人工智能多媒体技术范文

导语：如何才能写好一篇人工智能多媒体技术，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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多媒体是一种较为泛泛的称呼，其主要是通过计算机的交互式综合技术以及数字通信网络处理技术等多种科技手段，将多种形式的信息集中在一起，从而形成一种交互式的系统。通过多媒体技术，人们能够对生活中的多种工作进行更加方便的执行。目前，多媒体技术主要涉及以下一些方面，且在这些方面中具有非常广阔的应用前景：首先是对图像信息的处理，通过多媒体的压缩功能，能够将图像信息进行各种形式之间的转换，从而保证图像信息的传递性。然后是对音频信息的处理，多媒体技术能够通过音频的合成产生人们需要的一些特定语音信息，此外，当前非常流行的语音转换功能能够实现语音信息和文本信息之间的良好转换，从而大大方便了人们的生活和工作。还有多媒体的数据库和著作工具等，通过这些多媒体技术，能够使人们的生活和学生更加简单便捷，提高人们的生活质量。

2多媒体技术的应用现状

2.1多媒体数据处理技术的应用

对于计算机多媒体技术来说，其包含的内容非常丰富，像文字、图像和声音等的处理等，通过多媒体技术能够对各种数据进行快速的转换，满足人们工作学习的需要，且多媒体在进行信息转换时能够大批量的进行，从而更好的解决了当前存在的存储器存储容量问题等。对于多媒体数据处理技术来说，其涉及的技术和内容非常多，主要包含以下几种：第一，视频技术。视频技术主要由两个方面组成，分别是视频的数字化和视频的编码两种，所谓的视频数字化指的是多媒体能够将得到的模拟视频信号经过内部的转换系统，使其变为能够被计算机读取和存储的数字信号，然后通过计算机对该数字信号进行其他的一些处理，使其便于存储和使用。而视频的编码技术则是针对数字化的视频信号的一种处理手段，其将转换完成的数字信号进行编码处理，使其变为能够被计算机进行再处理的视频信号，像录制和播放等，根据其应用环境的不同，可以将其分为不同的编码技术，比较常见的有电视广播中的广播编码，其能够将视频信号变为能够被所有用户接收的视频信号。第二，音频技术。音频信号是人们日常生活中最常见的信息，其包含的内容非常丰富，比较常见的音频技术主要有以下几种：音频的数字化、语音信息的处理、语音识别功能以及最后的语音合成功能。音频技术的发展远远早于视频技术，因此，目前已经具有非常多的音频产品，并进入了量产化。随着计算机技术的不断发展，音频技术在存储和传输方面迎来了一个新的发展，为人们日常生活中的音频信息传递提供了更加简便的方式。当前，人们正在逐渐尝试实现语音的识别，将简单的语音信息输入给电脑，使其能够按照人们的思想进行运行，这是人类长久以来的美好梦想。伴随着计算机技术的成熟和普及，越来越多的人将计算机当做日常生活中的一种重要交流工具，因此，如何使不熟悉计算机的人能够正常使用计算机，正在逐渐成为人们感兴趣的话题之一，而语音识别技术的出现，为人们的梦想实现提供了一种有效的手段。目前，语音识别技术正在迅速发展，但由于这一技术出现的时间较短，大部分的研究还在试验阶段，出现了非常多的新思想和新算法，为这一技术的发展提供了广阔的空间。另外，语音识别技术的研究正处在一个重要的瓶颈期，世界各国的研究人员正在尝试将计算机的语音识别功能推广到所有人都能使用，且对于一些大量的词汇或者连续的语音都能进行很好地识别，实现人们期望的语音识别技术的真正应用，提高人们的生活水平和质量。目前，对于一些世界应用较多的语言，语音识别技术已经进行了简单的应用，该技术的使用在许多领域取得了较好的成果。第三，数据压缩技术。数据压缩技术主要是通过对图像和视频等信号的处理，将其进行压缩和存储，这是实现计算机图像处理的最基础内容，且是当前进行图像处理的热点技术之一。目前，比较常见的图像压缩技术有两种，分别是JPEG和MPEG，这是ISO制定的两个重要标准，大部分的图像处理都是通过这两种方式。另外，压缩技术还在音频的处理和视频的处理上具有重要的应用，通过这种处理方式，能够将具有较高质量的音频和视频信息进行播放，满足人们的日常生活需要。

2.2计算机多媒体通信技术的应用

所谓的计算机多媒体通信技术，指的是通过多种新型的通信方式，将声音和图像等信息进行传递，其结合了通信技术和计算机技术，在当前，比较流行的通信方式有两种，分别是有线通信和无线通信。这两种通信技术是比较常用的，而多媒体通信技术只是将计算机多媒体技术加入到其中，从而形成一种依靠多媒体技术运行的计算机多媒体通信。在传统的通信方式中，主要有电话和电报等，这些通信方式对于信息的传递较为单一，或者只能传递声音，或者只能传递文字，而通过计算机多媒体通信技术，不仅能够将多种信息进行及时准确的传递，同时，还能根据用户的需要，对信息进行不同的处理，满足用户对信息传递的不同需求。对于多媒体通信技术来说，其包含的内容也非常的多，主要有以下几种：第一是多媒体数据的压缩编码，在对多媒体系统中的数据进行处理时，一个比较重要的处理技术就是数据的压缩编码技术，对于质量较高的数据压缩编码技术，其能够将压缩的信息进行较好地处理，保证数据信息的质量，这也是数据压缩编码技术一经出现就得到了较大的推广的原因。随着多媒体市场的不断增大，越来越多的压缩编码技术随之出现，并逐渐深入到人们生活的各个方面，多媒体数据压缩编码技术的出现和应用，大大改善了人们的生活质量。第二是多媒体数据的同步性。在多媒体的发展中，同步技术的发展具有非常重要的影响，多媒体技术之所以优于其他应用技术的最主要优势就是其具有较高的同步性，能够实现多种信息的同步播放和处理，满足人们对高品质信息的要求。当前的计算机多媒体同步技术能够实现视觉和听觉等多种信息的同步，满足人们的信息需求，但随着计算机处理子系统的增多，其对多媒体技术的要求也越来越高。

2.3人工智能多媒体的应用

人工智能系统是一种兴起较晚的计算机模拟系统，其是为了实现计算机的智能化，使其能够帮助人类完成一些难以进行的工作。随着多媒体技术的发展，人工智能系统也得到了较大的提高，通过两者的结合，能够大大提高人工智能系统的信息处理速度。人工智能多媒体技术主要涉及了以下一些内容：首先是计算机的辅助系统，其主要是通过在计算机上编制一些特定的程序，然后使用人通过该程序的使用完成一些特定的任务。然后是智能信息系统，该技术主要是在一些信息领域进行使用，像信息的获取和处理等方面，通过这些技术的使用，能够大大提高计算机的智能化水平，但这一类的产品对计算机的软件具有较高的要求。最后一种则是多媒体智能监控技术，该技术中综合运用了计算机多媒体的图像处理和声音处理等多种技术，大大增加了监控系统的使用范围，另外，该系统还可以对一些特殊的情况及时做出正确的反映，从而避免了一些事故的发生，且在后期的查询过程中，能够对一些特殊的信息进行生动的表现。

3多媒体技术的应用前景

当前，我国的多媒体技术发展已经取得了巨大的进步，在今后计算机多媒体技术的发展中，主要是向着以下几个方面发展：多媒体技术的集成化和多媒体技术的终端智能化等。

3.1多媒体技术的集成化

对于传统的计算机技术应用，仅仅是单一方面的信息传递，这种信息传递方式已经越来越不能满足人们的生活和工作需要，在未来的多媒体技术发展中，主要是将多种信息进行合成和处理，使人们在接收和传递信息时能够更加的形象生动。在这一发展目标中，最主要的技术就是实现不同信息传递过程中的同步化，另外，计算机多媒体系统还能够根据使用人的不同面部表情和动作，对人类的需求进行详细的计算，满足人类和计算机系统之间的信息交换。3.2多媒体技术终端的智能化和嵌入化目前，多媒体技术的发展水平已经非常高，通过计算机系统性能的提高，能够逐渐满足人们的需求，在未来，主要是将各种智能芯片植入到各种电器设备中，使人类能够更加方便地了解和使用各种家用电器，丰富人们的日常生活。在该发展目标中，需要对计算机多媒体系统的终端系统进行多种形式的改进，提高其智能识别性能，使其具有更多的智慧，在使用过程中，能够根据人们的不同需求进行合理的处理和操作。因此，需要在这些终端设备中添加各种识别和计算处理功能。而嵌入式的应用主要有两个发展方向，一个是通过多媒体和通信功能的结合，设计一些能够满足人们需求的专用多媒体设备，而另一种则是将多媒体和通信功能融入到设备的CPU中，使其能够具有多媒体和通信的多种功能，这种系统主要是应用在多媒体计算机中。

4总结

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计划强调，要加强人工智能领域专业建设，形成“人工智能＋X”复合专业培养新模式。计划的重点任务之一，是要完善人工智能领域人才培养体系，并且推动高校人工智能领域科技成果转化与示范应用。高校在人才培养中起到了至关重要的作用，虽然人工智能尚未成为一级学科，但国内不少一流的高校已经开始通过建立合作实验室、增强人工智能分支教学等方式发展人工智能。

为了解各高校开展人工智能研究的情况，亿欧盘点了10家在设有人工智能实验室或有人工智能分支专业的高校。

清华大学：计算机科学与技术系

清华大学计算机科学与技术系（简称计算机系）成立于1958年，在2006年、2012年全国学位与研究生教育发展中心开展的一级学科整体水平评估中，以总分满分100分的成绩排名第一。2017年，在 USnews 推出的世界大学学科排名 Best Global Universities for Computer Science 中，计算机科学与技术学科紧随 MIT之后位列世界第2名。在 QS 世界大学排名 （QS World University Rankings） 给出的全球计算机学科排名中为例第15名，其排名与得分逐年稳步提升。

计算机系包含了国内计算机专业最全的学科方向，设有高性能计算机与处理器、并行与分布式处理、存储系统、大数据与云计算、计算机网络、网络与信息系统安全、系统性能评价、理论计算机科学、数据工程及知识工程、软件工程、计算机与VLSI设计自动化、软件理论与系统、生物计算及量子计算、人工智能、智能控制及机器人、人机交互与普适计算、计算机图形学与可视化技术、CAD技术、计算机视觉、媒体信息处理等研究方向。

计算机系现设有高性能计算、计算机网络技术、计算机软件、人机交互与媒体集成4个研究所；智能技术与系统国家重点实验室；计算机基础与实验教学部等科研教学机构。

计算机系还设有国家级计算机实验教学示范中心，包括：计算机原理实验室、微型计算机实验室、计算机网络实验室、操作系统实验室、计算机软件实验室、计算机控制系统实验室、智能机器人实验室、计算机接口实验室、学生科技创新实验室等。此外，计算机系还与腾讯、搜狗、微软、思科等国内外著名公司建立了面向教学或研究的联合实验室。

北京大学：智能科学系

智能科学系成立于2002年7月，主要从事智能感知、机器学习、数据智能分析与智能计算、智能机器人等方向的基础和应用基础研究，侧重于理论、方法以及重大领域应用上。

北大智能科学系依托于视觉听觉信息处理国家重点实验室，实验室以实现高度智能化的机器感知系统为目标，在生物特征识别研究方面处于国际领先地位。智能科学系在著名的软件与人工智能专家、我国载人飞船工程软件专家组组长何新贵院士和长江特聘教授查红彬教授的带领下，重点开展机器视觉、机器听觉、智能系统与智能的生理心理基础等研究。以北大智能科学研究人员为技术核心的北大指纹自动识别系统，是国内唯一能与国外系统抗衡的自主知识产权，是中国第一家也是唯一的一家提供公安应用全面解决方案的系统，拥有中国指纹自动识别技术产品第一市场占有率。

人工神经网络说话人识别新方法的研究获得教育部科技进步一等奖；国家空间信息基础设施关键技术研究获得2000年中国高校科学技术二等奖，入选2000年中国高校十大科技进展。

复旦大学：类脑智能科学与技术研究院

复旦大学类脑智能科学与技术研究院于2015年3月筹建成立，是复旦大学校内的独立二级研究机构。其前身为复旦大学第一批跨学科交叉国际化研究中心——计算系统生物学研究中心，成立于2008年。研究院基于复旦大学既有的数学、统计学、计算机科学、生物学、信息学、临床医学、语言学、心理学等多学科综合交叉研究优势，以计算神经科学为桥梁，着力开展大脑机制解析、脑疾病智能诊疗、类脑智能算法、类脑智能软硬件、新药智能研发、通用智能等相关领域的科学研究、技术研发和人才培养。

研究院率先探索打通国际与国内、科技与产业的全链条、全球化产学研合作机制，充分发挥高校培养和储备高端智能人才、发现和培育前沿技术的综合优势，推动产学研源头创新与合作，致力于成为推动脑科学、人工类脑智能与产业应用融合发展的重要科技创新平台。

研究院目前在建五个核心功能平台和一个国际合作研发中心，主要包括：一是以脑高级认知功能的多信息反馈处理机制研究为核心的神经形态计算仿真平台；二是以多尺度多中心重大脑疾病数据库和算法开发为基础的智能诊治数据示范平台；三是依托高端医疗影像设备集群，为生物医学转化研究和信息产业智能化提供试验技术支撑的综合生物医学影像平台；四是以开发深度学习、强化学习和自组织学习等机器学习算法以及可穿戴设备、类脑芯片、健康服务机器人等为目标的类脑智能软、硬件开发平台；五是集孵化加速、产业联盟、投资基金为一体，为类脑智能创新项目及企业提供应用技术资源和孵化服务的类脑智能产业化平台；六是依托已有的欧洲人类脑计划、美国脑计划等国际合作的数据、学术资源，建设类脑智能国际合作节点和人才培养中心。

中国科学院：自动化研究所

中国科学院自动化研究所成立于1956年10月，是我国最早成立的国立自动化研究机构。目前设有类脑智能研究中心、智能感知与计算研究中心、脑网络组研究中心等12个科研开发部门，还有若干与国际和社会其他创新单元共建的各类联合实验室和工程中心。另有汉王科技、三博中等四十余家持股高科技公司。

近年来，自动化所共获得省部级以上奖励30余项。数量逐年增加，质量不断提高；专利申请和授权量连年攀升，多年位居北京市科研系统前十名绘制的“脑网络组图谱”第一次建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱；虹膜识别核心技术突破国外封锁，通过产学研用相结合走出“中国制造”之路；基于自动化所语音识别技术的“紫冬语音云”在淘宝、来往等阿里巴巴旗下移动客户端产品中得到推广；“分子影像手术导航系统”通过国家药监局医疗器械安全性及有效性检测认证并进入临床应用；“智能视频监控技术”和“人脸识别技术”分别成功应用于2008年北京奥运会、2010年上海世博会的安保工作中，为社会安全贡献自己的力量；研制的AI程序“CASIA－先知1．0”采用知识和数据混合驱动的体系架构，在2017首届全国兵棋推演大赛总决赛中7：1的悬殊比分战胜人类顶级选手，展示了人工智能技术在博弈对抗领域的强大实力……

在共建机构方面，自动化所与新加坡媒体发展管理局联合成立中新数字媒体研究院，聚焦交互式语言学习、视频和分析等领域；与瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）在京成立中瑞数据密集型神经科学联合实验室，在类脑智能研究方面展开合作；与澳大利亚昆士兰大学（UQ）共建中澳脑网络组联合实验室，在“计算大脑”研究方向上进行远景规划；还与香港科技大学共建智能识别联合实验室，在模式识别、无线传感器网络等领域展开合作。

厦门大学：智能科学与技术系

早在上世纪八十年代初，厦门大学就已开始从事人工智能领域的研究，相继在专家系统、自然语言处理与机器翻译等领域取得过一系列成果。为此，1988年经学校批准成立“厦门大学人工智能与计算机应用研究所”，后于2004年更名为“厦门大学人工智能研究所”。2006年12月，经国家教育部批准，厦门大学正式设立“智能科学与技术”本科专业，并于2007年6月经学校批准成立“厦门大学智能科学与技术系”。

厦门大学智能科学与技术系现有一个本科专业（智能科学与技术），三个硕士学位授予专业（模式识别与智能系统、计算机科学与技术、智能科学与技术），两个博士学位授予专业（计算机科学与技术、智能科学与技术）。

目前该系承担多项国家863、国家自然科学基金、福建省科技基金等项目，拥有“福建省仿脑智能系统重点实验室”、“智能信息技术福建省高校重点实验室”和“厦门大学语言技术中心”三个平台，此外还有“艺术认知与计算”、“自然语言处理”、“智能多媒体技术”、“人工大脑实验室”、“智能中医信息处理”等多个研究型实验室，为培养高质量的学生提供了必要的保障。

上海交通大学：计算机科学与工程系

上海交通大学计算机科学与工程系成立于1984年。近年来，随着计算机科学与技术在人们生活中的应用不断深入，特别是随着云计算、物联网、移动互联网、大数据等技术的兴起，交通大学计算机系不断调整学科方向，形成了高可靠软件与理论、并行与分布式系统、计算机网络、智能人机交互、密码学与信息安全等研究方向。

该院系下设三个重点实验室：智能计算与智能系统重点实验室、上海市教委智能交互与认知工程重点实验室、省部共建国家重点实验室培育基地及上海市可扩展计算与系统重点实验室。其中，上海交通大学－微软智能计算与智能系统联合实验室目前是教育部－微软重点实验室，成立于2005年9月，是交通大学和微软亚洲研究院在多年良好合作的基础上，为了更好发挥各自在并发计算、算法与复杂性理论、仿脑计算、计算机视觉、机器学习、计算智能、自然语言处理、多媒体通讯以及机器人等领域的优势，实现“使未来的计算机和机器人能够看、听、学，能以自然语言的方式与人类交流”这一共同使命而成立的。实验室在科学研究、人才培养、学术交流等方面也取得了很好的成绩。实验室累积200余篇，成果发表于CVPR，ICCV，WWW等国际顶级会议上。

南京大学：计算机科学与技术系

南京大学的计算机科学研究起步于1958年，建立了计算技术、计算数学、数理逻辑等专业开始培养计算机相关领域专门人才，1978年在上述三个专业基础上成立了计算机科学系，1993年更名为计算机科学与技术系。

依托该系师资，先后成立了南京大学计算机软件研究所、计算机软件新技术国家重点实验室（南京大学）、南京大学计算机应用研究所、南京大学多媒体计算技术研究所、南京大学软件工程中心（江苏省软件工程研究中心）、南京大学信息安全研究所等科研机构。主要科研方向有：软件自动化与形式化、分布与并行计算及新型网络、新型程序设计与软件方法学、多媒体与信息处理、人工智能与机器学习、系统软件及信息安全等。

建系30年来，共承担国家973计划、国家863计划、国家攀登计划、国家自然科学基金、国家科技攻关等重大科技计划项目以及省、部、委科研项目和企事业委托或国际合作的研发项目300余项，科研成果获得各种奖励80余项，其中国家科技进步奖一等奖1项、二等奖4项、三等奖2项，省部委自然科学奖和科技进步奖特等奖2项，一等奖8项，二等奖37项。3000多篇，出版专著、教材50多部，申请国家发明专利33项。部分成果被转化为产品，产生了较大社会效益和经济效益。

哈尔滨工业大学：计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机专业创建于1956年，是中国最早的计算机专业之一。在1985年，发展成为计算机科学与工程系，并建立了计算机科学技术研究所。2000年，计算机科学与技术学院成立；同年，建立了软件学院，后经国家教育部、国家计委批准为国家示范性软件学院。目前。哈工大计算机科学与技术学院拥有计算机科学与技术国家一级重点学科、7个博士点和7个硕士点、1个博士后科研流动站、一个国家级教学团队、一个国家级科技创新团队、一个国防科工委创新研究团队。

目前主要研究方向包括：智能人机交互、音视频编解码技术、语言处理、自然语言理解与中文信息处理、机器翻译、信息检索、海量数据计算、计算机网络与信息安全、传感器网与移动计算、高可靠与容错计算技术、穿戴计算机、企业计算与服务计算、智能机器人、生物计算与生物特征识别。

学院有一批研究成果达到国际先进水平，包括：国家信息安全管理系统、数字视频广播编码传输与接收系统、大规模网络特定信息获取系统、计算机机群并行数据库系统、并行数据库系统、神州号飞船数据管理分系统、穿戴计算机系统、信息安全与实时监测系统、人脸识别系统、视频编解码技术、黑龙江省CIMS应用示范工程、农业专家系统等等。

中国科学技术大学：计算机科学与技术学院

中国科技大学于1958年建校时就设置了计算机专业。根据学科发展趋势和国家中长期发展规划，面向国家和社会的重大需求，计算机科学与技术学院将科研力量凝聚在高性能计算、智能计算与应用、网络计算与可信计算、先进计算机系统四个主要的研究领域。

学院的支撑实验室有：国家高性能计算中心（合肥）、安徽省高性能计算重点实验室、安徽省计算与通讯软件重点实验室、 多媒体计算与通信教育部－微软重点实验室、中国科大超级运算中心和信息科学实验中心。

其中，多媒体计算与通信教育部—微软重点实验室主要从事人机自然语音通信、语义计算与数据挖掘等方面的研究。人机自然语音通信方面，主要研究中文信息处理、人类视听觉机理、语音语言学等。语义计算与数据挖掘方面，主要研究自然语言驱动的计算、多媒体内容的语义标注、自动问答、语义社会网络、数据与知识工程、隐私保护与管理中的语义计算等。

依托多媒体计算与通信教育部—微软重点实验室，双方联合实施了联合培养博士生计划、实习生计划、精品课程建设计划、青年教师培养计划等，取得了突出成果，探索出了一条企业和高校共同培养优秀人才的道路，为微软亚洲研究院与其他高校的合作提供了一个经典范例。

华中科技大学：自动化学院

华中科技大学自动化学院是由原控制科学与工程系和原图像识别与人工智能研究所于2013年合并组建的学院。原控制科学与工程系前身是成立于1973年的华中工学院自动控制系，1998年更名为华中理工大学控制科学与工程系；原图像识别与人工智能研究所是1978年由教育部和航天部共同批准成立从事图像识别和人工智能研究的研究机构。

科学研究工作主要涉及复杂系统控制理论、决策分析与决策支持、电力电子与运动控制、智能控制与机器人、计算机集成控制与网络技术、信息检测与识别、飞行器控制与状态监测、生物信息处理、神经接口与康复技术、物流系统、国民经济动员与公共安全、多谱图像制导、目标探测的多谱信息技术、多谱信息的实时处理与系统集成技术、人工智能与思维科学、信息安全等方向。

模式识别与智能系统是自动化一级学科的重要二级学科。迄今为止，本系在原 “图像识别与人工智能研究所”和“控制科学与工程系”的这两个学科点承担了百余项国家、国防与行业项目。近5年科研经费总额在8000万元以上，包括973计划，国家自然科学基金重点、面上和青年基金项目，863计划，国家重大专项、国防重点预研与基金，国家科技支撑计划，省部级科研项目，以及大型工程和企业科研合作项目等。

总结

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自进入九十年代以来，多媒体技术迅速兴起、蓬勃发展，其应用已遍及国民经济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。特别是由于多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影象这样的特点，所以能提供最理想的教学环境，它必然会对教育、教学过程产生深刻的影响。这种深刻影响可以用一句话来概括：多媒体技术将会改变教学模式、教学内容、教学手段、教学方法，最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本变革。多媒体技术之所以对教育领域有如此重大的意义，是由于多媒体技术本身具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。首先应该说明一点：这里所说的多媒体技术是以计算机为中心的多媒体技术。在前几年的一些书籍中曾提到过多媒体组合教学，那种多媒体的概念不一样，那只是将几种媒体加以简单的组合(例如把幻灯、投影、录音、录相加以组合)。今天的多媒体技术则是以计算机为中心，把语音处理技术、图象处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图象信号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样作以后，计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。显然，这与原来把多种形式媒体组合在一起是完全不一样的，因为它是通过计算机把几种处理不同媒体信息的技术集成在一起。集成方法就是通过模数转换，全变成数字；而且为了便于加工，便于传输，还要进行数据压缩，传到指定地点以后再还原，有一整套复杂的技术通过计算机来实现。所以现在的多媒体技术，实际上是以多媒体计算机来体现的，下面我就从多媒体计算机四个方面的特性与功能来说明它对教育应用的重大意义。 1、多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥

人机交互、立即反馈是计算机的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。交互性是计算机和多媒体计算机所独有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是教学的手段方法，而且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。

大家知道，在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得更好，连教学模式也可以选择，比如说，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式。使计算机象学习伙伴一样和你进行讨论交流。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件，即能真正体现学生的认知主体作用。

2、多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持 3、超文本功能可实现对教学信息最有效的组织与管理

超文本(Hypertext)是按照人脑的联想思维方式非线性地组织管理信息的一种先进技术。如果所管理的信息不仅是文字，而且还包含图形、图象、声音等其它媒体信息，那就成为一个超媒体系统，换句话说，超媒体就是多媒体加超文本。事实上目前的绝大多数多媒体系统都是采用超文本方式对信息进行组织与管理。因此在一般情况下，也可以对超媒体系统与多媒体系统不加区分，即把超文本看作是多媒体系统的一种特有功能。

如果按超文本方式组织一本书，就和传统的文件或印刷的书籍完全不同，这时的正文(文章、段落、或一句话、一个词)都按相互间的联系被组织成正文网。这本书无所谓第一页和最后一页，从哪段正文开始阅读，以及接下来读什么都由读者的意愿来决定。选择下一段正文的依据不是顺序，也不是索引，而是正文之间的语义联系。认知心理学的研究表明，人类思维具有联想特征。人在阅读或思考问题过程中经常由于联想从一个概念或主题转移到另一个相关的概念或主题。所以按超文本的非线性、网状方式组织管理信息和按传统文本的线性、顺序方式组织管理信息相比较，前者更符合人类的思维特点和阅读习惯。

超文本之所以具有上述优越性是由其结构特征决定的，超文本的基本结构由节点(node)和链(link)组成。节点用于存储各种信息，节点内容可以是文本、语音、图形、图象或一段活动影象;节点大小可以是一个窗口也可以是一帧或若干帧所包含的数据，链则用来表示各节点(即各种信息)之间的关联。节点和链均有多种不同的类型因而形成各种不同的多媒体系统。

利用多媒体的超文本功能实现对教学信息的组织与管理，其优越性在于：

(1)可按教学目标的要求，把包含不同媒体信息的各种教学内容组成一个有机的整体。在传统的印刷教材中，有关语音和活动影象的内容无法与文字内容组成一体化的教材，只能以教科书、录音带、录像带三者各自独立的形式，分别出版。显然，这样的教科书，其内容必然是单调、枯燥的，与超文本方式组织的图、文、音、像并茂的丰富多采的电子教材不可同日而语。

(2)按教学内容的要求，把包含不同教学要求的各种教学资料组成一个有机的整体。教学过程的每个教学单元均包含课文、练习、习题、提问、测验、对测验的解答及相应的演示或实验，把这些教学内容相关而教学要求不同的教学资料有机地组织在一起，无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的。而按传统文本的线性、顺序方式来组织、管理教学内容绝不可能做到这一点。

(3)可按学生的知识基础与水平把相关学科的预备知识及开阔视野所需要的补充知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一，但由于学生个体之间差异很大，要在传" 统印刷教材中同时满足基础较差学生、一般学生和优秀学生对教学内容的不同需求是做不到的，而在多媒体电子教科书中这却是轻而易举的事情，只要利用超文本功能设置和预备知识有关的热键以及和补充知识有关的热键即可。

4、多媒体计算机可作为认知工具实现最理想的学习环境

从八十年代中期到九十年代初，计算机作为工具在教育领域被广泛应用主要有两个方面：一是作为数据处理工具（如各种数据库和电子表格处理软件的应用）；二是作为文字处理工具（如WPS和WORD软件）。近年来，计算机在教育领域作为工具应用的一大发展，是作为教学过程中一种有效的认知工具。

众所周知，在过去的廿年中，强调刺激－反应并把学习者看作是对外部刺激作出被动反应即作为知识灌输对象的行为主义学习理论，已经让位给强调认知主体的内部心理过程并把学习者看作是信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，认知学习理论的一个重要分支棗建构主义学习理论在西方逐渐流行。由于多媒体计算机和网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，换句话说，多媒体计算机和网络通信技术可以作为建构主义学习环境下的理想认知工具，能有效地促进学生的认知发展，所以随着多媒体计算机和Internet网络的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。

下面我们就从“学习的含义”（即关于“什么是学习”）与“学习的方法”（即关于“如何进行学习”）这两个方面简要说明建构主义学习理论的基本内容。

(1)、关于学习的含义

学习是获取知识的过程。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景即社会文化背景下，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。由于学习是在一定情景即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情景”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。

“情景”：学习环境中的情景必须有利于学生对所学内容的意义建构。这就对教学设计提出了新的要求，也就是说，在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析、学习者特征分析以及媒体的选择与利用，还要考虑有利于学生建构意义的情景的创设问题，并把情景创设问题看作是教学设计的最重要内容之一。

“协作”：协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。

“会话”：会话是协作过程中的不可缺少环节。学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划；此外，协作学习过程也是会话过程，在此过程中，每个学习者的思维成果（智慧）为整个学习群体所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。

“意义建构”：这是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指：事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是关于当前所学内容的认知结构，也称“图式”。

(2)、关于学习的方法

建构主义提倡在教师指导下的以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的主导作用。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的提供者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是知识的被动接受者和被灌输的对象。

学生要成为意义的主动建构者，就要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用：

①要用探索法、发现法去建构知识的意义；

②在建构意义过程中要求学生主动去搜集并分析有关的数据和资料，对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证；

③要求学生把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考。“联系”与“思考”是意义构建的关键。如果能把联系与思考的过程与协作学习中的协商过程（即交流、讨论的过程）结合起来，则学生建构意义的效率会更高、质量会更好。协商有“自我协商”与“交际协商”（也叫“内部协商”与“社会协商”）两种，自我协商是指自己和自己辩论什么是正确的；交际协商则指学习小组内部相互之间的讨论与辩论。

教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中从以下几个面发挥主导作用：

①激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机；

②通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。

③为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下，组织协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。引导的方法包括：提出适当的问题以引起学生的思考和讨论；在讨论中设法把问题一步步引向深入以加深学生对所学内容的理解；要启发诱导学生自己去发现规律、自己去纠正和补充错误的或片面的认识，切忌直接对学生进行灌输。

下面我们通过两个实际课例说明如何把多媒体计算机及网络通信技术作为认知工具以实现这样的学习环境。

课例1：澳大利亚“门尼·彭兹中心小学”所作的试验

试验班为六年级，有30名学生，教师名字叫安德莉亚，当前要进行的教学内容是关于奥林匹克运动会。像往常一样，安德莉亚鼓励她的学生围绕教学内容拟定若干题目（例如奥运会的历史和澳大利亚在历次奥运会中的成绩等问题），确定媒体在解决这些问题的过程中所起的作用，并要求学生用多媒体形式直观、形象地把自己选定的问题表现出来。经过一段时间在图书馆和Internet网上查阅资料以后，其中米彻尔和沙拉两位小朋友合作制作了一个关于奥运会历史的多媒体演示软件。在这个软件向全班同学播放以前，教师提醒大家注意观察和分析软件表现的内容及其特点。播放后立即进行讨论。一位学生说，从奥运会举办的时间轴线，他注意到奥运会是每4年召开一次。另一位学生则提出不同的看法，他认为并不总是这样，例如1904年、1906年和1908年这几次是每两年举行一次。还有一些学生则注意到在时间轴线的1916，1940和1944这几个年份没有举行奥运会，这时教师提出问题：“为什么这些年份没有举办奥运会？”，有的学生回答，可能是这些年份发生了一些重大事情，有的学生则回答发生了战争，有的则更确切地指出1916年停办是由于第一次世界大战，1940和1944年停办是由于第二次世界大战。经过大家的讨论和协商，决定对米彻尔和沙拉开发的多媒体软件作两点补充：①说明第一、二次世界大战对举办奥运会的影响；②对奥运历史初期的几次过渡性（两年一次）奥运会作出特别的解释。这时候有位小朋友提出要把希特勒的照片通过扫描放到时间轴上的1940年这点上，以说明是他发动了二次大战。教师询问全班其他同学：“有无不同意见？”沙拉举起手，高声回答说：“我不同意用希特勒照片，我们应当使用一张能真实反映二次大战给人民带来巨大灾难（例如大规模轰炸或集体屠杀犹太人）的照片，以激起人们对希特勒的痛恨”。教师对沙拉的发言表示赞许。

从以上课例可以看到，教师为这个教学单元进行的教学设计主要是让学生用多媒体计算机建立一个有关奥运会某个专题（例如奥运历史或澳大利亚在历次奥运中的成绩）的情景，以激发学生的学习兴趣和主动探索精神，再通过展开讨论，把对有关教学内容的理" 解逐步引向深入。在这个课例中，学生始终处于主动探索、主动思考、主动建构意义的认知主置，但是又离不开教师事先所作的、精心的教学设计和在协作学习过程中画龙点睛的引导；教师在整个教学过程中说的话很少，但是对学生建构意义的帮助却很大，充分体现了教师主导作用与学生主体作用的结合。整个教学过程围绕建构主义的情景、协作、会话和意义建构这几个认知环节自然展开，而自始至终又是在多媒体计算机环境下进行的（同时用Internet实现资料查询)，所以上述例子是以多媒体计算机和Internet网作为认知工具实现建构主义学习环境的很好范例。

课例2：澳大利亚“伟治·柏克小学”所作的试验

试验班由三年级和四年级的学生混合组成，主持试验的教师叫玛莉，要进行的教学内容是自然课中的动物。玛莉为这一教学单元进行的教学设计主要是，让学生自己用多媒体计算机设计一个关于本地动物园的电子导游，从而建立一个有利于建构“动物”概念的情景。玛莉认为这种情景对于学生非常有吸引力，因而能有效地激发起他们的学习兴趣。她把试验班分成若干小组，每个小组负责开发动物园中某一个展馆的多媒体演示。玛莉让孩子们自己选择：愿意开发哪一个展馆，愿意选哪一种动物；是愿意收集有关的动物图片资料，还是愿意为图片资料写出相应的文字说明；或是直接用多媒体工具去制作软件，都由孩子们自己选择。然后在此基础上组成不同的学习小组。

这样，每个展馆就成为学生的研究对象，孩子们都围绕自己的任务努力去搜集材料。例如，他们到动物园的相应展馆去实地观察动物的习性、生态，到图书馆和Internet网上去查询有关资料，以获取动物图片和撰写说明。在各小组完成分配的任务后，玛莉组织全试验班进行交流和讨论。这种围绕一定情景进行自我探索的学习方式，不仅大大促进了学生学习的自觉性，充分体现了学生的认知主体作用，而且在此基础上开展的协作学习，只要教师引导得法将是加深学生对概念理解、帮助学生建构知识意义的有效途径。例如，在全班交流过程中演示到“袋鼠”这一动物时，玛莉向全班同学提出一个问题：“什么是有袋动物？除了袋鼠有无其它的有袋动物？”有些学生举出“袋熊”和”卷尾袋鼠“。于是玛莉又让学生们围绕这三种有袋动物的异同点进行讨论，从而在相关背景下，锻炼与发展了儿童对事物的辨别、对比能力。这是利用多媒体计算机和Internet网络作为认知工具，实现建构主义学习环境，从而有效地帮助学生完成对当前所学内容的意义建构并促进学生认知能力发展的又一范例。

二、多媒体教育应用的发展趋势

综合近年来国外多种教育技术杂志(如ET,ETS,EMI,JRCE,AJDE.....)上所刊登的主要论文，以及历届“ED_MEDIA”世界大会(World Conference on Educational Multimediaand Hypermedia,即“教育多媒体与超媒体”世界大会，简称ED_MEDIA世界大会，这是国际上每年召开一次的规模最大的有关多媒体教育应用的国际会议)上所发表的基本观点，可以看出当前多媒体教育应用有以下几个值得注意的发展趋势：

1.多媒体技术与网络通信技术的结合 2、多媒体技术与仿真技术的结合

多媒体计算机和仿真技术结合可以产生一种强烈的幻觉，使得置身其中的人全身心地投入到当前的虚拟现实世界中，并对其真实性丝毫不产生怀疑，通常把这种技术称之为“虚拟现实”(VirtualReality,简称VR)。换句话说，虚拟现实是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种交互式人工世界，在这个人工世界中可以创造一种身临其境的完全真实的感觉。要进入虚拟现实的环境通常需要戴上一个特殊的头盔(head_mounted display)，他可以使你看到并感觉到计算机所生成的整个人工世界。为了和虚拟环境进行交互，还需要戴上一副数据手套──它使穿戴者不仅能感知而且能操作虚拟世界中的各种对象。

由于设备昂贵，目前VR技术还主要是应用于少数高难度的军事和医疗模拟训练以及一些研究部门，但是在教育与训练领域VR技术有不可替代的非常令人鼓舞的应用前景，所以这一发展趋势也应引起我们的注意。例如，达特茅斯医学院所开发的一种“交互式多媒体虚拟现实系统”，可以使医务工作者体验到并学习到如何对各种战地医疗的实际情况做出反应。利用该系统的实习者可以感受到由计算机仿真所产生的各种伤病员的危险症状，实习者可以从系统中选择某种操作规程对当前的伤病情况进行处理并可立即看到这种处理方式所产生的后果。为了使实习者获得更深刻的体验，系统还可仿真各种外科手术，其内容包括一般的开刀直至复杂的人体器官替换。这种虚拟环境使医学院的大学生不必冒任何医疗事故的风险就可以反复实习病房中的各种实际操作，并可尝试选择不同的技术处理方案以检验自己的判断是否正确，和进行某种技能的训练。

VR技术在教育中应用的另一个例子是创建一种虚拟的物理实验室。物理学按其本身的性质提出了许多“如果……将会怎样”的问题，这些问题最好通过直接观察物理作用力对各种客体的作用效果来进行探索。休斯顿大学和NASA(美国国家航空和宇航局)约翰逊空间中心的研究人员建造了一种称之为“虚拟物理实验室”的系统，利用该系统可以直观地研究重力、惯性这类物理现象。使用该系统的学生可以做包括万有引力定律在内的各种实验，可以控制、观察由于改变重力的大小、方向所产生的种种现象，以及对加速度的影响。这样，学生就可以获得第一手的感性材料(直接经验)，从而达到对物理概念和物理定律的较深刻理解。

VR技术在化学教学中也取得了显著效果。北卡罗莱纳" 大学的科学家们已经研制了一种可以让用户用手操纵分子运动的VR系统。用户戴上头盔并通过数据手套进行反馈控制，可以使分子按某种方式结合在一起。不难看出，这种VR系统不仅在教学上有重要意义(例如可直接观察到蛋白质的分子结构)，而且在科学研究上也有重大的价值，因为按某种新方式结合在一起的分子结构很有可能是治疗某种疾病的新药，或者是工业上所需要的某种特殊材料。

随着对多媒体技术和仿真技术研究的深入，实现“虚拟现实”的理论方法也有很大发展。原来应用VR离不开昂贵的专用硬件或辅助设备(如头盔、数据手套、高分辨率的图形工作站等)，近年来这种情况开始有所改变。例如在今年6月召开的ED-MEDIA世界大会上，出现了一种全新的称作“QTVR”(快速虚拟)的系统。这种系统已实际应用于学习城市的设计与规划，其优异的性能价格比令人惊叹！QTVR技术与普通VR技术在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用头盔和数据手套这类硬件来产生幻觉，而是使用360度全景摄影技术所拍摄的高质量图象来生成逼真的虚拟情景。因此它允许用户在Windows操作系统或是Macintosh微机的操作系统支持下，在普通微机上(无需用高档的图形工作站)只利用一只鼠标和一个键盘(无需戴头盔和数据手套)就能真实地感受到和VR技术中一样的虚拟情景。

学习城市设计与规划的学生利用QTVR系统可以创建一座逼真的虚拟城市，当学生改变城市场景的视图时(例如向左或向右，朝上看或朝下看，摄像机头向目标移近或移远等)，被观察的场景仍能正确保持并能使人产生环绕该城市浏览观光的真实幻觉。与此同时，城市中的各种物理实体(如建筑物、道路、桥梁、树木、交通工具和地形等等)可以用鼠标任意拾取并进行操纵(例如使其旋转，以便从不同角度进行观察，并且还可以进入到建筑物内部的各个房间去观看)。

更令人难以置信的是，由于采用了先进的图象压缩算法，在QTVR系统中，用来表征城市某个虚拟场景的360度高质量全景照片的存储容量竟只有550K字节左右。

显然，QTVR对于学习城市设计与规划的学生是非常适宜的，甚至对于实际的城市设计与规划人员也是非常实用的，因为它可以使学生或设计人员随时改变城市的布局并立即感受到新布局所产生的效果，从而对设计或规划及时作出修改或补充。显然按这种方式设计与按传统的图纸设计或按CAD设计，其效率和质量将有天壤之别。

QTVR的重要意义在于，它开辟了多媒体技术与仿真技术结合的新途径，为“虚拟现实”技术的大众化铺平了道路。从此，VR技术将有可能走出高级研究院与大学的“象牙之塔”，以优质价廉的全新面貌逐步普及到各个教育领域，甚至进入中小学课堂。

3.多媒体技术与人工智能技术的结合

把多媒体技术引入辅助教学系统可以大大改善辅助教学环境，更容易激发学生的学习积极性和主动性，从而能显著提高教学效果。但是多媒体系统由于缺乏推理机制和学生模型的支持，所以不能确定学生的知识水平和认知特点；不能根据学生自己的意愿和理解能力去提供适合该生的学习材料，并作出有针对性的指导，即不能作到因材施教。

智能辅助教学系统由于具有“教学决策”模块(相当于推理机)、“学生模型”模块(用于记录学生的认知结构和认知能力)和“自然语言接口”，因而具有能与人类优秀教师相媲美的下述功能：

了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平；

能根据学生的不同特点选择最适当的教学内容和教学方法，并可对学生进行有针对性的个别指导；

允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话(由于机器理解自然语言问题尚未解决，目前绝大多数智能教学系统还难以做到这点)。

但是智能辅助教学系统过分强调教师的指导作用，而且目前的智能辅助教学系统其教学方式都比较单调，难以作到图文、音像并茂，因而在激发学生兴趣，提高学生的主动性、积极性方面受到较大的限制。

由以上分析可见，在多媒体教学系统和智能辅助教学系统之间存在性能互补关系，将二者结合起来就可以扬长避短，从而研制出高性能的新一代智能辅助教学系统。

实现智能多媒体辅助教学系统的关键是：建构适合辅助教学需要的多媒体系统和设法使多媒体系统具有智能。

要使多媒体教学系统具有智能，主要涉及学生模型建造和人工智能领域的知识表示与知识推理，后者要求探索出一种适合于多媒体环境的新的知识表示方法和相应的推理机制。考虑到多媒体数据库的信息组织方式通常采用超文本技术，它与人工智能领域的语义网络知识表示在形式上有类似之处，二者均是由节点和有向弧线组成的有向图，我们就有可能在语义网络的基础上，通过认真分析多媒体数据库的特点，而发展出一种新的知识表示方法和推理机制来实现这二者的结合。显然，从语义网络入手只是实现智能多媒体教学系统的一种可能途径，而非唯一途径，我们还可以探索其它的、或许是更好的途径。

多媒体技术与人工智能(AI)技术的结合，除了体现在对多媒体教学系统引入学生模型和知识推理机制以外，还可体现在设法使多媒体知识库中的导航机构实现智能化。用超文本技术组织起来的多媒体知识库具有符合人类联想思维，便于阅读、浏览、查询等诸多优点，但也存在容易“迷航”的缺点。在一般的多媒体系统中，“导航器”只是起指示当前节点在整个知识网络中所处位置的作用(通常用流程图方式给出该节点的一系列前趋节点与后继节点)，以便引导读者由知识网络中的当前节点转向目标节点。若是“智能化导航器”则不仅具有上述导航功能，还可根据学生当前的知识基础与水平，在该节点处向学生建议一条或几条最适合该生继续浏览或查询的路径；另外，在浏览过程中，当学生遇到困难时，该浏览器还能起“智能”(Intelligent agent)的作用，对该生进行帮助，这些帮助包括：①替学生查询有关资料；②以学习同伴身份和学生进行平等的讨论以加深学生对某个问题的理解；③以指导教师身份对学生的错误进行必要的指导以便使学生少走弯路。

4.多媒体技术与建构主义学习理论的结合

如前所述，建构主义学习理论是认知学习理论的一个重要分支，建构主义的起源应追溯至皮亚杰的儿童思维发展理论，可谓源远流长。但是自八十年代初期以来，尽管认知心理学已逐渐取代行为主义心理学占据了统治地位，而建构主义学习理论在很长一段时期内并未产生明显的影响。直至近年来，随着多媒体技术的日益普及，建构主义学习理论才逐渐引起人们的广泛的注意，按照建构主义学习环境进行教改试验研究的学校也日渐增多。个中缘由固然有学习理论的流行必然要滞后于作为其理论基础的心理学的流行这样一个因素，但是更重要的因素则是九十年代以前社会上还缺乏实现建构主义学习环境的理想条件。前已指出，建构主义学习环境包含四大属性或四大要素即“情景”、“协商”、“会话”和“意义建构”。显然，多媒体技术的特性与功能最有利于四大属性的充分体现，例如：

“情景”──建构主义学习理论强调创设真实情景，把创设情景看作是“意义建构”的必要前提，并作为教学设计的最重要内容之一。而多媒体技术正好是创设真实情景的最有效工具，如果再与仿真技术相结合，则更能产生身临其境的逼真效果。

“协商”与“会话”──协商与会话过程主要通过语言(少数场合用文字)作媒介，这就要求计算机辅助教学系统必须要有语音功能，即要用多媒体计算机才能支持。

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[关键词]智能电网 智能通讯智 智能能控制

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0400-01

一、量测与通信设备

量测设备和通信设备相辅相成，共同为系统运行、保护以及设备监测和维修提供依据；两者既可能相互独立，也可能集成为一体。前者侧重于实时、准确地测量和就地处理各种电气量和非电气量，后者侧重于实现高速、大容量的实时动态信息交互。量测系统包括 3 部分：1）需求侧量测：主要具有家电控制、电能质量分析、防偷电、功率和用电量测量、实时电价处理、成本控制、自备电源监测等功能；2）电网侧量测：主要具有同步相位测量、广域测量、动态设备监测、系统安全稳定监测等功能；3）发电侧量测：主要用于监测发电厂的出力、设备状态、履约状况、煤耗和排放等。 通信系统的研究主要包括四个方面：1）通信方式的多样化，合理使用 Internet、光纤、卫星、无线、3G、传感器网络等通信方式；2）精确的数据对时和同步能力；3）重视电磁兼容，降低对外部的辐射和电磁干扰；4）提高抵御外部通信干扰的能力。

二、信息管理系统

智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全五个个功能。 1）信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备（intelligent electronic device，IED）资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。 2）信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电输电配电需求侧”四级产业链业务分析和“国家大区省级地县”四级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。 3）信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。为此有必要借鉴或利用面向服务架构（service-oriented architecture，SOA）、IEC 61850、IEC 61968、IEC 61970 等系统架构或标准，开发高效标准化的信息集成系统。 4）信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统（GIS）等视频和音频技术。 5）信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

三、决策与控制理论

在智能电网中，电网决策与控制的实时性、易用性、互操作性将大大提高，因此对以下几方面技术提出了新的要求：1）快速负荷和气象预测技术；2）快速安全稳定计算方法、判据和控制策略；3）高性能计算方法和设备，如并行计算、云计算、海量存储、系统容错等；4）快速仿真和建模； 5）超短期潮流分析；6）故障定位；7）合理应用新型人工智能技术，比如分散式智能、智能感知技术、自组织网络技术、虚拟现实技术等； 8）开发个性化人机交互界面及其内核技术，融合多媒体、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统、生物特征识别技术等；9）针对电网智能化展开电力规划的研究。

四、智能控制中心

智能控制中心是现有的 EMS、DMS、SCADA、虚拟电厂（virtual power plant）等技术的升级和结合，在研究中应根据分层分区的原则，明确不同级别控制中心的权责和功能，进行有针对性的设计，这其中包括 1）可视化互操作平台。该平台能利用多媒体技术显示潮流、电压、功角、稳定裕度、故障位置、变电站和线路运行、发电厂状态等信息，监视控制中心各功能模块，实现个性化信息披露，接收运行人员指令。 2）预测功能。以高性能通信和信息处理为依托，与气象部门、水利部门等相关部门联合，实现信息的短时甚至超短时预测； 3）交易与调度功能。该功能包括数据管理、机组调度、电网协调、信息披露等。数据管理用于处理机组状态、电网拓扑、实时电网模型、预测参数、检修计划、电力交易基础数据（如双边合约、竞价上网、节能调度、可再生能源扶持政策、金融和约等）等信息。电网协调功能是在综合处理各级智能控制中心的决策后，协调各级电网的运行，对网间交易、机组组合、出力分配、安全校核、AGC、备用等方面进行优化协调。信息披露功能则在服从相关保密和监管条例的前提下，对发电计划、购电成本、网间交易、能耗排放、阻塞情况、预测参数以及其他必要的信息进行及时准确的披露。 4）快速安全稳定分析功能。目前的电力系统安全稳定分析主要以离线分析为主，不能完全反映系统的真实情况。在智能电网中，应推动安全稳定分析的在线化和实时化。该功能首先利用高性能量测和通信系统到得拓扑、潮流、频率、电压、设备实时模型等信息；然后据此进行状态估计和在线建模分析；最后确定当前系统的安全稳定性。 5）智能保护整定。目前的保护整定以离线整定为主。在智能电网中，将在快速安全稳定分析、实时网络拓扑和参数、实时负荷特性的基础上计算出母线、线路、变压器保护和安全自动装置的定值。 6）预警报警与事故处理。根据紧急程度，智能控制中心将做出相应的预警（如稳定裕度不足、弱阻尼、备用不足、极端天气）、报警（如功率、电压、频率越限、失步、振荡、非主动解列、故障）和事故处理（如保护协调、低频低压减载、连锁切机、主动解列、再同步等）。

参考文献

[1]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009.

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论文摘要:在知识 经济 时代，如何借助基于信息技术的知识管理工具提升学习力，从而提升竞争力，已成为大家面临的一项极为现实的课题。本文探讨了知识管理工具支持学习力提升的主要途径。

    随着信息技术的高速 发展 ，人类已进人知识经济时代。社会、组织和个人都必须懂得如何利用知识来提升其核心竞争力。“未来的竞争力不再取决于你已获得的知识的多少，而在于你是否比别人学得更快。”这是联合国教科文组织在新世纪到来的时候，对学习力在 企业 核心竞争力中的重要性所作的评价。如何在有限的时间内最大限度地摄取、创造知识，并把知识转化为现实生产力，提高竞争力，这是一个迫切需要解决的现实课题，而如何提升学习力又成为这个课题的关键环节。对此，有的学者认为利用基于信息技术的知识管理工具加强对知识的管理将成为有效提升学习力的方法之一。

    一、为学习者提供一个真实的问题情境，以激发其学习能力的提升

    美国vandrerbilt大学认知与技术课题组(cog-nition and technology group at vanderbilt，简称ct-gv ) 992)提出了“锚式情境性教学”( anchoredinstruction )，并设计了一系列的 电子 教材和相关软件，比如《jasper解题系列》( the jasper woodburyseries )，此教材由一系列的历险故事录像组成(如旅行、经商等)，由这些故事衍生出有待学习者解决的问题。在《jasper解题系列》教材中，交互性视盘技术发挥了很大的优势。借助这些视盘，学习者可以看到真实生动的事件，从而可以更好地理解真实的问题情境。而且，在学习者解决问题的过程中，他们可以自由地访问故事中的有关片断和信息，可以很方便地进行快速浏览。

    简·赫瑞德特和罗·欧利沃(jan herringtont&ron oliver)曾经考察了按照情境性学习理论设计的多媒体学习环境对高水平思维的影响。研究者对学习者在学习过程中的讨论内容所做的分析清楚地表明，情境性学习多媒体软件所提供的学习环境能够支持、维持学习者丰富的高水平思维活动。

    由此看来，基于信息技术的知识管理工具可以根据学习者的需要与特点，为学习者尤其是新手，提供一个开放的、真实或接近真实的问题情境。在这种问题情境下，学习者的经验世界会与这些问题产生积极的相互作用，使学习者认识到问题的意义，对之产生强烈的兴趣，并迅速开展求解活动，从而提升自身的学习力。

    二、创建可视化、交互性的学习环境。支持学习力的提升

    知识管理工具可以模拟各种现象、过程、系统或器具，学习者通过与可操纵、可观察的交互式情境的互动活动，开展探究和发现式学习。例如，来自人工智能领域的“微型世界”是一个小而完整的知识领域，可为学习者提供探索式学习的真实可靠环境，学习者可以在其中更清晰地思考，更有效地探索某一领域中的知识，检验自己的假设，发现微型世界的 规律 。la〕目前，研究者们已经研制了许多模拟、建模软件，比如几何画板、thinktools等。

    知识管理工具还为抽象知识的可视化提供了有力的支持，促进了思维的可视化和直观化，从而支持了学习者的抽象思维和理论思维过程。例如，概念地图(concept map)就是用来组织与表征知识的工具。它通常可利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，把头脑中的隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达，以此形象化的方式表征学习者的知识结构及对某一主题的理解。

三、提供丰富的知识资源，促进知识整合

    学习力的发展以丰富的、开放性的信息、知识等资源为基础，知识管理土具能够为学习者提供各种类型的知识资源。如，美国加州大学伯克莱分校的著名 教育 技术和教育心理专家marcia c.  linn进行了“知识整合环境”( knowledge integration environ-ment，简称kie)和“ 网络 科学 探究环境”( the web一based inquiry science environment，简称wise)等项目的研究，并研制了一系列的软件工具，为学习者的知识整合和科学探究提供了有效的环境支持，包括:网络笔记本(netbook )、网络证据资料库(net-worked evidence database )、轻松交谈(speakeasy )工具、知识整合指导(knowledge integration coach )和过程跟踪工具，这些研究项目的意图是帮助学习者发展整合性知识和科学理解力，并帮助学习者通过认真而有效地使用互联网资源而实现知识整合的目的。知识管理工具为学习者提供了丰富的知识资源，并且帮助学习者对这些资源进行深度加工处理，帮助其提高学习力。

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未来课堂研究关键词谱

通过前面我们对于未来课堂内涵、架构、模型、定位与特性、互动等的讨论，已基本清楚了未来课堂应体现人性化（空间舒适）、装备齐全（设备先进）、操控便利（运用自如）、资源丰富（充分满足）、交互实时（流畅及时）、教学灵活（形式多样）等特征。依据我们对未来课堂的项目研究与文献梳理，基本可以勾画出未来课堂研究的关键词谱（如图1）。该词谱从核心、目标、特征、途径四层概括了未来课堂研究中应关注的一些关键词，这张词谱不仅能为我们进行未来课堂的设计与应用研究提供参考，也可以作为评价一个未来课堂设计成功与否的参考依据之一。

正如前面我们在对未来课堂进行界定的时候已经提及未来课堂是作为一种面向未来人才培养，以互动为核心，注重人与环境之间的和谐，促进人的自由与发展的教学环境与活动。未来课堂包括物理形态的课堂和心理形态的课堂。所以未来课堂的研究应该包括这两种形态的理论与实践研究。作为教育技术研究的领域之一，教育技术研究范畴的界定同样对未来课堂研究内容的确定具有重要的意义。未来课堂的研究内容包括对物理和心理两种形态课堂的创建、应用与管理（如下页图2）。

理论与实践层面的研究

理论上来讲，未来课堂主要包括两种形态课堂的创建、应用与管理的理论研究。作为学校教育组成要素之一的未来课堂，其设计与应用需要有相关的理论指导。未来课堂的设计与应用，既需要研究未来课堂设计的自身基本理论，也需要借鉴教育学、心理学、艺术设计学、建筑学、环境设计学、声学及光学等方面的理论，目标在于通过基本理论和相关理论的研究，指导我们的实践，建构体现和符合创新人才培养和新课程改革所需的未来课堂。

未来课堂的创建主要包含课堂的物理架构（空间设计）研究。未来课堂既包括物理形态的课堂，也包括心理形态的课堂，而作为课程教学实施的载体，学习者学习活动的主要场所，物理形态的课堂更应受到关注，这也是教育技术研究者更有所作为的领域。未来课堂的物理架构研究主要包括研究未来课堂的空间设计，设备配置，声、光、电的设计，包括无线网络的配置，投影及显示屏幕的设计等。

未来课堂研究的应用范畴主要包含未来课堂的教与学的方式研究与未来课堂的互动研究。作为课程教学和人才培养实施的主要阵地，未来课堂在设计理念上有别于传统课堂，需要创新和重构传统的教与学的方式，研究适合于未来创新人才培养和新课程改革所需的教与学的方式也是教育技术研究者应该关注的课题。此外，互动是未来课堂设计理念的核心，叶澜教授说：“课堂教学的本质应当被视为师生、生生互动的过程。”[1]西方学者克林伯格也指出，“在所有的教学之中，进行着最广义的‘对话’。不管哪一种教学方式占支配地位，这种相互作用的对话是优秀教学的一种本质性的标识。”在他看来，教学原本就是形形的对话，拥有对话的性格。通过对话，学生不仅获得了活的知识，更重要的是获得了人生的感悟，在启发式的、探索式的对话中获得了主体性的发展。[2]因此未来课堂从物理空间设计、设备功能配置以及教与学活动的选择上都应体现出互动。

未来课堂的互动研究包括：教与学主体与课堂设备、设备与设备、主体与主体之间（包括教学者与学习者、学习者与学习者，课堂内的主体与课堂外主体之间），主体与资源之间的交互等。未来课堂的人本性、开放性、混合性等特性的体现需要研究适应于不同学习与教学状态下的互动。

未来课堂研究的管理范畴应主要研究未来课堂设计与应用的规范和标准，是教学场所或教学活动的体现。未来课堂并不是凭空臆想出的虚无缥缈的事物，它是在针对当前课堂存在的诸多弊端进行分析的基础上提出的，其设计包括物理的和心理的环境设计，尤其是物理架构的设计需要有相应的设计与应用的规范和标准，这个规范和标准的研究有助于将未来课堂的研究规范化，有利于在实际的教育领域中进行推广。

而从实践层面，实践研究更是未来课堂研究的重要组成部分。作为一个新的事物、新的研究领域，我们需要在理论研究的基础上，将创建、应用与管理的理论应用于未来课堂的设计与应用上，同时也需要借助已经构建的未来课堂进行教学实践研究，通过实践研究可以探讨不同学科性质的课程，不同层级的学习者在未来课堂中的学习特点，从质性和量化两方面来研究未来课堂设计和应用的实际效果。

美国未来学家乔治·伦纳德（1968）设想未来的小学将是一个自由、开放和以学习者为中心的环境。尽管伦纳德的理想化预想尚未实现，但他预见到了未来学校有许多将要实现的要素。在未来的校园里，每个儿童都有个别化的教育计划（1975年为特殊需求学习者提供法律依据）和要求课程中包含人际交往、心理活动、体育运动以及许多其他方面的学习体验。而霍华德·加德纳1983年提出多元智能理论，并建议在一些试验学校实施。他希望学生通过计算机控制的输入装置与投影显示屏进行交互，达到学习基本技能并同时提高多方面的智能之目的。课程学习内容来自交叉矩阵数据库，该数据库可以从“普通文化数据库”任意检索资料。学生可以通过可视屏幕与其他学生交流。伦纳德的设想是一个丰富多彩的学习环境，包括面对面的和以媒体为中介的各种活动，涉及智力、运动、艺术、精神和道德的学习体验。[3]技术和教学方面的新近发展为理想的学习环境增添了新的想象空间。

当今时代，人们对于教育的理想和期待主要有以下四个方面：①可以促使每个人对社会做出贡献。为此，教育必须提供终身学习与合作学习的机会，教育帮助每个人掌握批判性的思维和行动方式、创造性的工作方式、开展有效合作的团队工作方式、跨文化的理解、采用不同媒介方式与不同人沟通的方式、达到高水平的数字化素养、根据需要不断学习的能力。②可以实现每个人的天赋才能。在今天，这一点具体化为：在责任地控制新技术滥用的同时，充分利用现代信息技术的力量，顺应时展的需求去发掘每个人潜在的天赋才能。③可以使每个人履行其公民的职责。在今天则表现为：充分用现代信息技术，为每个人提供更多的生存空间、参与的机会和选择的自由，在注意培养公民信息素养的同时，增强每个人的社会责任感。④可以使传统得以继承、延续与发展，通过教育，在多元文化的碰撞与交融中将传统的传承与发展创新辩证地统一起来。[4]

学生与专家心目中的理想课堂

作为教与学实施的主要场所之一，未来课堂应为学习者这个主体而建，要建构未来课堂的功能模型，首先应该了解学生们心目中的“未来课堂是什么样子的”。张玉彬等人于2009年3～5月对广东省深圳市5所公办学校（初中3所，高中2所）的600名学生进行了问卷调查。[5]调查内容为“你心目中的理想课堂是什么”，答案选项包括下表中的8中类型，统计结果如下表所示。

通过统计分析结果不难发现学生心目中理想课堂依次是“有趣、快乐的”“自由、开放的”“思考、探索的”，“平等、互动的”“有趣、快乐、自由、开放、平等、互动、思考、探索”是学生对理想课堂的主要要求。而其中出现最多的十个词汇依次是：互动、兴趣、活跃、活动、启发、轻松、生活、平等、实践、讨论。可见学生心中的理想课堂是能够实现自我、积极参与、民主平等、寓教于乐、充满激情和快乐的课堂。

基于对学生的调查分析，我们又采用了专家意见征询法和专家访谈法，以了解当前在教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学、心理学等领域专家对于未来课堂的认识，藉此构建未来课堂的理论模型，并在此基础上进一步分析未来课堂的定位和特性。在专家意见征询方面，我们对22名专家进行了两轮意见征询。在这22名专家中教授14人，副教授8人；华东地区11人，华南地区4人，华中地区2人，华北地区4人，西南地区1人；专业领域涉及教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学和心理学。

在第一次专家意见征询之前，我们初步拟定了教室设计理念维度、目标维度、教与学模式维度、空间形式维度和技术支撑五个维度，并对每个维度进行了内容细分和内容说明描述，对设定的维度和内容细分及说明向专家进行了意见征询，征询方法采用“非常赞同、基本赞同、一般、基本不赞同和非常不赞同”五级，并留有专家修改意见栏。

第一轮意见征询反馈回来以后，笔者对第一轮回收的专家意见征询信进行了统计分析，并综合各位专家的意见，在第二轮征询意见信中主要对未来课堂设计的理念维度进行指标调整，并对指标进行细化，细化到可以操作的层面，以此形成第二轮的专家意见征询信。

为保证所建未来课堂模型的可操作性，根据第一轮意见征询专家建议，本课题所设计的未来课堂主要面向中小学（普教，不含职教专业教室）学校教育常规课堂，设计理念主要从围绕未来课堂设计能够促进学习者的个体学习，促进学习者的社会化学习，以及体现室内空间设计新理念三个维度进行。第二轮专家意见征询，我们针对调整后的三个维度进行了二级指标划分，并对二级指标再进行了细化和内容说明。在对返回的第二轮专家意见征询信进行整理的过程中，专家们对修改后的指标和细化指标达成了较高的一致度，也对部分指标细化及细化说明提出了修改意见，基于两轮专家意见征询信专家们提出的建议和我们先前对当前学生对于未来课堂的内容分析，构建了未来课堂理论模型（如下页图3）。

从理论上讲，未来课堂的终极目标应该是促进学习者的学习和发展，其应该是通过促进学习者的个体学习与社会化学习两种途径来实现，未来课堂具体表现的就是能够促进学习者进行个体学习和社会化学习的环境和活动，并能符合和体现未来空间设计的新理念。在促进个体学习方面，其设计理念的重点应体现在三个方面：①未来课堂环境应利于学习者进入学习状态。②未来课堂能为学习者学习提供便利、便捷的学习支持。③未来课堂的环境和活动应能满足学生面向21世纪技能中个体技能的培养。

未来课堂研究的关键技术

就目前而言，未来课堂构建的关键技术主要涉及普适计算技术、人工智能技术、交互式电子白板技术、分布式伺候计算技术以及智能空间技术等，普适计算技术与人工智能技术在很多论文中都有所论及，本文主要简述以下三种技术基础。

1.分布式伺候计算技术

“分布式”包含了两个方面的含义：①环境分布。在此环境中，计算机将嵌入到环境的各种设备中，甚至可穿戴在人身上。这时无需且无法区分所使用的是哪一台计算机，而是由整个分布式环境主动地为用户提供计算机服务，也就是说用户是在一个“交互空间”中使用计算机并得到计算服务。②服务分布。在信息时代中，计算机的根本作用是人与人之间的信息交流的媒介。计算机、网络和多媒体技术相结合使得在地理上分布较广、在时间上不同步的多个用户能方便地进行信息交流和合作，这时用户使用计算机的目的是为了与其他用户进行信息交流和合作，也就是以人—计算机—人的方式进行人机交互。

“侍候式”[6]（attentive or self-aware）则是指在这样的环境中使用计算机时，计算机不是被动地等待用户的命令，而是能觉察到交互的上下文（context awareness），主动地适应用户的特殊需求并提供个性化的服务。这些服务包括：基于上下文的服务、基于生物特征的用户身份鉴别、识别用户的动作和意图甚至情绪并主动地做出响应、记忆用户的工作日程和作息时间表，习惯和爱好，以便为用户提供个性化和自适应的服务。

2.交互式电子白板或电子黑板技术

交互式电子白板或黑板是一种输入输出设备，成为人（用户）与计算机进行交互的智能平台。它集书写、记忆、储存、控制、演示以及打印等功能于一体，具有良好的兼容性和实用性。教学中的交互式电子白板是一组媒体组合，其核心组件是电子白板、投影仪和计算机三者循环相连；而感应笔、打印机和存储器是该组合中的重要附件。

从课堂教学实践来看，交互式电子白板技术除了具备一般计算机的投影显示功能之外，还有一些独特的功能：①直接板书。可以使用电子感应笔直接在电子白板上板书，随时保存，方便教师课后整理、打包，循环使用。同时，调用电子白板上不同的色彩进行板书可以增强教学效果。②电子备注，强调重点。③随时调用各种资源。教师备课时可以调用各种数字资源，如图像、视频剪辑，或者在上课过程中根据教学需要随时生成这些材料。甚至可以直接进入网上的在线资源。④模板化、程式化。电子白板软件本身所提供的一些模板（如方格纸、乐谱格等）或图示框架（如生产流程图、头脑自由联想模板等）等可以使教师在电子白板上方便有效地进行相关工作，而传统的教学手段很难做到这一点。[7]⑤可视功能。根据教学需要，这一功能可以通过点击按钮来实现，如转动、跳动、成像等，还可以录音、配音。这样，可以使课堂教学内容（如讲故事、讲授抽象的语法时态等） 具有可视性和现场感，学生容易理解和牢固掌握。

交互式电子白板技术整合了普通多媒体教学的优点，又具备更加强大的交互功能。因此，基于交互式电子白板的信息技术环境，可以灵活调用教学中的各种媒体资源，支持所有的课堂教学行为，以及日前常见的教学策略和组织形式，“其强大的交互性尤其适合课堂教学的半开放结构和多种交互的需求，同时在教学中凸显学生参与的主体地位，实现了信息技术和课堂教学的无缝连接”。[8]

3.智能空间技术

智能空间（SmartSpace）是“一个嵌入了计算、信息设备和多模态的传感器的工作空间，其目的是使用户能非常方便地在其中访问信息和获得计算机的服务来高效地进行单独工作和与他人的协同工作”。[9]智能空间是普适计算的两个本质特征在房间、建筑尺度上的集中体现，其具体表现为：智能空间的整个空间成为一个连续立体的交互通道，同时嵌入的计算系统可以充分识别和利用空间中的上下文，体现信息空间与物理空间的融合。智能空间的一个重要特性是游牧服务（Cyber Foraging），指用户携带入空间的无线手持设备可以充分利用其周围基础设施中的资源相对较丰富的设备的能力，同时其上运行的模块也可以与空间中的其他模块进行交互和协作以使用户获得与当地空间相关的各种服务。智能空间的交互通道是“立体、连续的”，意味着人们不需要特地去往一个位置接受计算机服务，同时计算系统是隐藏的，并大量运用多模态感知交互技术和觉察上下文技术，使得人们在获得计算服务时无需明确意识空间中计算系统的存在。[10]

展望

从上述对未来课堂研究之关键的讨论，基本可以认为：目前正在研究或初步投入使用的未来课堂都存在各自的特点，有侧重于环境设计的、设备集成控制的、课堂教学互动的、教学过程实录的以及教学过程智能化的等。总体而言，未来课堂重点将体现在环境舒适、设备齐全、功能多样，交互充分、资源丰富、教学灵活等方面。

另外，未来课堂的大小适度通常以容纳20～30人为佳，便于组织开展多种教学活动，方便师生、生生、界面之间的交互。教室里安装有无线网络，形成泛在的计算环境，方便师生便携设备的无线接入。教室的照明、温度等环境可以根据外在的环境变化进行智能控制，使照明和温度处于一个最合适的水平；教师进入教室后，教室的设备就会自动调整到讲课教师预先设定的状态，学生进入教室后，课桌椅都会按照学生自身的特点和偏好来调节。教室的讲台不一定是长方形的，可以像舞台一样，上面安装有各种模拟设备，利于教师创造合适的教学情境。教师与环境之间的交互无需通过控制面板来完成，可以通过语音、手势或者一个特定的动作，相应的设备就会做出反应。譬如，教师在教室中来回走动讲课，无需走到讲台上，用语音就可以打开一个想让学习者观看的视音频资源。这样就将教师从空间上解放出来，将更多的精力放到教学活动本身。学生也无需固定在特定的桌椅上，他们也可以根据教与学活动的需要在教室中来回走动，可以在电子白板上自由地板书。利用无线网络环境，未来课堂可以使远程学习者直接参与到现场的教学中，也可以随时与之交互。基于实录功能，课堂上的一切行为都可以被记录下来，甚至教师所用的课件，以及在课件上面的注释都可以以数字化的形式被存储下来，方便学生课后复习。

新媒体、新技术的不断涌现及在课堂中的应用，必将会改变课堂的结构和形式。目前未来课堂的设计与应用已经渐成为教育技术学研究一个新领域。[10]课堂的智能性也肯定是未来课堂的重要形式和特性之一，加强智能性的研究将有助于我们对课堂进行重新认识和设计，最终构建出一个面向未来创新人才培养需求和新课程改革需要的、充分关注课堂主体自由发展的新型和谐课堂。

参考文献：

[1]张敬汝.思想政治课堂互动研究[D].华东师范大学，2007.

[2]钟启泉.对话与文本：教学规范的转型[J].教育研究，2001（3）：33-39.

[3]George L.， Education and Ecstasy[M].New York， NY： Delacorte Press，1968.

[4]高文.学习科学的关键词[M].华东师范大学出版社，2009：27.

[5]张玉彬.理想课堂的构建与实施[M].西南师范大学出版社，2010：11-12.

[6]徐光祐，史元春，等.将计算融入环境——认识无所不在的计算与智能环境[EB/OL].http：//.cn/2001/back_issues/2112/1208a.asp[2012-09-11].

[7]张际平，等.交互电子白板原理与应用[M]. 华东师范大学出版社，2010：55.

[8]王龙.基于电子交互白板的日常课堂教学[J].中小学信息技术教育，2005（3）：34-36.

篇7

一、中职学生数学学习现状

中职学生基础知识薄弱是客观存在的现实。数学是一门逻辑性较强的学科，学生对其中的概念、公式、推理、演算等都存在着理解上的难度，在进入中职学校学习之前，大部分的学生对数学的学习都存在着畏难情绪，在学习的基础阶段，他们没能构建成型的知识系统，随着学习内容逐渐变得复杂，很多中职学生学习数学的过程就变成了彻底的“听天书”。进入中职学校后，数学教师对于学生的学习情况早就产生了职业倦怠，因此大多使用的是一成不变、传统的教学模式，不注重学生的主体地位，课堂显得枯燥无味，更是压抑了学生学习数学的热情。为了应付考试，在实际的教学中，中职学校不得不降低教学的难度，数学学科的学习基本上形同虚设。这就使得数学的学习形成了一个课前不预习、课上不学习、课后不复习的怪圈，且愈演愈烈。

二、中职学生数学学习的重要性

1.课程性质决定基础地位

数学是研究数量关系和空间形式的科学，它是自然科学与技术科学的基础，是一切科学领域的奠基者。随着时代的发展，数学的应用越来越广泛，经济领域、生物制药领域、国防科技领域、人工智能领域等，尤其是在和计算机进行结合后，其所创造的直接价值与间接价值都呈现出迅猛增长的态势。可以说，数W在推动社会生产力方面起着不可替代的作用。其次，数学是人类智慧结晶的重要组成部分，数学素质是公民必须具备的素质之一，它作为一种思维体操，锻炼了人的思维能力，使人能够透过现象看到本质，从根本上找到解决问题的方法，对个人的能力与生活悄然发生作用。

2.科技发展推动职业需要

纵观当前中职学校开设的专业，最明显的特点紧密联系社会实际需求设置专业培养人才。而所有的专业几乎都和计算机、互联网产生了链接。计算机的基础是计算，计算的基础是数学。无论学习什么专业，基本的运算都是必须要掌握的，民间专业的测量、投资市场的预测、军工专业的空间、数控专业的计算……这些专业的背后都是坚实的数学背景。越是和数学联系紧密的专业，越是社会上的热门职业。可以说，科技推动着中职学校的数学课程不断前进，丰富的数学内容将学习和素质紧紧地联系在一起。

3.数学教育中的德育价值

人们普遍认为数学的学习是很枯燥乏味的事情，它不像人文类学科形式丰富、情感饱满。这种认识是错误的。数学内容本身就富有强烈的内在美感，它的逻辑紧密、思维严谨都和中国传统思想有着异曲同工之妙。而我国最早的数学书籍《勾股定理》更是为学生揭示出我们的祖先对于数学的研究是多么的悠久、成果又是多么的丰富，其中蕴含的德育价值为激发学生的爱国情感，养成端正的人生观和价值观都起着潜移默化的作用，而像这样的例子不胜枚举，可以说数学教育本身就是德育教育的具体体现形式之一。

三、中职学生数学学习兴趣激发策略

1.创设情境，联系生活实际

数学虽然由一系列的符号组成，但数学并不等于符号。人类社会经验的总结和累加形成了数学学科，其内涵的丰富是和人类的生活息息相关的。人们选取的出行路线是几何学科的雏形，购买彩票是和概率有关，房贷车贷和数列计算有关等等。可见，我们的生活中时时处处都在和数学打交道。通过创设数学应用情境，将教学内容和生活实际有机结合，使数学知识融入学生熟悉的生活情境之中，成为实实在在可以触碰的现实，使学生切实体会到学习数学的意义和价值。不要人为地把数学知识和实际生活割裂开来，带领学生从生活中发现数学，甚至是挖掘数学的素材，并尝试着用数学的思维方法去解决生活中遇到的问题，提倡学生遇事从数学的角度想问题，久而久之，学生就会具备数学的思维，并能够运用所学的知识和技能发展出数学的能力。

2.搜集故事，增加数学趣味

数学虽然是一门工具性学科，但这并不代表其不具备人文性。只要是人类生产生活中总结出的智慧，无一例外都包含着各种各样的故事。仅仅以勾股定理为例，关于其由谁发明的，就有着诸多的故事。有人说它是古希腊的毕达哥拉斯证明而出的，当时为了庆祝这个定理的发现，斩了一百头牛作庆祝，因此又称“百牛定理”。在我国，《周髀算经》记载了勾股定理的公式与证明，相传是在商代由商高发现，故又称之为商高定理。法国和比利时称为驴桥定理，埃及称为埃及三角形。每一个名称后面就是一段故事。学生可能对数学的学习心生畏惧，但是对于故事的喜爱则出自天性。因此，教师要善于利用这种天性，尽可能多的搜集有关数学的故事，增加数学课堂的趣味性。例如，在推导等差数列求和公式时，教师可先讲述数学王子高斯从1加到100的故事，牢牢锁定学生的注意力，接着提问学生高斯是如何计算得来的结果，经过教师的设疑和点拨，求知欲被激发起来，学生会积极思考。

3.结合专业，贴合未来需要

数学的学习是一项复杂而多变的系统工程，这种复杂多变性和职业需求的瞬息万变有着异曲同工之处。随着时代的发展，企业对于人才的复合型需求也越来越高，专业的学习不再是内容单一，而是越来越注重学科的交叉性。在学习的过程中，教师要查阅大量的资料，征求学生的意见，咨询相关行业的专家，一面收集专业的数学实例，一面对所学的课程内容进行取舍。当前学生学习的数学教材很多都是上世纪80年代的版本，这显然不能适应当前的社会现实，学生所学的知识已经过时，为职业服务就无从谈起。在数学内容的取舍中，要与专业知识紧紧地贴合，教学的过程就是专业知识分析、讨论、解决和掌握的过程，让学生通过学习数学，掌握的是职业问题解决的能力。例如，机电和计算机专业的学生在未来的工作中几乎用不到几何的知识，教师在进行实际教学的过程中，就可以对几何内容进行必要的删减，而在考试时，也大可不必定过高的难度，使学生将主要的精力集中到数学其他内容的学习中，从而获得比较好的效果。

4.运用技术，结合科技力量

随着科学技术的发展，计算机已经成为一项核心技术，在人们的学习和生活中发生着重要的作用。同样，在中职数学的学习中，现代科技手段的运用也将固有的时间与空间进行了最大程度的延展。计算机与多媒体技术被越来越广泛地运用到课堂教学中，也帮助抽象的数学逐渐变得直观形象。例如，运动轨迹、圆锥曲线的形成过程一直是数学学习中比较艰涩的地方，而现代化技术则可以将其形成的过程动态地展示出来，使枯燥的理论生动化、抽象的概念形象化。在这一过程中，学生的听觉、视觉等各种感觉器官被充分地调动起来，眼耳手脑共同参与到学习的过程中，既激发了学生的学习兴趣，又提升了学习效果。还有在学习正弦函数图像一节时，教师利用课件演示正弦函数的动态变化，真实展现了三角函数的极值性、周期性，再通过拖动图形及改变参数就可形象展示三角函数左右平移、周期及极值的丰富变化。这样有助于学生更好地理解和记忆。

5.体验成功，巩固学习兴趣

心理学的样关研究表明，兴趣的产生和保持是学习一项事物能否成功的关键性因素。关于兴趣的激发，教师们采取的方法五花八门，且都取得了一定的效果。但是涉及兴趣如何一直保持下去，则很难有大的突破。这时就要通过马斯洛的需求层次理论来看一看学生在学习过程中究竟需要什么。中职学生的学习基础薄弱，学习能力普遍较低，社会、家庭、学校甚至是自己对自己也多少带有一些歧视性的看法，久而久之，人们就忘了中职的学生也是需要被肯定与鼓励的，他们和所有人一样有自尊的需要，有自我实现的需要。了解到这一点，教师就要在教学的过程中，精心地设计和安排教学内容，不要搞大锅菜，要根据学生的实际情况，将学习的内容分出不同的层次，按学习内容的难易程度分配给学生。每个学生获得的任务和需要达成的目标，都是基于个人现实出发的，“只要跳一跳就能够得着”。这样使学生的自信心逐渐增强，为坚持学数学有了一个良好的开端。接下来，当学生在学习的过程中取得成绩时，老师要及时表扬，使他们在心理上获得被重视、被肯定的感受，从而获得继续学习的动力。教师不要忽视任何一个细小的M步，点滴的成功也要给予及时、正确的评价和表扬，这样可以使学生信心倍增。而当学生出现错误时，教师也要本着体谅学生的心情，态度和蔼、详细具体地指出错误，避免因为个人的情绪使学生的学习兴趣一下子被抑制了，前功尽弃。只有通过各种途径让学生广泛地参与到教学过程中，亲自实践，亲自体验，获得成功带来的喜悦，学生学习数学的兴趣才会保持下去，并带来数学学习的实质性进步。

四、小结