新技术及其教学应用

新技术及其教学应用5.5.1虚拟现实技术1．虚拟现实技术概述虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术是多媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的计算机用户接口技术，它利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备运用户“融入”到该环境中，实现用户与该环境干脆进行自然的交互。VR系统的关键特性Immersion沉醉Imagination想象Interaction交互VR沉醉：使参与者有“真实”的体验；交互：供应便利的、丰富的人机交互手段；想象：VR是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关键。5.5新技术及其教学应用依据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现实技术分为以下两大类。①运用专用硬件实现的虚拟现实技术譬如：在视觉方面有头盔式立体显示器等；在听觉方面有三维音响输出装置；在力觉、触觉、运动感等方面有数据手套、数据衣，以及语音识别、眼球运动检测等装置。由于硬件设施的价格昂贵、操作困难，因此运用专用硬件的技术近期不行能普及。5.5新技术及其教学应用②在个人计算机上实现的虚拟现实技术可以应用VRML语言、全景环视技术、Java语言等等技术来实现虚拟现实，可以通过Internet传输相关信息，这时一般称其为网上虚拟现实技术。优点：运用简洁，便于推广。随着Internet技术和虚拟现实技术的发展，通过Internet开展虚拟试验或虚拟教学正越来越被人们所重视。2．虚拟现实技术的教学应用

（1）全景环视技术及其应用全景环视技术也称360°全景环视技术，或基于图像处理的Panorama（全景摄影）技术。它是把相机环绕360°拍摄的一组照片拼接成一个全景图像，用一个专用的播放软件在Internet上显示。观看者可以通过鼠标限制环视的方向，似乎在一个窗口前阅读一个现实的场景。参见网站：://例：PixMaker全景环视图片制作软件

://pixaround

例：网上故宫——全景环视技术:///beijing/gugong.htm5.5新技术及其教学应用图5-18全景环视作品：故宫博物院5.5新技术及其教学应用（2）VRML技术及其应用VRML（TheVirtualRealityModelingLanguage，虚拟现实建模语言）是一种虚拟现实建模语言，也是在Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML常用于描述三维物体及三维场景，它能够在WWW上构建动态的、具有丰富的传感效应的虚拟环境。VRML文档是一个扩展名为WRL的文本文件

或扩展名为WRZ的二进制文件（压缩格式）VRML文档一般包含如下部分：文件头：给阅读器供应文件的版本信息注释：以＃号起先的说明文字节点：场景信息的单位。用来描述场景中的造型、灯光等属性值：描述及变更节点属性的大小VRML文档实例:一个半开口的圆柱体#VRMLV2.0utf8Shape{#形态节点appearanceAppearance{#表面特性materialMaterial{}#运用默认材质和颜色}geometryCylinder{#几何特性radius3height6sideTRUEtopFALSEbottomTRUE}}example2.wrl5.5新技术及其教学应用VRML文档的编辑与显示为了便利进行VRML文档的编辑，一般接受可视化的VRML文档编辑软件，例如InternetSpaceBuilder、Canoma等。编辑过的VRML文档可以在Internet上传输并由Web览器进行显示。在Web阅读器中显示VRML文档时须要预装一个简洁的VRML插件。5.5新技术及其教学应用图5-20网上虚拟美术馆

VRML应用实例：EireNET（爱尔兰美术馆）是一个接受VRML技术建立的网上虚拟美术馆（dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm）。5.5新技术及其教学应用5.5.2人工智能技术1.人工智能概述是一门探讨运用计算机模拟和延长人脑功能的综合性学科。人工智能也是一门涉及数学、计算机科学、限制论、信息学、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。与一般的信息处理技术相比，人工智能技术在求解策略和处理手段上都有其独特的风格。5.5新技术及其教学应用2．人工智能的教化应用（1）智能计算机帮助教学智能计算机帮助教学（ICAI）是以认知科学和思维科学为理论基础，综合人工智能技术、教化心理学等多门学科的学问对学生实施有效教化的一门新的教化技术。5.5新技术及其教学应用ICAI系统由三个基本模块组成：学问库：包含学科学问和教学学问）；“学生模型”模块：指明学生知道什么和不知道什么，代表了学生的智能活动；“老师模型”模块：供应教学策略，负责指导系统如何向学生呈现教材，代表了老师的智能活动。智能人机接口：一个具有自然语言处理功能的人机界面。5.5新技术及其教学应用在传统的CAI中，教学信息是按预置的教学流程供应应学生的，不利于学生主观能动性的发挥。ICAI系统的优点：因材施教通过智能系统的搜寻与推理，动态生成适合于个别化教学的内容与策略；通过智能诊断机制推断学生的学习水平，分析学生产生错误的缘由，并向学生提出学习建议；通过对学生资料库中全体学生出现错误分布的统计，智能诊断机制向老师供应教学重点与方式、测试重点与方式，以及题型的建议；为老师供应友好的教学内容、测试内容维护界面，无需变更软件的结构即可调整教学策略；通过对学生模型、教学内容、测试结果的智能分析，向教学督导人员供应对任课老师教学业绩评价的参考看法。5.5新技术及其教学应用ICAI系统实例:ADELE一个用于临床医学诊断的一个典型ICAI系统。由模拟角色、说明引擎、会话管理器三部分组成。在基于病例的临床诊断应用中，ADELE系统向学生供应某一特殊的医学条件和病例，让学生通过练习和ADELE系统适当的引导来学习临床医学学问。图5－22ICAI系统实例：ADELE

5.5新技术及其教学应用（2）专家系统是在一个特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机软件系统。专家系统将某一领域的专家学问、阅历加以总结，形成规则，存入计算机中建立学问库，并接受合适的限制策略，按输入的原始数据进行推理、演绎，从而作出推断和决策。专家系统的特征：①启发性：不仅能运用逻辑性学问，也能运用启发性学问；②透亮性：能向用户说明它的推理过程，回答用户的问题；③灵敏性：学问库的学问便于修改、补充和精练。专家系统的基本结构学问获得部分说明部分工作记忆区学问库推理机人——机界面5.5新技术及其教学应用在Internet上有一些小型的专家系统可供用户在线运用。例如，://expertise2go/shop/desktop.htm为了便于专家系统的开发，人们研制了称之为专家系统外壳（ExpertSystemShell）的专家系统开发工具，大大缩短了系统开发时间并极大程度地推动专家系统在教化领域内的应用。例如，InterModller（://parlog/）就是一个适合中学生运用的专家系统外壳。5.5新技术及其教学应用图5－23“动物识别”专家系统实例

InterModller5.5新技术及其教学应用（3）自然语言处理自然语言处理探讨运用计算机理解和生成自然语言的理论和技术。探讨自然语言理解的目的是提高人—机交换信息的实力，使人更简洁以自然的方式与计算机进行沟通。目前的探讨与应用较多集中在手写文字识别、书面语句的理解、机器翻译、口语的理解等方面。5.5新技术及其教学应用（4）智能代理在环境中自主地搜集信息并合理运作，有效地完成用户给定的任务。智能代理在教学中的主要应用有：老师代