作能力和创新实践能力。

4 结语

航天类专业的本科生教学需针对专业特点有的放矢，该专业的课程教育都应该趋向于前沿性、专业性和实用性。本文的“人工智能”课程教学改革方案不仅考虑到该课程属于前沿叉学科的特点，也综合考虑了航天类专业的特点。为了使课程教学更好地服务于学生，本文提出的改革方案打破传统的教学模式，将课堂理论讲解、课堂讨论、课后调研、项目实践等相结合，充分调动学生的学习兴趣和积极性，提高学生的创新能力，有利于培养真正符合航天领域所需要的综合型高级人才。

参考文献

[1] 王甲海，印鉴，凌应标.创新型人工智能教学改革与实践[J].计算机教育，2010（15）：136-138，148.

[2] 刘兴林.大学本科人工智能教学改革与实践[J].福建电脑，2010（8）：198-199.

[3] 怀丽波.32课时《人工智能基础》课程教学的几点思考[J].华章，2013（34）：193-194.

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[5] 肖春景，李建伏，杨慧.《人工智能》课程教学方法改革的探索与实践[J].现代计算机（专业版），2013（26）：32-34.

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[7] 张伟峰.本科高年级人工智能教学的几点思考[J].计算机教育，2009（11）：139-141.

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关键词：林业院校；人工智能；课程教学

1背景

近年来，随着“互联网+”的快速普及，互联网跨界融合创新模式进入林业领域，利用移动互联网、物联网、大数据、云计算等技术推动信息化与林业深度融合，开启了智慧林业的大门。我国林业信息化、智能化建设逐步走上了有序、快步发展的轨道，取得了重要的进展。

2011―2013年，国家林业局先后开展了中国林业信息化体制机制研究和中国智慧林业发展规划研究，在此基础上出台了《国家林业局关于进一步加快林业信息化发展的指导意见》和《中国智慧林业发展指导意见》。2012―2013年，在深入研究的基础上，林业局编制了《中国林业物联网发展框架设计》，2016年3月正式了《“互联网+”林业行动计划》。

国家林业局制定的《中国智慧林业发展指导意见》指出，信息化、智能化在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的、全面的创新应用。随着现代信息技术的逐步应用，能实现林业资源的实时、动态监测和管理，更透彻地感知生态环境状况、遏制生态危机，更深入地监测预警事件、支撑生态行动、预防生态灾害。

人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个重要分支。国际上，人工智能的研究已取得长足的进展；在国内，也呈现出极好的发展势头，人工智能已得到迅速的传播与发展，并促进了其他学科的发展。我国已有数以万计的科技人员和大学师生从事不同层次的人工智能的研究与学习，人工智能已成为一个受到广泛重视并有着广阔应用潜能的庞大的、交叉的前沿学科。特别是经过近几十年的发展，智能技术及其应用已经成为各行业创新的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显，如智能机器人、智能化机器、智能化电器、智能化楼宇、智能化社区、智能化物流等，对人类生活的方方面面产生了重要的影响。

近年来，人工智能已经在智慧林业相关领域中得到了广泛应用，例如，在智能机器人的应用方面，已经有大量的嫁接机器人、水果采摘机器人、农药喷洒机器人、果实分检机器人等投入使用；在专家系统的应用方面，森林病虫害诊断专家系统、病虫预测预报专家系统、林产品生产管理专家系统、专家咨询和人员培训专家系统等也得到了广泛应用。

随着人工智能在智慧林业中的广泛应用，涉林企业和事业单位对智能型林业高技术人才的需求也在不断加大。为了适应市场对智能型人才的需求，自2003年起，国内诸多林业高等院校在计算机科学与技术专业本科阶段、林业相关专业的研究生阶段陆续开设人工智能课程，同时不断加大人工智能课程的比重，因此，人工智能课程教学对于林业院校显得越来越重要。

2林业院校人工智能课程教学现状

林业院校开设人工智能课程的专业不多，但有不断增加的趋势。以中南林业科技大学为例，该校计算机科学与技术本科专业自2003年起就开设了人工智能课程，所用教材一直是蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》；另外，面向部分专业的硕士和博士研究生开设了人工智能相关课程，如农业硕士的农业信息化领域研究生开设了人工智能技术，森林经理和森林培育两个专业的博士研究生开设了人工智能与专家系统。

针对计算机科学与技术本科专业，人工智能课程主要使用蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》教材施教，但由于课时数仅有32学时，关于人工智能的一些高级应用，如神经网络、专家系统、机器学习等，采用专题的形式组织教学。该专业没有设置实验学时，仅在理论课堂上演示了一些仿真软件，如BP神经网络仿真环境。

针对农业硕士的农业信息化领域研究生和森林经理及森林培育两个专业的博士研究生，教学计划安排的学时数为40学时，没有指定教材，仅给学生列了蔡自兴教授的《人工智能及其应用――研究生用书》等几本参考教材。课堂主要以专题的形式组织教学，每一讲除了相关的理论以外，还介绍一些工程实践应用的例子，让研究生能够了解这些人工智能算法如何在实际中得到具体应用。

3林业院校人工智能课程教学存在的问题

全国各高等院校的人工智能课程教学都或多或少地存在一些问题，林业院校更有区别于其他类型院校的显著特征，而且林业院校开设该课程教学相对较晚，因此林业院校的人工智能课程教学存在更多的问题。

（1）师资短缺。在林业院校，林学相关专业开设该课程往往由林学相关专业的教师主讲。这些非计算机相关专业的教师虽然曾从事过人工智能个别算法或领域研究，但不具备全面的人工智能相关专业知识，在讲授不熟悉的人工智能知识点时显得力不从心。

（2）教学内容专业性不强。人工智能是计算机科学的一个分支学科，一般的人工智能教材都比较适合计算机相关专业的学生使用，但是农业信息化、森林经理、森林培育等专业的学生不管是专业基础还是行业应用背景均与计算机类专业学生不同，如果我们仍然按普通的教材施教，教学内容就缺乏林科特色，显得专业性不强，无法吸引学生的听课兴趣。

（3）教学难度过大。林业院校涉林专业的学生一般只有计算机文化基础、C语言等简单的计算机课程基础，缺乏算法思想。而人工智能课程涉及很多高级、复杂的算法，不论从算法思想，还是从算法实现和算法应用，对非计算机类专业学生来说难度过大。因此，在教学内容和教学要求上要做一些取舍。

除此之外，还存在诸如缺少实验环节、教学手段单一、教学案例缺乏等其他普遍性问题。

4林业院校人工智能课程教学改革建议

通过分析林业院校人工智能课程教学存在的问题，结合自己近十余年来从事人工智能教学的经验，我们提出了一些改革建议。

（1）推行专题式教学，解决师资缺乏的问题。在师资缺乏的情况下，由一名教师完成整个人工智能课程教学比较困难，同时，可能有多名教师分别在人工智能的不同方面进行过深入研究。因此，可以将该课程按章节分成各个不同的模块，每一个模块设一个专题，如神经网络专题、专家系统专题、机器学习专题等，再由多名教师分别承担自己熟悉的专题进行讲授。这样既可以解决一位教师的知识不足，又可以让各位教师结合自己的科研将每一个熟悉的专题讲授得更加详细、更加有趣。

（2）教学内容与涉林专业紧密结合，解决专业性不强的问题。事实上，人工智能的各领域应用在林业行业都能找到对应的应用实例。例如，林果采摘机器人就是机器人在林业中的应用；林火识别和林木病虫害监测就是模式识别在林业中的应用；林火蔓延预测可以用到隐马尔科夫模型；PAID50专家系统平台就是专家系统在农林业中的应用典范等。因此，在教学过程中，我们可以考虑将人工智能知识与林业应用结合进行讲解，这样学生更容易接受也更乐意接受。更进一步，如果能够结合这些林业应用编写一本《人工智能及其林业应用》教材，将会更加适合涉林专业的学生学习这门课程。

（3）应用计算机仿真软件解决教学内容难度大的问题。非计算机类专业的学生计算机基础较差，编程能力不强，算法训练不足，对各种人工智能高级算法难以理解，更难以编程实现。针对这个实际问题，我们可以主动提供一些相关算法的计算机仿真软件，在课堂上通过演示这些仿真软件，让学生直观地理解算法，甚至能够通过仿真软件应用这些算法解决本专业相关的问题。例如可以开发如图1和图2所示的BP神经网络算法仿真软件，通过该仿真可以把神经网络的结构、训练时的权值偏差变化、训练过程中总误差的变化等信息完全呈现在学生面前，学生通过这个仿真过程就不难理解BP神经网络算法，甚至可以使用这个仿真软件来解决本专业相关的一些问题。

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关键词：人工智能，基础教育，专业发展

一、前言

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI)快速发展，在一定程度上促进了人们的思维方式、人际互动模式以及学习和教学方式的改变，我国教育部门不断重视AI技术在基础教育领域中的融合，以更好地促进中小学生的个性化发展。AI视域下，教师的工作环境将会越来越智慧化，智能阅卷、智能授课和智能评估逐渐成为可能，教师可以根据学生的学习进度和学习特征，有针对性地对学生开展个性化指导。同时，学生在课堂上也可以更熟练的使用平板电脑而不是手抄本进行交流。目前，AI技术已经成为教育系统性变革的内生变量，不断推动着教育模式的变革、教育理念的更新以及教育体系的重构，基础教育信息化进入了创新发展的2.0时代[1]。虽然我国AI教育发展水平落后于国际先进水平，尚未在在中小学教育中普及应用，但是我国教育部门已经制定和出台了相关政策，以推动基础教育和AI的不断融合和发展，可以预见，AI技术必将为基础教育发展赋予越来越强大的智慧支撑，推动基础教育现代化。

二、AI教育时代中小学教师面临的挑战

面对以AI为核心的信息技术，如何更好的促进学生发展，从适应到引领转变，实现自身的突破性发展，是教育工作者必须深思的问题。AI技术在一定程度上提高了教学水平和教学质量，但是在教师层面还是存在一些问题，使AI技术与基础教育在融合过程中面临一系列的挑战。1.与AI教育相配套的教学方法创新性不足AI教育作为一个高度依赖技术的跨学科领域，AI应用程序可以在一定程度上扮演教师的角色，观察学生的学习过程，分析他们的学习表现，并根据他们的需求为他们提供即时帮助。此外，了解AI技术的能力和特点，教师可以在课堂上采用合适的AI应用程序来提高学生的学习成绩、动机或参与度。新技术影响了教育体制和教学手段，在这样的背景下，教师在使用新技术时要关注教育主体、尊重教育主体，而不能秉持以往旧的认识。但是在现实教学中仍存在盲目学习的典型问题，教师未能针对学生的个性特征而进行因材施教，学生在学习的过程中存在“一刀切”的现象，而不是被个性化对待。2.AI师资力量薄弱AI教育属于多学科交叉领域，教师一方面要具备心理学、教育学和信息技术等各学科相关知识，另一方面要将这些知识进行整合和运用。目前虽然学生的学习意愿强烈，但是从当前AI的师资来看，具有AI学识的师资力量十分薄弱，教师普遍缺乏完整而系统讲授AI课程的能力和知识，部分教师简单地将AI教育视作机器人教育﹑编程教育、计算机辅助教学等，个别中小学的AI教师是由其他学科教师来兼任，此外，AI教师编制不足、师资质量不均衡也是突出的问题。教师师资队伍建设是改善AI教学质量的关键。3.教师培训缺乏针对性目前教师已了解到AI在教学方面发挥的积极作用，并认可AI对教学的促进作用，但大部分教师都是停留在简单的意识层面，在教学实践中并未真正去落实。虽然存在以上问题，但是大部分AI教育教师没有接受专业培训，在讲授AI知识时，缺乏深入性，只能浮于表面，有违学科初衷。4.实施路径单一AI教育作为新兴学科，是基于时代最新技术的教育，要求教师在专业发展过程中，一方面要注重掌握各学科知识，另一方面更要注重教师专业发展的实践性和情境性，强调学生在学习过程中的参与和体验。但是目前中小学AI教育实施路径比较单一，在课程设计上，教师主要停留在传统的信息技术与教学设计层面，学生在课堂学习和实践中难以系统而深入掌握AI的技术、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用课堂教学的方式对AI知识进行讲解，而学生实践和体验的机会相对较少。

三、AI视域下中小学教师发展路径

中小学教师如何更好适应AI时代，更好的构建AI教育生态体系，以促进AI与基础教育的深度融合，主要有以下路径：1.培养信息素养信息素养的本质是全球信息化，人们需要具备的一种能力。面对AI技术的迅速发展，中小学教师应注重信息素养的培养，信息素养主要包括两方面内容，即信息技术素养和信息意识素养。在信息技术素养方面，中小学教师应呈现趣味性强的教学课件、流畅的运用多媒体、及时反馈学生的问题等调动学生的积极性，以激发学生各科的学习兴趣，培养良好的学习习惯。此外，中小学教师要保持对新技术的敏感性。信息意识素养是信息素养中的观念性成分，是教师对信息的态度、认识层面的关键要素，是信息素养的重要组成部分。中小学教师在信息意识层面，要积极接受新兴技术带来的学习和教学方式的改变，决定性意义转变的前提是更新观念。2.提升职业道德素养恪守职业道德：传道、授业、解惑是中小学教师的主要职责。随着AI与教育的融合，智能平板等设备可以在一定程度上代替教师讲授知识、解疑答难和阅卷评分，AI在得到科学利用的前提下，可以成为师生的强大助手，从而大幅提升教与学的效率。教师应积极面对AI技术给教育带来的便利，提高自身的自主学习能力和创造力，同时注重培养学生思维的创新性，呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现和解决问题。引导学生树立正确价值观、道德观和法治观：如今AI技术迅速进入中小学生的课堂教学，深刻改变着学生的学习模式和师生互动模式，一方面教师要充分将AI技术有效整合到课堂，另一方面也要正视AI的使用边界，AI技术快速发展有可能带来伦理风险。在中小学阶段不乏这样的例子，有些学生利用课堂上学到的编程知识去充当黑客，或者产生网络成瘾行为，以上学生的偏差行为已经触及价值观的层面，对自身的身心健康产生不利影响。因此，面对AI技术的迅猛发展，教师要有效的应对信息技术带来的伦理挑战，深入研究思考并引导学生树立正确的价值观、道德观和法治观，提升学生的诚信意识和社会信用水平。3.更新教育教学观念改变传统单一教学模式：随着AI技术的发展，互联网、大数据分析、智能化推送等教育产品层出不穷，如果不能科学利用这些技术产品营造适合学生成长的教学生态环境，技术将无法真正促进学生学习效果和教师教学水平的提升。AI视域下，教师要接受并适应智能技术给教育带来的变化，转变传统教育观念和教师角色，同时，教师在教学中应考虑学生的认知发展的阶段性特征，适时了解学生的学习风格和学习策略及学习中遇到的学习障碍，利用多样的教学活动和教学过程将知识获取和能力培养结合起来，促进学生认知和非认知能力的发展，最终实现学生的全面和个性化发展。课堂教学中，教师应改变“灌输式”“注入式”等单一的教学模式，充分利用AI技术实现教学方法多样化，活跃课堂氛围，提高课堂效率，树立教学、体验和实践相结合的教学观，提升学生的动手能力，中小学AI教育在实施路径方面应该多元化，实现认知、实践和体验的有机结合。此外，教师要看到学生的不同进度和情感需求，借助于AI技术，根据学生的发展节奏制定不同的学习计划，做到因材施教，为每一位学生成长提供学伴式帮助。注重培养线上和线下相结合的自主学习能力：AI视域下信息技术与基础教育的融合，网络在线平台为教师提供了丰富的学习资源，教师要更新自身旧的知识框架，进而不断提高自身的知识体系。针对目前存在的教师培训缺乏针对性的现状，教师可以加强线上自主学习，学习教学中常用的AI技术和程序。首先，线上学习过程中，面对网络和AI应用提供的多种类别的学习内容，教师要根据所教学科和所任学段的学生发展特点，选择恰当的教学内容，以便信息技术可以更充分地服务于教学，从而提高教学水平。其次，教师在注重线上学习的同时，也要注重线下学习，教师在教学中可以组织课前、课后的学习讨论小组，就教学中遇到的问题进行面对面的沟通与交流。

四、结语

AI技术的迅速发展，给基础教育带来便利的同时也必然会带来较大的冲击与挑战，AI视域下，中小学教师应该以积极的心态去面对机遇和挑战，抢抓机遇、迎难而上，努力培养自身信息素养，提升职业道德素养，更新教育教学观念，在人与机器日益激烈的竞争中获得主导地位，在基础教育改革发展浪潮中实现跨越式自我发展。

参考文献：

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算起来，在线教育的争夺战是在三年之前开始的。2013年8月“学而思”网校正式更名为“好未来”，作为最早发力在线教育的一家公司，发展了布局相对完整的中小幼教育专业门户网站群――e度教育网，该网站由育儿网、幼教网、奥数网、中考网、高考网、留学网等多个网站构成。此后，新东方、学大网等一票传统教育机构纷纷发力于在线教育。

根据《2015年中国在线教育白皮书》数据显示，2011到2014年间，中国在线教育市场规模增速均保持在17%以上，最高增速达到21.84%；市场规模从2011年的575亿元增至2015年的1171亿元，预计到2021年在线教育市场规模将达到2830亿元。在线教育用户突破2亿人，在线教育项目数量已经超过3000个。

如今，BAT、网易等互联网巨头也争相跨界进入教育领域……

争相布局

10月，网易宣布其有道词典用户突破6亿。这意味着，网易的产品已经可以在在线语言培训市场占有一席之地。2007年推出有道词典以来，网易在互联网巨头之中率先“误入”在线教育行业，并逐渐形成有道翻译官、有道口语大师、网易云课堂等产品矩阵。

语文学习产品――有道语文达人，引进职业教育与通识教育等课程、推出网易云课堂企业版产品等等动作，都说明了网易在在线教育各个细分领域重度垂直、精耕细作的野心。

与此同时，阿里巴巴终于也按捺不住。在10月宣布启动“星火计划”，称未来将会大力扶持生产优质内容的个体老师以及中小型教育机构。比如调用周边资源，引入专业第三方扶持基金等，以此为中小创业群体提供高效的变现机制。

自去年12月成立教育事业部以来，百度在教育领域的布局正在加快。除了在传统的教师资源方面，百度推出了专为教师服务的互联网平台“百度优课”。百度在线教育的一大特色在于其教育信贷市场。百度CFO李昕曾在Q3财报电话会议上表示，百度要借助人工智能和大数据技术，从教育领域进入互联网金融。

据百度透露的数据，在教育信贷领域，百度已与超过700家教育培训机构达成合作，学生通过在线填写信息，线下和教育机构确定培训意向，审核通过后，即可获得“百度有钱花”提供的学费贷款，实现分期交学费。

腾讯坐拥QQ和微信两大社交平台，其固有用户与在线教育针对用户重合度之高，不容小觑。去年，腾讯将这一优势应用于教育信息化领域――分别以QQ和微信为基础推出QQ智慧校园和腾讯智慧校园，为各类学校提供一体化互联网智慧解决方案，范围涵盖学校管理、教务教学、校园生活等方面。扶持优质内容方面，腾讯也不甘落后推出了名师计划，旨在帮助名师实现知识经济化，扩大知识生产力与传播力，同时提供标准化服务与资源扶持。

加之腾讯出手向来大方。今年2月，腾讯3.2亿元投资新东方在线，而目前新东方在线申请挂牌已经获批，将登陆新三板。按照最近一次股票发行的价格来算，新东方网的总市值达到了31.72亿元，而腾讯当初的投资金额也由3.2亿元升值到了3.9亿元，平均每个月赚了1400万元。

线上线下结合

近年来在线教育的项目虽多，但往往良莠不齐，真正实现盈利的更是少数。

互联网教育研究院在2015年调查了400家在线教育公司，结果显示，有70.58%的公司处于亏损状态，13.24%的公司处于持平状态，仅有16.18%的公司保持盈利状态。同时，其报告还指出，由于新进入的项目非常多，而且有一部分项目已经死亡，整体上盈利的在线教育企业预计不超过5%。

在这个资本的“寒冬”，包括老师来了、36号教师、轻舟网等在线教育创业项目，都相继倒下。一位多年从事在线教育的业内人士向《中国经济信息》记者分析：“一个项目从开端投入资金到逐步发展，进入盈亏平衡状态，至少需要3到5年的时间。”作为一个更重视长期发展循环的行业，在线教育前期需要投入大量资金，而后期课程的制作、平台的维护以及产品的营销和推广，都需要团队极大的耐心和毅力。

随着在线教育行业的发展，平台的竞争，已经从最初的野蛮走向有序，从跑马圈地走向深耕细作，优质的教育内容成为巨头们的抢夺焦点。还有一些业内人士指出在线教育的一些弊病，例如在线教育APP更多是单向机械灌输，缺乏线下辅导为学生的知识体系做一个完整的梳理以及打通思维知识上的逻辑关联。

信天创投合伙人张俊熹对《中国经济信息》记者分析，线上与线下的结合将会是在线教育接下来发展的趋势。以留学教育为例，“以前的出国留学只是在国内做一些语言培训，但是长周期的链条并没有被开发出来，出国后的实习、就业、移民、置业等等，有很多内容可以深入挖掘。”张俊熹说。

尽管在线教育市场前景广阔，但在创新工场投资总监张丽君的眼里，其实它每个细分领域的市场规模并不大。而且，与其他行业不同，教育行业的内容不能完全规模化复制，往往面对不同的时期和对象，都需要重新做，因此并不容易找到大的市场。

今年在线教育还有一个创新动作就是与AR、VR合力。正如李彦宏多次在公开场合强调的，人工智能是百度核心的核心。人工智能之于百度教育的重要性也不例外。

11月，百度教育“教育云”平台，宣布百度教育生态将依托人工智能技术，朝着内容化、智能化、个性化方向发展。百度教育事业部总经理张高透露，人工智能在百度教育的布局分成内容的数字化、学习的个性化与交互的拟人化三个部分。不过，业内声音普遍认为，鉴于教育行业自身的慢热特点以及技术发展尚在初期等原因，人工智能与教育的融合还需要一个漫长的过程。

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关键词 智能授导系统；辅助教学；语义Web

中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0165-02

计算机辅助教学(CAI)是以对话方式利用多媒体计算机的功能与特点与学生讨论教学内容、安排教学进程和进行教学训练的方法与技术。但是存在交互能力差和缺乏虚拟技术支持、智能性及教学策略等问题。人工智能（AI）是计算机科学、信息论、神经生理学、控制论、心理学、语言学等多种学科互相交叉渗透而发展起来的一门综合性学科。它用人工的方法在机器(计算机)上执行智能行为：感知、理解、学习、判断、推理、规划、设计、求解等。其技术特征主要是具有搜索功能、知识表示能力、一定的推理功能、抽象功能、语音识别功能及模糊信息处理能力。

1 智能授导系统

智能授导系统（ITS）技术是在对计算机辅助教学研究局限性的改革突破中发展起来的，它不仅克服了仅仅关注学生行为的缺陷，还引入了对知识的描述以及智能推理技术，智能授导系统的独特之处是能依据每个学习对象的不同需求而调整教学策略。

ITS从上个世纪80年代提出到至今已有30多年了，几乎涉及人工智能技术的所有问题，而且一直是人工智能技术在教育领域的核心研究之一。比较有代表性的是Peng-Kiat Pek和Kim-Leng Poh应用贝叶斯网络构建的学生模型可以较好的估计出学生的学习兴趣值，从而对学生的学习行为方向进行预测；Dietrich Albert和Cord Hockemeyer通过分析知识空间理论而得出的超文本结构和知识空间在结构上的有很强的相似性，通过对知识空间进行建模，使之适用于网络Web结构模式；Joel Martin和Kurt VanLehn使用贝叶斯网络技术对学生的学习结果进行评估，有效的分析出学生学习过程中的问题和不足；Declan Kelly和Bren­dan Tangney提出了一种多Agent技术（Multi-Agent System，MAS），通过对个体的个性化学习进行动态建模的智能框架的建构重组，满足了学习者的不同需求。随着国内数字化教学与教育信息化的大趋势，最近几年国内对于该领域的研究发展的相对比较快，而且需要进行综合性的研究，以不断促进智能授导系统的实际应用价值。

2 自适应智能授导系统机制

由于个体学习者基本上是基于资源的自主学习，在教学上的有效组织主要体现在学习资源的组织、传递和共享上，良好的资源组织和个性化资源服务是学习个体最强烈的需求。为了支持个体的自主学习，辅助教学研究十分强调“授导”。“授”即系统地对教学内容的组织和传播，通常反映为学习目标制定、学习材料序列化、学习路径引导以及学习结果评价等方面；而“导”则侧重对学生的具体学习过程提供针对性的学习支持。

2.1 网络智能授导的技术实现

网络辅助教学平台设计者们一直致力于智能授导机制的理论研究和实现，不仅在理论上提出很多模型和设想，而且实践上也有所突破，特别是可以借助计算机网络技术和人工智能技术构建一个更有针对性的、更智能的信息空间，为学习者提供个性化的学习支持。通过调研，网络辅助教学中智能授导的研发技术路线主要是模拟课堂面授的路线、人工智能的技术路线和网络协同进化的路线。

2.2 本体的智能授导机制

根据Brusilovsky提出的关于虚拟校园环境的部件理论知道，当前分布式虚拟环境支撑的网络教学平台大多是围绕内容部件、行为部件、通信部件、管理部件来提供学习者本体的智能授导应用功能。

1）内容部件是辅助教学系统的核心，多由构成课程的多媒体教学材料组成。运用静态超媒体比较容易实现，以一种同有的结构和形式呈现给学习者同样的教学内容。但是会产生由适应性内容所呈现的各种方法与技术问题，例如：附加解释、前提知识解释、比较性解释、解释变体、信息排序等。其实现需依赖于知识表示与呈现技术，特别是知识建模和知识本体的研究；2）行为部件主要功能是需要学生通过“做”的交互方式来完成的自主学习的过程，表现形式多指学习导航、练习、测试、模拟、实验等。其三个主要应用方向是自适应导航、自适应测试和虚拟实验；3）通信部件在智能授导系统中起到媒介作用，主要是支持学生与教师之间、学生相互之间的交流和沟通的通信工具，支持学习社区的协作学习和协同进化；其3个主要应用方向为)针对交互信息的知识发现、学习者智能互助和群体智慧；4）管理部件主要是支持教学过程中必要的管理职能。如学生管理、课程管理等。

2.3 自适应智能授导系统的构建策略

个性化的自适应辅助教学研究已成为现代教学系统应用的一个热点问题，而自适应智能授导系统运用人工智能技术，直接、科学地了解到学习者的个性特点及学习进展情况，灵活调整自身的策略、方案来满足受教育对象的需求。从集成观点出发，自适应智能授导系统首先涉及的是教学理论和思想与计算机技术的交叉。从计算机辅助教学的发展线索出发，网络技术与人工智能方法的应用是计算机辅助教学的必然趋势，但智能授导绝不是在计算机网络通信技术上的简单翻版，其需要进行更为深刻的分析与抽象。总的来看，自适应智能授导系统是一种建立在软件协同基础上的分布式的群体智能，更是一种人机协调的智能。

学习者模型是自适应智能授导系统的核心，而学习者学习过程中存在大量的不确定性因素和不确定性信息，因而成功获取学习者的情况是其它环节正确运行的保障。在学习者模型设计中，我们利用贝叶斯网络的条件概率分布量化知识项之间的组织关系及依赖关系，很好地反映学习者特定领域中的知识结构，当学习者模型中的知识项的状态发生改变时，将引起相关知识项的状态的改变，因而使学习者模型具有一定的预测能力。同时我们选择专门为语义Web设计的本体表示语言OWL语言来描述学习者模型，因为它具有更强大的功能来表示语义，比XML和RDF更容易被机器理解。

我们在辅助教学软件的研究开发中选择了语义Web下的自适应智能授导系统，因为它更多的关注系统各模块的标准化、形式化构建，以及系统间的互操作和知识共享与重用。其目标是使机器能够更好的理解网络上的内容，构建一个基础结构使在网络上运行的智能能够进行复杂的活动，对嵌入在基于网络的应用程序中的知识进行显性的描述，从而以智能化的方式来整合信息，提供基于语义的方式来访问网络，以及从文本中进行信息抽取。语义Web技术可以通过对智能授导系统不同模块中嵌入的知识和学习者的交互信息进行共享，从而在一定程度上推动了分布式智能授导系统的开放程度。图1给出了自适应智能授导系统的智能产生流程图。

3 结论

伴随着互联网络的日益发展，我们日常的学习与工作越发依赖数字化的资源与服务，智能化与人性化将是数字化教学重要的发展方向。我们选择了自适应智能授导系统作为数字化技术辅助教学研究的一个切入点，依据网络智能授导系统实现的三条技术路线，从理论框架上阐述了教学辅助平台中常见的智能授导机制，利用人工智能中贝叶斯网络的思想来设计学习者模型来实现适应性和个性化的教学，并选择了语义Web下的自适应智能授导系统来实现辅助教学软件的开发。

参考文献

[1]闵宇锋.浅谈网络教学平台中的智能授导机制[J].科技情报开发与经济，2010.

[2]Brusilovsky P. MILLER P., Course Delivery Systems for the Virtual University.

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“互联网+教育”智慧校园建设工作总结

我校自智慧校园创建开始，学校领导非常重视此项工作，严格按照上级主管部门的要求，积极筹划，仔细部署，认真落实，取得了一定的成绩，现将本学期创建工作总结向领导汇报。

一、已经落实的工作

1.制定了各项规章制度

为确保智慧校园创建各项工作的有序开展，创建领导小组制定智慧校园管理、使用、人员培训等系列制度，从创建之初就从严要求，严格按照制度和要求执行。

2.加强教师队伍建设

智慧校园的建设离不开广大教师的参与，而教师能力水平决定着智慧校园创建的标准。为此，学校多方面结合：第一，学校邀请区教体局领导专家指导我校的创建工作；第二，校内定期开展教育信息化的新知识、新技术及新媒体的应用专题培训，开展各学科优课展示、师徒听课等活动，有效推动信息技术与学科教学的有机融合；第三，学校安排领导和教师外出参观学习，学习国内智慧校园创建的最新理念，学习外单位智慧校园创建的创新做法；第四，进一步落实完善三个课堂工作，以班带班、以校带校，实现优质资源均衡共享，落实在线互动课堂常态化。另外，学校还邀请合作企业派驻技术人员进行专项培训等，通过培训指导，提升教师的新媒体新技术应用水平。

3.重视对硬件的投入

目前学校现有教师108人，基本实现每人一台笔记本电脑，师机比达1：1，学生1356人，学生机222台，生机比6.5:1。学校有28个教学班均配有班班通计算机、交互式白板一体机。千兆进校，百兆进班，教师办公地点和试点班级安装无线路由，做到无线覆盖。建有基于校园网络的数字监控、智能安防、访客系统等。做到数字资源班班通，学习平台人人通。

4.加强平台的管理应用

在校园教育教学管理中初步使用云校家系统。包括：电子课程表、移动讲台、课前导学、在线检测、课后练习、设备保修、会议安排、场馆申请、问卷调查、电子备课、网络素质评价。智慧管理系统涵盖学校各职能部门、各管理层面的日常管理工作，涵盖校务、教务、资产、人事等业务流程，通过全方位数据采集汇聚和智能分析，为管理决策提供科学支撑。

5.我校认真落实市级、区级学习培训计划。本学期全校教师于5月18日全员参加了自治区统一安排的中教云数字教材入校培训；6月11日，信息部针对全校功能室人员展开了“中小学教育装备管理信息系统”操作培训。校内大力开展计算机网络应用培训、智慧课堂培训、在线互动课堂教学培训等各类信息化培训，为老师更好的使用信息，提高课堂效率打下基础。

6.学校每月定期更新全国教育信息化工作进展信息系统，及时上报学校的最新数据，为上级部门把握工作进展和部署下一步工作提供参考数据。

7.学校积极推动“个人空间”建设应用。在“宁夏教育云”上共享教学资源，书写教学心得，迸发出教育思想的火花；学生登录“个人空间”，下载教学资源，讨论问题，交流心得，共同进步。

8.在线互动课堂常态化教学

“在线互动课堂”这种新的教学方式，使教师和学生不用出课堂，就可以实现交流和互动资源共享，不仅有利于提高教师的专业水平，调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，而且有利于实现优质教育资源共享，缩小地区教育差距，确保教育的公平。

同时，“在线同步互动课堂”的实施也让教学点的教师改变了传统的教育观念，在教学过程中获得了优质教学资源的同时，教育技能和教学水平均得到了不同程度的提高。刚开始我校实施“在线互动课堂”教学时，教师因为不适应这种新的教学模式，加上计算机操作水平不高，导致课堂效果不太好。学校领导及时组织相关学科的教师深入“在线互动课堂”听课，对每堂课的主讲教师进行点评和技术指导，帮助教师答疑解惑。经过一年多的教学实践，教师都能熟练地操作计算机，运用各种网络教学资源，实现“在线互动课堂”的有效互动。教师经常通过“在线互动课堂”教学进行教学交流，相互沟通，进一步促进了教学水平的提高。

9.本学年学校组织了人工智能与教学融合的各类公开课，有骨干教师“教学助手与课堂教学深度融合”示范课；高级教师“现代信息技术与教学融合”观摩课；“在线互动课堂”数学教师联片教研的同课异构课；青年教师“人工教学助手与课堂教学深度融合”优质课竞赛。通过各类公开课、竞赛活动促使教师在课堂教学中对智能教学助手的应用常态化、自觉化。

二、着眼未来，持续发展，总结反思

创建智慧校园，是为了更好地服务教育教学。着眼未来，我校将智慧校园建设纳入长远发展之中。

1.进一步加大硬件的投入。我校有28个教学班级，其中9个教学班配备了鸿合一体机，其余19个教学班均为以前的希沃一体机，目前部分电脑已经接近使用年限，故障频发。今后将计划为这些教室更新装配新的交互式一体机，为教学提供硬件支撑。

3.加强教师队伍建设，重视平台的融合应用。教师队伍的水平，决定教育教学的质量。我校派出教师学习培训的力度还不够，今后将进一步加大培训，请进专家学者开设讲座，加强自身学习，不断提升教师自身素质，为教学提供人才支撑。

学校现有多项教学平台、同时有些学科还开始使用多种APP教学软件服务教学，今后将继续开发这方面的创新使用案例，进一步探索运用免费资源。

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关键词：计算机；变化；应用；发展趋势

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、引言

人类自古以来，为了能使计算更加简便、快速，对计算工具一直进行着探索。从最早用石子，树枝计数，之后用算盘等一些简单的物理计算工具，再到电子计算器等每一次新的计算工具的出现都是人类的进步。由于近代科学技术的发展，20世纪初电子管的发展大大促进了计算工具的发展，1946年美国宾尼法尼亚大学和有关科研机构联合研究，制造出世界第一台电子计算，它的问世开创了计算工具新的时代，深刻的影响着人类的发展。由于当时的科学技术限制，计算机的体积、重量都巨大并且运行成本昂贵，只适用于军事领域当中用来计算数据。随后的时间里人们对计算机开始了不断的研究，到了上世纪80年代，由于计算机成本的下降，计算机开始在许多政府部门、大型企业以及科研机构中开始使用。之后随着微电子技术的发展，微型处理器（CPU）的诞生彻底改变了计算机的面貌计，使计算机成本迅速下降，体积也缩小很多，使计算机开始进入家庭，从此打开了信息时代的大门。到了新世纪由于集成电路研究和应用，促使计算机广泛的运用于各行各业。

从世界上第一台通用电子计算机ENIAC诞生至今, 计算机在我们的生活中扮演着越来越重要的角色并且不断地改变着人们的生活方式，促进着社会的进步，创造着更加辉煌的人类文明，通过实践的证明它无疑是迄今为止人类最伟大的发明之一。计算机的发展也深刻的影响着中国，近些年来在我国，随着计算机科学技术的发展，计算机更加深入、广泛的应用于国防建设领域、教育领域、商业领域以及工业领域等社会生活的各个领域，同时在改革开放大发展大跨越的背景下,我国计算机用户数量与日剧增，计算机应用水平不断提升,在通信、互联网、多媒体应用、电子商务方面都取得了不错的成绩，这些都有力地推动着我国计算机技术地发展。以下主要就是对当今我国计算机在各领域的应用及未来的发展趋势进行阐述。

二、计算机在我国的应用现状

（一）计算机在我国居民日常生活中的应用

新世纪是信息化的时代，人们需要获取的更多领域、更高质量的信息。计算机的发展促进了我国信息化时代的发展，人们再也不用只通过报纸、电视来获取信息，而通过计算机在互联网上可以快速地获取更多、更广泛的国内外信息。另外随着人们的生活水平地不断提高，人们在物质生活得到满足的同时更多开始注重精神生活，计算机与多媒体技术的完美结合极大的丰富了人们的业余生活。据统计，我国计算机用户的数量成逐年递增趋势，计算机在公司、家中以及公共场所也越来越普及化。这些都说明我国居民的日常生活中越来越离不开计算机的使用。

（二）计算机在我国国防领域中的应用

和平与发展已经成为当今世界的主题，在这样的大环境下各国军事力量已经不在是简单的武器和兵力的较量，国家的信息安全显得格外重要。随着计算机技术在我国国防领域中的广泛应用，我国的国防事业正在朝着革命化、现代化、正规化方向发展。另外计算机技术在我国的航空航天方面也有着突出的表现，主要应用于对卫星发射和回收，火箭升天控制、宇航飞船运行操作等方面。

（三）计算机在我国教育方面的应用

21世纪计算机在我国教育事业中的应用得到了空前的发展，它被广泛地应用到教育的不同层次和领域，促使我国教育事业走进一个崭新的时代。计算机主要被应用于辅助教学方面，老师通过计算机可以播放教学课件，应用教学软件模拟物理、化学实验以及播放英文影音作品等方法打破了传统教学的枯燥乏味，不仅充分的发挥教师的作用，而且还能激发学生对学习的积极性和主动性。其在教学管理上也有广泛的应用，比如对考试卷实行计算机阅卷可以大大提高工作效率，也减少了误判、错判等情况。近些年来出现的远程教育又是计算机在教育领域的另一个典型例子，它的出现打破了传统的课堂模式，使人们在除课堂以外的场所，如家中、图书馆、办公室等地均可以受到高质量的教育。另外计算机在我国的科研领域中也有广泛的应用。

（四）计算机在我国工业领域的应用

随着改革开放不断地深入发展，以可持续发展为原则，要将我国原有的工业体系逐步向着机械化、自动化、信息化、现代化转变，由粗放型经济向资源节约型过渡，向着和谐社会的目标迈进，在这其中计算机及技术的应用是至关重要的环节。现如今计算机在我国工业领域中已经得到了广泛的应用，其主要被应用在工业生产中的自动化控制、计算机辅助设计、

信息管理系统、机械地集成制造等方面并且效果显著。工业化离不开计算机，其在企业的应用程度已经成为衡量一个企业优劣的重要指标之一，也是工业现代化程度的重要指标。

（五）计算机在我国商业领域的应用

计算机技术在企业管理、经济管理、信息管理、电子商务等方面发挥着重要的作用，它几乎涉及商业的各个领域之中，随着计算机技术在商业领域应用地不断加深，将会大大加速了经济全球化的进程。

除了以上这些领域，计算机在其他领域也有广泛的应用，它几乎涉及社会发展和人类生活的方方面面，我们需要不断对计算机进行深入研究，扩展其的应用范围，使之能更好地服务于我们不断发展的社会。

三、计算机在性能方面的发展趋势

第一代计算机采用机器语言运行处理，到第二代出现了程序语言，第三代出现简单操作系统，第四代采用windows操作系统至今，运行速度上由原来很慢到如今发展到几十亿次每秒的运算速度，用途也由最初只用于军事科研发展到如今成为人人可以拥有，从其发展历史我们不难发现，在应用方面需求的强大驱动下，再加上网络技术迅速地发展，未来计算机在性能方面向着巨型化、微型化、网络化和智能化的方向的发展趋势。

（一）计算机功能方面的巨型化

在未来计算机应该具备超大容量的存储空间，更快的运行速度（一般可以达到几百亿次每秒）以及功能方面更加多元化。另外在军事领域和科研领域中还需要更大的存储量、更快运行速度的超级计算机。

（二）计算机体积上的微型化

由于上世纪70年代集成电路迅速发展，使大规模、超大规模的集成电路在计算机中广泛的使用，微型处理器(CPU)的诞生和不断更新换代，大大降低了计算机的成本，缩小了计算机的体积。另外软件行业地迅速发展和计算机外部设备趋于完善以及新的操作系统问世使得计算机操作起来非常简便、功能强大。这些技术上的突破使微型计算机渗透进社会的各个领域中，逐步走进人们地生活。随着新世纪微电子技术进一步地发展，计算机从体积上更趋于微型化，从台式机到笔记本，再到现在的掌上电脑、液晶电脑、平板电脑等的出现使人们可以随身携带计算机，随时随地使用它。未来计算机会不断趋于微型化，还会出现体积更小的计算机。

（三）计算机的网络化

由于信息通讯技术地不断发展，将世界各地的计算机通过互联网连接在一起，拉近了人与人之间的距离，使人们可以足不出户就浏览到世界各地的信息、风土人情；使人们的沟通变得更加方便；还使网络中的资源得到极大的共享。未来计算机网络化会进一步加深，范围越广。

（四）计算机的人工智能化

我们现在所用的第四代计算机在运行速度和功能方面都已经很强大了，但是比起人脑的逻辑能力就显得笨拙，人们一直在探索如何能让计算机能够具有人的思维，使人与计算机可以沟通交流，这也正是第五代计算机所要达到的目标。将人工智能与计算机结合使之能具备人的逻辑判断能力，可以学习、思考以及与人类交流。到那时，人们再也不用通过编码程序来运行计算机，而是通过发出指令或提出要求操作计算机。

（五）其他技术在计算机中的应用趋势

我们现在所用的微型处理器的基本元件是晶体管，由于处理器不断地更新换代，硅技术的发展也越来越接近其自身的物理极限。要打破限制计算机硬件发展的瓶颈，我们要从计算机的结构、元件等方面加以改革使之发生质的飞跃。随着高新技术的不断发展，为计算机发展提高了强大的动力，未来光电技术、量子技术、纳米技术、生物技术都会与计算机结合创造出新型计算机。

四、结束语

计算机在我国社会的各个领域都得到了广泛的应用，极大的促进了我国政治、经济、文化的繁荣。新形势下，我们还要继续对计算机技术进行研究并同世界各国一道为计算机的发展而努力，使之能更好的服务于人类，促进人类社会文明。

参考文献：

[1]唐伟.人工智能计算机的发展困境[J].中国科技纵横,2011,(14))9-10

[2]马忠峰.计算机应用的现状与计算机的发展趋势[J].黑龙江科技信息,2011,(7):78-78

[3]李尹浩.未来计算机的发展趋势[J].中国科技纵横,2010,(11):85-85

[4]张琳.浅谈人工智能计算机的发展[J].科学咨询,2010,(1):78-78

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关键词：智能录播系统　常态化教学　音频拾取　视频切换

智能录播系统是利用计算机网络和多媒体技术将教学过程实时数字化的一种现代教育技术系统。智能录播系统将传统演播室延伸到普通教室，简化了资源建设的流程，节约了人力，在录制的同时还能提供网络直播、点播等功能。这些特点使得智能录播系统在高校精品网络课程建设的大潮中蓬勃发展，成为一种应用广泛的资源建设和网络教学系统。

一、智能录播系统的系统构成

目前市场上的智能录播系统品牌和型号有很多，采用的技术和设备也各有不同。但从系统的整体结构上看，却是大同小异，基本由以下功能模块构成：师生视频智能跟踪模块，教学内容显示模块，视频切换模块，音频模块和广播录制模块，拓扑关系如图1所示。

师生视频智能跟踪模块：这个模块包括教师跟踪和学生跟踪两个子系统。教师跟踪子系统负责自动精确定位主讲教师位置并控制摄像机跟踪拍摄，将教师视频传送至视频切换模块。学生跟踪子系统是定位活跃学生(如发言的学生等)，功能与教师部分类似，只是定位精确性较低。目前的智能跟踪方式主要有：图像识别和触发式(又包含空间网格、红外触发、超声波触发和外部设备触发等)。

教学内容显示模块：负责将各种教学内容转为视频并传输到视频切换模块，包含计算机图像子系统、板书子系统和其他教学设备(如实物展台)子系统。

视频切换模块：智能录播系统的核心，负责从多路视频信号中选择合适的信号传送给广播录制模块。视频切换模块选择的视频是否合适，直接决定了智能录播系统能否如实准确地记录课堂教学过程。

音频模块：包括拾音子系统和扩声子系统。负责采集教学实时声音和扩声。

广播录制模块：将视频切换模块传送来的视频信号和音频模块传送的音频信号合成为视频课件，并进行网络直播。录制模式主要分成电影模式(单画面)和课件模式(多画面)。在本文中主要讨论录播系统的电影录制模式(单画面)。

二、智能录播系统在常态化教学中的困境

所谓常态化教学是指普通的课堂教学，包括常态的教学过程、教学设施、教学方法和教学对象。这就要求录播系统要尽可能小地影响师生的心态和教学过程。

录播系统对师生心态的影响主要有两个方面，一是事件的影响。当教师和学生知道这节课要录像时，心理上总会有些紧张。有些教师在课件录制过程中精神紧张，甚至说不出话来。而学生也会刻意隐藏或表现自己，表现出一定的反常情况。另一方面的影响是设备的影响。目前不少录播系统在录制课件特别是录制师生交互时需要一些辅助的器材，如教师须佩戴无线话筒，而学生回答问题需要按抢答器等。这些额外设备的使用加重了师生的心理负担，也容易引起一些录制过程中的故障。比如，学生回答问题必须要按抢答器，画面才会切换到该学生，如果学生忘记按抢答器或者其他学生按了抢答器，录播系统就无法正确切换画面。

目前的智能录播系统对教学过程的影响不大。与传统电视课程拍摄系统比较，录播系统能和多媒体教学系统有机融合，现场也无需专业人员进行视频切换操作等，教师一般只需要按一个按键就可以进行课程录制。

从现有的自动录播系统在常态化教学中的应用来看，主要存在3个问题：教师的跟踪、教学视频内容的切换以及声音的拾取。

1　教师跟踪部分存在的问题

教师在课堂教学中占主导地位，是教学信息的主要传输者。教师的图像在课件中占很重要的地位。教师跟踪部分应该能准确定位教师的位置，清晰呈现教师的神态和动作。而现有的录播系统在这一点上还有不少问题。智能识别的跟踪方式可以较为及时地跟踪教师，但常会出现跟丢的情况(也就是所谓的“丢人”)，触发式的跟踪方式“丢人”现象较少，但容易在触发临界点(两个触发区域的相交区域)出现镜头反复摇摆的情况。这些问题都会产生影响教学的垃圾镜头。而且这些跟踪方式往往有区域限制，不能覆盖教室的范围。有些教师习惯于在教室内走动讲授，当其离开设定区域时录播系统就无法准确跟踪。另外，在跟踪拍摄教师时，画面的景别是固定的，一般是中景，即腰部以上。这种景别能比较好地展现教师的教容教态，但对教师的面部表情和全身动作无法表达清楚。

2　视频切换模块存在的问题

视频切换模块是智能录播系统的核心，用来自动切换录制的视频内容。例如，当教师讲解时，该模块要选择教师跟踪子系统传来的视频；教师使用计算机时，该模块选择传输计算机的画面视频；当教师板书时，该模块将录播画面切换至板书视频；当学生提问或回答问题时，该模块选择学生跟踪子系统的视频。

总的来说，这些视频内容之间的切换不外乎3种：人与人(PtP)、人与媒体(PtM)、媒体与媒体(MtM)，见表1。

通过分析主流的录播系统，不难发现主要使用的切换方式有动作触发、区域触发和时间触发。比如当教师触动鼠标或键盘时，视频切换模块就选择计算机信号输出给广播录制系统，这就是一种动作触发切换；当一段时间无键盘鼠标动作后，视频切换模块则切回教师图像，这则是时间触发；当教师走到黑板前进行板书时，切换模块会切换到教师板书的视频，教师离开黑板，则切回教师图像状态，这就是区域触发。

视频切换模块在处理人与人、媒体与媒体的切换时，能够比较好地完成，但是对人和媒体的切换还存在很大问题。人和媒体的切换也可以分成两个部分，一是从人切换到媒体，另一个是从媒体切换到人。前者可以通过区域触发或动作触发来完成，而后者一般通过时间触发来切换。以教师使用计算机教学来说，教师点击鼠标显示一张新的幻灯片，然后放开鼠标开始讲解相关内容。智能录播系统录制的视频内容和顺序见表2。

开始时录制的是教师的图像，当教师触碰鼠标或键盘时，切换模块通过该动作触发切换，将教师图像切换到计算机图像，完成人到媒体的切换。这种切换方法基于一个假设：教师动键盘或鼠标一定是要展示计算机的内容。如果这个假设成立，那么切换就非常及时，也比较准确。从教学实际来看，这样设定基本可行。当教师触动鼠标和按钮后，在一定时间内不再有键盘或鼠标操作，视频切换模块则自动从计算机图像切换回教师图像。这里就存在一个非常关键的问题：“一定时间”是多少?5秒、10秒还是20秒?设置时间很小，计算机图像显示时间就会过短，学生还没有看完PPT内容就切换成教师图像。设置时间很长，计算机图像显示时间就会过长，学生将被迫长时间面对静止的PPT内容。即使能为这张幻灯片设置一个非常合适的时间，但是每张幻灯片的内容不同，需要显示的时间也不同，满足

了这一张就无法满足另一张。所以，如何从媒体视频切换回教师图像是目前智能录播系统难以解决的一个问题。而这一问题的根本就在于现阶段的录播系统仍处于“自动”阶段，离真正的智能还有很长的一段路要走。

3　声音拾取方面的问题

录播系统需要拾取的声音包括人声拾音(包括教师和学生)和教学设备的声音。教学设备的声音一般通过线路输入直接接入录播系统。人声的主要拾音方式分有线话筒拾音和无线话筒拾音。无线话筒的拾音效果很好，而且不影响教师的移动，不过后期维护的工作量较大，如更换电池等，且教师和学生须额外佩戴无线设备也有违常态化教学的初衷。有线话筒拾音还可以分成强指向话筒拾音和弱指向话筒拾音。前者拾音效果好，但拾音范围小，教师和学生的位置受限制；后者拾音范围大，但拾音效果差，在录制教师和学生语音的同时，环境噪音也会被录制。要拾音范围还是清晰度，目前的录播系统的拾音就处于这种两难境地。

三、基于常态化教学的智能录播系统设计

一个真正的智能录播系统要能完成以下设施或人员的工作：

1　多媒体教室

2　课件录制系统

3　网络广播系统

4　称职的摄像师(一个或多个)

5　专业的视频导播人员

6　专业的调音师

让录播系统完成其他设施的工作并不难，难就难在让计算机系统去完成专业人员的工作：摄像、切换和调音等。这也是目前录播系统在常规化教学中遇到很大困难的原因。以目前的人工智能技术很难完全实现专业人员的功能，而且录播系统的总价一般在20万元左右，如果使用一些高端的人工智能技术肯定会使录播系统造价飙升，进而妨碍录播系统的推广普及。所以基于常态化教学的录播系统应该在现有技术的基础上，通过更加科学的设计来完善。这个系统应包含：犯错更少的摄像师、更能理解教学过程的导播和更加专业的调音师。

(1)犯错更少的摄像师

录播系统中跟踪摄像的问题主要在于“丢人”和定位不准产生的垃圾镜头。要解决“丢人”问题可以采用触发式跟踪，要解决定位不准，可以通过改变触发方式来实现。现有的触发方式一般是单区域触发。该触发预先利用红外线或超声波设定多个触发区域，每个触发区域对应一个摄像机位置(如图2所示)。其过程是，当教师从触发区域A进入触发区域B时，摄像机立刻相应转动，将画面由“摄像机画面1”改变为“摄像机画面2”。如果教师再进入C区域则摄像机又将向右转动，拍摄的画面相应变成“摄像机画面3”。设想一下，如果教师刚好在A，B两个区域的交界处来回走动，一会进A区域，一会进B区域，摄像机就会跟着转动，一会画面1一会画面2，这样拍摄出来的镜头就会一直晃动，影响观看者的学习效果。

要解决这种情况，不妨在触发区域和触发策略上做文章。可将触发区域的数量增加，范围缩小，摄像机的画面包含3个触发区域(如图3所示)。其触发策略是当教师在“触发区域n”中时，摄像机画面包含“触发区域n-1”“触发区域n”和“触发区域n+1”。当教师在此3个触发区内行动时，摄像机固定，位置不变。当教师离开这3个触发区域，进入“触发区域(n-1)-1”或“触发区域(n+1)+1”时，摄像机开始跟踪，画面转换成以该区域为中心以及其前后两个触发区域所组成的画面。这样就不会出现单区域触发所引起的镜头晃动的问题。

通过上述方式，可有效降低录播系统的错误率。但目前很难做到零错误。我们知道，即使是一名专业的摄像师也有可能犯错，何况是一套计算机控制的摄像系统。关键在于，发生错误后如何修正错误，弥补错误的损失。因此，还必须有一系列的错误修正策略。比如，当跟踪“丢人”时，摄像机应迅速切换到全景或由切换模块切换到其他视频画面，这样就能减少垃圾镜头。

(2)更能理解教学过程的导播

在录播过程中，在何种情况下录制相应的教学内容视频是忠实记录课堂实况的关键。这就要有一个好的导播。如果是人工录制，可以由工作人员根据课堂的实际情况来切换各种视频。录播系统是靠动作触发、时间触发等方式自动完成切换，并非如人一样能根据上课内容来准确切换不同视频。如何让录播系统能够准确地切换并录制视频?笔者认为最重要的就是要从教学过程入手，掌握基本的教学规律，设定不同的模式，以达到导播的基本准确。

例如，我们可以根据讲课时依赖PPT的程度将教师分成3类，一类是非常依赖PPT，即PPT的内容和教师的口头讲授基本一致；另一类是很少使用PPT，即教师的上课内容多是口述，很少使用PPT；还有一类对PPT的使用介于前二者之间。然后根据这3种类型的教师我们可以设定3种不同的模式：PPT优先、教师优先和平均模式，它们的主要区别在于录制课件时PPT显示时间的长短。PPT优先模式下，从计算机的PPT内容切换到教师图像需要20秒的时间，这样学习者就有充足的时间观看PPT的内容；教师优先模式下，切换等待时间设定为8秒，这样学习者就能更好地聆听教师的讲授；平均模式则设置切换等待时间为12秒，平均分配PPT和教师图像的显示时间。

我们还可以根据教学过程的其他方面来设定不同的模式，满足不同的教学需要。

利用图像识别技术或许也能使录播系统更加智能化地进行导播。以PPT为例，现在的图像识别技术可以判断出一张PPT上文字的数量，然后根据文字的多少，我们就可以设定PPT需要显示多长时间。

当然，这些方法不能完全解决录播系统的导播问题，但是可使导播更加贴近教学实际。

(3)更加专业的调音师

为了达到常态化教学的效果，应尽量避免使用后期维护较大、增加教师负担的拾音设备，如强指向性的有线鹅颈话筒、手持式无线话筒、领夹式无线话筒等。从实践中我们发现，使用强指向性吊杆话筒可以有效地实现常态化教学的拾音。具体操作如下：在讲台区域布置若干个强吊杆话筒，覆盖整个讲台区域作为教师的拾音设备，在教室其他区域布置一些吊杆话筒作为学生的拾音设备。

另外，我们还需要一个更加自动化的音频控制系统。这个系统要有以下功能：

①在拾取人声时，能有效去除人声以外的噪音，达到较高的拾音纯净度；

②自动控制音量，不论讲话人声音的高低，保证录音电平始终一致；

③自动识别主讲人，确保拾音的准确性；

④能清晰地扩音，不会引起拾音错误和回授。

在原有录播系统的基础上，通过以上三方面的改进，应能更好满足常态化教学的需要。但是要真正做到基础常态教学的智能录播系统，还需要不断探究教学过程的规律与先进的技术和设备。

参考文献

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关键词　虚拟现实　网络教学　人机交互

随着计算机网络技术的飞速发展，基于校园局域网络的网络教学已成为一种新的教学模式在各大高校迅速普及。为了进一步提高校园网络教学的质量，更加真实地模拟实际课堂教学的情景，虚拟现实技术被广泛地运用于其中，它给网络教学带来了新的发展模式。

虚拟现实（Virtual　Reality，简称VR）是一项涉及计算机图形技术、人机交互技术、传感与仿真技术、人工智能技术等领域的综合集成技术。它是通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，利用计算机技术模拟产生基于三维数字模型的虚拟环境，形成一个以视觉感受为主，辅助听觉甚至触觉等可综合感知的人工环境，使用户作为参与者通过适当装置设备，自然地、身临其境地和虚拟环境进行体验和交互操作。①针对校园网络教学来说，建立更加真实的学习环境是提高网络教学质量的关键。因此，合理有效地将虚拟现实技术运用于网络教学之中，将会给网络教学模式带来积极的影响。

1　虚拟现实技术概述

1.1　虚拟现实技术的特点

（1）多感知性：多感知性主要是指除了一般人机交互所具有的视觉感知外，还具有听觉感知、触觉感知，甚至包括味觉和嗅觉感知等。理论上讲，理想化的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知能力。

（2）沉浸感：沉浸感是指用户在进行交互操作时，存在于虚拟环境中所能感知到的真实程度。在现有技术条件下，应最大程度地模拟真实环境，使用户能够全身心地投入到计算机创建的三维虚拟世界中。

（3）交互性：交互性主要是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到的反馈程度。②

（4）构想性：构想性是指虚拟现实不仅要能使存在于此环境中的用户获取新的知识，提高感性和理性认识，而且要能使用户产生新的构思，启发其创造性的活动。

1.2　虚拟现实技术的分类

（1）沉浸式虚拟现实系统。沉浸式虚拟现实系统能够为用户提供完全沉浸的体验，它需要借助头盔式显示器，数据手套等外部辅助装置与虚拟世界进行交互。将使用者的视觉、听觉与外界隔离，使其能够全身心地投入到虚拟环境中去。这种虚拟现实系统十分复杂，对硬件和软件的要求都很高，因此普及推广难度较大，现阶段仅适用于某些特殊领域。

（2）分布式虚拟现实系统。分布式虚拟现实是指多个用户通过计算机网络连接在一起同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历。多个用户可对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。

（3）简易式虚拟现实系统（桌面虚拟现实系统）。简易式虚拟现实系统又称为桌面虚拟现实系统，通常由个人普通计算机便可组成。它利用计算机屏幕作为观察虚拟世界的窗口，用户通过键盘、鼠标等普通设备便可实现与虚拟环境的交互。这种系统在环境的沉浸感上有所欠缺，但相对结构简单，成本较低，便于应用推广。

2　基于虚拟现实技术的校园网络教学建设

网络教学的主要目的是在实现信息资源最大限度共享的基础上，培养学生积极自主学习的能力。一般的网络教学，通常是将电子教材、教案、多媒体课件和授课视频等教学资源放置于网络上供学生自主浏览。这种方式在一定程度上缺乏传统教学的真实感，也很难实现和学生进行动态交互，从而降低教学效果。虚拟现实技术正好能够弥补这方面的缺陷，通过对真实教学环境的模拟，使参与者能够身临其境地学习，能够更好地实现信息交互，达到更佳的教学效果。

从目前校园网络的构建来看，大多数都是基于WEB页面的B/S模式，并且从网络教学的现实应用来看，不可能给每个学生提供高成本的硬件设备，所以要实现并普及基于数字式头盔和手套的沉浸式虚拟现实系统，显然是不太现实的。因此，作为应用并推广普及于校园网络教学的虚拟现实技术，目前应主要考虑简易（桌面）式虚拟现实系统。这类系统只需要以学生个人计算机作为终端设备，　以计算机屏幕作为交互窗口，鼠标、键盘作为交互设备，就能与教学内容和虚拟环境进行灵活自由的交互。

2.1　虚拟现实应用于网络教学的关键技术

将虚拟现实技术应用于网络教学，更加真实地模拟实际教学环境，这其中主要涉及到的关键技术是对各种图形图像的立体化建模。VRML（Virtual　Reality　Modeling　Language），虚拟现实建模语言的简称，它是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，是一种面向web，面向对象的三维造型语言，同时也是一种解释性语言。VRML采用文本格式来描述三维场景，使得整个虚拟世界的文件量远远小于传统的三维动画。③目前，VRML已经发展成为新的国际标准X3D。它在VRML的基础上做了较多改动，是一种支持XML编码格式的开放式3D标准。数据可以通过网络实现实时交流，具有可扩展性、可移植性、页面整合性等优势。对于网络教学中的图像建模，可采用如QTVR（QuickTime　Virtual　Reality）等建模技术。QuickTime是Apple公司开发的一种图像和视频处理技术。QTVR是QuickTime技术的拓展，它不需要传统虚拟现实技术所要求的特殊硬件设备，在普通的PC机上就可产生相当程度的虚拟现实的体验。它不需要进行任何几何造型，只需通过图像采集系统采集真实世界的图像、QTVR系统软件处理离散的图像，即可完成三维空间、三维物体的模拟。用户操纵普通鼠标、键盘即可实现对三维造型的全方位观察。

2.2　基于虚拟现实的网络教学资源建设

将虚拟现实技术融入网络教学之中，将传统的教学资源利用虚拟现实技术更加形象化，真实化地展示给学习者，使之能够在虚拟世界中得到更佳的学习体验。因此，利用虚拟现实技术建立更加丰富完善的教学资源就是这种新技术能否取得成效的关键。

（1）虚拟校园建设。校园是学生学习生活的重要场所，传统教学的教室是校园的一部分。在校园网络教学中，没有了实际的校园、教室的概念，对应存在的是虚拟校园和虚拟教室。通过虚拟现实技术，将实际校园中的建筑按一定比例以三维立体的形式表现出来，构建逼真的虚拟环境。一方面，虚拟校园能够更加直观真切地展示校园风貌，提升校园形象；另一方面，能够为学生提供更加真实的环境感受，学生可以用虚拟的角色在校园中行走，与其他虚拟角色交流，可以选择自己感兴趣的课程进入虚拟教室进行学习。

（2）虚拟课堂建设。传统的网络课程一般主要包括电子教材、教案、多媒体课件等资源，基于虚拟现实技术的虚拟课堂，是在传统网络课程基础上的一次提升。虚拟课堂以更加立体直观的方式将各种数字教学资源呈现给学生，对于某一事物的学习，学生可以从多角度多视野进行观察，获得更加全面的认识。学生仍然以虚拟角色作为课堂的主角，能够与虚拟现实技术所表达的教学内容进行交流互动，在不断激发创造性思维的过程中进行自主探索性学习。

（3）虚拟实验室建设。实验教学是学生将理论知识应用于实践的重要环节。在实际教学中，某些实验设备成本较高，更新换代较快，从而导致许多学校实验室设备陈旧，无法满足相关技术的发展和学生的需求。某些实验结论可能需要长时间观察，某些可能还具有一定的危险性，这些实验在实际完成上存在一定的困难。利用虚拟现实技术建立网上虚拟实验室，包括对相应实验室环境、实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源的建模，能够较好地解决这些问题。④虚拟实验室通过对现实实验室的逼真模拟，使实验者不仅具有真实的沉浸感，而且能够通过鼠标键盘等外部设备与三维仿真产生的虚拟实验仪器进行交互。在虚拟实验室中，实验者将不受时间空间和环境的限制，能从多角度反复进行实验论证而不用担心成本问题，有利于进一步培养学生的创新精神。

（4）虚拟图书馆建设。虚拟图书馆是虚拟现实技术在图书馆中的一种应用，它是传统图书馆、数字图书馆功能的扩展和延伸。一方面，利用虚拟现实技术，可以对图书馆实体进行三维全景建模，当需要查找某一书籍时，读者可像现实中一样在其中漫游行走；可以将某些二维平面的数字资源三维立体化，给人更加直观的感觉；同时还可以与人工智能等技术相结合，开发出更加完善的人机交互方式。⑤另一方面，虚拟图书馆也是一扇基于网络的服务之门，它提供的是一种虚拟的网络信息环境，通过校园网出口，用户可在与之相连接网络上的更加宽广的空间中进行搜索，获得更多更丰富的信息资源。

3　结束语

虚拟现实技术能够为学习者提供更加真实的学习体验，将其融入网络教学是未来发展的一种趋势。随着虚拟现实技术的不断成熟和完善，必将在网络教学中发挥出越来越重大的作用。着力建设基于虚拟现实的各种网络资源是进一步深入发展网络教学的关键，在实际建设中，应该根据现有硬件和软件技术条件的具体情况，采用相应的虚拟现实技术，以达到最佳的教学效果。

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虚拟现实（Virtual　Reality，简称VR）是一项涉及计算机图形技术、人机交互技术、传感与仿真技术、人工智能技术等领域的综合集成技术。它是通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，利用计算机技术模拟产生基于三维数字模型的虚拟环境，形成一个以视觉感受为主，辅助听觉甚至触觉等可综合感知的人工环境，使用户作为参与者通过适当装置设备，自然地、身临其境地和虚拟环境进行体验和交互操作。①针对校园网络教学来说，建立更加真实的学习环境是提高网络教学质量的关键。因此，合理有效地将虚拟现实技术运用于网络教学之中，将会给网络教学模式带来积极的影响。

1　虚拟现实技术概述

1.1　虚拟现实技术的特点

（1）多感知性：多感知性主要是指除了一般人机交互所具有的视觉感知外，还具有听觉感知、触觉感知，甚至包括味觉和嗅觉感知等。理论上讲，理想化的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知能力。

（2）沉浸感：沉浸感是指用户在进行交互操作时，存在于虚拟环境中所能感知到的真实程度。在现有技术条件下，应最大程度地模拟真实环境，使用户能够全身心地投入到计算机创建的三维虚拟世界中。

（3）交互性：交互性主要是指用户对虚拟环境内的物体的可操作程度和从环境得到的反馈程度。②

（4）构想性：构想性是指虚拟现实不仅要能使存在于此环境中的用户获取新的知识，提高感性和理性认识，而且要能使用户产生新的构思，启发其创造性的活动。

1.2　虚拟现实技术的分类

（1）沉浸式虚拟现实系统。沉浸式虚拟现实系统能够为用户提供完全沉浸的体验，它需要借助头盔式显示器，数据手套等外部辅助装置与虚拟世界进行交互。将使用者的视觉、听觉与外界隔离，使其能够全身心地投入到虚拟环境中去。这种虚拟现实系统十分复杂，对硬件和软件的要求都很高，因此普及推广难度较大，现阶段仅适用于某些特殊领域。

（2）分布式虚拟现实系统。分布式虚拟现实是指多个用户通过计算机网络连接在一起同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历。多个用户可对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。

（3）简易式虚拟现实系统（桌面虚拟现实系统）。简易式虚拟现实系统又称为桌面虚拟现实系统，通常由个人普通计算机便可组成。它利用计算机屏幕作为观察虚拟世界的窗口，用户通过键盘、鼠标等普通设备便可实现与虚拟环境的交互。这种系统在环境的沉浸感上有所欠缺，但相对结构简单，成本较低，便于应用推广。

2　基于虚拟现实技术的校园网络教学建设

网络教学的主要目的是在实现信息资源最大限度共享的基础上，培养学生积极自主学习的能力。一般的网络教学，通常是将电子教材、教案、多媒体课件和授课视频等教学资源放置于网络上供学生自主浏览。这种方式在一定程度上缺乏传统教学的真实感，也很难实现和学生进行动态交互，从而降低教学效果。虚拟现实技术正好能够弥补这方面的缺陷，通过对真实教学环境的模拟，使参与者能够身临其境地学习，能够更好地实现信息交互，达到更佳的教学效果。

从目前校园网络的构建来看，大多数都是基于WEB页面的B/S模式，并且从网络教学的现实应用来看，不可能给每个学生提供高成本的硬件设备，所以要实现并普及基于数字式头盔和手套的沉浸式虚拟现实系统，显然是不太现实的。因此，作为应用并推广普及于校园网络教学的虚拟现实技术，目前应主要考虑简易（桌面）式虚拟现实系统。这类系统只需要以学生个人计算机作为终端设备，　以计算机屏幕作为交互窗口，鼠标、键盘作为交互设备，就能与教学内容和虚拟环境进行灵活自由的交互。

2.1　虚拟现实应用于网络教学的关键技术

将虚拟现实技术应用于网络教学，更加真实地模拟实际教学环境，这其中主要涉及到的关键技术是对各种图形图像的立体化建模。VRML（Virtual　Reality　Modeling　Language），虚拟现实建模语言的简称，它是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，是一种面向web，面向对象的三维造型语言，同时也是一种解释性语言。VRML采用文本格式来描述三维场景，使得整个虚拟世界的文件量远远小于传统的三维动画。③目前，VRML已经发展成为新的国际标准X3D。它在VRML的基础上做了较多改动，是一种支持XML编码格式的开放式3D标准。数据可以通过网络实现实时交流，具有可扩展性、可移植性、页面整合性等优势。对于网络教学中的图像建模，可采用如QTVR（QuickTime　Virtual　Reality）等建模技术。QuickTime是Apple公司开发的一种图像和视频处理技术。QTVR是QuickTime技术的拓展，它不需要传统虚拟现实技术所要求的特殊硬件设备，在普通的PC机上就可产生相当程度的虚拟现实的体验。它不需要进行任何几何造型，只需通过图像采集系统采集真实世界的图像、QTVR系统软件处理离散的图像，即可完成三维空间、三维物体的模拟。用户操纵普通鼠标、键盘即可实现对三维造型的全方位观察。

2.2　基于虚拟现实的网络教学资源建设

将虚拟现实技术融入网络教学之中，将传统的教学资源利用虚拟现实技术更加形象化，真实化地展示给学习者，使之能够在虚拟世界中得到更佳的学习体验。因此，利用虚拟现实技术建立更加丰富完善的教学资源就是这种新技术能否取得成效的关键。

（1）虚拟校园建设。校园是学生学习生活的重要场所，传统教学的教室是校园的一部分。在校园网络教学中，没有了实际的校园、教室的概念，对应存在的是虚拟校园和虚拟教室。通过虚拟现实技术，将实际校园中的建筑按一定比例以三维立体的形式表现出来，构建逼真的虚拟环境。一方面，虚拟校园能够更加直观真切地展示校园风貌，提升校园形象；另一方面，能够为学生提供更加真实的环境感受，学生可以用虚拟的角色在校园中行走，与其他虚拟角色交流，可以选择自己感兴趣的课程进入虚拟教室进行学习。

（2）虚拟课堂建设。传统的网络课程一般主要包括电子教材、教案、多媒体课件等资源，基于虚拟现实技术的虚拟课堂，是在传统网络课程基础上的一次提升。虚拟课堂以更加立体直观的方式将各种数字教学资源呈现给学生，对于某一事物的学习，学生可以从多角度多视野进行观察，获得更加全面的认识。学生仍然以虚拟角色作为课堂的主角，能够与虚拟现实技术所表达的教学内容进行交流互动，在不断激发创造性思维的过程中进行自主探索性学习。

（3）虚拟实验室建设。实验教学是学生将理论知识应用于实践的重要环节。在实际教学中，某些实验设备成本较高，更新换代较快，从而导致许多学校实验室设备陈旧，无法满足相关技术的发展和学生的需求。某些实验结论可能需要长时间观察，某些可能还具有一定的危险性，这些实验在实际完成上存在一定的困难。利用虚拟现实技术建立网上虚拟实验室，包括对相应实验室环境、实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源的建模，能够较好地解决这些问题。④虚拟实验室通过对现实实验室的逼真模拟，使实验者不仅具有真实的沉浸感，而且能够通过鼠标键盘等外部设备与三维仿真产生的虚拟实验仪器进行交互。在虚拟实验室中，实验者将不受时间空间和环境的限制，能从多角度反复进行实验论证而不用担心成本问题，有利于进一步培养学生的创新精神。

（4）虚拟图书馆建设。虚拟图书馆是虚拟现实技术在图书馆中的一种应用，它是传统图书馆、数字图书馆功能的扩展和延伸。一方面，利用虚拟现实技术，可以对图书馆实体进行三维全景建模，当需要查找某一书籍时，读者可像现实中一样在其中漫游行走；可以将某些二维平面的数字资源三维立体化，给人更加直观的感觉；同时还可以与人工智能等技术相结合，开发出更加完善的人机交互方式。⑤另一方面，虚拟图书馆也是一扇基于网络的服务之门，它提供的是一种虚拟的网络信息环境，通过校园网出口，用户可在与之相连接网络上的更加宽广的空间中进行搜索，获得更多更丰富的信息资源。