交互技术论文范文

导语：如何才能写好一篇交互技术论文，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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1．1LBA系统组成结构

LBA系统（LearningByAsking，LBA）主要包括3部分：web服务器、客户端和视频服务器。事先录制专家讲课或会谈过程，将该视频在视频流服务器中存储，同时提供互联网访问权限，每个视频会由许多分主题构成，并按内容将这些数字视频再分成许多独立的片段，每个片段对应一个特定的主题。此外，系统还标示了每个片段的时间段，以提供一个基于内容的结构支持。作为快捷实用的系统，用户仅需在计算机里安装1个web浏览器，1个Realplayer播放器和1个声卡，就能获取在线学习资料。在web服务器上创建元数据图书馆，同时包括视频片段的各种数据，如题名，关键词，讲授者，文件大小，起始／终止时间等。元数据图书馆和其他相关的教学资料（如Powerpoint幻灯片、教学课件等）都存储在相关数据库（relational）中，当用户发出在线授课请求时，LBA系统根据请求内容，从数据库中检索符合要求的结果发送给用户。目前，LBA普遍采用Apache作为web和RealSystem服务器。在LBA系统中，采用交互式电子课堂模式实验进行验证。电子教室可模仿传统教室的设备，创造一个在线学习环境，系统在同一个界面中实时展示授课者的视频、Powerpoint幻灯片和授课笔记。当播放授课视频时，系统可以自动展示所对应的幻灯片和该主题的所有笔记。假如学习者在某个学习阶段不作任何操作，系统将按既定程序从头至尾再次播放。视频区用来播放教学视频录像；Power－point幻灯片向用户提供与教学视频同步的多媒体影像资料；交互区用来课程的选择、提出相关问题并通过查询得到某些问题的回答。学习者可以随时介入，通过界面控制按钮来控制学习内容和进度。交互式多媒体技术提供了一个交互式的电子课堂在线学习环境，通过用户与内容间的连续交互进行学习。

1．2LBA系统的多媒体技术支持

多媒体是将文本、图像、音频、视频、动画等多种通信媒介连接在一起的技术。多媒体技术是基于计算机，集成了2种或2种以上媒介信息的传递方式。通过多媒体课件的生动展示，可以吸引读者更加关注学习内容。而多媒体教学适合进行强化教育、有利于实现学习个体化。LBA系统采用交互式多媒体技术，增强了学习者与虚拟教师间的实时交流，而且只用1台计算机就能展现联合文本、图像、音频、视频等多种媒介，运用相关链接和工具，使用户能够浏览、创建和进行交流，并允许用户有改变音频、视频显示系统的权限，从而提供灵活、便捷的学习环境。

2实验

2．1实验内容

本实验通过衡量学习者考试成绩的等级和学习者的满意度，调查E－Learning系统的学习效果。实验进行如下假设：1）相同授课时间的情况下，处在基于交互式多媒体技术的E－Learning环境（即LBA系统）中的学生将比传统教学环境中的学生取得更高的成绩。2）处在基于交互式多媒体技术的E－Learning环境中的学生将比传统教学环境中的学生有更大的教学满意度。本文将通过实验描述验证以上2个假设。实验者是39个在校大学生，都在学程，平均年龄19．6岁，其中男生22人，女生17人。提供给实验者相同的授课时间和学习资料，而且保证实验者在此之前没有任何E－Learning的经历。实验者随机分为2个对照组，每组又被随机安排或使用LBA在线听课，或在传统课堂听课。2个组分别讲授Internet搜索引擎的内容，传统课堂组在日常教室里上课，在线听课组则在一个特殊实验室里上课，该实验室配置了30个NT工作站，安装了所有必要的软件。每人1台电脑，并配备耳机，使实验者在能听到教学视频资料声音的情况下不打扰他人。实验过程作如下控制：2个对照组的授课时间和授课学习内容一致；事先准备在线资料的教师和课堂组的教师是同一人，在线教师用同样的资料给课堂组上课；2个组都进行相同内容的考试；2组被实验人员在实验前均不知道授课内容。

2．2实验步骤

实验者被告知按照他们在实验中的个人成绩，将给予5个额外的学分。在线听课的学生均按以下步骤进行：1）简要描述实验目的和步骤。2）预测试。要求实验者在笔试中回答某些问题，问题涉及相关讲课内容的一些基本概念。目的是在线授课前检验实验者对课程的了解程度。3）进入LBA系统训练。通过一个生动的描述，使实验者懂得如何使用LBA系统的电子课堂。4）在线授课过程。系统训练结束后，实验者有45min时间观看在线授课内容，预先准备的授课视频大约持续29min，因此，在开始进行下一步实验前，实验者有时间复习前面所学内容。5）最后进行测试。实验结束后，实验者进行另一场笔试：包括判断题、多项选择题和2个基于授课内容的论述题。最后测试的问题与预测试的问题虽然类似，但不相同，其更难，也更趋向专业性。最后，每位实验者填一张调查表，明确其个人背景信息，同时反馈实验者对实验的满意度。由于实验者相互讨论会影响其的个人成绩，所以在线授课期间，实验者不允许互相讨论。已录制了在线授课视频的教师在正常上课时间给课堂组的实验者上同样的课程，并按照与在线组相近的步骤进行实验，只有第3步和第4步改用45min正常课堂时间进行听讲和复习，并允许实验者象平时上课一样，进行课堂提问和做笔记。预测试和最后测试均为闭卷考试，满分为50分。实验者的个人学习成绩通过最后测试成绩与预测试成绩的差额（即学习所得成绩）进行衡量。

2．3实验结果

实验者学习所得成绩的平均分和标准偏差值如表2所示。由表2可知，在线组实验者的学习成绩高于课堂组的成绩，该结果满足第1个假设，即使用LBA系统的实验者比传统课堂的实验者取得的成绩更好。实验者满意度衡量标准：1－极端不满意，2－很不满意，3－不满意，4－一般，5－满意，6－非常满意，7－极端满意。在线组和课堂组实验者满意度如表3所示，表3中，2组实验者的满意度相当，因此，假设2不成立。

2．4实验结果分析

实验结果表明，E－Learning环境可为多媒体教学和互动性提供基于内容的结构支持，并提高学习效率。因此，LBA组实验者的学习成绩高于课堂组的原因如下：1）LBA系统可以提高学习者的能动性。如果学习者没有听懂视频资料中的某部分内容，其可以重复播放，返回复习，直到弄懂为止；也可以在任何时候选择点击视频资料的某一段进行深入学习。但在传统教学课堂上，学习是以授课者为中心的连续过程。尽管授课者提倡鼓励学习者提问题，但由于多种原因，许多学习者即使听不懂授课者的授课内容，也不会在课堂上询问或要求重复讲授，因此，失去了正确理解和深入学习的机会。2）在基于多媒体技术的新环境中学习，通过生动的多媒体教学手段可以引发学习者的学习兴趣，且比在传统课堂上更能集中精力。与传统教学环境相比，E－Learning系统能给学习者更大的参与性和灵活性，能帮助学习者更好地理解和掌握学习资料。

3结束语

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关键词：学生为主 交互式电子白板

本文用苏教版国标本小学语文一年级下册，第七单元第15课放小鸟的一节课，来浅谈白板交互技术在小学语文教学中的应用。本文生动形象地讲述了小作者放飞一只小鸟的故事，有利于培养孩子们友爱、平等和尊重的国际理解品质。在使用白板时，教师努力从以下四个方面进行探索。

第一板块：合理呈现鲜活素材，丰富对词语句段的认知。

导入环节，在复习词语时，教师利用白板的层技术，通过点击，前置文本框，连续出现生字词语，学生开火车，比赛读词，可自主调控的计时器为小组分别计时。学生你追教师赶，主动读词。不仅提高朗读难度，真实反馈复习效果，也制造出紧凑的课堂节奏，为高效导入新课打下镇定剂。

每一段重点词句，教师将白板笔切换到突出显示其功能，零距离地，直接在文本上做红色标重。感应笔具有书写笔和计算机鼠标的双重功能，即笔尖可以在白板上书写，用笔尖单击和双击白板可以直接控制计算机，而不必通过键盘或鼠标，使用起来方便快捷。这样教学重点非常清晰地显示出来。

第二板块：灵活创设舞台情境 启发学生换位思考

沟通从心开始，理解从换位开始。要体会小鸟对自然的眷恋，还需走进文本，从小鸟的味蕾来品尝酸甜苦辣。

在白板舞台上，教师制作了三个道具，一只鸟笼，一杯白水和一块饼干。学生做小导演，根据文本，饲养小鸟。人人都想上台，大家屏住呼吸看小导演把小鸟关进笼子，有赶紧拿来水和食物。就在这时，容器的排斥功能发挥了作用，任凭你怎么拖动，水和食物总是回到原地，小鸟绝食了。学生们眼睛看呆了，不愤不启，不悱不发。教师趁机引导学生换位思考，“现在，教师采访几位小鸟，你是什么感受？”学生有了情境体验，回答也就丰富多了。白板可以发动学生参与情境创设，真实的场景，灵活的操作，多变的可能，实现了学生和鸟儿视角的互换，丰富了学生的情感品悟，把赏鸟之形，升华为懂鸟之心。沟通，从交互白板开始。

教师用交互链接技术，把千山万水编绘在一串相册里，点击相，片屏幕上出现相应的场景。在悠扬婉转的音乐烘托下，在娓娓道来的语言描述中，学生渐渐入情入境，鸟妈妈不吃不喝，飞到万水千山找孩子。教师问“妈妈急不急？”学生齐说：“急！”非常有感情。将图画再现、音乐渲染、语言描述等三大情境创设途径结合起来，让学生置身在3D立体情境之中，深入情境、解码文本，身临其境地体会体会到鸟妈妈寻子的焦急悲切之情。

第三板块：留白资源再创造 实现文本输出。

在小学阶段审美还处于潜意识的模糊状态，朗读、识图、想象等欣赏方法主要是文本的输入，如何让学生输出文本，展示审美理解呢？

在白板舞台上，资源创新还在继续。情感升华环节，小鸟飞向蓝天，回眸一瞬，画面定格，小鸟会说什么呢？学生自由讨论，充分表达。教师用手写识别功能，当场记录答案。孩子们的话被写在了屏幕上，一种被尊重的自豪感油然而生。“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。”

生字学习环节，区分相似偏旁的两个汉字“拍和找”，用拖动附件的方式，重新组装两个生字。使文字资源再创造，充分发挥学生学习的自主能动性。减少说教，用事实说话，以实践检测。

第四板块：渗透生命教育意识 促进“大语文”视野实现

教师还利用放大镜功能，请学生上台在森林里寻找更多益鸟朋友，知道了爱鸟周的知识。学生学习的热情瞬间被点燃。爱鸟儿就是爱人类自己。

这样的课孩子们特兴奋，参与性很高，让课堂里很多老师灌输的内容变为自己导演的内容。本课环节环环相扣，流程自然。出示流程图。白板的时效性和多边性，让学生们主动参与其中，欲罢不能。一方面素材的突出、移动、排斥、再创造，产生强烈的现场排演效果，让学生瞬间融入生动的情景。另一方面，白板的交互功能，使学生主动解读文本的学习意识大大加强，师生成为一个和谐互动的学习共同体。

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备来扫描二维码，通过网络链接，扫描的界面对自动跳转到网上的购物平台，这样消费者就可以在网上购物品上购买商品、了解更多买卖信息等等。信息技术下的互动包装能够使商品的展示达到一个全新的高度，能够使商品在虚拟的网络中展示出最优的效果。这种对于传统纸质材料进行宣传的商品是一个进步和突破，也可以将一些无法通过语言和文字呈现的事物方便地呈现给消费者。对于一些使用比较复杂或者具有较强针对性的商品，多数消费者因对商品本身缺乏了解，在购买的时候回受到一些负面情绪的影响。结合信息技术的互动包装设计，由于在内容和设计形式上比较新颖，能够比较容易地吸引消费者的注意力，使消费者在好奇、高兴的积极情感影响下来增加购买的可能性。从消费者的角度来讲，消费者在决定购买之前是非常渴望了解更多的商品信息的。比如会关注商品的生产过程是否符合规范，是否干净卫生，是否健康实用等。基于信息技术的互动商品包装可以有效满足消费者的需求，从而使消费者对即将消费的商品有更为全面详尽的了解。对于生产厂家而言，通过信息技术能够了解和掌握更多的市场信息，从而使企业能够在市场竞争中占据更加有力的地位，也能够及时搜集消费者的反馈信息，从而为企业调整发展战略提供更好的依据。同传统的LOGO相比，信息时代中的LOGO不再是静态的、一成不变的，而是呈现出动态立体性，从而更加符合消费者的视觉要求。俗话说“人之耳目喜新厌旧，天下之同情也”，将信息技术和互动包装融合起来，能够使消费者对商品的好奇心调动起来，从而引起消费者的兴趣。

二、信息时代下互动包装教学的意义

美国著名的教育技术学专家海涅尔教授陈说过“把关于人类学习特定的知识应用到教和学实际任务当中去”。因此，信息技术的发展在推动者包装技术的不断进步，因此，将信息技术下的互动包装引入到实际的教学中去就具有非常实际的意义。

1.互动包装教学的意义

在现阶段的包装教学中存在着许多的问题，主要表现在教学中缺乏对学生“人性”的引导和交流，缺乏将信息技术融入的思想。这就使得学生在进行自己的创作和设计时不能够很好地将创意融合到自己的作品中，从而导致设计的成品单一注重图形和文字在视觉平面上的效果，不能够很好的满足市场的需求。在包装设计中融入信息技术，能够很好地帮助学生打破只关注文字、图形等平面元素的包装设计思路，从而培养具有创新性的综合性设计人才，使学生能够创造出更加实用和新颖的包装设计。信息技术的信息化、互动化的服务能够使学生克服时间、空间、地域等的限制，从而更好地、更及时的进行沟通和交流，是学生能够更好的进行学习。

2.互动包装教学的内容

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护生在学校接受职业教育时期正是心理可塑性强的时期，也是护士职业心理素质形成的关键时期[4]。但是，有研究表明，目前护理专业大学生心理素质总体水平较低，人际管理素质和职业能力素质的得分较低[5]。同时，我院通过对黄冈市辖11个县市的医疗卫生机构进行的护理专业调研问卷中显示医疗机构均强调要提高护生的职业道德和素质。

2通过基础护理技术教学培养护生的心理素质

2.1在基础护理技术教学中培养护生的社会责任感和职业道德

大量临床工作实践证明，整个医院的医疗质量与护士的责任心和业务技术水平关系极大[7]。而护生的社会责任感直接关系到将来医疗护理工作中的责任意识、服务质量和社会的和谐稳定。因受到当前社会大环境中一些不良方面的影响和护生自身的原因（大多是独生子女），导致护生的社会责任感普遍欠缺。所以，教师应加强对护生社会责任感的培养，在教学中可以通过一些相关的事例，比如由于工作责任心不强，导致医疗差错事故，造成病人生理和心理上的痛苦，病程迁延甚至危及生命，使护生认识到以后自己工作的重要性，提高护生的责任意识；另外，在基础护理技术操作技能的实训练习中，可以让护生参与实训的组织、管理，培养护生良好的职业道德和职业素养。教师还应培养护生的理想信念和责任意识，向护生讲述护理界一些优秀工作者的先进事迹，用实际事例感染护生、号召护生，使护生对护理事业有坚定的信念，热爱护理事业，愿意为人民的健康服务。

2.2在基础护理技术教学中培养护生的人文关怀

护理的服务对象是人，现代护理学的理论将人看作是由生理、心理、社会、精神文化等方面组成的整体。因此，人文关怀已成为护理的基本要素和核心内容之一，是护士必备的素质和能力。有研究表明，护生在校时期建立起来的人文关怀能力有助于其将来关怀护理工作的开展[8]。教师可以在基础护理技术教学中灵活采用多种教学方法和教学形式引导护生体验、感悟和实施关怀。具体做法是：教师在进行护理技术操作示范教学时，将关怀知识和关怀技能清晰而准确地展示给护生，使护生体验到关爱，知道该如何在操作中去关爱服务对象。如教师在演示鼻饲法时设置临床案例：25床，李红,女,47岁,中学教师。因“舌癌”入院行手术切除，病人术后第一天，神志清楚，生命体征平稳，但比较虚弱，遵医嘱给予鼻饲流质饮食，补充营养。教师在准确细致地进行操作示范的同时随时运用关怀语言,如“您好，因为手术的原因您需要进行鼻饲补充营养来帮助您早日恢复健康。鼻饲的时候需要从鼻腔插入胃管，插胃管时可能有些不舒服，但如果配合好会很顺利的，一会儿在操作时我会随时提醒您怎样配合，操作时我的动作也会很轻柔的，所以请您不要紧张，好吗？”在插管的时候，当插至咽喉部（约14～16cm）时，嘱咐病人“请您现在做吞面条的动作，对,好的,您做得非常好”在用注射器抽取温水和流质饮食后，先将注射器在自己的手腕处试一下温度，感觉温度合适了再灌注到病人胃内。通过教师的语言、态度和行为引导护生观察和评判。在随后的实训教学中，还可以让护生用角色扮演法，分别扮演护士和病人进行真人的鼻饲操作练习，然后让护生分别反思“在今天的操作中你关心病人了吗？你的关心体现在哪些方面呢？你觉得还有需要改进的地方吗？“”你在扮演病人接受操作时心里有什么感受呢？你对‘护士’的操作满意吗？”等等，请护生之间先互相评价，然后教师再对护生的操作及关怀行为进行评价，针对问题给出正确的信息，并将鼓励性和建设性的评价及时反馈给学生。通过上述环节，逐步形成和发展护生的关怀意识和能力。

2.3通过基础护理技术教学培养护生的人际沟通能力

沟通是人际关系建立的基础，在护理工作中，良好的护患关系是保证各项工作顺利进行的前提，也是开展优质护理服务的重要组成部分。然而，在教学中发现，大部分护生更倾向于对操作技能的掌握，却不知道该如何有针对性地与病人进行沟通。因此，作为担任基础护理技术这一专业核心课程教学的教师要积极承担起指导护生人际交往的任务，在课堂上为护生创造尽可能多的交流沟通机会，有意识地锻炼和培养护生的人际沟通能力。在基础护理技术教学中，采取课前发言、课堂提问的方式既可以考察护生对于基本理论和知识的掌握，还能锻炼护生的语言表达能力。有的学生在发言或回答问题时，声音很小，这时教师要及时鼓励学生再次大声复述一遍，并告诉学生为什么要这样做。在进行操作技能的传授时，教师可以灵活采用案例、情景、角色扮演、护理双向体验等教学方法培养学生的沟通交流能力。在进行操作示范时，教师首先要做好与“患者”的解释和沟通；在进行操作练习时，教师要向学生强调操作前、操作中、操作后和“患者”解释和交流的重要性，并在操作考核时，将护患沟通记入成绩，引起学生的重视，并促使学生主动练习和强化。

2.4培养护生探索实践的创新精神

教师可利用基础护理技术的操作实训课培养护生勇于探索实践的创新精神。为此，教师首先做到“以学生为主体、教师为主导、临床护士典型工作任务为内容”来精心设计教学活动，激发学生的学习兴趣和创新意识；其次，采取“教学做合一”的教学模式，实行任务驱动、项目导向，结合护士实际岗位的工作过程，将必需的知识和技能的传授贯穿在完成项目的过程中，学生边做边学，教师边做边教。教师在“教”的过程中更多地强调基础护理操作原则，而不去过分地强调具体的操作步骤，让护生有机会在实践中思索、探讨，不断改进和完善护理技术操作方法。

3结论

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(一)ICT技术、普惠金融对农民增收的影响

在ICT技术对农民增收的影响方面，通过模型1与模型3 -6的回归结果，发现农民移动手机拥有量对农民收入有显著正向影响，结果较为稳健。根据模型1的结果，当每百户移动手机拥有量增加1%，农民人均收入将增加0. 122%。这表明，移动手机在农村的普及，提高了信息的传输效率，为农民做出正确的生产投资决策提供了重要参考，对其收入增加起到一定的积极作用;与此同日寸，移动手机的使用，使农民能够及时掌握市场信息，拉近了农民与市场之间的距离，农民能够及时掌握农产品价格的变化，在销售农产品时会卖得高价，进而增加农民销售收入。许竹青等在研究ICT技术对农民农产品农产品销售收入的影响时，发现ICT技术对易腐农产品销售收入的回报率为19. 720%，而对耐储农产品销售收入的回报为6. 180%，均高十本研究的结果，这是由十只估算了销售收入的影响，没有扣除掉成本，而本研究中的收入为纯收入，是扣除各种成本之后的收入，从而使得回报率较小。

在普惠金融对农民增收的影响方面，每万人农村金融机构数量在模型2一5中对农民收入有显著正向影响，在模型6中影响不显著。尽管如此，其系数仍然为正，说明金融机构在农村地区的铺设，一方面，可以方便农民进行金融活动;另一方面，有助十农村金融机构向农民宣传金融知识，让农民充分了解金融活动，从而提高了农民的金融市场参与程度，这对十发挥金融机构调节配置资金的作用有一定帮助，从而有助十促进农民收入的增加。这与李明贤和叶慧敏的研究结论相悖，其原因是在他们研究中没有充分考虑到变量间相关性的影响，模型中同时放入了金融机构分布密度与从业人员密度，而这两个指标具有高度相关性，从而导致金融机构分布密度对农民增收没有显著影响;对十人均贷款变量，除模型6中对农民收入影响不显著外，其余模型中均有显著正向影响，根据模型2的估计，人均贷款每提高1%，农民收入将增加0. 102%。农民获得贷款后，会用十农业生产或非农项目的投资，实现金融资产向资本的转化，为收入增加提供了有效途径。

(二)交互作用对农民增收的影响

研究ICT技术与普惠金融的交互效应对农民收入的影响，是本文的重点研究内容。为探究这一影响，在模型3一6中加入了ICT技术与农村普惠金融发展指标的交互项。估计结果显示，除模型5外，移动手机使用量与人均农村金融机构数量交互项的系数在所有模型中显著为负，即移动手机拥有量的提高会弱化银行物理网点的收入增长效应，同理银行物理网点的增加也会弱化移动手机的收入增长效应。这表明移动手机拥有量与银行网点拥有量在增加农民收入方面呈现出一定的替代性，这是因为一方面基于ICT技术的农村金融创新业务对传统的依靠物理网点进行的农村金融服务具有一定的替代作用，前者一更能促进农民增收;另一方面传统物理网点的增加使得农民更倾向十选择人土服务，毕竟手机银行、自助银行等电子化金融服务对农民而言是新事物。这在一定程度上不利十先进ICT技术在农村地区的发展，如降低智能手机、互联网普及速度等，从而会降低ICT技术在促进农民增收中的作用。因此，这一结果从侧面证实了ICT技术与普惠金融的深度融合更利十农民增收;mobile与loan的交互项系数在所有模型中显著为正，即移动手机拥有量的提高会强化银行贷款的收入增长效应，同理银行人均贷款的增加也会强化移动手机的收入增长效应。ICT技术的普及和运用，使信息的传输速度变快，对十银行来说，可以借助ICT技术提高对农民经营活动监督的时效性，有效防范道德风险的发生，提高了农民贷款服务的可得性。对十农民来说，通过利用ICT技术进行贷款的中请和还款，与传统方式相比，手续更加方便快捷，降低了中贷与还贷过程的交易成本，会对传统的亲友间借贷的模式产生替代效应，进一步放大了贷款所带来的收入增长效应。此外，农民借助ICT技术获得便利的贷款服务的同时，也进一步掌握了相应的ICT技术，并通过连锁反应，向其它未使用过这一创新金融服务的农民进行言传身教，使更多农民参与其中。而借助ICT的贷款服务，需要现代化的ICT技术。从而整体提高了ICT技术在农村的发展水平，利十ICT技术促进农民增收作用的发挥。同时，也为农民凭借ICT技术所获得的生产投资信息提供资金支持，进一步放大了ICT技术的促进农民增收的效果。因此，这一结果直接证实了ICT技术与普惠金融交互效应，可以促进农民增收。

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关键词：体感交互技术；体感交互学习；资源研发

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）21-0096-03

国内外体感交互学习资源建设现状述评

体感交互技术是当前教育信息化研究应用的十大关注技术领域之一。在教学中，体感交互学习具有多媒体视听性和人机交互便利性等特点，它能够高效构建学习情境，融合信息感知，提供一种寓教于乐的信息化教学方法，并有助于支撑创新教学模式的实践探索。

近几年，国内外各科研及教学单位的技术开发者都在积极地研究拓展体感交互学习的应用，并取得了一定的进展。目前，体感交互学习研究主要集中在儿童体感游戏、孤独症儿童康复训练等方面的技术可行性和零散案例建设，其中微软公司开发的各种游戏体感软件已进入家庭。这些产品和研究均表明体感交互学习具有实际使用价值及广阔的应用前景。然而，对其在各教学应用场景、各学段、各学科中应用的研究，却尚未进入一定深度和广度的资源体系建设阶段。下面，笔者对南京市展开的体感交互学习资源的研究与开发进行分析与总结，以期能够充分发挥体感交互技术在教育中的应用。

体感交互学习资源的研究与开发

1.研发背景

2014年，南京市电化教育馆制订了《〈南京市教育信息化两年行动计划（2014―2015年）〉行动方案》，方案中的六大行动工程之一“基于网的教育”行动工程明确指出南京市要大力开展新技术、新媒体的研究与实验，并围绕中小学部分学科课程，在全市建设新技术教育应用体验中心（基地），逐步形成探索和推广的机制。

在此背景下，南京市电化教育馆开始了新技术在教育教学中的应用研究，体感技术被纳入研究之列。南京市第五幼儿园、南京市光华东街小学、南京市摄山中学、南京华之聚信息科技有限公司开展了体感交互学习资源在幼儿园、小学、中学中的开发与建设。笔者作为团队成员之一参与了体感交互学习资源的研究与开发。

2.研发思路

本项目的总体研发思路是针对不同学段及不同学科，有侧重地进行体感交互学习资源的开发建设。首先，从资源体系架构层面，综合考虑应用场景、学科、学段等因素。其次，体感交互学习资源建设紧扣学习指导纲要，发挥体感交互和测评两大技术特色，瞄准实际需求点，明确教学目标，选定适切题材，以游戏互动为形式，强调学生自主探究、参与度和趣味性。最后，通过“试用―反馈―论证”，提炼体感交互学习的不可替代的应用规律，总结其教育价值和使用效益，从而为体感交互学习资源建设路线图提供必要的案例和理论支撑。

研究表明，在学前教育领域，体感游戏不仅能够为幼儿提供视听与动作的多维度综合刺激，符合儿童学习感知和生理心理特点，潜移默化地培养走、跑、钻、爬、跳等动作技巧、音律舞蹈训练、常识认知、观察表达能力及其他适龄教学目标，而且能够促进儿童探索环境、理解世界、游戏与交流、表达自我、解决问题。

在基础教育领域，体感交互技术在创设情境及行为测评方面拥有显著优势，能够弥补常规教学手段的某些局限性。教学者可以围绕特定的教学目标（如安全自护和感统训练等），采用“情境引导+自主行为+智能测评融合”的智能交互功能，实现教学流程和效果测评，从而更好地激发学生的自主学习兴趣，养成自我管理意识及良好的认知思维习惯。此外，针对高年级小学生和初中生身心发育阶段特点，教育者可以弱化体感交互学习的低龄游戏化形式，强调学习辅助及效果测评工具属性。同时，体感技术还可用于体育或类似的教学场景，提供学生动作姿态的定量捕捉和测评数据，以信息化手段和数据来驱动教学方法创新。

3.建设目标

体感交互学习的研究推广需要丰富和持续的资源体系支撑。首先，需要针对场景、学科和学段的若干维度，归纳总结案例经验，建立体感交互学习资源建设的创新性、可行性、适切度、不可替代性、性价比等标准。其次，通过内容开发、案例建设、效果评估、标准论证的螺旋上升式的、循序渐进的研究过程，构建科学均衡的资源体系架构，提供资源建设路线图和内容开发指导，并加速实现其规模推广态势。

根据体感交互学习自身的特点，研究团队从架构和内容两方面构建体感交互学习资源体系，其内容为：①确定幼儿园、小学和初中学段体感互动学习适切开发的题材；②制作系列体感交互学习软件；③研究体感交互学习应用开发流程和使用环境参数；④建设应用案例，形成使用辅导材料和视频资源；⑤通过案例回顾、效果测评、文献调研、专家论证，建立资源建设路线图。

4.技术支撑

体感交互学习需要技术的支撑及硬件的保障。笔者所在的研究团队联合专业技术团队，采用了国际领先的Kinect体感开发软硬件平台、Unity3d跨平台游戏引擎、数字媒体动画创意制作、OpenCV计算机视觉开源平台及若干自研图形、图像和信号处理算法等手段来开发体感交互学习软件、课件和游戏等资源。

当然，仅仅依靠这些技术手段还是远远不够的，还必须具有界面的艺术设计和接受学习内容策划方面的专家指导，才能够为资源开发提供全面高效的技术支撑。

5.阶段性成果

项目执行两年来，笔者所在的项目团队针对体感人机交互技术手段在若干学习场景下的可行性及适用性进行了研究探索，从体感安全自护模拟训练、幼儿情境扮演游戏、体能技能训练游戏、感统交互训练和体育测评等五个系列构建了体感交互学习资源体系，并开发了配套的软件和课件资源。经过试用和迭代改进，这些软件和课件满足了基本的使用要求，并在开展各项研究和展示的活动中获得了一定的好评。

（1）体感安全自护模拟训练

针对学生在学校、家庭和社会中可能遇到的各种险情场景，项目团队通过技术模拟，构建了安全的代入式学习环境，由学生自主探究，以对应动作驱动虚拟场景的发展及动作因果的反馈，从而实现体感交互模拟演练。展开生命教育，培养学生的生存技能，强化逃生及安全自护意识。

目前已开发的资源有：①火场逃生资源：针对虚拟的校园火警突况，由学生动作驱动的体感模拟逃生训练软件，具有练习和游戏模式；②交通安全资源：学生在虚拟三维街道场景内学习过马路常识的体感模拟练习软件。

上述的资源均已在试点学校取得了较好的应用效果。接下来，项目团队还将继续开发诸如逃生路线演练资源，家庭和商场等公共场所的火场和地震逃生演练游戏、防袭击训练等社会实践和安全自护系列的资源。

（2）幼儿情境扮演游戏

项目团队从幼儿发展五大领域中选取合适的题材，构建了虚拟情境，让幼儿以角色动作进行互动扮演游戏。

目前已开发的资源有：①虚拟场景角色扮演游戏（小红帽郊游记、三只小猪、雪地狂欢等）；②实景视频和虚拟道具融合的交互游戏（超级舞者、职业换装扮演、儿童实像与虚拟玩偶互动游戏等）；③实景人物抠图融合虚拟场景的交互体验游戏（海底星空、世界大观等）。

（3）体能技能训练游戏

该系列资源属于融合体质、体能和技能学习目标的体感游戏。游戏通过屏幕虚拟场景动态引导学生运动、统计动作数据，从而实现随时随地可运动的游戏化体育应用形态。

目前已经开发的资源有：龟兔赛跑、踢足球（小学版、幼儿版）、保龄球（体验、抛掷方向）、猫接蛋（侧向走停折返跑）、体感弹球（侧向折返+上肢运动）、打地鼠（手眼协调）、切水果（手眼协调）、太空Boom（体质+反应）等。

（4）感统交互训练

针对特殊儿童的特点，项目团队利用体感交互技术的优势，结合人与器械、人与计算机的多重交互，辅助脑瘫、唐氏综合症、孤独症等感统及官能康复训练，提供测评数据。

目前已经开发的资源有：沉香救母感统平衡木和8字环训练软件资源（结合小学语文教材内容），并已在开展特殊儿童随班就读的南京市光华东街小学进行了常态化的应用。

（5）体育测评系列

体育测评具有依托体感（人置、姿态追踪和三维空间测距）技术实现对学生的动作进行捕捉、检测、指标判定及结果反馈的定量、定标测评功能。

目前已经开发的资源有：单杠引体向上、跳绳等体质锻炼测评软件。

反思与展望

两年来，南京市的体感交互学习资源建设取得了一些成绩。项目基本达成了预期的阶段性开发目标，验证了体感技术在游戏活动、安全自护、智障个性化训练、体育测评等应用场景的技术可行性和场景适用性，也取得了诸多的应用需求点的信息和思路，并初步地应用了资源开发成果。

篇7

关键词：增强现实；展示设计；前景

虚拟现实技术成为热门词汇，但并不是近些年才开始发展的。事实上，早在1965年，美国学者伊凡•苏泽兰就在国际信息处理联合会中首次提出了具有声音提示、交互图形显示和力反馈设备的虚拟现实构想。随后，人类开始了用实际行动探索虚拟现实技术。1966年，美国麻省理工学院研制出了基于模拟力量和触觉的力反馈装置的头戴式显示器。1989年，VPL公司提出“VirtualReality”的概念，并推动虚拟现实技术走向商业化道路。如今，计算机软硬件技术和数字交互技术快速发展，特别是GoogleProjectGlass的出现，使增强现实技术备受关注。随着增强现实技术的不断发展成熟，增强现实技术在飞行器与尖端武器研发、虚拟训练、娱乐与艺术、数据模型可视化等领域凸显出明显的优势与价值，基于增强现实技术的游乐设施、会展模式也不断涌现。可以预见，增强现实技术在将来会迎来更广阔的发展前景。文章以展示设计行业为例，分析增强现实技术在展示设计行业应用的可行性与优势，并展望该项技术在展示设计行业的发展前景。

一、展示设计行业的现状及发展趋势

展示设计是通过空间与平面设计创设特定主题的空间，不断调动观众的感官，吸引观众参与，以实现展品的宣传、促销目的。近年来，在党和政府的支持下，国内展览展示行业规模不断扩大，并保持着良好的发展态势。数据显示，2015年全国共举办展览9283场，同比增长15.9%，在展览会面积、观展人数上均显现出强劲的发展动力。当前，国内展示设计行业显现出展示手段不断更新、展馆类型不断丰富、展示内容与空间高度融合等新趋势，这些趋势均体现出以下共性特征：一是数字技术辅助实物展示。随着数字技术的不断发展，展示设计的展示手段、类型、内容等也日新月异。传统展示设计主要以文字、图片、模型的静态形式呈现，手段单一、内容单薄，不足以充分引起参观者的兴趣，也难以全面展现设计师的才华。基于数字技术的展示设计能尽可能调动声、光、电、影视等多项资源，且形式多样、展示内容丰富，可最大限度调动观众的视觉、听觉、触觉等多个感官，极大提升观众的参与积极性与参观体验感。二是注重情境参与性与趣味性。在互联网和大数据环境下，观众习惯了交互式、趣味性的信息接收方式，因而交互式、趣味性的展示模式更容易吸引观众的眼球。未来，展示设计必将引入更多创新技术，让观众享受跨越时空界限、如同身临其境的体验，使其能在展厅中畅游，获得视觉、听觉和触觉一体化的感知效果。

二、增强现实技术在展示设计行业的应用现状

增强现实技术(AugmentedReality，简称AR)基于网络跟踪、计算机显示、交互及定位技术，将计算机的虚拟信息在现实场景中显示，充分调动人们的视觉、听觉、触觉等感官，从而实现对现实场景的增强，强化观众对现实世界的体验。总体来看，增强现实技术具有显著的三维配准、实时交互和虚实结合特征。基于增强现实技术的展示设计可有效提升用户体验，借助RFID、自然图像识别等技术，可对室内三维空间坐标进行准确定位，从而将现实空间扩大到虚拟现实领域。国外在增强现实技术应用于展示设计行业方面积累了较多的经验。如，2012年印度的一场汽车展上，主办方基于增强现实技术，将象征新车XUV500灵魂的虚拟的野生豹带到车展现场，在现场引起了热烈的反响，成功吸引了全场所有观众的目光和兴趣，成功聚集了人潮并创造了话题。在该次车展中，计算机实时计算野生豹的运动轨迹，并调整摄影机影像的角度与位置，辅以相应的图像技术，使虚拟的野生豹得以在现实世界中展现并与人进行互动（图1）。国内增强现实技术在展示设计行业的应用仍处于初级发展阶段，较典型的有华堂展业在互动控制和多媒体技术等领域的探索，相关科研人员在增强现实领域研究了体感互动、智能体感手环控制大屏系统、卡片识别增强现实、移动终端增强现实等技术，在展厅设计上掌握了增强现实、多点触摸、多媒体显示屏、全息成像等核心技术。如，华堂展业为足球展馆设计的互动体验方案（图2），基于增强现实技术，利用摄像头捕捉人们的踢球动作并触发相应的射门动作，将虚拟的场景与真实世界的人物行为相结合，大大提升了观众的参与兴趣。随着互联网技术、大数据技术、人脸识别技术的全面推进，这些技术与增强现实技术配合在展览业内获得了广泛应用，为展示设计的形式、内容、手段和技巧注入了活力，极大地提升了会展服务的水平和效率，为行业发展提供了更大的想象空间。目前，由于人才、资金限制，会展活动对增强现实技术的应用不足，仍多采用传统的展示方式。展览中大多采用橱窗、展柜、贴墙的传统方式陈列商品，每件商品贴有对应的纸牌标签，用寥寥几行文字介绍商品品名、基本情况等，周边虽然也配有讲解员，但是对展品的介绍点到为止。这种单向的、缺乏交互的展示模式难以打动观众，因而也难以获得理想的展示效果。由此看来，在展示设计行业引入增强现实技术，从而增强展示与观众之间的互动，拉近展示与观众的距离，激发观众的参观兴趣，显得尤为重要。在未来的展示设计中，必须结合网络虚拟展示与实地展示等多方优势，通过品牌文化展示、科技展示、使用体验、促销互动游戏等方式提升展示的互动性、趣味性，从而最大限提升产品的展示效果。

三、增强现实技术在展示设计中的应用前景

1.对未来会展服务形式的影响

增强现实技术可以将过去以实物展示为主的展会服务形式转变为基于大量动态数字音频、数字模型及大容量计算机储存技术的虚拟实物和实景再现形式，通过生动、全面的虚拟现实场景增强观众的感官体验。以房地产展会为例，房产销售商组织展会的目的是将楼盘配套齐全、规划合理等优势展现给观众，而仅靠传统的手册、喷绘画、沙盘等展示形式是比较困难的。结合增强现实技术，通过设计AR情景播放的宣传片、经过特殊处理的视频、基于AR的大屏互动、立体阅读、游戏等场景，可以为观众营造更为震撼、真实的展会氛围，通过极强的互动性与真实性给客户带来全新的感受；亦可通过VR设备+AR显示的模式展现小区的虚拟现实场景，所有关于产品的信息介绍均以文字、图像、音频、视频的形式添加在虚拟现实场景中，使观众无需讲解员就可了解产品的详细信息，身临其境地感受自己的未来生活，从而大大提升了会展活动的举办效果，在未来会展服务中必将拥有良好的发展前景。

2.对未来会展服务效率的提升

随着增强现实技术与会展行业的结合，会展服务效率将得到大大提升。传统会展服务模式大多是讲解员向观众以无差异、灌输式的方式进行会展服务，而虚拟现实技术的引入将会注入更多个性化、自主式、体验式的元素。观众在参与过程中可沉浸在虚拟现实环境中，个性化选取所需讲解内容，亦可实现与虚拟环境的互动交流。同时，增强现实技术在展示中增加声、光、电、影视等元素，极大地增强了会展的趣味性、真实感和互动性，通过3D模型创设虚拟现实场景，使抽象的产品展示更加形象化、可视化，便于观众理解。由于基于AR技术的会展模式可以为观众展现全方位、互动化的虚拟现实场景，将主办方想表达的内容通过易为观众接受的形式予以表达，将会显著提升会展服务效果，也为企业提供了更多的商业机会。

3.对未来会展服务的创新的影响

增强现实技术不仅为会展服务形式注入了新鲜的血液，而且加快了会展服务的创新脚步。就AR技术本身的发展来说，当前较为流行的是人手交互的人机交互模式，即向机器传输手指、手掌和手势等信息实现人机交互。业界关于AR技术的研究不断推进，像基础3D模型、透明视频、场景展现、AR游戏、VR结合、大屏互动都是常见的AR技术表现形式。随着增强现实技术的行业渗透力不断增强，尤其是物联网、人脸识别技术、人工智能的不断发展，增强现实技术在展示设计中如虎添翼，增强现实技术的应用与研究也在不断推进。未来，普及度高、携带方便的智能移动设备将成为AR技术的重要载体，凭借智能手机的高清摄像头、GPS定位、强劲的CPU等，无须配置任何外部设备即可方便运行AR应用，如果将其应用于展会中，无疑将会成为吸引观众眼球的亮点。

结语

增强现实技术的核心理念在于人机交互，而展示的目的在于项目方与客户的交互。因此，基于增强现实技术的展示设计必然需要强调人机交互理念，通过品牌文化展示、科技展示、使用体验、促销互动游戏等方式吸引观众的眼球，从而最大限度提升产品的展示效果。当前，国内展示设计行业的增强现实技术仍存在许多技术难题需要攻克，如3D图像成像性能、自然图像识别的准确性及应用界面人机交互性能等，这些关键技术直接影响用户体验。随着计算机软硬件技术、数字交互技术、计算机图形学及微电子传感器设备的不断发展，基于增强现实技术的展示设计行业必将迎来光明的发展前景。

参考文献：

[1]贾菡.计算机图形学之父——伊凡•苏泽兰特.程序员，2005（11）.

[2]李翔宇.基于VRML的交互式虚拟漫游场景的应用与研究.天津大学硕士学位论文，2014.

[3]牛霞.虚拟现实在展示设计中的应用研究.西北大学硕士学位论文，2014.

[4]张亦弛.室内设计的新宠——AR（增强现实）技术.美术教育研究，2017（4）.

[5]全红艳，王长波，林俊隽.基于视觉的增强现实技术研究综述.机器人，2008（4）.

[6]吴帆，张亮.增强现实技术发展及应用综述.电脑知识与技术，2012（34）.

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关键词：虚拟现实技术；三维虚拟环境；人机交互；三维图形引擎；沉浸式

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）33-8066-03

伴随着制造企业信息化进程的不断发展，仿真建模在产品制造中的应用也由分散到集成，由局部到全局，并且更加注重可视化技术的应用和与用户之间的交互[1]。采用虚拟现实技术为相关装置构造虚拟环境可以摆脱传统仿真培训系统中所存在的一些不足，例如在软件仿真中，主要以图、图表、照片和现场录像等传统多媒体方式为表现手段，真实感和临场感都较为欠缺；而在物理仿真中，系统复杂、庞大难于实现，虚拟现实技术可以在很大程度上提高场景的沉浸感和真实感。

1　三维虚拟环境框架

虚拟环境的开发涉及了网络技术、并行处理技术、人工智能、高性能计算技术、模式识别、传感技术、计算机图形学、图像处理等技术，还涉及社会学、美学、气象、通信、物理、数学等学科，复杂程度可想而知。虚拟现实要达到实现自然实时交互和逼真的多种感觉的要求，其组成主要应包括几方面：虚拟环境生成系统，产生实时的图像；用以确定参与者位置和动作的定位跟踪系统；提供虚拟空间多用户协同交互功能的网络接口；含有CAVE、PowerWall、立体显示设备的沉浸式显示系统；提供立体声源和判定空间位置的音效系统；提供参与者感知力与压力的反馈的触觉和力反馈系统。

虚拟环境[2]框架的功能主要体现在：首先支持对象的属性和交互的订购，同时提供回调和事件的通知机制，支持HLA的各种时间管理策略，从而达到在全部联邦范围内的对象可以根据已给定的时序和消息传递关系来工作；其次是提供与各种对象定位、创建、删除等相关的服务，并且分类、统一组织管理不同功能和不同性质的仿真实体，即是对虚拟场景的结构和组织管理；最后还可以通过事件驱动和回调函数机制和场景对象组织、仿真对象管理功能集成，沉浸式人机交互设备和接口的集成。

根据软件模块[3]的分层结构，我们把系统分为三个层次，如图2所示，即用户界面层、交互层和数据服务，虚拟环境和仿真管理层。

界面层提供的用户界面输入可以接收用户对数据的访问请求，然后经环境和仿真层的相关转换成为对数据服务层的访问请求，然后数据服务层将其处理后通过中间层传送给界面层进行最终的输出。

实现虚拟场景的基础是三维图形引擎。现在，开发者较多使用可以提供功能强大模块的较为流行的绘制引擎，例如OpenGVS、CG2公司的Vtree和Multigen公司的Vega等，但是它们也存在很多不足：商业引擎开发缺乏灵活性，因为其一般都不提供底层开发接口，从而限制功能的扩展；商业引擎无法渲染出较为逼真的场景效果，浪费GPU的处理能力从而影响系统实时性；由于其功能繁多，产生冗余代码也多，影响其运行效率。

介于以上图形引擎的诸多不足，OpenSceneGraph（OSG）作为虚拟场景图形引擎，是一个跨平台的、开放源码的、高效的三维图形引擎，目前应用于高性能图形设计领域中，例如虚拟现实、游戏、仿真、科学可视化等。OSG不仅提供基于OpenGL的面向对象的框架，还有加快图形应用开发的附加功能模块和可扩展接口库。

2　基于情景上下文的虚拟交互

随着虚拟现实技术的不断发展以及人机交互在其中所占有的重要地位，虚拟环境和其参与者的人机交互作用赋予了新的内涵。沉浸式虚拟环境[4-5]让用户有一种“身临其境”的感觉，这也正是用户与对象之间进行交互的过程，其归根结底要解决如何操作和改造虚拟环境中的对象。

2.1　语义对象与交互行为

“信息透镜”概念指的是界面对象通过视图的不同缩放比例来显示相对应的外观信息，这是Jazz在可伸缩用户界面中提出的早期语义对象的概念；再如“按需提供细节（the　mantra　of　detail.on.demand）”的技术[6]是Ben　Shneiderman在信息可视化系统中提出的。

语义对象的定义可以从实现面向语义的高层交互隐喻的目标这个角度来诠释，一个语义对象由交互构件（interaction　component）、图形构件（graphics　component）、规则构件（rule　component）、和应用构件（application　component）　行为构件（behavior　componen0构成.在虚拟环境中的虚拟对象，它的语义一般包括一系列行为状态和规则事件。换句话说，存在于虚拟环境中为用户所感知的对象或者物体（包含其交互上下文的语义信息和外观几何信息）按照相应的规则反馈和相应所发生的交互事件，继而完成相应任务。

通过我们分析观察的上文所提及的事件，　在人机交互中多由用户所触发，一般分为虚拟场景中用户化身的位置变化即化身位置感应（PositionRps）和用户在虚拟对象[7]上进行各种交互操作的用户手势操作（GestOpt）。语义模型可以很好的解决场景图处理不好交互语义的问题，它是具有特定应用含义和组织形式的场景构成模式，达到易于操作处理用户界面的目的。

在实际操作中，我们一般会遇到的例如对象在化身可操作范围内时处于“可操作”状态，离开操作范围后变为“不可操作”状态，或者鼠标的各项操作和三维手势等。

1）规则构件[8]：在我们的现实世界里，有很多操作都会有特定的先后顺序，比如先倒水再喝水，在虚拟世界中我们把它看作是是否响应事件和如何响应事件，规则构件则表达了虚拟对象的交互规则和约束。另外，在现实世界里某些对象具有特定的供给属性，比方说人可以在水里游泳却不可以在陆地上，这就说明了水具有可以游泳的供给，而陆地不具备，所以规则构件还含有某些特定的供给属性，这也同时决定了某些对象的交互特性。

2）图形构件：在某些情况下，当我们需要对图形构件进行更进一步的抽象来实现高层交互语义时，接收的输入内容含有复杂的交互行为指令，这时图形构件就发挥了作用。它包含了虚拟对象的诸如纹理、颜色、材质、形状等属性、语音信息以及动态特征等，方便同一层次中的交互行为。

3）应用构件：当用户和虚拟环境发生交互时，当图形构件提供相应的视听觉方面的线索于反馈时，应用构件表达与之相关的应用任务，并由交互构件触发执行。

4）交互构件：交互构件可以处理基本的交互事件如点击和拖拽等，还可以处理完成给复杂的例如三维手势的交互性操作。它主要做了处理接收和交互分发的工作，处理接收转化用户的交互操作以及语义对象能够相应的交互事件，将其发送给行为构件来执行。为实现复杂的交互操作，分析和推理交互事件通过调用规则构件来进行。

5）行为构件：行为构件反应了虚拟环境中相应对象的各种行为，在人机交互的过程当中，通过调用图形构件的功能来实现执行对象的行为。这些行为描述了语义对象对对象状态变化和语义对象对用户交互动作的响应。行为构件接收交互构件所发来的查询命令，将反馈状态的信息发送给交互构件，交互构件因此来分析判断最终决定执行何种交互行为。

语义对象体系结构[9]中的各个构件之间通过查询规则状态、反馈对象的行为规则及状态或者功能调用来实现它们之间的通信，实现从输入“事件”到输出“反馈”的流程。在虚拟环境中，通过加入交互语义IS=来识别虚拟对象需要执行的交互任务。交互对象为Object，用谓词逻辑演算表达式来描述的触发交互行为的规则为rule，参与者和相应的交互对象所产生的动作为action，交互结果即所执行的交互任务为task，交互产后后的多感知通道级视听觉和触觉等的反馈为feedback。

综上所述，我们通过一张图来说明语义对象解析和响应交互事件的过程：首先，经过系统的分析整合，用户的实际操作封装成交互事件传递给正在交互的虚拟对象；其次，语义动作的生成，通过查询该虚拟对象的语义规则然后将交互事件附上特定的语义属性；最后，系统判断做动作反馈还是进行导航，还是选择、操作或者控制任务，如果是反馈，则包括纹理、材质或颜色等可视化表达信息和旋转平移等几何变换。

如何让用户根据实际感知来和虚拟环境进行交互？通过人机接口系统将虚拟环境中的压力、音响、图像等信息传送到这个封闭回路系统中的重要角色用户的感官，并及时的将用户的行为反应通过传感器进行测试来调整生成的序列。

所以，随着技术的日益完善，人已不再是被动的接受者于虚拟现实系统相对立，而是一个不可或缺的关键角色，这种观念引导着更加和谐的人与虚拟环境的关系，也让人机交互更加的人性化、真实化。

3　结束语

虚拟现实主要通过使用计算机及其外部设备生成虚拟环境，并且能够实现对其中的实体进行控制和交互操作。操作者能够很好地融入到虚拟环境中，达到一种身临其境的感觉。

它是集传感器技术、计算机图形学、计算机仿真、人工智能、人机接口等多种高科技为一体的人机交互技术。作为一种高级的人机交互技术，虚拟现实的研究主要围绕着提高系统的构想性、沉浸感、交互性来进行。随着对人类感知系统的不断深入研究，三维图形技术和多传感器技术的不断发展，虚拟现实作为一项实用技术，广泛的应用于很多领域，例如娱乐、训练、产品原型设计、教育、医疗、遥控操作等。

虚拟现实研究的热点也是重要的研究领域为虚拟环境，它是通过计算机生成听、视、触觉等感觉作用于用户，使用户产生“身临其境”感觉的交互式视景仿真系统。该文所构建的仿真虚拟环境的沉浸感还不足，可以通过结合虚拟现实技术中的传感器技术、人工智能等技术来加强，考虑逐步增加其它交互通道。

参考文献：

[1]　王晓伟.虚拟环境及其应用[J].计算机工程与应用，　1994，16（4）：60-63.

[2]　王红兵.虚拟现实技术——回顾与展望[J].计算机工程与应用，2001，37（1）.

[3]　薛晓明，敬万钧，刘锦德.虚拟环境交互技术研究[J].系统仿真学报，2001（S2）：549-552.

[4]　雷超，戴国忠.三维交互体系结构的研究与实现[J].计算机研究与发展，2001，38（5）：557-562.

[5]　李自力.虚拟现实中基于图形与图象的混合建模技术[J].中国图象图形学报，2001（1）..

[6]　刘贤梅.虚拟现实技术及其应用[J].大庆石油学院学报，2002（2）.

[7]　王炜，包卫东.虚拟仿真系统导论[M].长沙：国防大学出版社，2007.

篇9

论文摘要:本文分析了虚拟现实技术在建筑领域中的应用．井对相关问题进行了研究，最大限度地实现对建筑设计、施工、装修等的现实可行性与指导性。

“虚拟现实”(简称VR)，是一项综合性计算机图形交互技术，它利用计算机生成一种模拟的实物与环境，通过多种传感器设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境的直接交互。目前，VR技术已经在各个领域被广泛应用，如在建筑设计领域、城市建设领域等等。

一、计算机技术的引入

计算机技术用于建筑设计领域已有多年，但最早的建筑设计领域是先模仿传统工具的使用方式，表现为简单地模仿传统的图纸、图板、针管笔等的使用方法。例如计算机辅助设计(CAD)主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成，而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机可通过图形设备向设计者展示设计结果。之后发展起来的虚拟现实技术(简称VR)能创造身临其境的感觉，虚拟现实技术是迅速发展的一项综合性计算机图形交互技术。它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理，利用计算机生成的三维空间图像实现的目标合成技术，通过视、听、触觉，以图表及动画方式呈现，改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。目前，虚拟现实技术已经在各个领域被广泛应用，如在建筑设计领域、建筑施工领域、建筑装修领域等等。

二虚拟现实技术在建筑领域的应用

1．建筑设计领域

在建筑设计中既要进行空间形象思维，又要考虑到以用户的感受，是一系列的创新过程，包括规划、设计等。建筑物的实际效果受设计者的艺术素养、生活阅历、知识水平、设计水平、设计经验等主观因素的影响和限制，不同的设计者对于同样功能要求的建筑所设计的作品在外观上、环境的协调上可能截然不同。然而，如果应用基于真实感三维图形的虚拟现实技术则可以将设计者心目中的建筑方案以可视、可触、可听的方式展现给专家、用户，使他们能“身临其境”，提出自己宝贵的意见，达到优化设计的目的。同时还能大大减轻设计人员的劳动强度，缩短设计周期，提高设计质量，节省投资。

2．建筑施工领域

虚拟现实技术在建筑施工方面，也大有用武之地，可以进行大量方案的比较和优选。例如进行大型土方工程挖运系统的设计，最优设计是在日挖土量一定的情况下，如何确定挖土机与运土载重汽车的最优匹配，使挖运系统取得最好的整体效益。大型土方工程挖运系统的挖土机与载重汽车的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都计算出来进行比较，几乎是不可能的。对这一类问题采用虚拟现实技术来比较、优选，则很容易实现。再如对于有风险的大型工程项目，投资一旦失败，将会遭到巨大的经济损失。对这一类问题，可以利用虚拟现实仿真技术，进行仿真试验和评估，然后做出决策。同时还可以对不确定因素进行预先模拟。

3．建筑装修领

建筑装修设计是一个复杂的综合过程。在传统的设计过程中，装修设计师根据建筑图纸构造出虚拟的室内模型，并将其设计理念应用于室内模型，最后以多面视图、效果图、家具图、大样图和结构图等手段表达设计效果。然而，这种离散的平面表现模式使得客户和施工方难以全面地了解装修效果。另外，繁琐的工程量和造价估算过程也使得客户难以准确快速地对装修方案进行评估平选。如果在计算机中输入实际房间的模型，设计者身处所需装饰的房间，按照自己的构思去装饰、修改，并且可以变换自己在房间中的位置，去观察装饰的效果，直到满意为止，一切就将变得简单轻松。可以设想，在未来的装饰工程中虚拟现实技术将会代替现有的实际模型而显示出其强大的生命力。利用虚拟现实技术有效地提高了装修设计的效率，并且能够增强设计师和客户之间的沟通，增加客户对设计方案的满意程度。超级秘书网

三、虚拟现实的动态漫游技术

利用VR技术在空间数据库的支持下可以构造三维虚拟环境，人在进入这一环境后可以和计算机实现以视觉为主体的全方位的动态交互。一个建筑模型进行可视化具有多角度观察、放大、漫游、旋转、任意选定路线的飞行或点面结合行驶效果的动态显示及可视点的判别等功能。虚拟现实建筑设计还可以让人在虚拟的建筑环境甚至城市空间里，以不同的角度去窥视或欣赏其外部空间和内部空间的动感形象和平面布局特点。它所产生的融合性，要比模型或效果图更形象、完整和生动。

视景仿真和动态漫游技术，同时也是进行方案审察和评估的重要手段。利用VR技术在设计工程中可实时动态展示设计方案，可实时审视检查规划设计方案，及时发现问题，及时修改方案和细节。

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关键词：企业应用集成；Web Services；SOA；逻辑结构

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)29-7137-02

企业应用集成（Enterprise Application Integration，简称EAI）通过将一系列的方法、技术和工具组织在一起实现对不同应用的合并与协调，从而实现企业信息系统的集成。目前，传统的企业应用集成方案有：基于应用编程接口（API）的方案；基于分布式对象技术的方案等。传统的EAI方案在使用过程中，当用户群非常庞大时，通过点到点的传统集成方法就会变得非常困难；再加上各种技术规则不统一也阻碍了企业应用集成。因此，研究新的集成方案是是开发人员亟待解决的技术难题。。

伴随着网络技术的高速发展，人们提出一种新的利用网络进行企业应用集成的解决方案――Web服务（Web Services）。Web服务提供了分布式的计算技术，用来在因特网上通过标准XML协议和信息格式来展现商务应用服务。使用标准的XML协议使得Web Services平台、开发语言和者之间相互独立，已成为EAI解决方案的一个理想候选者。因此，本文在研究了Web服务技术的基础上，探讨了使用Web服务进行EAI的必要性，并进行EAI的逻辑架构和框架设计，并对基于Web服务的应用集成框架的安全性进行了分析。

1 Web Services技术介绍

1.1 Web Services技术

Web Services是部署在网络上的对象（或组件）集合。它采用对象/组件技术、使用标准的Internet协议、将功能展示在互联网和企业网内部，使用标准的Internet协议、将功能展示在互联网和企业网内部。Web服务的核心技术分别有：1）可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML），它可以作为定义数据描述语言的语言，如标记语法或词汇、交换格式和通信协议，用来实现企业内部和企业之间的电子数据交换；2）Web服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL），它是描述服务的基础规范，描述了Web服务的调用接口；3）简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP），它用于Web Service调用XML消息。SOAP是一个基于XML的，用于分布式计算环境下数据交换的简单、轻量级协议。Web服务使用SOAP作为它的标准通信协议；4）统一描述、发现和集成协议（Universal Description，Discovery and Integration，UDDI），是Web服务架构下的服务描述、发现和集成机制。

SOAP、WSDL、UDDI都是基于XML的协议，这三种技术通过使用XML协议来实现EAI，从而可以使数据在数据层上实现一致，解决了不同数据结构或、不同系统平台之间的差异，从而可以将复杂的数据能够简单的集成在一起。

1.2 Web Services的体系模型

Web服务体系结构是基于三种角色（即服务提供者、服务注册中心和服务请求者）之间的交互，交互主要有、查找和绑定操作，这些角色和操作共同作用于Web服务组件，即Web服务软件模块及其描述。在Web应用过程中，服务提供者可将用于访问的应用软件模块进行托管，描述Web服务相关信息，并将服务描述到服务注册中心；服务请求者使用查找操作来从服务注册中心检索服务描述，然后通过服务描述和服务提供者进行绑定操作，并调用Web服务实现信息交互，将这样的Web服务称为面向服务的体系结构（SOA），如图1所示。

从图1可以看到，面向服务的体系结构（SOA）共有三种角色：

1）服务提供者：自己的服务，并且对服务请求进行响应；

2）UDDI服务注册中心：是主要用于注册已经的Web服务，然后进行分类，并向服务请求者提供检索服务；

3）服务请求者：通过利用UDDI服务注册中心，来检索查找自己所需的服务，然后使用该服务。

如果应用程序需要调用Web服务，必须有三种操作，分别是：

1）操作：即服务描述，使服务提供者向服务注册中心注册自己的访问接口；

2）查找操作：即寻找和发现服务描述，使服务请求者通过服务注册中心查找特定种类的服务；

3）绑定操作：即使用服务描述来绑定和调用服务，服务请求者可使用服务提供者提供的服务。

2 Web服务进行EAI的逻辑架构

在企业内部中使用的应用系统中，在相应的应用服务器上进行系统集成，通过从多个内部应用，例如企业资源计划（ERP）、客户关系管理（CRM）等获取用于集成的有效信息，并提供一个入口点，来实现包括全部应用的业务处理。企业中集成应用系统通过内部应用程序使用私有UDDI注册中心来获取用于提供Web服务的相关技术，并且在企业内部局域网上使用这些服务。企业内部应用系统之间同样可以利用UDDI注册中心来实现、查阅相关的Web服务，达到实现系统之间不同功能模块的可重用性、共享数据、系统之间的无缝集成。而在企业外部，用户可通过互联网与企业集成应用系统交互，可通过以浏览器为主的形式呈现给用户，也可以作为用户接口层来使用。相应的经常被调用的Web服务信息以绑定的形式将在应用服务器中进行缓存，可以避免在动态绑定过程中花费巨大的系统资源和程序响应时间。

基于Web服务的EAI企业门户网站工作流程步骤如下：

1）在企业内部集成应用服务上提供各种Web服务，并在私有的UDDI注册中心进行注册；

2）用户在登录企业应用系统后，用户可向应用程序发出各种应用请求；

3）支持Web服务框架的企业集成应用程序通过查阅私有UDDI注册中心，就可以获得关于如企业资源计划（ERP）等各种应用的Web服务的相关技术信息，并将绑定信息发送给应用服务器，其中这些技术信息包括Web服务器的地址即WSDL绑定信息；

4）企业集成应用程序通过SOAP交互技术调用如客户关系管理（CRM）应用的Web服务器来获取相关的个人信息；与此同时，同样企业集成应用程序也是通过SOAP交互技术调用如企业资源计划（ERP）应用的Web服务获取相关信息；同理，企业集成应用程序利用基于SOAP交互技术调用其它应用程序提供的Web服务完成必需的操作，使用系统之间的各种应用程序；

5）企业集成应用程序将获取的信息惊醒格式化后，通过IE浏览器提供给用户使用。

3 基于web服务的EAI框架设计

目前J2EE技术和.NET技术是实现企业应用集成（EAI）和Web服务中两个最重要的集成平台，本论文重点探讨在.NET平台下基于Web服务的信息系统集成（EAI）研究。

在各个分布式系统中抽取相关的Web服务，并结合企业办公自动化系统，进行系统集成，把相关的Web服务在办公自动化系统中进行调用。企业随时可以开发新的Web服务，并集成到办公自动化系统中去。

基于Web Services的EAI框架图如图2所示，其中，最底层的数据库主要用来保证企业重要数据的存储、管理与备份工作；中间层中的数据服务子层利用ADO技术来访问数据库，来操作企业数据，同时也可以对获取的数据进行转换，例如转换XML文件与数据集之间的数据； Web服务子层则可通过调用数据服务子层的提供的数据访问组件获取数据集，来实现相关业务逻辑。而IIS则是服务器对外Web服务的应用平台，在Windows系统中常用。

表现层中主要是企业向用户提供的各种服务，包括Web服务、企业应用程序等，可以分为客户应用程序和企业规则子层两层。其中，企业规则子层中主要是一些企业规则组件，企业规则组件利用HTTP协议或SOAP协议来连接IIS提供的Web服务，实时读取数据或访问Web服务；同时，企业规则组件还可以使用一些技术手段来满足特定用户的各种需求功能。客户应用程序或页内代码通过访问企业规则组件来开发出满足特定用户需要的客户程序。其中，客户应用程序通过.NET Remoting技术访问企业规划子层，而网络表单则是本地调用企业规则组件。

4 小结

通过合理使用EAI，企业能后利用现有资源来提供新的服务。另外，由于采用标准集成方式取代种类繁多的专业集成设计，EAI大大简化了企业应用程序间的互联。更为重要的是，可以利用先进的技术结构作为开发基础，因此，采用EAI技术的新应用程序能比传统开发方式开发的应用程序更快的投入使用。可以说，Web服务为实现EAI提供了更多的技术服务和更好的发展空间。

参考文献：

[1] 何可立.企业应用集成（EAI）平台选型若干问题探讨[J].电力信息化,2008,06(05):40-42.

[2] 王希燕.基于J2EE架构的EAI系统的设计[J].电脑知识与技术,2007,(10):913-914.