新技術及其教學應用

新技術及其教學應用5.5.1虛擬現實技術1．虛擬現實技術概述虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR）技術是多媒體技術廣泛應用后興起的更高層次的計算機用戶接口技術，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設備運用戶“融入”到該環(huán)境中，實現用戶與該環(huán)境干脆進行自然的交互。VR系統(tǒng)的關鍵特性Immersion沉醉Imagination想象Interaction交互VR沉醉：使參與者有“真實”的體驗；交互：供應便利的、豐富的人機交互手段；想象：VR是針對某一特定領域、解決特定問題的應用，所以想象力是關鍵。5.5新技術及其教學應用依據虛擬現實的技術手段不同，可以把虛擬現實技術分為以下兩大類。①運用專用硬件實現的虛擬現實技術譬如：在視覺方面有頭盔式立體顯示器等；在聽覺方面有三維音響輸出裝置；在力覺、觸覺、運動感等方面有數據手套、數據衣，以及語音識別、眼球運動檢測等裝置。由于硬件設施的價格昂貴、操作困難，因此運用專用硬件的技術近期不行能普及。5.5新技術及其教學應用②在個人計算機上實現的虛擬現實技術可以應用VRML語言、全景環(huán)視技術、Java語言等等技術來實現虛擬現實，可以通過Internet傳輸相關信息，這時一般稱其為網上虛擬現實技術。優(yōu)點：運用簡潔，便于推廣。隨著Internet技術和虛擬現實技術的發(fā)展，通過Internet開展虛擬試驗或虛擬教學正越來越被人們所重視。2．虛擬現實技術的教學應用

（1）全景環(huán)視技術及其應用全景環(huán)視技術也稱360°全景環(huán)視技術，或基于圖像處理的Panorama（全景攝影）技術。它是把相機環(huán)繞360°拍攝的一組照片拼接成一個全景圖像，用一個專用的播放軟件在Internet上顯示。觀看者可以通過鼠標限制環(huán)視的方向，似乎在一個窗口前閱讀一個現實的場景。參見網站：://例：PixMaker全景環(huán)視圖片制作軟件

://pixaround

例：網上故宮——全景環(huán)視技術:///beijing/gugong.htm5.5新技術及其教學應用圖5-18全景環(huán)視作品：故宮博物院5.5新技術及其教學應用（2）VRML技術及其應用VRML（TheVirtualRealityModelingLanguage，虛擬現實建模語言）是一種虛擬現實建模語言，也是在Internet上建立3D多媒體和共享虛擬世界的一個開放標準。VRML常用于描述三維物體及三維場景，它能夠在WWW上構建動態(tài)的、具有豐富的傳感效應的虛擬環(huán)境。VRML文檔是一個擴展名為WRL的文本文件

或擴展名為WRZ的二進制文件（壓縮格式）VRML文檔一般包含如下部分：文件頭：給閱讀器供應文件的版本信息注釋：以＃號起先的說明文字節(jié)點：場景信息的單位。用來描述場景中的造型、燈光等屬性值：描述及變更節(jié)點屬性的大小VRML文檔實例:一個半開口的圓柱體#VRMLV2.0utf8Shape{#形態(tài)節(jié)點appearanceAppearance{#表面特性materialMaterial{}#運用默認材質和顏色}geometryCylinder{#幾何特性radius3height6sideTRUEtopFALSEbottomTRUE}}example2.wrl5.5新技術及其教學應用VRML文檔的編輯與顯示為了便利進行VRML文檔的編輯，一般接受可視化的VRML文檔編輯軟件，例如InternetSpaceBuilder、Canoma等。編輯過的VRML文檔可以在Internet上傳輸并由Web覽器進行顯示。在Web閱讀器中顯示VRML文檔時須要預裝一個簡潔的VRML插件。5.5新技術及其教學應用圖5-20網上虛擬美術館

VRML應用實例：EireNET（愛爾蘭美術館）是一個接受VRML技術建立的網上虛擬美術館（dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm）。5.5新技術及其教學應用5.5.2人工智能技術1.人工智能概述是一門探討運用計算機模擬和延長人腦功能的綜合性學科。人工智能也是一門涉及數學、計算機科學、限制論、信息學、心理學、哲學等學科的交叉和邊緣學科。與一般的信息處理技術相比，人工智能技術在求解策略和處理手段上都有其獨特的風格。5.5新技術及其教學應用2．人工智能的教化應用（1）智能計算機幫助教學智能計算機幫助教學（ICAI）是以認知科學和思維科學為理論基礎，綜合人工智能技術、教化心理學等多門學科的學問對學生實施有效教化的一門新的教化技術。5.5新技術及其教學應用ICAI系統(tǒng)由三個基本模塊組成：學問庫：包含學科學問和教學學問）；“學生模型”模塊：指明學生知道什么和不知道什么，代表了學生的智能活動；“老師模型”模塊：供應教學策略，負責指導系統(tǒng)如何向學生呈現教材，代表了老師的智能活動。智能人機接口：一個具有自然語言處理功能的人機界面。5.5新技術及其教學應用在傳統(tǒng)的CAI中，教學信息是按預置的教學流程供應應學生的，不利于學生主觀能動性的發(fā)揮。ICAI系統(tǒng)的優(yōu)點：因材施教通過智能系統(tǒng)的搜尋與推理，動態(tài)生成適合于個別化教學的內容與策略；通過智能診斷機制推斷學生的學習水平，分析學生產生錯誤的緣由，并向學生提出學習建議；通過對學生資料庫中全體學生出現錯誤分布的統(tǒng)計，智能診斷機制向老師供應教學重點與方式、測試重點與方式，以及題型的建議；為老師供應友好的教學內容、測試內容維護界面，無需變更軟件的結構即可調整教學策略；通過對學生模型、教學內容、測試結果的智能分析，向教學督導人員供應對任課老師教學業(yè)績評價的參考看法。5.5新技術及其教學應用ICAI系統(tǒng)實例:ADELE一個用于臨床醫(yī)學診斷的一個典型ICAI系統(tǒng)。由模擬角色、說明引擎、會話管理器三部分組成。在基于病例的臨床診斷應用中，ADELE系統(tǒng)向學生供應某一特殊的醫(yī)學條件和病例，讓學生通過練習和ADELE系統(tǒng)適當的引導來學習臨床醫(yī)學學問。圖5－22ICAI系統(tǒng)實例：ADELE

5.5新技術及其教學應用（2）專家系統(tǒng)是在一個特定領域內，以人類專家水平去解決該領域中困難問題的計算機軟件系統(tǒng)。專家系統(tǒng)將某一領域的專家學問、閱歷加以總結，形成規(guī)則，存入計算機中建立學問庫，并接受合適的限制策略，按輸入的原始數據進行推理、演繹，從而作出推斷和決策。專家系統(tǒng)的特征：①啟發(fā)性：不僅能運用邏輯性學問，也能運用啟發(fā)性學問；②透亮性：能向用戶說明它的推理過程，回答用戶的問題；③靈敏性：學問庫的學問便于修改、補充和精練。專家系統(tǒng)的基本結構學問獲得部分說明部分工作記憶區(qū)學問庫推理機人——機界面5.5新技術及其教學應用在Internet上有一些小型的專家系統(tǒng)可供用戶在線運用。例如，://expertise2go/shop/desktop.htm為了便于專家系統(tǒng)的開發(fā)，人們研制了稱之為專家系統(tǒng)外殼（ExpertSystemShell）的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間并極大程度地推動專家系統(tǒng)在教化領域內的應用。例如，InterModller（://parlog/）就是一個適合中學生運用的專家系統(tǒng)外殼。5.5新技術及其教學應用圖5－23“動物識別”專家系統(tǒng)實例

InterModller5.5新技術及其教學應用（3）自然語言處理自然語言處理探討運用計算機理解和生成自然語言的理論和技術。探討自然語言理解的目的是提高人—機交換信息的實力，使人更簡潔以自然的方式與計算機進行溝通。目前的探討與應用較多集中在手寫文字識別、書面語句的理解、機器翻譯、口語的理解等方面。5.5新技術及其教學應用（4）智能代理在環(huán)境中自主地搜集信息并合理運作，有效地完成用戶給定的任務。智能代理在教學中的主要應用有：老師代