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多媒体教育应用的重大意义及发展趋势
 
慧聪网   2005年4月18日15时10分   信息来源:现代教育装备网    

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。 
 
 
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