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【關鍵詞】多媒體網絡技術 高校教學 整合 高等教育 信息技術
一、高校教學趨勢
(一)高校教學特征
高校與高中教學的方式方法及內容都有較大區別,剛進入大學學習自然會有所不適。高校教育將對學生的各方面能力進行培養,需要學習很多新的知識,教師在每章節不會有太多的講解,學生可能不易接受。高校的教育目的,是培養滿足社會需要的專業人才。學生上課期間所學知識畢竟有限,根本不能滿足對更多的專業層次上的需要,這就得利用網上的海量資源來實現更好地學習與理解。
(二)多媒體網絡技術優勢
1.語言環境。高校外語教學,是在課堂中創造和諧的教學氛圍,實現最大化發揮學生的主體性學習這一過程。多媒體網絡教學模式改變了從前的課堂教學模式的枯燥無味的氛圍,給高校教師的外語教學及學生的學習以輕松活躍的氛圍。
2.因材施教。因為學生與學生之間存在著個性差異,傳統式教材與課堂都不能恰好地滿足不同學生的學習需要。若要讓基礎不一的學生對所學內容有足夠的了解是很不容易做到的,但是多媒體網絡技術則有助于這一目標的實現。
3.海量資源。網絡給予了人們第二空間,它也為高校教學供給了海量的的資源。這些資源不只是電腦本地磁盤的內容,還有更多的是來自網絡,它們是世界各地資源的總和。這為高校教學提供了極大的便利。
4.自學革命。獨立學習的好習慣,可以為終身教育提供良好的基礎。自學是一種能力,也是必然趨勢。因特網可以跨越時間與地域,擺脫了專業與地區等因素的制約,這給每一個人提供了方便的自學環境,以實現自我的提高。
二、對高校教育的影響
(一)推進主體教育觀
高校教育不只是要學生能學知識,更重要的對學生的自學創新及發現、解決問題的能力給予培養。需要學生意識到,自身應當從知識的被動接收轉為知識主動獲取及思考的主體;另一方面,則要教師從信息的灌輸轉為幫助學生對信息的主動獲取。多媒體網絡技術則為此教學模式的實現給予了充分的條件。
(二)轉變教育觀
1.教育價值觀。伴隨著社會進步與高校教學中多媒體網絡技術的廣泛運用,站在教育的功能價值這方面看問題,滿足了社會需求,應將片面的唯社會(主體)價值觀改變為對人的主體價值給予充分地尊重,以使主體價值與社會價值更為協調平衡地發展。
2.教育質量觀。影響教學過程的多媒體網絡技術,對教育思想的發展也有深刻的影響,使全世界的教育信息化進程得以加快。現代的教育質量是以知識和能力的整體素質為衡量標準,將科學與人文精神的教育相結合,才能培養出真正適應社會發展的高級綜合型人才。
3.教育發展觀。高校應立足于多媒體網絡技術進行高校教學的改革,對校園現代化教育的基礎設施給予大力建設發展。憑借現代化的教育方式使信息的自動化傳播得以實現,其最終目標是對知識給予創新。現代化的教育方式能讓高校教育發生改革的因素,就在于它可以給予我們新的求知模式,更有利于創新知識,不然高校教育僅僅是培養更多對社會不適應者的工廠。
(三)對教師的要求
運用多媒體網絡技術的教學過程里,教師須掌握新技術的使用方法,高素質具備者方能將新技術的優勢發揮出應有的效果。除卻具備專業的知識以外,還應有寬泛的文化修養,熟悉計算機技術,熟練地運用現代化教育方式。為使教學效果有明顯的改善,高校可進行定期的“運用多媒體網絡技術教學”專題培訓,以使教師在理解技術與制作課件的技巧方面的能力得以增強。教師不僅精于業務,還得不斷拓寬自己的視野,對現代化的教育理論及方法展開學習,并積極探索發現教學過程里出現的問題,給予及時地解決,以不斷地積累總結經驗,最終開展良好的教學創新工作,以提高教學效率。
三、存在的問題
(一)有些高校的硬件設施未能滿足教學所需,會常出現硬件的問題,那么保證高質的硬件設施即是充分地發揮多媒體網絡技術教學優勢的前提條件。現階段我國的多媒體網絡建設仍在初級階段,即便已有很多學校建起了校園網,而真正用起來的并不多。多媒體網絡系統的規劃建設須注意軟硬件同時展開。
(二)數據傳輸量大且速度慢的因素,制約了多媒體網絡技術教學的發展。高速的網絡連接方式,譬如光纖從根本可解決這個難題,不過資金、網絡組成等方面的問題使得短時內不可能進行廣泛的普及。為了實現在慢速的網絡傳輸環境中運用多媒體網絡技術,得減小數據傳輸量。
四、發展趨勢
最頂尖的多媒體交互式發展是現實虛擬技術,現實虛擬的多媒體環境具有以計算機為基礎的高度交互特征,使用時可完全浸入計算機所幻化的虛擬環境中,而計算機的形式早已消失于體驗者的頭腦中。這種教學的輔助設備,減輕教師準備工作量、使教學時間得到縮短、教學效率亦得以提高,所以現實虛擬技術固然是多媒體技術的發展趨勢。唯有不斷地探索,充分地挖掘新的優勢,使多媒體網絡技術與高校教學更好地融合,并促教學模式的變革發展。
五、結束語
教學中對對媒體網絡技術的廣泛運用,給予了教育界尤其是高校教育新的發展空間。該文依據高校教學的特征,敘述了運用多媒體網絡技術教學的必要性,以及多媒體網絡技術對高校教育存在的各類積極影響與問題,并簡述其發展趨勢。唯有多媒體網絡技術發揮出其應有的優勢,方能實現多媒體網絡技術同高校教學的整合,以提升教學效率。
參考文獻:
摘要將多媒體技術應用于地理信息系統中的關鍵問題是:如何有效地管理多媒體數據和空間數據;其次,在區域分析過程中,怎樣實現多媒體播放功能.指出用擴充的關系數據模型作為多媒體數據模型較適宜;多媒體功能的實現則取決于多媒體數據的格式是否為RIFF格式以及對多媒體數據的應用要求.最后展示了多媒體技術在地理信息系統中的應用前景.
關鍵詞多媒體技術,地理信息系統,空間數據,屬性數據,區域分析,數據模型.
現今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發展,越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(geographicinformationsystem,簡稱GIS)軟件中,勢必大大增強GIS信息的表現能力,擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計:其一是怎樣將多媒體數據溶于GIS數據庫中,并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能;其二是在應用過程中,怎樣實現多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.
1多媒體數據的有效管理
通常,應用軟件中的多媒體數據有兩種生成方式:一種是媒體播放之前,將其數字化到數據庫當中,播放時從數據庫中取數據;另一種是播放時,邊生成邊播放.而GIS軟件中的數據庫又分為空間數據庫和屬性數據庫,即我們可根據媒體數據的特性或應用軟件的要求將多媒體數據分別溶于空間數據庫和屬性數據庫中.
1.1GIS數據庫中多媒體數據的管理
1.1.1GIS空間數據庫中多媒體數據的管理目前,多數GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態的,實際上,很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的,因此,GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態GIS(temporalGIS).時態GIS的組織核心是時空數據庫,即設計一個合理的時空數據模型是建立時態GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態GIS產品的時空數據模型,一但時空數據模型的研究有所突破,不僅能解決時態GIS的應用問題,還將解決空間數據庫中動畫數據的管理問題,即可通過使用動畫技術來實現在屏幕上動態播放時空過程.如動態顯示衛星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關時空數據模型,張祖勛[1]提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區域中每個狀態的全部信息,而只存貯某個時間的數據狀態(稱為基態)以及相對于基態或鄰近狀態的變化量.在此基礎上,建立分級索引,以便能快速找到所需的時空過程的數據.
要使用這種建索引的基本修正法,需要考慮兩個問題,一個是如何建立索引;另一個是如何設計用來描述兩個狀態變化量的差文件.
關于建索引的問題,筆者認為:基態,亦a,b,c,d分別表示時態GIS的4個時期;T.時間軸;t0,t1,…,tn分別表示時態在GIS某個時期的n+1個時態,其中tn為基態,即“現在”時態一次數據狀態——“現在”時態總是變化的,每產生一個新的現在時態,就應生成一個現在時態與前一次時態的差文件,同時根據現在時態所處的時間位置來決定是否產生新的索引差文件.以四叉樹為例,如圖1所示,當n為2i(i=2,3,…)的整數倍時,就需產生tn-2i~tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間,而又不影響對任一時態的檢索速度,可將tn-2i+1~tn-2i的索引差文件刪掉,所刪的索引名文件個數正好比新建的索引差文件個數少一個.
關于差文件,筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態的目標信息進行異或而產生的,這意味著差文件包含有兩類目標信息:一類是前一時態有而后一時態無的目標信息;另一類是前一時態無而后一時態有的目標信息.為了能根據差文件快速、連續地由一個狀態到過去另一狀態或最近另一狀態進行檢索,應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區分.(2)兩個狀態之間目標變化應是有對應關系的,即01(目標從無到有);10(目標從有到無);1N(目標從一個變成多個);N1(目標從多個變成一個),以及目標空間信息無變化,屬性信息有變化;目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索,在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明,當然,這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數據庫模型類似,差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成,差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.
1.1.2GIS屬性數據庫中多媒體數據的管理有些G
IS的應用中,認為多媒體數據是一種特殊的專題屬性數據.怎樣選擇多媒體數據的數據模型,使得既能遵循其自身特點,又能有效地建立起它與空間數據的聯系,是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.
目前,多數GIS屬性數據庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數據管理系統中,就必須對現有的關系模型進行擴充,使它不但能處理格式化數據,也能處理非格式化數據.楊學良[2]就這個問題提出了3種技術策略:將多媒體數據文件名作為關系中元組某列(或屬性);將每個元組作為一個完整文件保存;元組中存貯格式化數據以及非格式化數據的引用項,而非格式化數據單獨存貯.
對比這3種技術策略,第一種技術策略方法簡單、容易實現,適宜于對多媒體數據進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現并發控制和恢復,以及實現對多媒體數據進行編輯和拮取的應用,但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業屬性和多媒體屬性混在一起,這既增大了應用程序設計的復雜性,又不利于那些只需使用空間目標的專業屬性的一些應用的實現.為此,我們認為,在第一種技術策略的基礎上,增加一個或多個屬性項,用于存放多媒體數據的文件信息和數據流信息,當我們需要對多媒體數據文件進行特殊應用時,可根據文件信息和數據流信息對多媒體數據文件進行操作.
1.2GIS區域分析中多媒體數據的生成
多媒體數據生成的另一種方式是在GIS應用中,邊統計、分析運算,邊生成結果數據——多媒體數據.
1.2.1空間分析中多媒體數據的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術[3],因此,空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有:地形分析、疊加分析、緩沖區分析和網絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果,我們可用虛擬現實技術來實現.所謂虛擬現實[4]是一種由計算機生成的高級人機交互系統,即構成一個以視覺感受為主,也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境,使用者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗,有身臨其境之感.比如,可用虛擬技術來觀察地形分析或網絡分析得到的空間效果,使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等,使觀察對象隨使用者的操作而動態旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數據隨使用者的操作產生并顯示.
1.2.2統計分析中多媒體數據的生成統計分析就是用數理統計方法開展區域分析.數理統計方法主要有:統計特征值、研究兩種或多種地理現象之間的相關分析,通過一組實際觀測數據分析系統變量之間因果關系的回歸分析,以及主成分分析等.
為了更加形象化,我們可以將數理統計結果以直方圖、曲線、曲面或區劃圖表示,甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者,還可以配上解說詞,以增加系統的感染力,而表現這些現象的媒體數據是在統計分析之后由系統自動生成并播放的.
2GIS應用系統中多媒體功能的實現
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現,首先是受GIS應用軟件自身開發平臺的限制.多數情況下,GIS應用軟件的多媒體開發平臺宜選擇編程語言,如VC++,VB或BC++等,以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發環境確定下來,那么怎樣實現區域分析中多媒體功能
2.1空間數據庫中多媒體數據的播放
由前所述,空間數據庫中存貯的多是各期間的時空數據,這些數據的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同,所以應用程序不能直接調用MCI函數和API函數,必須根據時態GIS的空間數據庫結構,設計一個相應的動畫播放程序來實現動態顯示功能.
下面簡述動態顯示時態GIS中ti~tj狀態的算法步驟(0≤i≤j≤n,其中n為現在時態).(1)由基態開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態信息.(2)顯示ti狀態信息.(3)根據ti差文件,擦除ti狀態有而ti+1狀態無的信息,顯示ti狀態無而ti+1狀態有的信息.(4)i+1i.(5)當i<j時,轉(3);否則結束.
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如果用上述算法來實現動態顯示時空過程,還有很多細節需要設計.首先,在(1)步驟,從基態開始,逐級逐步檢索,每檢索到一個狀態差文件,就需根據差文件來生成該狀態信息,直到ti狀態處;其次,在(3)中,需要用到動畫技術,擦除前一狀態信息實質為恢復該處顯示內容,而顯示后一狀態信息之前,需保存后一處信息內容,再予以顯示新狀態信息.
性數據庫中多媒體數據的應用
一般來說,多媒體數據主要應用于兩個方面:一個是簡單播放;另一個是對多媒體數據進行編輯和拮取.對于前者,只要使用MCI函數或API函數按屬性數據庫中其他屬性的要求進行播放;對于后者,這就要求程序員熟悉多媒體數據文件格式RIFF,根據多媒體數據的文件信息和數據流信息,通過調用多媒體文件輸入/輸出函數來實現多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3多媒體技術在GIS中的應用前景
(1)實現資源信息的科學管理,提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數據信息形式,而在管理空間信息的同時,對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放,大大增加了信息的表現能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身,會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統.GIS和多媒體技術合為一體的這類系統會比以往的信息系統更具有表現力.比如房地產公司的銷售系統,既能表明所售住房的空間位置,又能從中檢索其住房環境及內部結構,而且可以動態地刪去當天已售出的房子,給出不同價格等;旅游導游系統,可以在為觀光游客制定導游路線時,就能對不同地方的景點產生身臨其境的感覺.總之,將多媒體技術和GIS技術相結合,是計算機應用領域的一個發展方向,它會改變人們的工作、生活、思維方式,推動信息社會的前進.
參考文獻
1張祖勛.時態GIS數據結構的研討.測繪通報,1996,(1):19~21
2楊學良.多媒體計算機技術及其應用.北京:電子工業出版社,1995.138~139
關鍵詞:多媒體教學 多媒體教學的改進 多維教學 人機合一
引言
最早的多媒體教學稱為視覺教育,由于條件限制只能局限于圖片、實物、模型等。17―18世紀,夸美紐斯和裴斯泰洛齊等人倡導的直觀教學主要采用圖片、實物、模型等直觀教具來輔助教學。本世紀后,隨著科學技術的長足進步,出現了許多機械的、電動的信息傳播媒體。最早問世的如照相機、幻燈機和無聲電影等,它們可以向學生提供生動的視覺形象,于是產生了所謂經驗的視覺教育的概念。
一、多媒體教學的正確理解
(一) 多媒體技術
多媒體技術就是計算機交互式綜合處理多種媒體信息――文本、圖形、圖像和聲音,使多種信息建立邏輯連接,集成為一個系統并具有交互性。簡言之,多媒體技術就是計算機綜合處理聲、文、圖信息的技術,具有集成性、實時性和交互性。多媒體技術已經成為教學的一種主要工具。現代教育多媒體的應用是傳統教育的一種升級,也就是利用現代信息技術科技來彌補傳統教育的某種教學缺陷,比如:把一個很抽象的東西用現代教學手段如動畫的形式表現出來,會使學生們一看就明白所要講知識到底是什么。
(二)多媒體教學
1. 多媒體教學的優勢
教學是一個過程。教學過程是一個促進學生身心發展的過程。它使人類的精神財富順利地向學生身上轉化,并走在學生發展的前面,激發學生自身發展中的主動性、積極性和創造性。多媒體教學是生動的、形象的教學形式。尤其一些物理、計算機、生物、地理等方面的學科往往是“百聞不如一見”。多媒體的應用可以使一些只能憑想象的東西展現出來給學生,或者以動態演示一個過程給學生看,同時它還增加了圖像、動畫、視頻、音頻等多種信息載體,信息的傳遞更加直接形象,從而可以使學生手、腦、眼、耳并用,提高接受知識和記憶知識的效果。另一方面,多媒體的應用使教師從繁重的板書抄寫工作中解脫出來,有利于教師專心地進行條理清楚、邏輯性強的精彩演講,吸引學生的注意力,得到更好的教學效果。
2. 多媒體教學的錯誤理解和錯誤運用
現在許多教師依然認為只要擁有一臺投影儀、一臺計算機就意味著教學現代化,教學質量就一定提高。不錯,從某種程度上講,多媒體教學確實提高了教學質量,提高了教學效率,但是我們充分利用了多媒體進行教學的有多少?那么怎樣在教學中運用好多媒體是個需要重視的問題。如果利用不當不僅教學效率低,而且教學質量還不如傳統教育,也會有許多局限性。比如多媒體信息量大、節奏快,往往會造成無效信息泛濫。在運用多媒體各種特效時應該用得恰當,就是多媒體用在“精彩”之處,用來激發學生學習興趣,控制好教學進度,即畫面節奏要適當,防止信息量過大而導致刺激過多,引起學生疲勞,影響學習效果。
(三)多媒體課件在教學中存在的問題
多媒體課件的設計也使許多教師容易忽視一些問題。多媒體課件在教學中占據著舉足輕重的地位,它的優勢在于信息承載能力高,并可在有限的課時內應用形象的圖片、生動的影像、逼真的音像、清晰的文字將大量的信息傳遞給學生,使信息量不再局限于課堂。一些多媒體課件,只是將書本上的東西機械地搬到屏幕,枯燥無味,引不起學生的興趣。通過教學實習,我調查了一些學生,他們普遍說教師的電子課件還不如教師在黑板上寫的效果好,提高多媒體課件的質量已經成為我們教師值得思考的問題。
二、多媒體教學的改進
(一)多媒體課件的改進及講演時注意的問題
1. 多媒體課件的改進
多媒體課件是教師教學經驗、教學方法的結合,教學內容的濃縮。課件的設計要遵循從整體到細節不斷分化的順序,對于重點要“集中掃射”,對于難點要“加強火力”。太大的信息量也會造成學生的疲憊感,畢竟學生的限時思考量是有限的,在向學生傳遞信息過程中也容易造成信息在傳播中丟失。另外,如果僅僅是把教材內容通過多媒體手段再現出來,材料只是單一的文字、書本內容的濃縮、簡述或小結,缺少動畫、圖像、視頻資料,由于表現形式單調,不能充分利用多媒體技術的功能,學生會感到興趣索然。由此可見,教師教育觀念需要進一步更新,對多媒體的認識需要進一步提高,師資培訓工作更需要加強。
2. 多媒體在課件中的應用要有個度
如何實現信息技術與教學整合,一線教師有著深刻的體會。教師適當運用多媒體輔助教學,可以使教學內容化靜為動、化虛為實、變模糊為清晰、變抽象為具體,增強教學的直觀性,有效地突出教學重點,突破教學難點,從而將教學引入一個全新的境界。多媒體技術這些獨特的優勢是傳統教學手段無法比擬的。但是,任何事物都有一個度的問題,如果在教學中運用多媒體過多過濫,不僅不會取得預期的效果,反而會適得其反。
3. 多媒體課件講演時注意的問題
過于華麗的多媒體課件效果也可能會適得其反。課件中大量使用音樂、聲音,畫面復雜,對于提高教學效果是非常有害的。不分場合的“背景音樂”實際上對學生觀察與聆聽是一種干擾;動畫可以將抽象的、現實生活中很難出現或不易觀察到的現象真實形象地表現出來,然而畫蛇添足的“動畫效果”只會引起學生視覺疲勞。講課時,為了突出教師自己的聲音,不宜使用背景聲音,當然在播放圖片、動畫或電影時,可以使用一些輕柔的背景音樂,但聲音應小。
(二)多媒體教室的改進
1. 多媒體教室存在的問題及多媒體教室的改進
教師在教學中是任何其他教學手段和工具所無法替代的。不板書,不僅降低了學生的感受性,也失去了必要的做筆記等主動式學習過程。在現在這個多媒體教學與傳統教學的過渡時期,很多媒體教室設計不夠合理,比如只有一個幕布,沒有傳統的黑板,這使得多媒體教學和傳統教學不能夠有效地結合(如果條件允許的話可以用觸摸屏代替黑板),使得多媒體教學失去了互動和過程的缺陷。還有就是多媒體應該輔助教學過程和彌補傳統教學的缺陷,許多多媒體教室都是固定的講臺和話筒,使得教師不得不整堂課都在固定的位置,一旦離開講臺多媒體就失去了多媒體的效應,比如教師離開多媒體教師機后就無法控制計算機的顯示內容,而且話筒也是固定在講臺上的,使得多媒體設備失去了效應。不離開講臺就會失去傳統教學的優勢,肢體語言的表達及目光交流也將變得遜色起來,因此我個人認為多媒體教室應該留有傳統的黑板(可以用電子手寫板代替),固定的話筒改為無線話筒,條件允許的話可以改為無線控制鍵盤或遙控的方式,使整個教學變得人性化。當然活躍的課堂氣氛也是不可缺少的,這有利于調動學生的活力和主動性。在設計多媒體課堂教學結構時,要注重設計師生雙向交流和促進相互作用、活躍課堂雙邊活動的課堂形式,以調動學生的活力。
2. 教師如何應用多媒體
一些教師在使用多媒體時,常常都是把注意力放在顯示器屏幕上,沒有注意學生的課堂聽課情況,這樣做得再好的課件都是大材小用。或者有的教師一味追求計算機操作水平的熟練,特別是計算機教師,最容易犯此類毛病,不顧及學生的接受水平,使得“教師的舞臺”成了真正的舞臺。我們應該結合自己的多媒體課件來輔助以往的復雜教學,不要把重心放在課件上,教師畢竟是整個課件的“導游”,要把學生們帶入一個知識世界,在這里教師要做一個好的“導游”,不讓學生們迷路的同時,也要他們學到東西,一堂課完畢后學生們應該對剛才那次“知識旅游”的過程記憶猶新。這樣知識點才會牢牢地記在學生們的心理。學生們能在輕松的同時學到知識,每一堂課不再是硬著頭皮度過,學生們出于主動在學習,這就達到了預期的教學效果。
教師不僅是知識技能的傳授者,而且要分析、綜合、整理來自學生的反饋信息、修改教學課件,使教學課件更具特色、更有適應性。由于多媒體課件的制作是件復雜費時的工作,目前許多高校均向外引進課件,這使得課件具有了普遍性或共性。在實現資源共享、信息互利的同時,我們宜采用引進與自主開發相結合,根據自己的教學經驗和個人特色,結合教學過程中的反饋信息,創造個性化的教學課件,從而使教學課件更具特色、更有適應性。
(三)采用多維教學彌補多媒體教學互動性不強的缺點
1. 多維教學的理解
所謂多維就是多思考、多性能、多功效。多維教學法就是指在教學中教師多角度、多系統地激勵、開拓學生思維,著重培養和提高學生分析、概括、判斷和遷移能力的一種教學方法。采用多維教學法,可以突破定向、單向思維式,使學生思維的角度靈活多變,思維的效度深刻鞏固,為現代化思維方式的發展創造極好條件。采用多維教學法,可以使學生突破機械接受的思維模式而形成一種積極主動、具有獨創精神的創造性思維模式。
2. 改變以往的教學方式采用多維教學
傳統的教學中,教師總是機械地把自己設計好的知識灌輸給學生,使學生自然地就處于被動的、消極的學習狀態之中。21世紀的發展趨勢要求我們的教育不能只注重傳授知識,建構主義認為,知識不是通過教師傳授得到,而是學習者在一定的情境即社會文化背景下,借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得。多維互動課堂教學模式是在建構主義學習理論和目標教學基本模式的前提下,讓學生在課堂上動手操作體驗,動眼觀察思考,動口表達議論,動耳感知體會,動腦思維創新,充分調動他們的各種感官參與到教學活動中來,突出了主體性,活化了思維。多維互動教學模式以生生互動、師生互動和人機互動來完成教學任務,彌補了多媒體教學互動性不強的缺點。
3. 多維教學與多媒體教學結合的意義
多維互動的課堂氛圍是指教學信息的傳遞方式不是單向和單一的,而是師生之間、學生之間、群體之間多向互動。“互動”是師生通過各種感官全方位參與,構成認知與情感的和諧多維互動的教學關系。要實現互動,必須貫徹學生主體性原則,讓學生成為學習的主人,多媒體教學就給多維教學創造了條件,多媒體教學也需要多維教學模式。當然在創建多維、互動的教學組織形式時要處理好諸多方面的矛盾,把握好度,防止由一個極端走向另一個極端,不能片面地追求形式的完美而忽略了教學效果,在多媒體教學中應該應用到這一點,這正是多媒體教學和多維教學相結合的意義所在。
4. 多維教學不再局限于學生的學習
我們應該多方面對學生教育,不僅要從他的學習上、心理上,而且還要從他的生活上進行教育,這樣才能使培養出來的學生具備多方面的素質。同時教師不是萬能的,在一個人的成長過程中,學校教育的作用最多占三分之一,另外三分之二是學生所受到的非學校教育(包括家庭教育、社會教育)以及學生自己的自我教育。教師不能做超出自己能力和范圍的事,只能在自己所能及的范圍內,盡可能地把自己工作做好――這樣,即使個別學生最終也沒有被“教好”,教師也問心無愧!
三、人機合一提高教學效率,讓教學效果趨近于極限
(一)人機合一的理解
這里的“人”指的是教師,“機”指的是教學媒體。人機合一就是教師能夠良好地運用多媒體計算機把教學過程發揮得淋漓盡致,彌補傳統教學的種種缺陷,延伸傳統教學的種種優勢,使教學達到完美。
(二)人機合一的難點
要做到人機合一也不是一件簡單的事,會受到各種主客觀因素的制約,尤其是人的主動性比較強,很難控制。就目前的實際情況來看,有些教師的傳統觀念仍然沒有改變,對某些教學媒體如計算機等現代教學媒體一直持有懷疑甚至否定的態度。有些教師即使已經認識到了教學媒體的優越性并將它們運用到課堂教學中,但是他們并不能恰當、合理地使用教學媒體,有時甚至盲目濫用,根本不考慮有沒有圍繞教學內容、教學目標,學生能不能接受,也就更談不上教學效率的提高了。在實際教的過程中可能出現一些教師事先在教學設計中沒有考慮到的事情,會受到各種主客觀因素的影響,這些都是很難掌握和控制的。
(三)人機合一的合理實現
教學媒體不僅要滿足教師各方面的需要,更重要的還是要考慮到學生方面的因素。因為教學媒體是教師教、學生學的工具,教師所做的一切工作都是為了提高教學效果、增進學生的學習。所以,雖然教師對所使用的教學媒體有自主選擇權,但他們也不能只憑主觀判斷,除了考慮教學內容和教學目標等因素外,更多地要把落腳點放在學生身上,目的就是要通過教師和教學媒體的協調合作來為學生能夠更好地學習服務。不同年齡階段的學生具有不同的學習特征,而每個學生又有各自學習的個性特征。
教學媒體是為教師的教和學生的學服務的,由于它在教學的實際應用中受到各方面因素的影響,并不是可隨意選擇的,所以要使教師和教學能夠有效結合還需要符合一些具體的教學原則,如:符合教學大綱的要求,遵循教學原則;依據現有的教學條件,圍繞著教學內容和教學目標展開;符合學生的心理發展規律;并非任何一門(節)課都需要使用教學媒體,要適度地使用,要恰當結合,充分發揮各種教學媒體的特長和教師的教學經驗。
結束語
多媒體教學以其獨特的優勢成為教學中一個重要組成部分。在當今重視教學質量的環境下,針對多媒體教學中遇到的各種問題,還需不斷總結經驗,加大研究的廣度、深度和力度,努力提高多媒體教學的效益,發揮多媒體教學這一教學模式的優勢,促進教育現代化。對教學媒體的正確使用并不是一朝一夕便能學會的,多媒體教學和多維教學有效地結合需要教師多年不斷地探索發現、總結學習才能達到效果,而目前信息技術的不斷進步、教學媒體的日益發展對教師的思想意識和媒體知識又提出了更高的要求。除了學校方面要加強教師關于教學媒體的選擇、使用、評價等方面的培訓以提高他們的自身素質外,國家和社會也應該采取相應的措施,如提高對教學媒體的重視程度,盡快讓先進的教學媒體在各級各類的院校中得到普及和應用;加強教學資源建設,設計出更多符合各種教學和學習的資源等等。
參照文獻:
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[6]李學農.多媒體課堂教學原則與方法的探討.中國醫學教育技術,2004.18.
關鍵詞:虛擬現實;采礦專業;教學
中圖分類號: TD43 文獻標識碼: A
在21世紀經濟和技術全面發展的新時代,智能化、科技化、電子化是一個更為突出的發展方向,虛擬現實技術的不斷進步,也是其走進了高校教學中,它能形象生動地表現教學內容,為學生營造一個更真實的教學環境,使其切身體驗,并且提高了學生掌握知識、技能的效率,達到優化教學過程,提高教學質量的目的。
一、虛擬現實技術簡述
虛擬現實( Virtual Reality,VR) 技術是目前計算機領域中引起廣泛關注的研究前沿和熱點之一,它利用計算機生成逼真的三維空間環境,通過視、聽、觸覺等作用于用戶,使之與環境直接交互,產生身臨其境的感覺。該技術是計算機圖形學、傳感器技術、多媒體技術、人機接口技術以及人工智能技術等多種學科技術的交叉與綜合。虛擬現實的特征可歸納為三個“I”,即沉浸、交互、構想。
一個虛擬現實系統必須具備沉浸感,用戶在虛擬環境中具有身臨其境的感覺,能夠自由的運動,觀看風景,就和真實的世界一樣。虛擬現實與通常 CAD 系統所產生的模型以及傳統的三維動畫是不一樣的,它不是一個靜態的世界,而是一個開放、互動的環境,虛擬現實環境可以通過控制與監視裝置影響或被使用者影響,這是 VR 的第二個特征,即交互性。構想性是指虛擬現實不僅僅是一個演示媒體,而且還是一個設計工具,它以視覺形式反映了設計者的思想,達到所看即所得的完美境界。
虛擬現實技術復雜,而且構成系統的設備比較昂貴,投資巨大,所以最初只在軍事、航天等少數領域得到發展。近年來,隨著計算機性能的提高和價格的下降,虛擬現實技術已廣泛應用于醫學、建筑和工程、科學、金融、電子商務、游戲和教育等方面。虛擬現實的三個基本特征沉浸感、交互性和構想性使之在教學上具有特殊優越性,其在教育教學領域中的應用前景非常廣闊。
二、虛擬現實技術在教學中的應用
虛擬現實技術與多媒體技術的主要區別在于不僅僅把圖片、文字、聲音和動畫結合在一起,更主要的是它為用戶創造了一個虛擬環境,用戶不再是被動地接受知識,而是主動的、多方位的和虛擬環境直接交互,從而獲得知識。正是這一特點改變了以往學生的學習方式,使虛擬現實技術進入課堂成為當前研究熱點。目前,國外已經開發出許多針對教學的虛擬現實系統。利用此技術可以建立“虛擬物理實驗室”,學生在虛擬實驗室里可以作各種實驗,親身體驗失重的感覺,使學生對物理概念和定律有了更深的理解; 在“化學虛擬系統”中,學生可以通過數據手套操作虛擬環境中的化學分子的運動,觀察分子結合的化學反應,由此學到現實教學中無法感受的知識; 在醫學院的教學中,虛擬現實技術更是發揮巨大的作用,利用“虛擬手術臺”使學生無需通過病人就可以迅速安全地掌握各種復雜的手術操作; 軍事院校學生利用飛行模擬器進行飛行訓練是一種最安全高效的訓練方式。此外,虛擬現實技術和網絡技術的結合產生了“虛擬教室、學校”,使網絡學習成為一種新的學習模式。
三、虛擬現實技術在采礦專業教學中的應用
(一)采礦專業教學特點
采礦工程專業在我國屬于艱苦專業,而且實踐性要求比較高,專業課程主要有《礦山測量學》、《礦山壓力與控制》、《采掘機械》、《井巷工程》、《通風與安全工程》、《煤礦開采學》等,在學習階段先后有三個實習環節,認識、生產及畢業實習。采礦專業的特點要求在教學中必須與生產實際相聯系,所設置的三個實習環節也是為這一目的服務。通過上課和實習,學生應該對采礦專業知識有比較深入的理解,能夠完成礦山規劃設計,但通過畢業設計環節我們認識到學生對專業知識的理解不夠透徹,尤其涉及到實際生產環節的設計,達不到預想效果,這說明我們的專業教學存在不足。
首先,在以往采礦專業教學中采用傳統的教學方式,課堂教學以黑板為工具,以單純教師教授的方法,向學生灌輸知識,課堂教學結合采礦實際不夠,學生的學習主動性、積極性不高,對專業知識的理解不夠深入; 其次,采礦專業實習地點在礦山,條件一般比較艱苦,下井實習具有一定的危險性,學生實習興趣不高。同時,由于受井下實際生產的限制或者實習經費不足的影響,學生真正深入現場的機會不多,由此引發學習和實際相脫節,最終造成采礦專業的教學往往達不到大綱要求。為此我們必須改進傳統的教學方法,結合專業特點,將現代計算機技術引入教學,發揮學生學習的主動性、積極性和創造性,提高采礦專業教學質量。
(二)虛擬現實技術的應用
該技術在教育教學方面的應用已經取得了不小的成就,也已得到國內外教育界的肯定,它的三個基本特征決定了將其引入教學必然會提高學生學習的積極性,給傳統教學注入新的活力。采礦專業教學主要有課堂教學和實習教學兩個環節,針對這一特點,利用虛擬現實技術可以分別開發“采礦專業課程虛擬教學”和“虛擬實習”系統,其中包括各門課程子系統和各種實習場景子系統。
在 《采掘機械》課中主要學習礦山機械設備工作原理和實際應用,其中的大型設備只能從書本中看到圖片,很難看到實際模型。應用虛擬現實技術可以開發出 “礦山機械設備虛擬系統”,學生在這個系統中不僅可以看到設備的結構,了解工作原理,還可以身臨其境親自操作這些設備; 針對《井巷工程》課程開發 “虛擬巷道系統”,學生可以進入巷道自由漫游,了解各種巷道的結構、用途以及支護方式等,同時可以發揮自己的想象性,設計各類巷道,完成之后立即進入巷道檢查設計是否合理,完成交互式設計,圖 1 所示為矩形巷道虛擬環境; 《煤礦開采學》是采礦專業最主要的課程,也是與實習環節聯系最緊密的,“虛擬礦山系統”的開發,既能滿足課堂教學要求,又為學生實習提供虛擬環境。圖 2 所示為綜采工作面虛擬現實系統,學生進入虛擬環境如同真正走入井下綜采工作面,不僅可以自由漫游,而且可以在工作面親自操作開動采煤機割煤、移液壓支架和推動刮板輸送機,這些內容在書本中是學不到的,即使在井下實習的時候也很難有機會如此近距離觀察,更不可能親自操作。圖 3、圖 4 所示為采場覆巖垮落動態虛擬系統,通過該系統,學生可以設置采場頂板參數,計算頂板的初次垮落步距和周期垮落步距,模擬各類頂板的垮落過程,在了解礦山壓力的各類假說的同時,掌握頂板來壓規律,為將來的實踐操作打下扎實的基礎。
圖1 虛擬巷道漫游系統
圖2 綜采工作面虛擬現實系統
圖3 采場覆巖垮落動態虛擬系統場1
圖4 采場覆巖垮落動態虛擬系統場2
結 論
虛擬現實技術在采礦專業的教育教學過程中的應用成果是較為顯著的,它的應用優化了教學過程、激發了學生學習的積極性、提高了專業教學質量,并可解決實習教學中的經費不足、實習環境危險和學生難以深入現場等問題。它的研究對探索和發展現代教育思想、提高教育技術水平、改善實驗實訓環境、培養具有創新意識和創新能力的人才具有深遠的影響。
參考文獻
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關鍵詞:軟件工程 多媒體課件 課件開發
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1008-925X(2012)O8-0185-02
隨著多媒體技術和網絡技術的快飛發展,各類學科的課件應用而生。但在開發過程不乏出現一些共同的問題,如開發成本過高、軟件質量低、重發開發等,這些問題給多媒體課件的開發和需求帶來了嚴重的影響。要解決這些問題,就要有正確的軟件開發理念。本文結合軟件工程的思想,淺析一下如何能夠更好地進行多媒體課件的開發與制作。
1、軟件工程思想簡述
人們曾從不同的角度,給軟件工程下過各種定義。但是不論有多少種說法,它的中心思想,是把軟件當作一種工業產品,要求“采用工程化的原理與方法對軟件進行計劃、開發和維護”[1]。軟件工程是指導計算機軟件開發和維護的工程學科,采用工程的概念、原理、技術和方法來開發與維護軟件,把經過時間考驗證明正確的原理技術和當前能夠得到的最好的技術方法結合起來,以經濟地開發出高質量的軟件并有效地維護它。
軟件危機是指落后的軟件生產方式無法滿足迅速增長的計算機軟件需求,從而導致軟件開發與維護過程中出現一系列嚴重問題的現象。主要表現在軟件開發費用和進度失控、軟件的可靠性差、生產出來的軟件難以維護等方面。
軟件工程借助工程學和經濟學的思想來指導軟件開發的過程,大量軟件開發實例證明了采用軟件工程方法進行開發,可以消除或緩解日益嚴重的軟件危機,從而提高軟件開發的成功率和生產率。
2、軟件工程和“課件工程”的對應關系
多媒體課件是指根據教學大綱的要求和教學的需要,經過嚴格的教學設計,并以多種媒體的表現方式和超文本結構制作而成的課程軟件[2]。可以說多媒體課件是指與課程內容有著直接聯系的計算機教學軟件,多媒體課件作為一種教學軟件,它屬于計算機應用軟件的范疇,適合軟件開發的一般規律。當前,課件正在逐步向系列化方向發展,內容和規模不斷擴大。這就要求蠶蛹科學規范的方法來開發和管理課件,軟件工程的方法就是很好的選擇,“課件工程”的發展趨向就是適應現實需要而產生的,其實質就是采用工程的概念、原理、技術和方法來開發和維護課件[3]。
在軟件開發過程中一個重要的概念就是生命周期,按照事物從發生到消亡的規律,一般將軟件生命周期劃分為計劃、分析、設計、編碼、測試及運行維護等階段。各階段的工作又細化成細小的子任務,并產生一定規格的文檔資料交付給下一階段,下一階段在上一階段交付的文檔資料的基礎之上繼續開展工作。這一思想應用到多媒體課件開發過程中非常必要的。
課件本身是個工程,要用工程的方法去處理。它也有自己的一個生命周期,下圖是軟件生命周期與多媒體課件設計開發各階段的映射關系。
從圖中的映射關系來看,多媒體課件作為一種輔助教學的軟件,它的設計開發過程中無不滲透著軟件工程的思想。課件開發不同于一般的軟件開發,它要涉及教育、心理、專業知識等各個方面。從圖中可以看出,將軟件工程的原理運用于課件開發是較為自然合理的事情,開發人員在課件開發時應經歷這樣的一個過程:進行需求分析、按需準備材料(分析教學大綱,把握教學重點),概要設計(采集教學素材,編輯腳本),詳細設計(選擇好課件制作工具,程序設計),軟件測試和維護。如何在較短的時間內投入較小的經費,獲得無論是從數量還是質量上來說都比較令人滿意的課件,引入軟件工程思想是非常必要的,但是往往還需要注意一些問題。
3、用軟件工程思想指導多媒體課件開發
3.1選題
選題是課件制作的關鍵。在制作之前,首先要研究分析課件的使用對象。以最大限度地符合使用對象的心里特征、認知結構,真正做到因材施教;其次要認真研究教材,做好選題論證工作,盡量減少不必要的投入。在選題時應注意結合設計工具特點。使得課件獲得較佳教學效果。
3.2 分析
分析包括需求分析和可行性分析。需求分析主要是明確課件的學科內容及所要達到的目標,弄清楚使用對象對課件的全部需求,并用相應的文檔準備的表達出來。可行性分析的目的是在選題之后,對問題的尋求一種在技術上可行、且經濟上有效益的可操作的解決方案。在課件的分析階段,要明確卡法課件所需要的經費、設備、人員以及時間做一個預算;明確課件是否具備運行的各種環境,包括硬件環境、軟件環境和教學環境。
3.3設計
在多媒體課件工程的設計中,包含著教學設計和系統結構設計。設計的主要任務就是將前面的需求轉變成軟件的表示形式,在軟件工程中又可以細分為總體設計和詳細設計。用軟件工程的思想指導課件設計,首先是以教學目標和教學對象的特點為出發點,規劃、實施和評價教學活動的全過程;其次,多媒體課件信息量大,具有交互性、集成性、控制性等特點,我們需要根據教學設計的結果對整個課件的體系結構、數據結構、用戶界面、交互方式進行分析設計,編寫相應的文檔。
制作編輯主要包含工具的選取、素材準備和編碼。這個階段是軟件集成階段,在完成了前面的設計工作后,要編寫相應的腳本,以此為依據來保證課件的質量、提高課件開發的效率。在多媒體課件制作中還涉及到素材的準備,因為多媒體課件是多種媒體信息的載體,在制作編輯課件時,需要采集制作相應的文本、圖像、聲音、視頻、動畫等素材。準備好足夠的素材后,制作人員就要根據教學目標和教學對象特點來選擇合適的開發工具或編程語言,將準備的這些多媒體要素組織成一個完整的,靈活的,具有科學性、教學性、藝術性的多媒體課件。
3.5 測試評價
測試和評價是開發時期的最后一個階段,是保證軟件質量的重要手段。按照不同的層次,測試又細分為很多種。在多媒體課件的設計制作中,要不斷的對課件進行測試,使其正常運行。對編制好的課件也要在實際的教學環境中去實踐,通過不斷的測試來發現課件中存在的錯誤和不足,然后進行修改和進一步的測試。評價也是這一階段重要的環節,對多媒體課件的評價是指依照一定的標準,檢查它是否達到預期的教育、教學要求和技術要求。
3.6修改和復用
在這一階段,制作人員主要是做好課件的修改和復用。在課件制作過程中,要根據評價結果合理地進行修改,以進一步提高課件質量和效果。復用這個詞是現代軟件工程中一個重要的概念,就是將已有的軟件成分用于構造新的軟件系統。多媒體課件開發中的重復勞動影響了課件開發的效率,引入構件復用能有效的緩解這一問題。通過構件復用,在課件開發中可以有效地利用已經開發出的課件,消除了包括分析、設計、編碼、測試等在內的許多重復勞動,從而提高了課件開發的效率,同時,通過復用高質量的已開發的卡鍵,可以有效地避免重新開發可能引入的錯誤,從而提高了課件的質量。
結語
多媒體課件是現在教育教學領域中必不可少的輔助教與學的工具,也是一種重要的教學資源。把多媒體課件設計與制作看作是一個大型的軟件項目,以軟件工程思想為指導思想,在課件設計中,嚴格遵循軟件工程學的各個原則,結合課件自身的特點,以此提高課件開發效率,提高課件質量。
參考文獻:
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[2]黃映玲。陳麗霞。黃丹 現代教育技術教程 華南理工大學出版社[3] 龔玉清 基于軟件工程的多媒體課件開發研究 華東師范大學
關鍵字 計算機 新技術 工程設計 工業設計
中圖分類號: TP311 文獻標識碼:A
1 緒論
工程設計是一切工程產品的開端,沒有工程設計就沒有工程產品的出品。所以這就要求工程設計有極高的安全性和穩定性,這是產品進入開發的階段的入口,也是一切流程順利進行的基礎。傳統的工程設計是依靠繪圖鉛筆和直尺進行,這樣的方式不僅僅消耗的是大量的財力、人力和時間,如果設計過程中出現稍微的誤差,面臨的將可能是大范圍甚至是全部的修改過程,這將會對生產造成巨大的壓力。但是計算機技術在工程設計領域的應用,很好的解決了傳統設計方式的弊端。多媒體技術、計算機技術圖學等帶來的設計方式,CAD等已經基本可以滿足目前工程設計方面的需求,而這些都是依托于計算機技術來開展的。
2 計算機設計技術簡介
2.1 發展特點
CAD系統是計算機技術應用到工程產品設計的基礎,CAD技術的出現,使人們從重復性的、繁瑣的繪圖過程中解脫出來,大大地提高了工作效率,同時,就CAD本身而言,也有著以下幾個獨特的特點:
(1)CAD采用的是最新式的軟件成果,并實時更新。計算機技術是飛速發展的,計算機技術的發展是一個不斷的完善不斷的創新的過程。這樣,就使得計算機工程設計沿著一個高效、便捷、智能化的方向發展。
(2)工作站的使用意義與方法。按照 CAD 系統的發展特點,逐漸地吸收了參數驅動、動態導航、特征造型等一系列的 Unix 工作站的精華。這樣,也能夠促進核心模型高效、簡潔的運轉。
(3)生成高效的國標工程圖在工程圖模塊中,視圖的產生、標注的能力以及國標化都是衡量軟件的重要依據。例如將零件輸入到軟件中,系統便自動完成對其基本點投影,并生成圖像,無需人為的去選擇邊界和區域。這樣,輸出的工程圖質量就有了明顯的提高。
2.2 CAD技術的發展趨勢
CAD技術屬于計算機技術的一部分,其發展趨勢也具有計算機技術的幾個典型特點,分別是:規范化、智能化和集成化。
(1)規范化。CAD系統的規范化發展主要體現在數據交換格式的規范化、數據模型的規范化和CAD資源利用的規范化。其中,對于數據交換格式的規范化,體現在其傳輸的內容上,而不僅僅局限在幾何數據上,更多的是進行一種參數化數據傳輸模式。在數據模型的規范化中,其采用的是STEP標準化體系。在CAD系統資源利用上,期間推出的各種零件庫、符號等都逐漸發展形成一個綜合性數據庫,這滿足了大眾的需求。
(2)智能化。計算機技術的智能化指的是隨著計算機技術的發展,軟件系統的更新和發展,該技術不再是僅僅滿足用戶的基本繪圖需求,而是更多的加入了分析和調整功能,說形象點就是讓軟件有了自己的“思維”,讓它更加“聰明”。
(3)集成化。對于軟件系統的集成化發展而言,集成的不僅僅是各種功能,同時也有軟件內部各個模塊的集成。系統的集成化設計讓系統成為一個龐大的、綜合的整體。在設計過程中,涉及到的計劃、構思、建模、設計、分析、優化和制造等環節組成了一個有機整體。
3 研究實例
(1)在工程設計領域的設計研究,CAD技術運用已經相當成熟。在產品最初的構思階段需要將產品的理念進行詳細的描述。首先是原理方案的設計。原理方案的設計是整個設計活動的第一部,所以這時要對產品的可行度做一個大概的評估,這涉及到經驗和知識的雙重考研。然后是設計過程的建模技術。當今的設計過程不再是簡單的將產品畫出來,同時還要對產品的存在進行分析和討論,這就涉及到在設計過程中對產品建模的問題。同時還需要對建模過程中可能出現的一系列問題有一個初步的預測。
(2)從工業設計的角度來講,工業設計是一種創造性的活動。工業設計的目的是為物品、過程服務以及他們在整個活動周期中構成的系統建立各個方面的品質。這主要從設計方法、設計規范和設計思維等三方面來體現。對于工業產品,設計思維是產品的靈魂。首先這個思維是體現在草圖紙上的。另一個因素是設計的文法從這一角度,將產品的造型、形狀、色彩等要素通過抽象的方式描述出來,包括造型文法、形狀文法、色彩文法等,是模塊設計的基礎之一。同樣,工業品設計過程中,會涉及到造型問題,對于造型問題,許多軟件一般都會推出特別的模塊進行運算設計,一般包括表面設計、串通圖形設計和移動特征設計。
4 結束語
現階段,由于國內的計算機技術發展時間落后于國外,造成了我國的計算機技術也落后于國外。但是我們在努力追趕,甚至部分技術已經領先或超越國外水平。由于CAD技術適用于各行各業,所以在不同的領域中,不同的專業上,發展狀況和發展程度也是不同的。但是其內涵和指導思想是一致的,尤其是近年來雨后春筍般出現的各種其他設計軟件的開發和推廣,計算機技術在工程設計和工業設計方面的發展是不可限量的。
參考文獻
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當代社會檔案工作革命性的變革,就是電子文檔的出現與管理問題,就是“無紙時代”的即將到來。它是擺在我們面前最重要的課題,也是最嚴峻的考驗和挑戰。電子文件的出現是一種記錄方式的變革。歷史上,記錄方式的變革一般要經歷幾百年上千年,但電子文件的出現是加速度的。它將在幾年內完全改變檔案工作的面貌。總體上看,歷史上記錄方式的變革大約經歷了四個階段:第一階段:原始材料的直接利用階段;第二階段:原始材料的粗加工階段;第三階段:紙質文件階段;第四階段:電子文件階段。
二、電子文檔發展歷程簡述
電子文件的出現,最早可追溯到20世紀50年代的美國和日本。當時的社會政治、經濟和文化的發展對辦公信息的處理提出了提高工作效率、加快處理速度和降低辦公費用的要求,這就使得辦公自動化應運而生。
一般地說,電子文件發展要經歷四個階段:第一階段:過程階段,在這一階段;許多單位開始采用電子計算機,電子文件充當形成文件的過程(工具)。機關單位首先形成的是電子文件,然后由電子文件;轉化為紙質文檔。這時候的電子文檔被稱為“草稿性電子文檔”。第二階段:輔電子文檔階段。這―“階段的基本特征是:紙質文檔為正本,電子文檔為副本。電子文檔的效力比上一個階段要高一些。第三階段:電子文檔階段。這一階段的基本特征是:電子文檔為正本,紙質文檔為副本;電子文檔的法律效力被確認,紙質文檔只在某些情況下使用。第四階段:無紙階段。這一階段真正進入了無紙電子文檔階段。人們在工作中已不再使用紙質文檔,以往的紙質文檔已成為“文物“。
在這里需要說明的是:絕對的無紙時代并不存在,因為紙質文檔會作為文物被人們保存起來。我們所指的無紙時代,主要是指我們在工作中已不再使用紙張,沒有新的紙質文檔產生。
三、電子化對檔案的影響
我們的檔案事業長期建立在紙質檔案管理的基礎上。而當我們的事業轉變為以電子文件和電子檔案管理為主要內涵時,檔案事業的許多方面都將發生直接和間接的變化。近期內,檔案業務工作的變化和檔案學理論的變化將會十分明顯。
檔案工作在長期實踐基礎上,以紙質文件材料為工作對象,總結出一系列業務工作流程及管理方法和原則。而電子文件的產生對傳統紙質文件的管理方法產生了革命性的影響,在操作方法上對傳統檔案工作進行了全面的變革,在理論體系上也要發生相應的巨大變化。下面,我們按照傳統業務工作流程來簡述電子文件對檔案工作的影響:
(一)立卷歸檔
立卷歸擋環節,是傳統文書工作和檔案工作的結合點。文書處理部門立卷,檔案管理部門接收,一年歸檔一次,這已經成為傳統檔案工作的固定程式。電子文件出現后,打破了這個固定的程式。在辦公自動化管理系統中,電子文件一經形成,馬上存儲到辦公信息數據庫中,并由文書處理人員、業務人員和檔案工作人員所共享。這就使得文件與檔案之間不在有明顯的界限,不再需要一年一次的立卷歸檔,而需要制定在電子文件環境下新的歸檔制度和立卷原則。
(二)分類整理
從檔案工作的分類整理環節看,這一環節一直是我們傳統檔案工作的重點,耗費檔案工作人員大量時間和精力。紙質文件材料只能逐份整理清楚,分類明確,歸入適當的類目,組成合適的案卷,對檔案信息進行有序化的處理,才能為以后的開發利用提供方便。紙質文檔的有序化是單一角度的,有形的,它無法實現多角度的有序化。然而,在辦公自動化系統中的電子文件由于可以得到系統迅速、有效、多角度、無形的整序,不再需要對它進行紙質文件那樣的組卷,實行多角度的隨機分類。可以由辦公自動化系統,根據用戶的不同需要,對電子文件進行自由組合分類。
總之,傳統檔案整理工作是一種有形的單一角度的物理整理,而電子文檔的整理則是大形的多角度的邏輯整理。
(三)檔案鑒定
從檔案工作的鑒定環節看,電子文件的鑒定方法也不同于傳統檔案。電子文件的鑒定過程演變為對某一系統信息數據庫的清理過程,操作簡化為刪除指令的輸入。同時,由于電子文件制作方便,將會產生比以往更多的文件,增加了文件的鑒定工作員。
(四)檔案保管
從檔案工作的保管環節看,電子文件出現后,多媒體技術的開發應用,豐富館藏被賦予了新的特殊的含義,也帶來了檔案保管方法的變革。現在傳統檔案的保管方式,給我們帶來的是庫房、檔案架、鐵皮柜櫥和排列整齊、裝訂漂亮檔案卷宗。而在辦公自動化系統,根本無需這些東西,電子文件載體所容納的信息量是傳統檔案根本無法比擬的。在檔案館(室)中,我們只能看到現代辦公設備和電子文件載體。也許我們辦公桌的抽屜里或計算機硬盤中,就裝著一個單位的檔案庫。傳統意義上的檔案庫已經不復存在,它被電子時代的電子文件數據庫所取代。
(五)檔案利用
一、電子期刊概述
1.定義。電子期刊(ElectronicJournal),也稱為電子出版物,網絡出版物。廣義上來講電子期刊就是以電子形式而存在的期刊,即利用電子媒體的形式出版和發行的期刊。學者J.Edwards認為文獻的閱讀或列印來自于使用者的電腦,而非紙本期刊者,皆歸類于電子期刊;國內有學者將電子期刊區分為無紙期刊、線上期刊、光碟電子期刊、虛擬期刊及電子期刊;目前使用較多的定義是凡脫離原始紙本印刷方式,而以各種電子媒體儲存、呈現、發行的連續性出版物,即稱為電子期刊。國外關于電子期刊的研究起步較早,對電子期刊的定義也較為多樣。如Garson與Howard將其定義為“一種以數位形式呈現的期刊”。Shackel對電子期刊定義為:“利用電腦去支援一個學術文章,從撰寫、評審、被接受到出版的過程,通過適當軟件的協助,一個作者可以輸入其文章到一個電腦系統中,期刊的編輯者、評審者、讀者乃至作者本人均可以在他們的電腦終端機中檢索到這篇文章。”Brandt將電子期刊定義為:“電子期刊是定期即以電子形式發出的資訊的組合”。相對于從20世紀70年代即開始研究電子期刊的國家,我國對相關內容的研究大致起始于90年代初,由于起步較晚,因此在電子期刊的定義方面,大多是引用或借鑒了國外的研究成果。總體上說我國的學者對于電子期刊的定義,目前有兩種觀點,一種是以其本身的字面特征為出發點,把電子期刊定義為:以數字形式存儲在光碟等介質上,并可通過計算機設備本地或遠程讀取使用的連續出版物。另外一種觀點是從電子期刊的不同發展階段及形式出發,認為電子期刊有狹義和廣義兩種,從廣義上看,電子期刊是指以連續性方式出版并通過電子媒體發行的期刊,包括各種可以以電子形式獲得的期刊,如縮影、光盤、聯機數據庫、網絡資源等不同方式。從狹義上講,電子期刊是指電子媒體連續出版發行的學術性機讀期刊。
2.電子期刊的發展歷程簡述。電子期刊是電子出版物中的一種,在電子出版物的不同發展階段,電子期刊的定義和內含也有所不同。蘭卡斯特(F.W.Lancaster)認為電子出版物的發展可分為4個階段,即以計算機印制印刷型(輔助)、電子與印刷型形式同時存在(并行)、僅以電子形式出版(單獨)、利用超媒體的方式使電子出版物的功能增強(多媒體)等4個階段。由此可見第一階段的電子期刊還不能稱為真正的電子期刊,它只是借由電子技術出版具有電子性質的印刷型期刊,第二階段是印刷版期刊的電子化,這是電子期刊發展的初級階段出版商所采用的最為普遍的出版模式,通常是將各自管轄的期刊資源作為資源基礎,經過掃描、校對等加工工序完成對印刷版期刊的電子化,并形成期刊資源數據庫,實現電子期刊的出版。例如Elsevier的ScienceDirect平臺和Springer的SpringerLink平臺等。第三階段已經形成了不依賴于印刷版期刊出版的純電子期刊的出版模式,此類期刊通常是指通過光盤、磁盤模式或者以郵件等模式出版發行的,純文本類電子期刊。第四階段的多媒體階段,是在第三代電子期刊的基礎上,增加了多媒體技術手段,使得電子期刊中又融入了各種視頻、音頻、動畫、圖片特效等視聽元素,更好地滿足了讀者的閱讀需求,這一階段的電子期刊通常都是選用的網絡出版模式。
二、電子期刊與傳統期刊之對比分析
電子期刊與傳統期刊由于其載體形式,出版模式的完全不同,從而在期刊的閱讀使用,出版發行,界面內容形式等方方面面都存在著根本性的差異。針對兩類形式的期刊,選出最具代表性的幾個方面進行對比分析。
1.攜帶及瀏覽方式。首先從攜帶和讀取的方式上來看,紙質期刊與電子期刊各具特點。紙質期刊的特點在于閱讀不限場地,方便攜帶,對于一部分有著閱讀紙質期刊愛好的讀者來說,電子期刊的閱讀體驗完全無法滿足其這方面的需求,但同時紙質期刊不適合大批量攜帶,僅限于小量刊物的隨身攜帶。而電子期刊的特點就更加顯而易見了,由于受到存取設備的限制,電子期刊的攜帶、閱讀均需要專用設備或介質的輔助,因而場地的限制、網絡的限制以及設備的限制等都會為電子期刊的攜帶帶來一定的困難。雖然現在MP4、MP5、手機以及平板電腦等設備的發展,使得各類設備都越來越方便攜帶,閱讀器的發展也使得各類電子出版物大行其道,但這類便攜式閱覽設備仍然要受到電源場地等的限制,并且長期使用此類設備也會對讀者的眼睛、頸椎等造成傷害。但電子期刊可以借由光盤、磁盤、硬盤等存儲介質大量儲存攜帶,這是紙質期刊所無法比擬的。從瀏覽方式來看,紙質期刊通常會引導讀者以循序漸進的方式閱讀文章內容,而電子期刊由于其自身特點,讀者可以根據其自身需求,有著重的挑選關鍵內容瀏覽,從而達到提高閱讀效率,節省閱讀時間的目的。
2.檢索功能。電子期刊的檢索可以根據不同的檢索項任意組合檢索條件,從而找到需要的期刊,比起紙質期刊的檢索要方便得多,而且檢索過程完全自主化,無需借助圖書館員的協助,更加快捷。同時電子期刊也具有紙質期刊的全文索引,文摘關鍵詞檢索等功能,大大提高了期刊的查準率和檢索結果的有效性。
3.交互性。紙質期刊對于作者與編輯部,讀者與編輯部,讀者與作者之間的溝通、交流一般限于信件、郵件的往來,而由于郵寄時間、距離、郵件的延誤、丟失、錯失等種種因素的存在,使得各自之間的信息往來不盡人意,問題的反饋又常常無時效可言。而電子期刊的流行則大大改善了這一情況,通過網絡征稿、投稿省略了許多中間環節,通過在線咨詢等方式使得作者和編輯部之間的交互性更強,問題的反饋也更加及時。而讀者也可以通過網絡訂閱期刊,不僅方便,而且快捷。除此之外,有的電子期刊甚至可以支持讀者對文章進行實時評論,或提供三方的網絡對話服務(如ChatRoom),可直接將意見反饋給編輯部及作者本人,不僅為編輯部的改進提供素材,也為作者的研究提供幫助。
4.存儲問題。紙質期刊的存儲需要較大的空間,體積大難于搬運是紙質期刊存儲的難點所在。雖然電子期刊具有體積小便于存儲的優點,但在保存時間上電子期刊遠不如紙質期刊的保存時限長。據統計硬盤的使用時限一般在10年到幾十年之間,光盤的壽命也超不過30年,磁盤更是可能會出現消磁、損壞等事故,所以電子期刊存儲必須要注意存儲介質的可用性,定期更換存儲介質,以保證數據的完整性,而只要注意防潮防蟲,注意存儲條件,紙質期刊則可以保存100年,甚至更長。
5.內容方面。在內容方面,紙質期刊由于受到版面、頁數等的限制,期刊內容也會受到相應的限制。而電子期刊受益于超鏈等功能,在內容和圖片上都有了更加寬松的條件,作者可以把需要展示的圖片和附加的說明或內容,通過超鏈的形式實現,從而在不影響版面效果的前提下,能夠更好的闡述問題。另外電子期刊在內容上還可以使用更多的多媒體手段,如加入動畫、音頻、視頻,并將其與文字相融合,給讀者全新的體驗。但從內容的連續性上看,電子期刊對于過刊的回溯性較差,通常只有近十來年的期刊回溯,而更早的刊物通常還是需要訴諸紙質期刊的查詢。
6.費用與開銷。由于電子期刊省略了印刷、裝訂、投遞等過程,故而節省了大量的紙張費用、印刷費用、裝訂費用及郵費等,降低了成本,所以讀者通常可以用較低的價格獲取大量的信息。除此之外,電子期刊還可以按篇購買,即讀者可以個性化的選擇自己需要的論文,而不用向紙質期刊那樣按本、論期收費,這樣就可以為讀者節省一筆不小的開支。
關鍵詞:城市規劃;虛擬現實技術;應用
中圖分類號:G710 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2851(2012)04-0236-03
一、虛擬現實技術的介紹
1.什么是虛擬現實技術
隨著計算機技術的不斷發展,虛擬現實技術成為近年來計算機軟件技術的一項新興技術。由于虛擬現實技術的直觀性很強,能在電腦上進行模擬仿真,比平面圖像更能說明問題,并且更具有經濟性,即省時間由省人力,能夠廣泛的為各個領域所運用。可以說虛擬現實技術給社會發展帶來的便捷將使其能夠大顯其道,虛擬現實技術的運用也是近年來的發展方向。
虛擬現實技術按照維度虛擬程度的不同分為三維虛擬技術和全維度虛擬技術。全維度虛擬技術是目前國外在虛擬仿真領域的研究,其研究內容是使虛擬技術完全脫離三位維度而向一個全立體虛擬環境發展。中國目前運用最為廣泛的是三維虛擬技術。而三維虛擬技術的運用正是本文重點論述的內容。
三維虛擬技術屬于三維圖形技術行列。三維圖形技術分為兩大類,一是三維虛擬技術;二是三維動畫技術,兩者都用于模擬真實世界和想象世界。由于兩者的應用原理不同,其應用領域也大不相同。
三維動畫技術采用的是傳統的計算機動畫,采用關鍵幀的方式制作,先進行三維預渲染,得到了完整的三維動畫視頻之后利用播放器將動畫播放出來,所以三維動畫技術被廣泛運用于電影、廣告等預先設計好的演示。
在此我將重點論述三維虛擬技術在城市規劃領域的應用和研究,之所以以此作為論題是由于三維虛擬技術在城市規劃上的應用最為廣泛,隨著時代的不斷進步,社會對城市建設、城市規劃的要求越來越高。網絡社會的概念不斷加強,三維虛擬技術能夠更好更便捷的為我們城市規劃建設服務。這種技術適應了社會現代化的要求,使虛擬仿真技術很好地運用在城市規劃設計上,為我們的城市建設工作更加省時省力并且能更加全方位思考。在計算機平臺上進行虛擬操作可以從各個方位多個角度思考規劃方案,能從早期發現問題解決問題。
由于三維虛擬技術的虛擬仿真性,使其更多運用在城市規劃建設的工作中。這一技術的擴充性和延展性很強,通過我們的不斷研究能使其在城市建設領域以及城市建設的其他領域起到的作用不斷加大,為城市建設事業帶來更多收獲。
2.三維虛擬技術的發展歷程
三維虛擬技術屬三維行業領域。三維行業在中國的起步時間是上世紀九十年代。自98年看是到現今其經歷了一個擴張時期,這是三維行業在中國市場大放異彩。目前在中國的三維行業可以分為以下幾個分支:1、電影、廣告;2、游戲;3、電視包裝;4、城市建筑,其中以城市建筑領域的運用最早也最為廣泛。
最早的三維技術實現平臺是由美國的Autodesk公司開發的3d Studio Max軟件。此軟件是一款基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件。早期的三維技術在中國建筑領域的運用由于技術原因有很大的局限性,三維技術只能實現建筑效果圖的繪制以及部分簡單的跑相機似的建筑動畫。隨著3D技術的不斷完善以及日益多元化的創作手段的出現,三維技術在建筑業所起的作用也日益增強。目前實現三維技術的主流軟件主要有:3ds Max、Maya、Softimage/XSI、Lightwave3D、Cinema4D、PRO-E、Rhino(Rhinoceros犀牛)等。由于三維技術的日益完善以及它所帶來的強大的經濟效應,三維虛擬技術的概念也日漸成熟。
三維虛擬技術是三維動畫技術的一種,與三維動畫技術的區別在于三維虛擬技術還具備三維動畫技術所沒有的實時性和交互性。三維虛擬技術是虛擬仿真技術的一種,是局限在三維空間之下的一種虛擬仿真,而虛擬仿真技術的另一種全維度虛擬仿真也被稱之為虛擬現實技術。這種技術出現在20世紀末期,它的出現引起了人們的廣泛關注。目前國外正在對此領域進行深入研究,我將在國外研究部分做出論述。
3.國內在虛擬仿真領域的研究以及存在問題
三維虛擬技術目前在建筑領域的運用有城市漫游動畫、建筑漫游動畫、房地產漫游動畫、小區瀏覽動畫、樓盤漫游動畫、三維虛擬樣板房、樓盤3D動畫宣傳片、地產工程投標動畫、建筑概念動畫、房地產電子樓書、房地產虛擬現實等動畫制作。
三維虛擬技術在我國城市規劃、城市建設的發展前景是不可估量的。由于三維虛擬技術的不斷發展,它既能帶給觀賞者身臨其境的感覺;又能模擬尚未實現或準備實施的項目的完成效果。從單一的幾何模型到復雜的動態形象,不論是道路、橋梁、隧道、立交橋、街景、夜景、景點、市政規劃、鄉村規劃、鄉村形象展示、數字化鄉村、虛擬鄉村、鄉村數字化工程、園區規劃、場館建設、機場、車站、公園、廣場、報亭、郵局、銀行、醫院、數字校園建設等都可以通過三維虛擬技術得以實現。
由三維虛擬技術和現代信息科學技術帶給中國經濟的發展空間正在不斷壯大;由它們所帶來的科技化、信息化、智能化的城市虛擬空間將成為21世紀的信息主流源。
二、虛擬現實技術在城市規劃領域的應用
1.城市規劃簡述
城市規劃指的是一個城市在一段時期內的發展計劃的設定,它研究的是一個城市在未來的一個發展動向,這其中包含了對城市地區的合理布局、城市的各項工程建設的合理部署。它是城市建設和城市管理的重要組成部分,也是城市建設和城市管理的重要依據。一個城市的三個重要管理階段是:城市規劃、城市建設和城市運行,而城市規劃則是三個管理階段中的龍頭。
2.城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性
在這個以知識經濟為核心的信息時代,計算機科學技術已成為全世界公認的本世紀最主要和最核心的科學技術,它已滲透到社會生活的各個方面,影響和改變著人類的思維模式和行為模式。它在城市規劃和城市建筑領域的作用更是不容小覷,隨著網絡技術的不斷發展與成熟,計算機輔助設計技術在建筑行業中的應用得到了進一步普及。
在城市規劃領域使用三維虛擬技術的必要性將從兩個方面進行:①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬術應用的必要;②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要。
①是從城市規劃建設方面來看對三維虛擬技術應用的必要首先,我們必須要了解城市規劃建設在設計上的設計內容。城市建設設計內容主要有:城市宏觀設計、城市中觀設計、城市微觀設計三個層次。
城市的宏觀設計指的是對城市的格局和形態的設計,具體為城市的整體分布、城市的功能組團、環境保護、土地利用等。在設計上更加注重城市的關鍵性特征和自然景觀構成。在進行城市宏觀設計時,評估的重點是看能否創造高素質城市環境和優美的城市視野,以此來鑒定城市宏觀設計的成功與否。
城市中觀設計是指設計城市空間與城市建筑之間的關系;具體內容有:用地布局、建筑設計、地標物建設、街道分等等,也就是城市的連接度與整體性、城市的體量與高度的設計。城市中觀設計的內容與宏觀設計的內容相輔相成,是中觀設計更加注重城市的視覺質量、人工建造物的城市角度和適宜度、城市整體輪廓與體量的協調、具體環境的設計與美化等。
在計算機運用上要解決城市建設視景的要求就必須要能再計算機上感官看見以上所說的宏觀、中觀、微觀三個層次的內容,具體而言就是:一是三維地形的顯現;二是城市密度、容積率的顯現;三是大面積三維建筑的顯現。四是能速重繪畫面進行實時仿真。而針對以上的要求,三維虛擬仿真技術都能夠一一實現,文章在前面具體分析了三維虛擬技術的技術性能。并且可以看出,目前來看運用三維虛擬技術進行城市規劃設計適應了時代性和科技性的趨勢。
下面我們看看三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用。
三維虛擬技術在城市規劃建設上的具體應用按地形而分可以歸為三類:一是局部地區城市設計研究;二是大范圍城市問題研究;三是區域規劃研究。
一是局部地區城市設計研究
城市設計的核心是研究建筑形體和空間要素之間的關系協調,從對城市的環境表現、具體建筑形體刻畫、整體模型處理和后續功能研發等方面來看運用三維虛擬仿真技術在制作時再合適不過了。
我們針對城市商務中心區的設計研究來具體說明問題,城市商務中心區設計是屬于典型的城市局部地區設計,由于范圍不大,我們在選擇計算機種類時可以選擇中高檔PC機進行制作。
然后,我們再根據現有照片、地形原有的平面、立面等圖紙資料進行交通設施、環境小品的建模,在三維虛擬技術環境下能夠高仿真建模,并且設置VEGA的漫游環境、添加動態模型等工作,最后將制作出的模型文件調入VEGA完成漫游。
二是大范圍城市問題研究
以新城區建設為例,新城區的建設規劃范圍更加廣泛,在建立三維仿真時重點應在規劃功能的設計開發上。
針對新城區三維仿真的主要功能應該有:方案替換、模型修改( 高度修改、位置調整等)、矢量規劃數據疊加分析、日照陰影分析。其中還包括目前的仿真軟件無法實現在漫游過程中的動態陰影的實現。
值得慶幸的是目前國內的以遙感為基礎的仿真軟件彌補了技術上的不足,運用此軟件不僅可以實現在固定觀測點上表現建筑在不同時間陰影變化的功能,而且也能夠實現地理屬性查詢。
三是區域規劃研究
在進行區域規劃的仿真時我們將遙感應用和三維仿真技術結合運用,這樣我們就可以實現建立以衛星影像為數據的城區漫游,在數字高程模型的基礎上進行區域地區漫游的制作,這樣既不影響對區域原有面貌的觀看,又能再此基礎上進行區域建設和改造,并且能實時對比,運作時即高效又準確,這樣的技術結合給我們的城市規劃提供了直觀而又客觀的分析手段。
②是從城市規劃管理方面來看對三維虛擬技術應用的必要
三維虛擬技術已經運用到城市建設的方方面面,城市規劃作為可視化技術需求最為迫切的領域之一,虛擬現實技術在其諸多方面有著廣泛的應用和發展前景,三維虛擬技術提供了非常直觀、準確、現時性強的城市規劃資料,這為城市建設發展、提高城市管理水平、提升城市規劃設計提供了強而有力的依據。
可以說,在城市規劃領域對三維虛擬技術的應用是時代的召喚、是技術的支持,三維虛擬技術是城市建設所必不可少的關鍵性技術。
三、從上海世博會對虛擬現實技術的運用來看未來虛擬現實技術在城市規劃領域的發展
1.上海世博會網上世博簡介
2010年的上海世博會區別于往屆世博會的最大不同就是此次上海世博會運用了虛擬現實技術實現了網絡同步的網上世博會。通過2008年中國北京奧運會場館的建設,中國的建筑漫游動畫創作的發展速度越來越快,并且在國內得到了廣泛的傳播。2010年上海世博會再次使中國的建筑漫游動畫得到發展和創新的機會。世博會的主題是:“城市,讓生活更美好”,伴著世博會的推廣,中國的建筑漫游動畫引起了社會各界的廣泛重視,使其得到飛速發展。更由于此次世博會的一大亮點是首次舉辦網上世博會,通過網上媒介,全面引入互聯網的傳播方式,采用交互設計和多媒體技術等手段,這更加體現出當下互聯網的強大以及建筑動畫漫游的進步神速。
2.網上世博會的緣起與構架
網上世博會,全稱網上中國2010年上海世博會,它是指通過互聯網技術、三維技術、多媒體技術,通過虛擬和現實相結合的方式把上海世博會上展示的內容呈現于互聯網上,搭建出一個能夠進行網絡體驗和實時互動的世博會網絡平臺。網上世博會是上海世博會的重要組成部分,是實體世博會的導引、補充與延伸,是上海世博會的兩大亮點之一。
能夠實現網上世博會這樣的創舉是由于網絡科技時代的蓬勃發展以及三維數字技術的不斷進步。網絡和三位數字技術的完美結合給予上海世博會全新的展現舞臺,使全球公眾突破了時空界限,使他們能夠全面參與世博,使我們中國的上海世博會實現了真正意義上的全球化。
首屆網絡世博會的三大主要特色是:三維展示、互動體驗以及全球共建。通過網上平臺吸引全球公眾參與世博會,使無法親臨食博會現場的觀眾借由網上平臺體驗世博會的精彩以及希望將上海世博會的盛舉作為非物質文化遺產長期保留,是舉辦此界網上世博會的三大原因。
網上世博會的架構由基礎平臺和網上展館兩部分構成。基礎平臺由組織者搭建,內容包括門戶網站、網上園區、基本功能等,網上展館則分為瀏覽型和體驗型兩類展館。瀏覽館具備基本瀏覽和展示的功能,它是以實體展館為原型,通過文字、圖片、音頻、視頻、動畫等方式進行三維展示,瀏覽型展館由組織者為需要援助的參展方免費開發。體驗館是瀏覽館的增強版,瀏覽型展館在以瀏覽和展示為基本功能的基礎上,可實現其它更加豐富的功能和特效,網上參觀者可以得到更生動的互動和體驗。參展者還可以建設實體世博會中不具有的虛擬拓展空間和展項,利用更豐富的虛擬技術及手段延伸和拓展參展方網上展館所希望表達的意境和理念。二者相輔相成,完美呈現網上的世博會。
與普通網站相比,網上世博會的區別在于它能夠提供給觀眾全面的三維視覺體驗,網頁游客能夠主動操控三維圖像的角度。網上世博會的整個展示內容其中包括,世博園區、世博園片區、展館外觀、展館內景以及主要展項等都將進行三維數字化的制作。
與普通網站的最大區別在于網上世博會可以將組織者的建設內容和參展者的建設內容二者共存于一個平臺之上。也就是說網上世博會具有“全球共建”的特點。
3.三維數字化技術實現了網上世博
由于虛擬現實技術的先進性,使實體世博園區中的建筑、道路、綠化、設施等通過三維虛擬技術在網絡上實現了虛擬再現。在網上模擬的天空、云彩、太陽、燈光、裝飾、材質等效果通過CG技術在制作,使模擬效果很好地接近真實場館的場景。展現在網上游客眼中的每一個場景都是一個三維的空間,參觀者只需要通過鼠標和鍵盤操作就能夠輕松實現旋轉、升高降低的操作,在進行鳥瞰時也也可以通過放大、縮小來調整的場景范圍,獲得全方位的空間體驗。展項展示是網上世博會的有一大亮點,通過網絡,游客能夠進入場館和展項發生近距離的互動,游客可以多角度觀察或“觸摸”展項,特別是一些實體世博會現場不能觸碰的展項,在網絡上可以實現參觀者的觸碰愿望。參觀者還可以自由的旋轉縮放感興趣的物品,同時還可以通過圖片文字、動畫、FLASH等多種數字媒體形式了解到對展項的知識性介紹。不僅如此,游客可以在C/S上通過系統提供的部件,組裝個性化的展項,讓其它游客看到自己的作品,并且發表點評。
網上世博會的虛擬拓展空間可以由參展者根據自己的意念記性無限制的設計開發,由于不受現實空間的限制,參觀者可以延伸和拓展實體展館所希望表達的理念和意境,虛擬展項為參展者的主題演繹提供了進一步發揮的空間。
網上世博會由于運用了數字化技術作為包裝,它展示了數字化技術神奇的魅力,也使我們的實體世博會區別以往世博會的不同,使其大放異彩,網上世博會成為上海世博會乃至世博會歷史上的一個至高點。
四、結論和展望
從2000年的悉尼奧運會場館設計到2008年北京奧運會的成功舉辦再到2010年上海世博會的網上世博會亮點的產生,三維仿真虛擬現實技術正在朝向越來越先進的領域發展,特別是它在城市建設及城市規劃上的運用可以說是越來越廣泛,所起作用也是越來越突出。以2000年悉尼舉辦奧運會為例,悉尼在2000年時為了奧運會的順利召開以及加強對城市的推廣,悉尼市建立了全市三維仿真平臺,目的用于城市的信息服務、交通分析指揮、城市建設管理等方面,由此取得了巨大的成功。為了能夠順利申辦2008年的奧運會,加拿大的多倫多城市也使用了虛擬現實技術對城市進行管理和規劃。
在我國,北京、上海、深圳等大型城市在利用三維虛擬仿真技術運用于城市建設方面也已經取得了一定的研究成果,而利用三維虛擬仿真技術的方面是輔助城市重要地段的建設以及大范圍的城市設計研究。例如在北京商務中心區、上海浦東開發區、深圳福田中心區的規劃中均進行了城市三維仿真技術的初步嘗試,并取得了較好的效果。
三維虛擬仿真技術的主要作用在于以城市現貌為基點,融合規劃方案后模擬項目實現后的城市景觀,并且能夠進行多角度動態審視,全面評估城市設計的規劃方案,這為城市規劃建設和領導決策提供了更為直觀、可靠、科學的技術手段。
將三維虛擬仿真技術運用于城市規劃建設的優點與好處在于:
①提高了城市設計規劃方案的設計和修正效率;
②豐富了城市問題的研究角度;
③提高了城市建設項目的評估質量;
④提高了城市建設項目的管理能力及效率;
⑤提高了為市民公開展示宣傳城市形象的效果。
目前,國外虛擬仿真技術顯出其極大的優勢,國內正在迎頭趕上。從目前我國對三維虛擬仿真技術的運用而言,可以看出我國的三維仿真技術發展水平已經有相當不錯的程度。從三維仿真技術在我國城市規劃上的運用的效果來看,三維仿真技術在我國城市規劃中的應用前景是非常廣闊的,而且我們相信,三維仿真技術會使城市規劃產生技術性的革新,會極大地拓展和豐富城市規劃的工作思路。
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