交互式远程教学系统（共12篇）
交互式远程教学系统 篇1
1 引言
莱钢有些物资在生产现场需要进行计量发货, 录入信息较多, 计量前没有发货单可供计量人员在远端录入, 计量物资的相关信息需要人员在现场录入, 影响计量速度, 原有的远程计量技术不能适应这些场所的计量, 需要开发一种新的计量系统来提高计量前物资信息录入的速度和物资计量信息的准确度。根据莱钢现有生产情况, 本着快速高效准确实现计量的目的, 开发一种可广泛应用于大中型企业的物资远程交互式计量系统, 该系统实施后能够达到减少现场计量物资信息录入, 提高计量速度, 提高计量准确性, 节省人员成本, 以及促效保廉和提高企业生产效率和经济效益的目标。
2 系统主要研究内容
2.1 交互式计量的研究
录入端和计量端在计量时通过交互对话的方式传递信息, 协调工作, 实现远程计量。
2.2 网络中断及恢复后计量数据的完整性研究
当网络中断后, 进行本地计量, 网络恢复后把本地计量数据导入远程数据库, 进行远程计量。
2.3 企业生产数据引入计量系统的研究
让生产系统和计量系统之间建立通讯连接, 计量系统共享生产系统的物资信息, 减少现场的信息录入。生产系统共享计量系统的计量数据, 避免二次录入。
2.4 自动录入、自动计量的研究
部分计量点, 录入端接收到生产系统传来的物资信息及称量信号后, 通过判断符合录入条件的可以自动提交计量请求, 远处计量端接收到计量请求信号后, 如果满足规定计量条件给予自动计量, 否则不予计量, 此种计量方式可以大大的降低用人成本。
该系统可广泛应用于现场有人员值守, 需要发货前计量的多种衡器。现场采用稳定可靠的数据服务器, 可保证称重数据的稳定传输, 大面积的应用领域和全方位的视频监控为企业计量提供强有力的计量技术支持。
3 系统主要功能
该系统适用于计量人员在远端通过监控设备进行远程监控计量, 现场有人员录入计量相关物资信息, 两方人员以交互问答形式协同完成计量工作等相关工作的模式。其主要功能为:
实时计量每秤物资的重量, 通过远程和现场交互操作完成计量取数。
生产网络与计量网络互相通信, 计量网与生产网实现信息共享, 减少录入, 减少差错率。
计量人员可以远程值守进行远程计量, 当网络不通时, 可以实行本地操作, 不耽误现场生产工作。
系统管理数据例如单位、物资等编码数据, 由管理人员统一管理, 保证数据一致性。
通过该计量网络二级厂矿可直接调用物资数据作为该厂的成本依据, 自动化部可直接将该数据作为计量结果, 计算出各厂矿的成本, 汇总作出全公司的成本和各类报表。
定期对公司的物资进行平衡和校对, 为生产调度指挥提供数据依据。
实现衡器设备监控, 做到图像有据可查, 实现对外来破坏分子的震慑和监控。
实现集中的数据管理, 数据的热备份, 最大限度的减少因为机器及外界因素造成的数据丢失。
实现自动计算物资存放位置的功能, 计量后根据物资规格和现场物资存放空位情况, 自动计算出物资的存放位置, 并对物资的存放位置进行实时管理, 物资发货后自动把位置置空。
物资计量完成后, 通过理论重量和实际重量, 计算出超差, 超差大于千分之三的作为有计量异议的物资进行报警提示, 并可以再次称量。
4 工作原理和流程
现场操作室称重仪表接收传感器的数据, 通过串口模块转换为IP数据包, 通过网络传输数据到计量中心的计量客户端, 同时监控数据通过网络传输到计量中心的监控客户端, 当现场有物资需要称量时, 现场工作人员录入要计量物资的基本信息, 物资上秤后发送计量请求给计量端, 计量端接收到计量请求后, 通过监控设备查看远端物资上秤情况, 通过程序查看称重仪表数据显示情况, 如果符合计量条件给予计量, 计量数据存入数据库服务器, 计量完成后把计量结果传给录入端, 否则不予计量。计量完成后现场录入端根据需要打印物资标牌、报表等信息, 远程打印计量单时, 打印数据再通过网络传输到秤房, 由打印模块将打印数据输给打印机, 打印计量单给客户。计量人员可以对计量过程实时监控, 对计量数据进行查询检索和分析, 公司其他相关部门也可以共享物资计量数据, 对计量数据进行查询检索和分析, 生成物资日报、月报、年报等报表信息。工作流程图如图1所示。
5 应用效果
莱钢远程交互式计量系统经过近一年的规划、设计、现场施工、设备安装调试、测试和试运行。系统试运行以来, 运行稳定、高效, 为企业远程物资计量系统的各类应用系统提供了高速、安全、稳定的信息传输和交换通道。
远程交互式计量系统的成功研制, 有效地克服了原有物资计量方式的弊端, 有效的预防了计量舞弊和违法现象, 满足了莱钢大发展形势下对物资计量工作提出的越来越高的要求, 适应了现代称重技术计算机化、网络化、智能化的发展趋势以及莱钢信息化建设飞速发展的新形势, 为企业的生产经营提供了及时、准确、可靠的监测和计量数据, 有利于企业合理平衡调度物资、加强成本核算、降低能耗、提高经济效益, 提升企业形象, 增强企业的核心竞争力。同时, 作为企业生产经营的重要的基础数据之一, 物资计量数据也将为公司未来企业ERP的实施奠定坚实的物料数据基础。
参考文献
[1]邹渊, 谈玉琴, 王亮.无人值守远程计量电子轨道衡网络系统的研究与应用[J].冶金自动化, 2007.1.
[2]陈伟.远程计量校准技术研究[J].计测技术, 2007.5.
[3]冯粤, 陈忠凯.数据远程通讯网络管理系统的应用[J].计量技术, 2001.1.
[4]求是科技.SQL Server2000数据库开发技术与工程实践[M].人民邮电出版社, 2005.3.
交互式远程教学系统 篇2
有幸参加扎旗电教中心在音德尔镇第四小学举行的电子白板培训，使我收获颇多。
畅言交互式多媒体教学系统是面向全学科的交互式多媒体教学系统，该系统对语言类学科具有独特优势，实现了教学资源的高效组织与智能搜索。除了具备交互式多媒体教学所需的常规功能之外，畅言交互式多媒体教学系统还提供如下特色功能：
1.课堂教学内容的标准带读，让课文和板书开口说话,营造标准的语言学习环境。
2.基于口语评测的互动教学，即时评估学生的口语能力,活跃课堂气氛并提高学习兴趣。
3.同步教学资源的快速调用，全学科教学资源到书到课,划词搜索准确定位知识点。
4.教学设备应用统计与监管，自动统计汇总教学设备和资源使用数据,帮助教育主管部门合理配置资源。
5.交互式课件快速制作，方便教师制作个性化课件,让课堂教学活动丰富多彩。
6.人人有空间的资源共享，为每一位教师提供互动与交流空间方便教学资源直达课堂和共建共享。
畅言交互式多媒体教学系统标准版由投影机、电脑、交互式电子白板和配套电子白板多媒体教学软件等组成，将教学设备、教学资源和教学手段相结合，构成现代化互动视听教学环境。软件功能：
1.交互式电子白板功能 2.课本点读 3.课堂现场评测功能 4.同步课程资 5.智能板书 特色功能：
1、课本点读
与所有学科教学内容完全同步，该功能可实现英语、语文、音乐等语言类学科对课本内容的即点即读，并实现数学、物理、化学等学科的同步课程教学。
2、现场评测
实现英语、语文的课堂的现场评测，在课堂现场便可通过系统对学生的口语、听力水平进行自动评测和纠正，大大增强了课堂教学师生的交互性，也提高了课堂测试的实时性。
3、智能板书
为教师提供了手写、语音等多种方式的书写方式，让教师从此可以轻松自如的应对板书，极大提升教师教学效率，同时系统还可以自动将教师的板书内容进行合成朗读，是板书历史上的一次飞跃。
4、诗歌对答
让学生在课堂上进行人机交互式的诗歌朗读、带读、背诵、对答等练习，极大增强课堂教学的生动性、趣味性和交互性。
5、唱歌打分
用于音乐课教学进行歌曲的播放学习，同时通过现场的唱歌打分机制，增强音乐课的趣味性和生动性。
6、同步资源
以课程为中心，所有后台资源与课程内容紧密结合，让教师在课堂上可以非常方便的调用教学所需的Flash、PPT、Word、视频、音频等等各种资源课件，并在教学中实时展示，确保常态化多媒体教学的实现。
今后教学中，我还会努力钻研这一教学用具，运用这一系统进行教学，使这一教学用具更好地为学生服务，为教学服务。
畅言交互式多媒体教学系统培训心得体会
交互式远程教学系统 篇3
本文着重介绍了针对课堂教学反馈系统的两种交互模式，它们为没有合适时机用言语反馈的学生提供反馈机会，并且强调课堂教学反馈系统能够为师生提供崭新的交互方式。接着探讨了课堂教学背景下的交互模式，即一节80名学生的汇编语言程序设计课，其中12名学生使用课堂教学反馈系统三个星期，从其中获取数据进行模式实例研究。
一、适时反馈在课堂教学中的重要性
控制论的创始人维纳曾说过。“一个有效的行为必须通过某种反馈过程来取得信息，从而了解目的是否已经达到。”课堂教学是教师与学生的双边活动，教师的教和学生的学是否能够有效进行取决于教学信息的及时反馈。课堂教学中如果没有教学信息的适时反馈，就会产生教学上的盲目性和失控现象，课堂教学的效率也就无法得到优化。
通过学生的适时反馈，教师能够根据学生掌握教学内容的实际情况，及时调整教学进度和教学内容，帮助学生解决学习过程中遇到的困难，从而提高课堂教学效率和质量。实践表明，学生如果能够听懂教师所讲内容，就会激发学习兴趣；反之，如果学生在上课时不能及时解决学习困难，就会削弱上课积极性，造成恶性循环。因此，适时反馈是提高人数众多的高校课堂教学质量和效率的有效途径。
自从高校扩大招生规模以来，课堂上学生人数剧增，这使得实现言语反馈变得极其困难。为了实现适时反馈，基于计算机的反馈系统被研制并试用于高校课堂教学。如何利用这一系统有效实现学生和教师之间的交互活动是非常关键的。下面介绍两种基于计算机课堂教学反馈系统的交互模式，即学生导向的讲解模式和延时反馈模式。
二、基于计算机网络课堂教学反馈系统交互模式
1学生导向的讲解模式
老师开始讨论一张关于汇编语言指令语句的幻灯片。当播放幻灯片时，学生的眼睛盯上一个不熟悉的指令“XCHG”。于是该学生注释了这个术语，希望老师给予更多的解释。尽管老师看见了该注释，但是因为还没有讲解到此指令语句，所以老师暂时忽略了它。当老师讲到“XCHG”的时候圈上了它，然后花费额外的时间去解释它的功能并且结合它在程序设计时的用法进行讲解。
上面的例子是典型的学生导向的讲解模式：学生在老师讲解之前先注释不懂的知识，然后老师将在后面的讨论中着重讲解这个注释。这是一个成功反馈和回答的例子，可是对于大多数同学来说整个交流是无声的。通常学生在课堂上大声询问教师不得不延伸到的知识点是不被接受的社会行为，所以他们在课堂上通常不问这样的问题。在这样的背景下，当为许多老师展示课堂教学反馈系统时，他们把系统中早期的注释确定为一种潜在的问题。然而在这项研究中当老师看见这种交互模式——它探索了早期的注释一同样有效。
这种交互模式的成功依赖于作为使用学生反馈背景的共享文件。因为老师在讨论知识点之前，学生可以获得全部注释的内容，即幻灯片，所以学生能够提前完成注释。当老师提出这些注释的时候，他能作出快速地评价，于是他讨论的时间安排自然而然地和幻灯片的布局联系起来。当教师准备提出这个注释时，他能当众注释共享文件，关闭同给出反馈学生的交互循环，并引导其余的学生进人讨论。由于反馈内容，即幻灯片中的一个位置一直持续，因此在整个交互活动中将保留反馈的意义。相反，在没有支撑内容的事实之后解释一个注释，将要求老师回忆在做注释时的情景。实际上，幻灯片的上下文转换了交流的媒介，即从要求认真安排时机的对话到一个更加宽松的异步方式。注释的个人本质也影响这种模式，使得早先的注释不会影响到其他同学。而且，秘密性(和匿名)可能帮助学生给出那些若用言语反馈不被大家接受的注释。
2延时反馈模式
在介绍通用数据传送指令的例子中，学生对“XLAT”指令感到迷惑不解。因为老师还在讨论这张幻灯片，所以学生就没有立即问这个问题。当老师讲解完这张幻灯片而移到下一张，学生决定问关于“XLAT”的问题并且做了注释，要求更多的解释。过了一分钟，老师注意到学生的反馈后返回到前一张幻灯片并作了解答。
与学生导向的讲解模式不同，课堂教学反馈系统是采用延时反馈模式来设计的。在原型研究中发现，教学进度排除了人数多的课堂上某些学生的问题，有一种现象叫“反馈滞后”，直到老师讨论完一个重要知识点，学生还是没有信心提出问题。显然当教师讲解到下一张幻灯片的时候，学生再问显得有些不合适宜以至于这个问题就此被搁置。
而在延时反馈的模式中，留在讨论后的问题学生仍然可以借助课堂教学反馈系统提问。课堂教学反馈系统的学生界面允许对当前的和前面的幻灯片进行反馈，在大多数情况下留给延时反馈的时间非常充足。而且，来自无声的课堂教学反馈系统的反馈不像言语反馈需要打断老师的讲解。
依据这种模式学生给出的反馈和有关系统使用策略的描述是与此模式非常匹配的。研究后的调查结果表明课堂反馈系统减轻了学生由于教学进度原因导致的难反馈问题。然而，有些同学也提出当讲课速度很快的时候即使有前一张幻灯片也是不够用的。老师觉得回答延迟反馈是非常重要的，但若回答这些反馈经常会影响讲课的进度，因为当注释出现在前一张幻灯片的时候就需要返回，并且担心解释学生的反馈会打破讲课的流程。然而对使用课堂反馈系统学生的调查和从总体上对课的调查都表明学生没有感觉到一个明显的振动效应。不过，教师不连贯的感觉将会减少回答延迟反馈的热情和次数。
与学生导向的讲解模式一样。延迟反馈模式的成功方面来源于学生对持久教学内容给出个人反馈的能力。甚至在一个知识点讨论完之后，学生仍然能够以一种易懂方式表达他们的反馈，而且给出反馈也不需要打断老师的讲解。然而不像前一种模式，老师能够自然地提出反馈。若采用纯技术方法制造机会提出反馈又不太可能，不过，我们可以在一堂课的开始和结尾或者在每个主题的结尾留出回顾反馈的时间来解决这个问题。
三、结论
本文介绍了使用基于计算机课堂教学反馈系统扩大课堂反馈机会的两种模式。研究结果表明课堂反馈系统能够利用这些模式的独特方面，尤其是用教学幻灯片作为持久内容，这样无论是在一个知识点之前还是之后都可获取该知识点并容易理解。
基于校园网的交互式网络教学系统 篇4
关键词：校园网,交互式,网络教学系统
在网络技术日益发达的当前,信息技术发展的非常的迅猛,且已然成了高校教学过程中无法取代的重要教学手段,越来越受到高校师生的欢迎。和传统的课堂教学相比而言,网络环境下教学系统不再将教师作为中心,而基于学生的认知理论,让学生成为课堂教学的中心,真正有针对性的实现了对学生个性进行提升的教学目的,从而使学生可以在模拟的环境当中培养对信息进行获取、加工以及发布的能力,同时有助于学生主动参与到学习的过程当中,改变过去被动学习的问题,促进其学习能力的提升。而就教师而言,能够通过网络教学更好的使其具有的创新和主动性得以发挥,有助于其对网络教学所具有的音、形、声等特征进行充分发挥,及时得到反馈的教学效果,从而对教学计划及时的进行调整。
1 基于校园网的交互式网络教学系统具有的基本功能
1.1 交互式网络教学系统设置的视频、音频质量较高
第一要确保在网络教学过程中,设置高质量的文本、图形或是视频、音频等。根据实际的教学经验可以看出,虽然在网络教学当中,很多学生也无法做到在长时间内保持集中的注意力,所以要通过高质量的视频、音频等促进教学质量的提升和教学目标的达成。
1.2 在网上对课程进行发布
大部分的网络课程管理员都通过对数据库进行集中管理,进而可以很好的保护课程内容的版权。这不但能够让学生在网站上查询所需课程,同时还可以对想要的课程进行锁定,进而选定需要的课程内容。这不但能够使对课程进行搜索与访问的素的进行了优化,同时也能够实现多个人对课程进行同时学习和浏览的目的,使得网络课程所具有的优势得以凸显。
1.3 网络作业
利用作业能够对课堂教学成果进行检验,网络环境下交互式教学同样如此,设置作业系统是网络环境下交互式教学系统中的一个明显的特征。通过作业的设置有助于促进师生之间沟通和交流,同时也有助于对学生对知识的掌握情况进行检验。
1.4 网上教学考试
基于校园网的网络教学系统中的网上教学考试是其中重要的构成部分,通过所搭建的网上课程教学考试,能够让学生实现远程考试。
1.5 实现交互和协作学习
基于校园网的网络交互教学系统最为主要的功能就是要具有交互的特征,使师生之间、学生和学生之间、教师和教师之间构建有效及时的沟通系统,进而实现彼此间的相互交流和信息共享。此外,根据相关研究表明,网络交互教学有助于对完善学习结构,促进学生学习效率的提升。所以,在对网络课程进行设计的过程中,应该把促进不同群体间协作学习能力的提升作为设计课程的中心,这不仅可以使网络教学的功能得以充分发挥,同时也有助于促进促进学生间的相互协助的提升,使其向着好的方向发展,大大提升学习的效率。
2 基于校园网的网络教学平台中交互式活动的实现
2.1 同步、实时远程教学交互活动的实现
因为具有限制和特殊性,因此网络教学实施的交互教学活动就十分的必要。通过所构建的校园网以及社交平台给,可以搭建师生进行沟通的桥梁,确保实时传输教学内容。交互式网络教学可以确保不在统一区域的师生之间实现面对面的交流,这是网络交互教学最大的优势,能够在较大程度上防止其受到教学空间以及教学设备方面因素的影响。从当前来看,基于校园网的互动网络教学平台系统能够实现的交互活动有网络在线聊天与网络论坛或BBS等。
2.1.1 在线聊天
在线聊天功能可以让学生对教师的课程相关信息随时进行了解,使其不受到空间以及时间限制的影响。同时也能够利用网络聊天工具在师生之间实现一对一的问答,同时在对问题进行解决的过程中促进了彼此间沟通与交流的加深,进而真正的促进教学的质量提升。
2.1.2 网络论坛或BBS
网络论坛给学生提供了一个能够对问题进行讨论,对信息进行分享的平台。在论坛上,学生能够就教学过程中所遇到的疑问,或是在教学方式上具有更好的建议时在论坛上都可以做出反馈,提出意见,进而使教师有针对性的对教学方法进行优化和改进。此外,教师还能够利用对在论坛上留言的学生进行互动。另外,由于网络不受空间的限制优势,一个学生可以同时进行交叉学习和讨论,对多门课程都有所了解,能够让学生对自己存在的不足指出有清楚的认识,进而有针对性的进改变和调整,促进个人的提升。
2.2 异步、非实时远程教学交互活动的实现
网络教学能够让学生对学习的内容和学习时间进行自由的选择,使学习活动不再受到时间和空间范围的限制,而异步、非实时的的交互则是其中最为重要的方式。和实时同步的交互活动比较,虽然异步交互表面上师生间的缺少具有情感的沟通和交流,然而却可以使学生更便于自由学习。该种交互活动当中,学生可以在校园网上的对各类信息进行选择,自主的挑选学习内容并做好处理和加工。如果发现自己不能解决,或是无法处理的问题时,能够利用异步通信工具与他人进行沟通与交流。从当前来看,非实时交互主要由电子邮件与上网访问两种。
2.2.1 电子邮件
基于校园网的网络互动教学系统,教师要对学生的个人信息进行注册登记,构建学生学籍,同时学提供经常使用的电子邮箱。而在以后的网络学习过程当中,学生不管是对于教师的教学有任何的意见或建议,或是交作业都可以使用Email来完成,同时还可以让学生和教师之间进行较好的沟通和交流,防止发生教师和学生之间教学断层问题。
2.2.2 上网进行访问
教师可以结合学生的实际状况,对教学任务做出合理的调整和安排,同时通过互联网进行线上问答以及布置作业、进行模拟考试,以及作业批复、考试成绩等等,将其安排到教学系统当中,进而不仅能够提升作业检查的准确度,还可以在很大程度上减少教师的工作量和工作压力。
参考文献
[1]刘洁.基于校园网的交互式网络教学系统建设与研究[J].科学与财富,2015(15).
交互式远程教学系统 篇5
双向电视多媒体教学系统
设计方案
N
徐州市三维伟业网络系统工程有限公司
2007年9月 交互式多媒体电视教学系统
目录
前言
一、系统概述
---------------2
二、系统主要功能特点中心控制室功能
教室终端功能
教学功能
系统独特功能 系统可扩展功能
三、系统硬件平台
四、系统软件平台
五、系统综合布线
六、系统成功案例
---------------2
---------------2---------------4---------------5----------------8---------------10---------------13---------------17---------------21---------------222
交互式多媒体电视教学系统一、系统概述
闭路电视教学作为一种现代化的教学手段，已成为国家教委考核各学校电教水平的一项重要内容，现已在各级学校得到广泛的应用和发展。“交互式多媒体电视教学系统”，是在一般校园闭路电视系统（单向）的基础上，利用现代多媒体技术、通信技术及图象传输等技术，采用国际上先进的开放式I²C总线型结构，同时增加了系统“交互式”控制功能（双向控制功能）的一种多媒体电视教学系统，此系统使学校的各种多媒体教学设备，如录象机、VCD、DVD、多媒体计算机等有机整合、集中管理、集中使用，软硬件资源共享，教师在课堂上可根据授课内容，使用不同的多媒体素材进行讲课，声像并茂、直观灵活，使课堂教学克服了以往停留在“课堂、粉笔、教鞭与纸张”固有的灌输形式，生动活泼，形式多样，最大可能地增强了课堂教学效果，而学生则更易于领会理解和接受各种教学内容，充分发挥了现代教学设备对改变教学方式、提高教学质量、深化教育改革、推进素质教育的作用，特别是“交互式多媒体电视教学系统”可与校园计算机网、远程教育网、国际互联网相联，享受丰富的校园网和Internet的信息资源。
“NES2000系列交互式多媒体电视教学系统”使每个教室都变成了真正的多媒体教室，实现了“校校通”“班班通”。此系统投资经济、设计规范、操作简单、功能齐全，特别是对于已建有校园闭路电视教学系统（单向）的学校，可在原有系统的基础上加以改造，使其实现交互式多媒体电视教学功能，使学校的现代化教学手段有质的飞跃。“科教兴国，教育为本”教育事业蓬勃兴旺是国家可持续发展的根本保障，也是我们共同的责任。
二、系统主要功能特点
中心控制室功能
节目源资源共享
系统可接入各类卫星电视、开路信号、有线电视信号、录像机、VCD、LD、DVD交互式多媒体电视教学系统
及多媒体计算机等数字、模拟节目源，用于电视教学，一般配备4～16个播放设备，1～2台多媒体计算机，做到各种多媒体教学设备集中管理使用，资源共享。现在的学校都有一些多媒体教学设备，相应的教学素材也很多，但每当教师想利用多媒体教材进行授课时，首先必须在上课前把所需的多媒体教学设备搬到教室，与电视连接好，非常不方便，或教师和学生都要到专用的多媒体教室去，才能上多媒体课。而现在多数学校只有一至两间多媒体教室，远远满足不了教师上多媒体课的要求，一个班级常常要等几个星期才能上一堂多媒体课。若使用多媒体计算机授课，教师在教室使用笔记本电脑，还要把电视机或投影机当作显示设备，每次课前也需要进行一些设备的连接，很是不方便，使用“交互式多媒体电视教学系统”教师在课前只需把要用的多媒体素材交给中心控制室，上课时教师在教室就可使用中心控制室的各种多媒体教学设备，并且同时可以有几个班级利用这套系统上不同的多媒体课。 授权管理
主控系统采用计算机控制，控制界面直观、方便、灵活、操作简单。通过中心控制室计算机操作平台可对各教室、教研室在不同时间段，或同一间段使用不同节目源，占用的频道进行授权管理。经授权后各用户方可完成各项交互操作功能。中心控制室具有系统的控制权，教师在教室上课时所使用的多媒体教学设备，必须经中心控制室授权之后，教师才能对其进行控制。 现场直播（音视频插播系统，可选）
学校在举行各种大型活动、会议、专题演讲、学术交流时，通过音视频插播系统，可实现将现场实况、校长讲话、教师讲课等电视信号覆盖到全部或部分频道。并直播到全部或部分教室或教研室，这样可省去大量场地租用费，及组织管理的精力和时间。校园电视台的节目也可通过音视频插播系统对不同的年级或全校进行播放。 计算机联网
中心控制室的多媒体计算机可接入校园网、远程教育网、国际互联网，实现计算机网络Intranet、Internet的各种教学功能。随着信息技术的发展，计算机网络在交互式多媒体电视教学系统
教学和教学管理中得到越来越广泛的应用，当中心控制室的多媒体计算机接入各种网络后，学校就可以得到大量国内外教育教学的资源，同时每个教室都可共享这些资源。对于优秀的教学素材还可以下载到计算机上经过编辑整理，形成适合于本校教学的新的教学课件或教学光盘。 电视控制
中心控制室可通过主控计算机控制某一教室、部分教室或全部教室大屏幕电视机的电源开关。便于学校对教室设备统一管理。 教学课程预排
主控系统可根据学校教学课程安排预先设定多媒体教学节目播放时间，结束时间，等到老师上课时自动播放，这样可预先合理安排好多媒体教学设备的使用，充分利用共享资源，方便学校教学管理。
教室设备功能
系统智能控制器功能齐全、操作灵活、简单易学，具有以下功能： 遥控播放
在任一教室，教师可通过遥控器控制中心控制室的录像机、VCD，DVD等播放设备的各种动作（放像，静像、快进、快退、停止等），每个教室在授权时间内可使用多台播放设备，即在一节课内可调用多个节目源（如录象机、VCD）。这样教师在上多媒体课时，首先在课前再不需要把多媒体设备搬到教室，而且在一堂课上可运用多种多媒体教材授课。如今许多教师都运用各种不同的多媒体素材进行授课，以使课堂教学生动活泼，提高学生的学习兴趣，加深学生对授课内容的理解和记忆。 计算机控制
教室各智能控制器上留有键盘、鼠标接口，教师可通过有线键盘和鼠标对中心控制室的多媒体计算机进行操作，调用课件、VOD点播、连接INTERNET查找资料等，通过系统特配的加长键盘和鼠标，教师可以在讲台上面对大屏幕彩色电视机，对中心控制室的多媒体计算机进行操作，就如同在计算机跟前操作一样，现交互式多媒体电视教学系统
在许多教师上课都自己制作教学课件或使用经典教学课件，通过“交互式多媒体电视教学系统”教师利用计算机上课时不再需要将计算机搬到教室，或全班同学到有计算机的专用教室去上课了。 计算机画面放大
教师通过智能控制器调用中心控制室的多媒体计算机，计算机画面由闭路电视系统传送至教室内的大屏幕电视机上，系统可实现对多媒体计算机画面进行局部无极放大、漫游等功能；尽管现在学校的教室都配备的是25”以上的大屏幕彩电，但教室后排的学生观看计算机画面，还是难以看清楚，有了计算机画面无极放大功能后，老师甚至可以将计算机画面上的一个字放大到整个屏幕，以保证教室后排学生也能清晰地观察计算机显示的图像，以弥补因电视机分辨率低，所造成的显示不清晰的现象。 VCD自动选曲功能
教师通过多媒体教学光盘进行授课时，可通过教室智能控制器的遥控器控制远程VCD进行选曲，菜单播放、左声道、右声道、立体声、九画面等功能。这样教师在利用VCD进行多媒体教学时，会很方便的找到所需播放的内容。 示范课教学（音视频回传）
“交互式多媒体电视教学系统”中每个教室的智能控制器上都设有视、音回传接口，当某一教室上示范课时，在教室内临时架设摄像机，功放、话筒、音箱等，就可将现场的音视频信号传送回中心控制室，再由中心控制室把信号通过闭路电视系统实况转播到各个教室。这可实现一个教师同时为多个班级上课。而其他老师听课也不需要在讲课现场，只需在其它装有此系统的教室或教研室听课即可。在举行小型报告会、演讲会、年级活动时，也可实现以任一教室为活动中心，向其它教室实况转播。 电视控制
教师可以通过智能控制器上的同一遥控器控制教室内大屏幕电视机的电源开关、频道转换、音量大小等，教师在上课时不再需要用多种遥控器控制不同的设备，只需要用一种遥控器控制教室内智能控制器和大屏幕电视机。交互式多媒体电视教学系统
双向对讲
每个教室的智能控制器中都配有对讲电话，实现教室与中心控制室之间的双向通话，教师在上多媒体课时，如有临时的变动，可用对讲电话呼叫中心控制室，让中心控制室为教室授权或更改节目源等。 多媒体教室音视频直播功能
随着多媒体教学的普及，每一所学校都会建设一至几个多功能教室，但多数学校还没有能力将所有的教室都建设成联网的多媒体教室，因此当在多功能教室上示范课、举行会议、举办活动、校长电视讲话时，就需要将多功能教室的现场实况通过闭路电视系统向部分班级或全校进行现场直播，此时我们在多功能教室装上摄象机，进行视频采集，利用多功能教室原有的扩声设备，进行音频采集，并将采集到的音视频信号传送回主控室，通过“交互式多媒体电视教学系统”进行直播。
多媒体教室网络直播功能
多媒体计算机是每个多媒体教室的标准配置，而且通常都与校园网连接，此时当多媒体教室的现场实况通过闭路电视系统进行直播的同时，还可通过网络直播到各个电脑终端，教师在办公室就可观看示范课、校长讲话等，同时多媒体计算机还可将现场实况进行数字硬盘录象，保存经典教学素材，记录重要活动内容。两种直播形式存在于学校不同的功能区，能充分发挥现有设备的使用功能，为教学和教学管理服务。
教学功能
多媒体教学
运用“交互式多媒体电视教学系统”，学校的每一个教室都变成了真正的多媒体教室，教师在课堂教学时，可随时调用中心控制室的多个节目源，利用多种多媒体教学资料图、文、声并茂，表达讲解教学内容,使课程讲解更加生动、形象、多样化，提高了学生的学习兴趣, 便于学生对课堂内容消化、理解、记忆。这种教学方式极大地改善了以往老师照教材教，学生按书本学的教学方式，实现了教交互式多媒体电视教学系统
育资源的多样化，辅助教学手段的多样化。特别是目前素质教育是学校的重中之重，多媒体教学对开展素质教育，启迪学生逻辑性思想，摆脱教育误区等将起到良好的推进作用。 计算机演示教学
现在许多学校的教师都自己亲自制作教学课件，上课时通过教室智能控制器上的有线键盘、鼠标调用中心控制室中多媒体计算机上的教学课件、教学光盘等，引进大量教学素材，通过教室大屏幕电视机显示出来，节省了大量的板书时间，同时也活跃了课堂气氛，起到了很好的教学效果。利用计算机进行课堂教学，不仅使学生对现代信息技术有了感性认识，而且也提高了授课者的综合素质。 Internet和Intranet应用
中心控制室的多媒体计算机连接校园网和Internet后，教师可通过校园内外网站对学校的校容、师资、教学、招生等情况进行图文并茂的宣传，发布经典教学课件、教学观点，参加网上教学讨论等，以提高教师教学水平和学校的知名度。同时教师在上课时通过互联网引入经典教学课件、教学题库、多媒体教学素材等，把网络资源应用到日常的教学中。 视频点播（VOD）
将主控室内的多媒体计算机联入校园网，若校园网具有VOD视频点播系统，即可在教室内用有线键盘、鼠标操作中心控制室的多媒体计算机进行VOD点播、课件点播、资料点播、计算机教学、1nternet浏览、访问网络上任一台主机或服务器的共享资源，所显示的信息通过闭路电视系统在教室大屏幕电视上清晰播放。 远程教学
远程教育是现代化教育手段中的一个重要方式。全球的教育机构一直在利用这种方式向空前庞大的学生群体传授课程。教育部已拟定出“全国现代化远程教育发展规划”，实现远程教学是“教育面向现代化，面向世界，面向未来”的一个重要标志。当主控室内的多媒体计算机联入校园网后，在教室内就可通过控制中心控制室内的多媒体计算机，联接国内或国际教育信息网或网校，选择根据教学大交互式多媒体电视教学系统
纲制定的不同年级的教学内容，进入各名校的同步题库，收看各种实验课的视频文件，接受名师授课等，实现交互式远程教学。
NES2000系列与国内其他公司产品比较所具有的独特功能：
1、有线加长鼠标
系统每一个智能控制器中都配有一个加长线鼠标，它克服了无线鼠标价格高，定位差的弱点，符合广大教师的使用习惯。
2、有线加长键盘
每一个智能控制器都具有一个键盘接口，根据需要每一个教室都可配备一个加长线为2.5米的键盘，教师可把它放在讲桌上任意操作中心控制室的计算机。目前国内大多数公司都只能用遥控键盘来控制多媒体计算机，而使用时教师必须把遥控键盘对着智能控制器的遥控接收窗，这样教师就有可能背对或侧对着学生，非常不方便，有线加长键盘克服了这一缺点。
3、计算机画面无极放大漫游
教师在课堂上利用计算机讲课时，存在后排学生看不清和图象细节无法观看的问题，针对这一问题国内多数公司都采用四倍放大漫游或九倍放大漫游，这有一定的局限性，本系统设计采用了计算机无极放大漫游功能很好的解决了计算机画面通过大屏幕彩电观看的问题。
4、主控系统视频功能
本系统在主控系统中增加了一块TV转换卡，通过主控软件主控计算机可接收124套闭路电视节目，主控系统还有九画面预览、视频捕捉等功能，极大的增强了主控系统的教学素材收集功能。
5、远程VCD自动选曲等功能控制
教师在教学过程中要经常用到多媒体教学光盘，自动选曲、菜单播放、九画面浏览等功能，使教师能很快的找到所要用的多媒体素材。
6、电视机控制
中心控制室的主控计算机可控制某一教室或全部教室大屏幕电视机的电源开关，交互式多媒体电视教学系统
便于学校统一管理。教室内教师可通过智能控制器的同一遥控器控制大屏幕电视机的电源开关、音量大小、频道转换等基本功能，不需再使用电视机的遥控器来控制电视机。
三、系统硬件平台
“交互式多媒体电视教学系统”主要由中心控制室和教室构成。主要设备功能说明 1）主控计算机
主控计算机主要完成“交互式多媒体电视教学系统”中各种功能的控制和转换，它通过主控软件及主控卡、节目源控制卡、TV控制转换卡等完成中心控制室与教室之间的通讯及数据交换。2）调制器
调制器是闭路电视系统中的核心设备。它将视、音频信号调制成射频信号，通过混合器将多路调制信号混入到系统中，再由射频电缆传输到接收端，供电视机接收。原则上需要接收多少套节目，就要设计多少台调制器。本系统采用美国PBI邻频调制器。3）混合器
将调制器调制完成的射频信号混合成一路信号，通过同轴电缆传输到各个教室。
4）多媒体计算机
多媒体计算机主要用于课堂计算机教学，可实现计算机的所有应用功能，配备VGA转换器、多媒体电脑卡等，可实现教室智能控制器的有线键盘、鼠标，无线键盘、鼠标的通用，及计算机画面的无极放大功能。5）通讯控制卡
通讯控制卡（主控卡）是整个系统的核心控制设备，在控制软件和主控卡的共同作用下实现系统的双向控制功能。通讯控制卡主要技术参数 ◆ 输入电压：+5VDC 交互式多媒体电视教学系统
◆ 消耗功率：2W ◆ 接口类型：标准PCI插槽 ◆ 设备接口：DB-9孔接口（2个）6）节目源控制器
节目源控制器是实现教室端遥控中心控制室的各种媒体播放设备核心设备，它运用了现代通讯技术、红外编解码技术，微机控制技术，实现了对各种不同型号媒体播放设备的多功能远程遥控控制。
NES2000J-8节目源控制器技术参数
◆ 输入电压：220VAC 50Hz ◆ 消耗功率：2W ◆ 控制接口：RS-485 ◆ 设备接口：红外控制输出接口（8路）
◆ 规格尺寸：19英寸标准1U半（430mm*260mm*65mm）7）多媒体电脑卡
多媒体电脑卡是实现远程（教室）操作主控室节目源电脑鼠标、键盘的控制转换设备。
多媒体电脑卡主要技术参数
◆ 输入电压：+5VDC ◆ 消耗功率：0.5W ◆ 接口类型：标准PCI插槽 ◆ 设备接口：DB-9孔接口（2个）8）标准电视墙
专门用于在主控机房摆放节目源监视器的机柜。铁合金材料，表面喷塑，工交互式多媒体电视教学系统
艺设计精美。标准电视墙设计为2*1，可摆放上下2个21”彩色监视器，通常我们用21”彩色电视机作为监视器。9）标准机柜
用于摆放调制器、混合器、卫星接收机、录象机、VCD、卡座、视音频插播切换控制器等设备，为标准19"机柜，通常高度为1.8M或2M。可放置总高约为40U的设备（1U＝44mm）。10）标准控制台
用于摆放主控计算机、主监视器等，为标准三联控制台，最新款式设计，工艺精美，表面喷塑。
11）分支器、分配器、用户终端：
为闭路电视系统中的未端设备，使用数量为教室数。系统采用宽带分支、分配网络，从而充分利用频带资源，以确保传输信号的质量。12）线槽，线缆
闭路电视电缆采用国产优质物理发泡同轴屏蔽电缆。线槽为PVC阻燃线槽，保证布线的美观大方。13）智能控制器
为系统教室端的核心设备，是我公司自行开发、设计、生产的，每个教室终端配一个专用遥控器，智能控制器可接收遥控器发射的红外信号，并将该信号转变成数字信号，该信号通过控制总线传输到主控制系统，完成与主控系统的通讯与数据交换，从而实现系统所有控制功能和教学功能。交互式多媒体电视教学系统
智能控制器技术规格如下： 电源：220V交流 功率：15W 通讯协议：RS485 通讯数率：9600MBS 通讯方式：异步通讯 功能接口：
◆ 输入电压：220VAC 50Hz ◆ 消耗功率：15W ◆ 控制接口：RS-485 ◆ 设备接口： PS-2键盘接口；
串行鼠标接口； 电视电源控制接口；
红外接口，接收距离5～10米 RJ-45信号输出接口； 音视频信号输入输出接口 交互式多媒体电视教学系统
双向对讲接口
14）加长键盘鼠标
用于通过智能控制器操作中心控制室的多媒体计算机，这是我公司“交互式多媒体电视教学系统”的特有功能，主要是考虑到人们使用计算机的习惯，多数人都不习惯使用遥控键盘鼠标，因为使用时必须要把遥控键盘对着智能控制器的红外接收窗。我们把键盘线加长到2.5米，这样教师在上课时就可把键盘放在讲台上，轻松的操作主控室的计算机。15）对讲电话
通过智能控制器上的对讲接口，实现与中心控制室的双向对讲通讯。16）大屏幕电视机
教室终端的显示设备，用于录象机、VCD、DVD等信号的显示，及多媒体计算机画面的显示。交互式多媒体电视教学系统
四、系统软件平台
金迈视讯“交互式多媒体电视教学系统”软件是根据学校的实际需要设计开发的，整体采用模块化设计，功能齐全，界面友好，操作简单。
★ 电视控制
主控计算机可收看有线电视节目，还可通过软件实现频道选择、视窗大小改变、视频捕捉、九画面预览、冻结画面、存储画面等多种功能设置和控制。
图二
★ 实况插播
是将一些大型活动、会议、教师讲课、卫星转播等实况通过音视频插入器覆盖到部分或全部频道并直播到各教室及教研组。交互式多媒体电视教学系统
图三
★ 示范教学（回传）
在教室临时架上摄象机后，或把教室大屏幕电视机的信号接到音视频回传接口，主控室只要选择教室号授权，就可把教室实况或教室大屏幕电视机显示的信号回传到主控室，再由主控室根据需要进行插播或监控。
图五
★ 系统设置
系统使用之前，要根据系统配置对教室号对应的班级，多媒体设备对应的节目源号，以及计算机的使用方式进行设置，整个系统才能正常使用。
图六
★ 教室TV控制
中心控制室可根据教学的需求，用主控软件控制某个教室、某些教室或全部教室电视机电源的开关，便于学校对教室设备的管理。交互式多媒体电视教学系统
★ 节目源控制
图七
中心控制室的老师可以通过软件控制系统节目源（录象机、VCD、DVD等），而不需要到控制柜前去手调。如录象机、VCD的播放、停止、快进、快退上一曲、下一曲等基本功能，还有VCD的菜单播放、声道选择、VCD九画面浏览、自动选曲等功能。极大的方便了中心控制室的教师对系统所具节目源的管理。
★ 节目播出表设置
图八
节目播出表实际上是多媒体课程表，中心控制室的教师只要根据各科老师的要求安排好课程表，然后系统根据课程表自动播放，以达到管理和实现全校的多媒体教学的目的。交互式多媒体电视教学系统
五、系统综合布线结构图
“交互式多媒体电视教学系统”为750M邻频双向传输系统，下传信号为卫星电视信号，开路电视信号及有线电视信号；可传输数十套电视节目，上传信号为任一教室内设置的摄像点采集的图像，声音信号。系统采用美国原装PBI邻频前端设备及宽带分支、分配网络，从而充分利用频带资源，以确保传输信号的质量。主控室与各教室问网络连接为总线并联方式或串并混合方式；总线接口为串行RS485接口。主控室与各教室间网络布线种类如下： 75欧射频电缆一根 标准网络线超五类线1根 二芯护套电源线1根 75-3音视频线2根 交互式多媒体电视教学系统
六、系统部分学校成功案例： 北京潞河中学 北大附属实验学校 首师大附属中学 湖南师大附属中学 山西大学附属中学 西北师大附属中学 云南大学附属中学 天津四十三中学 天津滨海学校 山东广饶一中 山西晋城一中 湖南慈利一中 湖南衡阳二中 山西大同二中 湖北五蜂二中 河北香河二中 甘肃西峰二中 涿州实验中学 晋城实验中学 广州福和中学 郑州十六中学 马鞍山姑孰初级中学 丹东髋甸职业教育学校
交互式三维动画快速创作系统分析 篇6
关键词：交互式；三维动画；创作运用
三维动画艺术是近年来计算机科技发展的结晶，是动画艺术与计算机三维数字技术相结合的一门相对独立的新型艺术形式。三维动画艺术由最初的图像图形技术逐渐发展到现在，已普遍运用到电影、影视创意、后期特效、虚拟现实和数字媒体等多个领域。三维动画的发展先后经历了初步发展时期、迅猛发展时期和全盛时期三个阶段，已经形成了科学合理、系统完善的创作流程和艺术表现手法。
一、 三维动画教学存在的问题
当前在各个高校中虽然都普遍开设了有关三维动画的课程，但是，课程设置的重点并没有放在三维动画创作上，而更多的是把教学重点放在了各种先进的动画软件应用上，这样的教学活动就让三维动画课程重心出现了偏移，学生的实际创作能力也就不会提高。软件只是三维动画制作的一种工具性途径，而三维动画的创作才是动漫产业得以持续发展的关键。但是从当前动画作品来看，大多数都是用先进的技术效果来渲染动画效果，实际创作思路并没有实现创新。这也是当前三维动画创作出现问题的原因之一，教学理念没有实现创新发展。当前，在课程改革的浪潮中，三维动画的教学目标和对学生的培养方向也要适当进行调节。在原来学生的培养方式主要是以掌握基本三维动画创作知识为主，而在课程改革之后就强调对学生能力的培养，但是由于某些学校没有联系学生实际而进行培养目标的制定，导致学生的发展偏离了主要的方向，目前，学生所提高的能力都放在了先进技术的应用，而忽视了最基础的三维动画创作能力的提高。这种缺少目标的教学不但会阻碍学生的正常发展，更会导致学生失去对社会的适应能力。
二、交互式三维动画的设计技术
对象与场景的融合技术是数字图像处理中一项重要的技术。选择源图像中感兴趣的区域作为对象，然后无缝拼接到新的背景场景中，目标是让融合的结果图像看上去尽可能的和谐与自然。传统的泊松融合算法中，运用边界条件来解泊松方程，以实现在对象边界和场景目标的差异之间进行平滑的插值。这种梯度域融合方法必须要求融合的图像在梯度域上尽可能平滑。而选择更快速的均值坐标的方法，来逼近求解泊松方程。这种基于坐标的方法在实际运用中，不像上述方法那样需要解一个复杂的泊松方程，而是沿着边界对内部的每个像素加权后进行插值。其速度快，易实现，内存占用小，同时结果显示其融合效果也很好，能够达到实时性的要求。目前应用于创建基于 Web 的真实三维图形的编程语言极少只有 VRML2虚拟真实建模语言和JAVA3D等由于许多创建3D输出的软件都具有VRML文件格式的功能如3DSMAX而很多软件开发商也开发出在Web上显示VRML格式文件的插件Plug-In最著名的有Comosplayer2等。因此，利用VRML2来创建网上3D模型是最佳的选择。VRML2有丰富的造型功能共有10个构建几何Geometry 的节点，利用VRML2的几何节点和描述物体表面特性的节点，Appearance可以创建真实的基本三维形体，如圆柱圆锥、球等。如果结合Transform 的translation平移、scale缩放、rotation旋转、节点行插入节点、Inline以及DEF/USE工具，可以建立复杂的三维场景。
三、交互式三维动画的生成
三维动画起初的制作流程十分复杂，要经过草图的设计，虚拟场景的设置和场景中人物的动作设计等各个方面。这样一个工作流程需要很多人分工才能完成，往往一部三维动画需要耗费大量的人力、物力。传统的三维动画的制作中，人物的骨骼的运动，需要采用反向动力学的原理，通过确立子骨骼的位置，然后利用反向推导出其父骨骼方位。但是这种技术也存在一定的问题。其设定的参数比较复杂，需要花费大量的时间和人力。本文提出一种基于样例的交互式三维动画生成方式，这种方式能大大缩短三维动画的制作过程，也使得已经完成的动作可以持续的使用。基于样例的动画合成方法是从已经存在的动画入手，这种方式避免了重复的大量劳动，成为当前计算机图形研究的一个重点。基于样例的动画生成技术，从基于草图的三维动画复制基础上产生。在这种方法下，用户可以在保留源动画的风格的情况下，随意加入自己的创意。因为这种特点，该方法就具有了很大的通用性。该生成方法完全是根据样例来驱动新的目标的。它不需要源网格和目标网格具有相同的三面角片数和顶点书，也不需要有类似的拓扑信息。这种方法也适合源网格和目标没有明确对应关系的情况。用户只需要使用草图工具在源对象和目标对象之间设立一种类似的运动状态即可。通过原型系统上的交互工具，可以让用户在多个源动画上指定复制区域，然后把这些动画复制到目标区域上。在目标区域上设置控制点，使用非闭合网络均值坐标，根据源动画的风格来变形目标网格。利用交互调整控制点的方法具体实施。通过优化计算的方法，计算出对应于各个样例姿势的权重，生成适合各个控制点的目标的动作帧。在这一步中，可以通过调整目标网格的参数来控制复制的结果，通过参数的设置来获取最光滑的目标网格，从而生成动画动作的关键帧。后期的美化处理。在复制完之后，新的逼真的三维动画就生成了。在基于样例的交互式三维动画的生成方式中，源动画和目标动画可以是完全不同的，它们之间通过线型草图进行联系。因此，源动画可以是多个，都与目标网格之间进行联系，并产生全新的动画，由此动画创作人员可以在节省步骤的基础上，自由的加入自己的创作理念。
四、结束语
目前在技术上，三维动画的制作可以采用多种方式，有基于草图的三维动画的生成，也有基于控制的三维动画的生成和基于样例的交互式三维动画的生成。
参考文献：
[1]蔡黄辉，Java.动画图形和极富客户端效果开发[J].企业文化，2014.
交互式远程教学系统 篇7
关键词：船舶,生活污水装置,3D虚拟,交互式
0 引言
由于航运的国际性,使得海洋污染成为国际性的危害。随着MARPOL73/78公约附则IV“防止船舶生活污水污染规则”的生效,船舶生活污水处理装置愈加成为PSC检查中的必查项目。
目前,学生对于船舶生活污水处理装置的了解只限于课本上的理论学习,只能通过课本上的平面图来了解其结构,不利于学生对该项知识的掌握。因此,对“船舶生活污水处理装置交互式虚拟3D教学系统”的研究与开发,是对教学方法与教学手段更新的一种尝试。利用当今3D制作的发展水平,能充分展示机械设备复杂的操作和维护过程,提高教学效率。
1 研究现状和意义
1.1 现状分析
1)国外研究现状。虚拟现实技术最早是由美国VPL公司Jaron Lanier提出,并逐渐被用于各领域研究。美国对虚拟现实的研究主要集中在感知,应用软件和硬件等方面。美国宇航局(NASA)利用虚拟现实技术实现对空间站的实时仿真,并且建立了卫星维护训练系统和空间站训练系统。目前他们正在打造数百颗虚拟行星,代表在遥远的星系内围绕恒星运行的天体,到太阳系外寻找类似地球的行星。这些虚拟行星将被用软件“播下”生命的种子,历经千万年演绎进化后,研究生命的发展轨迹。
英国、法国、日本等国家大学在虚拟现实技术的实用性研究与开发中也取得了很大的成果。
2)国内研究现状。21世纪初期,我国航海类高等高校大学生也开始了对虚拟现实技术进行研究并且取得了成果。目前,我国航海类高等学校的大学生,根据自身特点和条件,在一系列相关的虚拟现实方面主要取得了以下一些方面的成就:大连海事大学、上海海事大学、集美大学等航海类高等院校都根据自身优势,将虚拟现实技术应用到轮机模拟器研究中去,实现了学员通过电脑虚拟环境对机舱的设备进行操作,大大提高了学习效率。
1.2 研究意义
船舶生活污水处理装置3D虚拟交互式教学系统是指利用高性能计算机软硬件去创建具有良好交互能力、能使学习者具有沉浸感、有助于启发参与者构思的信息环境。借助这样一个基于真实空间或假象空间的实时仿真虚拟模型,可以全面展示船舶的主要防污染设备———船舶生活污水处理装置的外观、系统组成、操作过程、故障警报及设定,主要设备的维护保养过程及操作要点。学习者能全面掌握船舶生活污水处理装置工作原理、操作及维护保养要点。利用计算机生成的模拟环境,通过传感设备和计算机接口,给用户亲临其境的感受。高逼真虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容,除了满足沉浸感,还可以满足交互性、实时性和实用性,使课堂上抽象的概念变得具体可见,如同见到实物一样,提高教学效果。
通过对国内海事院校的实地走访调研和领域内专家的探讨交流,结合网络搜索,国内外一些海事院校,开发过的机舱设备3D系统,大多局限于设备原理和操作过程的演示,缺乏系统性及实用性。因此,对船舶生活污水处理装置交互式虚拟3D教学系统研究和开发,不仅会填补国内外航海教育在此领域的空白,还能大大提高轮机工程技术专业的教学效果和教学质量。
2 研究思路
船舶生活污水处理装置3D虚拟交互式教学系统的研究思路拟定按照以下流程来逐步执行。
1)需求分析,市场调研。了解当前市场现况,明确项目内容。
2)收集相关资料,拟定开发方案。
3)依据图纸或实物照片建立三维模型,模型不清晰的地方要反复确认修改,确保模型和实物的仿真程度达到项目要求。
4)依照项目开发方案编写程序,制作三维仿真动画。
5)测试修改,测试完毕通过以后,项目结题。
整个详细的研究流程如下图1所示。
3 研究方法
1)调研分析法:采用现代化信息技术手段,广泛收集和查阅国内外与本课题有关的文献资料;收集和整理国际公约、船级社规范和国家海事局对航海人才培养的最新要求。
2)实证分析法:以当前主流机型STC系列船舶生活污水处理装置为实例,分析船舶生活污水处理装置的工作原理与操作流程。STC系列船舶生活污水处理装置是目前船舶采用较广的一种船舶生活污水处理装置装置。
3)通过座谈、访谈、书面调查等形式,广泛听取海事机构、航运企业、兄弟航海院校、和院内广大航海专业老师和学生们的意见。
4 研究内容及解决的问题
4.1 主要研究目标
以STC系列典型的船舶生活污水处理装置为模型,将其结构原理、操作过程、故障警报及设定、主要设备的维护保养过程及操作要点、故障排除方法等以3D动画的形式形成一个高效率的教学系统,变抽象教学为动画模拟教学,提高教学效率,降低学生的学习难度。解决以往理论教学和实践教学脱节的问题,改善教学中许多难以到位或根本讲不到位的弊端。节省教学资源,满足交互性、实时性和实用性,提高教学效率。
4.2 主要研究内容
以当前主流机型STC系列船舶生活污水处理装置为研究对象,参阅其技术说明书、国际公约、国内法规、船级社规范并根据船舶实际操作与维护保养经验,制定课题研究目标,确定研究重点和研究难点。
4.3 解决的一般问题
1)系统的自动控制部分及与外部管路部分的连接。
2)系统的工作原理、故障警报及设定。
3)系统运行参数的整定。
4.4 解决的关键问题
1)船舶生活污水处理装置3D结构模型及操作过程。2)船舶生活污水处理装置主要设备的维护保养。
3)船舶生活污水处理装置操作的考核与评分标准。
5 结语
传统的教学方式,船舶生活污水处理装置的教学课件主要是采用二维平面制作,原理描述的不够直观,且对设备的结构位置无法很清晰地表现。而本项目研究采用三维虚拟仿真技术,能够很直观地看到设备所有的部件结构,原理展示也是在三维模型中进行模拟,比二维平面的演示效果更加清晰明了,使学员能够很快地理解认识一套设备的工作原理、结构、操作及维护方法,既可以节省教学资源,又可以满足交互性、实时性和实用性,提高教学效率。
参考文献
[1]杜月林.建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式[J].实验技术与管理,2015(12):26-29.
[2]梁恩胜.3D虚拟仿真在航海类专业实训教学中的应用研究[J].科技展望,2016(17):212.
交互式远程教学系统 篇8
关键词：交互式,计算机实验室,教学管理,系统设计
计算机实验室教学管理系统是高校教学与科学研究的平台, 对计算机实验室教学管理系统进行管理使其在教学中发挥作用。因为受到传统教材模式影响, 长久以来, 我国高校计算机实验室管理模式仍然具有粗放式特点, 管理系统不能达到课改后要求水平, 导致信息资源浪费。因此, 必须设计并实现交互式计算机实验室教学管理系统, 用一套全新教学模式来实现教学。
1 我国计算机实验室教学管理系统存在的问题
1.1 系统管理人工化
当前, 我国多数高校计算机实验室设备管理、日常管理、教学课程安排等实验室管理任务都利用人工进行管理, 整个管理过程都是靠人工, 在管理中容易出现错误, 还会加大管理人员工作量。
1.2 课程安排局限
高校在实验课程安排上, 大多按照专业进行分配, 实验室管理人员以班级为单位, 事先将实验课程安排好, 在特定时间内, 通知班级到具有的实验室上课, 学生们只是在规定的时间内完成实验课程而已, 处于被动状态, 缺乏选择性, 长时间下去, 学生失去做实验兴趣, 不会主动学习一些知识, 缺少在实验室进一步探究能力, 无法发挥自己的特长, 不利于培养出具有创新能力的人才。
1.3 未能实现资源有效共享
目前, 高校计算机管理系统尚未实现资源有效共享, 很多高校信息平台尚未完善, 实验室管理人员、教师、学生们未能通过平台获取更多信息, 而且实验情况都是通过纸质形式保存。由于是纸质的形式, 给管理员工管理工作造成困难, 并且实验信息不具有及时性, 实验结束后, 实验教师与学生未能及时交流实验信息, 反馈效果不佳, 对开发新的科研项目和完善实验室课程造成一定影响。
2 交互式计算机实验室教学管理系统设计
2.1 总体设计
交互式计算机实验室教学管理系统总体设计包含身份登入验证环节、功能操作环节和系统退出环节。第一, 在身份登入验证环节中, 用户先将自己真实信息输入进系统, 系统会通过用户输入的信息判断用户的使用权限, 系统有管理员、教师、学生三个权限。为确保系统具有安全性, 操作系统时, 任何用户只允许在登入信息时出现三次错误, 如误操作超过三次, 系统会默认用户非法嵌入信息, 系统将暂停使用。第二, 在功能操作环节中, 用户成功登入系统, 将会看到三大模块, 分别是学生用户操作功能、教师操作功能以及管理员操作功能, 这个环节是系统的核心部分, 教师、管理员、学生分别在各自的模块进行操作。第三, 是系统退出环节, 任何用户想要结束处理流程, 需退出系统, 退出时, 系统会自动弹出一个对话框, 是否对修改信息保存, 如需要, 点击确定, 系统会将用户信息保存起来, 然后数据库进行更新处理, 这些信息即可保存, 再点击取消, 系统将会直接退出, 接下来, 数据库对信息不进行任何处理[1]。
2.2 系统功能设计
2.2.1 学生功能模块设计
学生功能模块主要包含实验选课、实验预习、实验预约功能、提交实验报告、查询实验成绩等功能。第一, 实验选课模块是根据高校实验教学计划进行安排, 学生可以结合自身情况, 选择合适的时间去完成必修实验项目, 学生在学习之余, 结合自己的兴趣爱好, 选择自己比较感兴趣的实验项目作为选修课程, 丰富知识, 激发学习兴趣, 发挥特长[2]。第二, 实验预习功能模块, 里面包括预习测试功能, 作为附加附加的功能模块可以帮助学生学习, 这个功能能够让学生提前了解实验过程和实验设备, 对实验有一定的认知, 在实际操作实验时更容易。第三, 实验预约功能充分考虑到教师课程安排会有变动, 方便管理员对事先安排好的实验课程进行调整, 而且更加利于学生选择自己感兴趣的实验项目, 结合自身时间选择课程。第四, 实验报告和成绩查询功能可以实现学生自主提交实验项目报告, 待实验教师批改后, 学生登入自己账号可以查询实验成绩。
2.2.2 教师功能模块设计
教师功能模块包括查看预约功能、安排实验功能、批改报告功能、上传成绩功能[3]。第一, 查看预约功能方便教师及时了解学生选择实验情况, 一旦出现该实验预约学生较多情况, 教师可以提前准备, 当预约学生较少时, 教师和管理员对实验进行调整或者取消实验, 选取一些有意义的实验课程。第二, 安排实验功能实现教师与管理员结合预约情况, 对课程和实验室进行布置。第三, 教师通过批改实验报告功能对学生提交的实验报告在网上进行打分, 并作出修改意见[4]。第四, 上传实验成绩单功能让教师把学生实验成绩上传到网上, 保存在数据库内, 方便学生查询成绩。
2.2.3 管理员功能模块设计
管理员功能模块包括实验管理模块、教师管理模块、学生管理模块、成绩管理模块。第一, 在实验管理模块中, 系统管理员结合本学期实验教学目标, 科学、合理设置实验课程, 在课有变动时, 对实验课程进行调整[5]。第二, 教师管理模块实现系统管理员对该校教师信息的管理, 并添加增加的授课教师信息, 对退休的教师信息进行更改。第三, 系统管理员通过学生管理模块将学校提供的学生信息进行添加、修改、删除、保存等操作, 完成对学生信息管理工作。第四, 系统管理员可以根据成绩管理模块管理学生成绩, 对成绩进行检查和修改, 此模块实现管理员对教师的监督, 避免教师乱打分现象, 最终将学生成绩有效管理, 并存档。
3 交互式计算机教学管理系统的实现
高校采用交互式计算机教学管理系统, 搭建了一个动态的信息平台, 教师、实验室管理员、学生可以利用这个平台展开实验教学和学习实验课程, 实现开放的教学模式。高校学生预约实验教学课程流程如下:学生想要学习一门实验, 必须要预约, 才能将预约的实验课程完成。第一, 任何一名学生在预约前, 都要进行实名制注册, 学生利用注册完的用户名和密码登入系统, 这是进入系统前的关键[ 6 ]。第二, 学生进入系统主界面后, 结合自己事先想要选择的实验项目, 选择出需要完成的实验项目, 然后利用实验预习功能模块和实验预习测试模块掌握实验设备和实验过程, 对实验项目充分了解, 确保做实验时能够收到良好的效果才能预约。第三, 完成实验预习测试, 由于实验预约过程中包含实验预约人数未达到上限和单人预约次数未达到上限两个预约条件, 从而保证高效计算机教学管理资源合理利用。第四, 当这些预约条件学生都满足时, 完成实验预约, 系统管理员对预约资料进行审核, 确定后, 表示预约成功。第五, 学生操作完系统, 需要退出系统, 系统后自动弹出一个窗口即是否对修改信息保存, 学生点击确定, 系统自动将信息进行保存, 更新数据库, 再点击取消, 系统即可退出, 这就是交互式计算机实验室教学管理系统实现的过程。
4 结语
传统的计算机实验室教学管理系统已经不能满足课改后的教学需求, 必须采用交互式的计算机管理系统实现实验室教学。交互式计算机实验室教学管理系统充分利用网络技术, 搭建数据库平台, 提高实验室工作效率, 增强学生学习兴趣, 为学生提供信息化平台, 适应教育改革发展。
参考文献
[1]陈万顺.交互式计算机实验室教学管理系统的设计与实现[J].三江高教, 2014, 1 (34) :134-138.
[2]李宪雄.计算机实验室管理系统设计与实现探讨[J].网友世界, 2014, 10 (66) :101-110.
[3]张新有, 杨森, 袁霞.计算机网络实验室教学管理系统设计[J].实验科学与技术, 2014, 3 (26) :170-173.
[4]邹茜.计算机实验室管理系统的构想与设计[J].科技信息, 2013, 9 (76) :168-169.
[5]陈赟.高校计算机实验室信息管理系统设计与分析探讨[J].电子制作, 2013, 6 (68) :104-110.
远程数据采集与交互系统设计 篇9
在科学技术发展过程中, 资源信息的共享对科学研究水平的提高具有重要的意义。目前, 在一些企业、高等院校和科研机构中, 由于管理体制与设备使用机制的局限性, 大型实验仪器的使用率极为有限, 造成了大量的资源浪费现象。如果针对大型实验仪器使用远程控制实验, 一方面用户可以在任何时间, 任何地点通过网络进行实验, 有利于用户合理地安排自己的学习、工作计划, 而不再受时间和地点的约束;另一方面则可以提高实验室资源的利用率。因此, 构建大型实验仪器共享平台是符合科学技术发展要求的。
1远程实验系统总体方案设计
1.1 系统的功能及需求分析
对大型实验共享平台而言, 由于构建的是一种新型的实验仪器资源共享平台, 希望能从各种不同设备中获取其各自的实验数据或结果, 以平台通用的格式来传输和存储数据, 便于进入平台的各个用户共享这些实验数据或结果。
通常实验仪器由于功能的不同、生产厂商的不同, 使得获取数据的方式、数据的存储格式等均不相同, 各种实验仪器基本上采用的都是自己专用的数据采集装置, 不能满足大型实验共享平台的要求。因此, 在构建大型实验仪器共享平台中, 如何完成平台中各种不同设备数据信息的采集及处理是实现远程数据交流与共享的关键。
1.2 系统总体结构
根据需求分析, 远程实验系统结构如图1所示。
在实验室本地, 利用FPGA体积小, 速度快, 内部延时小, 可自由编程, 灵活性高等优点[1,2], 以FPGA为核心辅以A/D转换器等设备, 设计出可提供多种接口的数据采集箱。数据采集箱接口多样化, 便于同各种不同型号的实验仪器相联, 并且数据采集箱可以转发简单的控制指令 (如:启动、停止) 。数据采集箱采集到的数据, 在FPGA中完成数据格式化过程 (将数据按照约定编码成统一的格式) 后, 暂存到缓存中, 然后经传输线路将格式化的数据发送到服务器端存储到数据库中永久保存。数据库中数据主要按时间段存储, 时间段的划分由实验用户设置决定, 可以用一次完整实验过程来划分时间段, 也可以用同一个实验分割成几个时间片段来存储数据, 这样有利于日后数据比较分析。
在异地, 用户可以使用PC机通过互联网登录到服务器, 发出控制指令或将数据库中的实验数据下载到客户端。用户即可以用表格的形式显示数据, 也可以将数据导入到Matlab中, 利用Matlab强大的绘图和分析功能, 对实验数据进行更为高效的分析。
2基于FPGA的数据采集箱设计
数据采集箱主要完成对实验数据进行采集和初步处理的功能。数据采集箱可采集的数据种类包括温度、电压、电流、转速等。为了达到“万能”数据采集效果, 数据采集箱还提供了多种接口, 不仅提供了高效、方便的USB接口, 也提供了工业通用的RS 232接口、IDE接口。数据采集箱有温度传感器、电流传感器、旋转编码器、霍尔传感器、A/D等外部器件, 如果由普通的单片机实现, 需要很多的扩展芯片, 而且单片机的时序性强, 它很难同时实现这些功能, 或者以降低系统精度作为代价。所以, 在数据采集箱中采用FPGA 芯片来并发处理系统的各位部分信号, 这样不仅可减少PCB板的面积, 增加抗干扰能力, 同时也减少了成本。数据采集箱结构如图2所示。
数据采集箱的核心:XC2VP30[3]是工业级Virtex-II Pro FPGA器件之一, 逻辑单元Slice有13 696个, RAM为2 448 Kb, 136个18×1乘法器以及8个数字时钟管理模块和644个用户I/O端口, 以及2个工作在350+MH4, 基于FPGA开发平台的BLDCM模糊PI控制器IBM PowerPC 405 RISC 处理器和8个3.125 Gb/s RocketIO收发器, 能提供多达120 Gb/s全双工数据传输。Xilinx的FPGA是基于SRAM工艺, 因此它们是易失的[4], 数据采集箱采用3块FLASH XCF04S ISP PROM来存储FPGA的配置文件。
电流采集利用ADS807完成。ADS807是带采样/保持的高速12位A/D转换器, 采用流水线技术并行处理模拟量。数据采集箱中通过电流传感器采集到电流值, 然后通过ADS807将其转换为12位数字信号传送给FPGA。为了降低噪声的影响, 采用了平均滤波方法对A/D输出进行滤波。基于大型实验平台的特殊性, 本设计采用两个独立工作的转换器构成两通道的模式。
为了得到高精度的速度信号, FPGA对E6B2-CWZ6C增量式旋转编码器的A相脉冲信号进行采集, 被测对象每旋转一周, A相将发出1 000个脉冲信号。
由于各种设备、接口的传输数率不相同, 在FPGA内部为每一种设备或接口开辟独立的缓冲区[5,6]。FPGA对读入的数据, 先编码, 依据读入设备, 添加设备编号和接收时间;然后将读取数据放入缓冲区;当缓冲区满, 接收到清空缓冲区或者发送指令后, 缓冲区数据经网卡发送到服务器端。
3基于J2EE的软件设计
J2EE作为业界开发企业级电子商务的标准技术, 其组件不仅继承了Java 2平台的优点, 如平台无关性、安全性等, 还增加了一系列的企业应用程序编程接口, 如Java消息服务 (Java Messaging Service, JMS) 、企业Java组件 (Enterprise Java Bean, EJB) 、Java命名和目录服务 (Java Naming and Directory Interface, JNDI) 、公共对象请求代理体系结构 (Common Object Request BrokerArchitecture, CORBA) 、远程方法调用 (Remote Method Invocation, RMI) 、Java事务服务 (Java Transaction Service, JTS) 、Java数据库连接 (Java DataBase Connectivity, JDBC) 等[7,8,9]。
本系统服务器端应用基于Struts和Hibernate的MVC (Model View Controller) 设计模式。该设计模式把数据库封装起来, 对业务层提供统一API访问, 节省开发人员的工作量, 它可使整个管理系统的结构层次清晰, 并实现了层之间的解耦, 使开发过程中层与层之间的工作几乎是完全独立的, 极大的提高了系统的开发效率[10], 同时也提供了系统的可重用性和灵活性, 为日后的扩展和维护留有很大的余地。
在服务器端, 主要设计了用户管理模块, 实验数据管理模块, 通信模块。用户管理模块的主要功能是实现用户权限分级, 防止恶意访问。实验数据管理模块主要对接收到的实验数据进行分类、分时间入库, 并建立相应的数据日志和备份。通信模块一方面负责与采集箱通信, 另一方面负责与远程客户端交流, 完成按用户指令采集实验数据、将实验数据提交给用户等工作。
远程实验系统的数据查看页面示意图如图3所示。当用户通过互联网远程登录后, 根据用户权限, 可以自由选择查看特定时间段时内的某个端口数据, 还可以删除冗余的数据。
通常, 数据库中存储的实验数据比较庞大, 单纯的表格有时难以形象地反映实验效果。Matlab是常用的仿真软件, 广泛应用到各种科研领域, 具有强大的绘制曲线功能, 利用这一功能, 本文编写.m文件, 将服务器端的实验数据下载到本地, 然后利用Matlab绘制出图形, 进一步帮助用户对实验结果进行分析。图4是经转换后, 由Matlab绘制出的电机转速波形样图。
4结语
在此对建设远程实验系统的意义进行了探讨, 并设计了远程实验系统结构:以FPGA为核心设备的数据采集箱, 利用J2EE平台以B/S模式对实验数据进行远程读取。今后将在远程实验系统设计方案中设备可靠性进行进一步研究。例如:多用户并发控制实验设备时, 指令发出的先后顺序控制;用户发出错误指令可能导致设备工作异常的处理措施等方面, 还待进一步研究。
摘要：为了提高大型实验设备的利用率, 在此提出利用Matlab、数据库、FPGA和服务器等软硬件设施, 实现远程实验系统数据采集的方案。该方案中设计了基于FPGA的数据采集箱, 利用数据采集箱将大型实验设备和基于J2EE平台的服务器相连接。服务器将采集到的实验数据存储到数据库软件中, 当用户需要时, 可通过网络访问服务器获取数据。在客户机端, 用户还可以采用Matlab还原实验数据, 画出实验数据曲线。
虚拟旅游教学系统交互功能的实现 篇10
1 VRML 自身的交互功能
VRML可以支持多种不同的交互 , 可以使用诸多的内置的传感器节点, 如时间传感器、触摸传感器、接近传感器、碰撞 传感器等 , 这些传感 器可以实 现基本的 交互 ; 引入Ja-vaJava Script等进行编程可以实现更为复杂的交互。在造型上设置传感器, 用来检测使用者的动作, 将发生的动作进行感知然后传给下一条线路, 进而实现造型的移动和动画的播放。
1.1 虚拟现实建模语言 VRML
虚拟现实建模语言 (Virtual Reality Modeling Language) 简称VRML, 是一种三维建模语言, 用文本信息描述三维场景,可以将真实世界的场景虚拟为场景模型。可以构建虚拟境界(Virtual World)。最初只能建立静态模型 , 随着它的发展 , 其功能有很大增强, 可以建立动态的模型, 还可以添加声音和脚本。VRML是一种面向对象、面向Web的建模语言。VRML最大的特点是平台无关性。任何操作系统都可以浏览, VRML的访问方式基于即客户端/服务器模式, 由服务器提供统一的描述信息, 客户机各自建立VR世界。
VRML的基本特性有两方面 : 实时3D着色引擎和可扩充性。实时3D着色引擎特性把VR的建模与实时访问明确隔离开, 也是VR不同于三维建模和动画的地方, VRML可以有多个个方向的旋转及移动, 可实现和3D空间的超链接; 可以根据用户需要定义对象及其属性, 并使浏览器通过Java语言等方式解释这种对象及其行为, 可扩充性可以满足不同应用的需要。
1.2 动态旅游模型的实现
动态模型的实现主要是通过VRML的节点及相关字段实现的, 大多数VRML节点都可以绑定在线路之上。VRML中插值器节点有多种, 各自完成相应的功能。
1.2.1 Touch Sensor 节点
触摸传感器, 其作用可接收鼠标点击形体的动作, 从而使程序执行相应的动作, 如改变颜色、动画、发 出声音等 。主要字段: is Over当鼠标移到形体上方时, 形体发出的逻辑信号; touch Time当鼠标点击形体时, 发出时间信号。其执行过程一般为当鼠标移到形体上时, Touch Sersor接收信号, 同时发出isover信号, 使程序发生变化。
1.2.2 P1ane Sensor 节点
平面传感器节点, 其作用可使鼠标的移动转变成形体沿自身Z=0的平面上的动作, 用于感知用户在X-Y平面鼠标拖拽的动作, 通过坐标变换可使形体绕任意轴旋转, 也可用鼠标拖动一个形体, 使其自身旋转或使另一个形体移动。用户用鼠标拖动传感器所在的几何体, 该节点就会将拖动解释为传感器的Z=0的平面上的变换。主要字段: max Position、min-Position、translation changed其作用分 别是控制 最大移动 位置、控制最小移动位置、向外发出的移动信号。
1.2.3 Sphere Sensor 节点
绕点旋转传感器, 可使鼠标的移动转变成形体绕自身原点的转动, 可以用鼠标拖动来使自身转动, 也可拖动一个形体而使另一个形体转动。主要字段为rotation_changed, 其功能为向外发出移动信号。
1.2.4 Cylinder Sensor 节点
Cylinder Sensor (Y轴旋转传感器) 其作用是使鼠标的移动转变成形体的绕自身Y轴的旋转运动, 用于感知用户绕中心轴拖拽旋转的动作, 通过坐标变换可使形体绕任意轴 旋转 ,也可用鼠标拖动一个形体, 使中一个形体旋车。主要 字段 :min Angle控制最小旋转角度 , max Angle控制最大 旋转角度 ,rotation_changed向外发出旋转信号。
例如: 使鼠标的移动变为形体的转动, 使用一个ROUTE语句为 : ROUTE MMF.rotation_ changed TO MMFTT.set_rota-tion或ROUTE MMF.rotation TO MMFTT. Rotation。
1.2.5 Proximity Sensor 节点
Proximity Sensor的主要功能是可以检测到观察言观察点接近的信号, 利用它可控制其他操作。主要字段有enter Time (发出接近信号) exit Time (发出退出信号)、size (设定可探测范围)。
例如 : 用DBF命名Proximity Sensor和一个形 体 , 用ROUTE语句实现一个动画效果 :
ROUTE ZYM.enter Time TO ZDY.starttime
1.2.6 Transform 节点
在VRML中, 物体的线性变换是通过Transform节点控制的。运动总是与变换紧密相连的, 无论是缩放比例、旋转或平移, Transform将其定义的变换施加于物体。Transformf域的值, 比如缩放, 可以由任何Shape节点或子节点所继承。无论何时使用群组节点来管理VRML场景元素, 都必须在子节点域中指定群组节点的内容。
例如: 对象的平移变换可以通过设置Transform父给节点的Translation域值来实现。Translation域接收X、Y、Z上的平移量。场景的旋转变换可通过设置Transform父节点的Rota-tion来实现。场景物体的比例变换可通过Transform父节点的Scale域值来实现。
1.3 动画效果的实现
虚拟旅游场景中的交互, 简单的可使用VRML本身所提供的传感 器来实现 。旅游场 景中的动 画效果可 以使用ViewPoint节点来实现。View Point节点可以为用户设置理想点的方向和位置, 在不断改变视点的位置和方向进而不断创建对象位置和方向的运动动画效果。
使用内插 器节点Interpolator、时间传 感器节点Time Sen-sor, 结合ROUTE语句可以实现场景的动画效果。使用内插器改变对象形成动画, 用户需要给出一系列的中间运动态势, 经过路由Orientation Interpolator节点接收这些值, 使用Transform节点接收到这些值, 由VRML自动形成运动软迹中间态势的过渡, 场景中的对象就会按指定的路线变化而形成动画效果。
Interpolator被用来定义动画的变化率 , 比如一个物体从一个位置到另一个位置的平面移动动画, 可以匀速、变速、加速或减速, interpolator是一个速度控制器。通常与Indexed Li-ne Set、Indexed Face Set、、Extrusion、Point Set节点结合 使用 ;形体的旋转可 使用Orientation Interpolator来改变Viewpoint的方向而实现; 形体的位置和观察的位置可通过Positionlnterpo-lator动态改变Viewpoint节点的位置或形体的位置 , 实现形体沿某一指定的方向进行移动; 动态改变透明程度的Scalar Inter-polator, 结合Fog节点visibility Range字段 , Material节点的transparency字段 , 改变形体的透明效果、确定雾的影像范围。
Time Sensor节点用来控制动画 , 其作为一个时钟 , 在时间变化时发出事件, 随着时间的变化传感器不断产生事件。用时间传感器节点Time Sensor时间周期数值字段cycle Interval定义一个时间周期, 当Time Sensor节点的时钟工作时eventout就会路由到其他节点, 通过loop字段指定是否循环。
基本的编程思路是: 用DEF命名, 针对Time Sensor发出的事件的节点和内插器接收事件的节点各自编写代码, 将收到的事件传给具体参数。
2 嵌入脚本技术实现系统交互
2.1 通过 Script 节点与外部程序的交互
脚本语言又称为扩建的语言或动态语言, 用来控制软件的应用程 序 , 脚本只在 被调用时 进行解释 或编译 , 在VRML2.0及其以后的标准中 , 并没有规定具体的编程语言。
VRML与Java的结合实现了Java对VRML的控制。由于嵌入Java语言, VRML中复杂的动画可以通过编程实现。
嵌入式脚本程序的作用是允许用户自己定义输入输出事件节点。VRML与外部程序的交互是通过Script节点。Script节点传递数据到Java程序, 对于Java来说必须有一个事件激活它使其 执行 , Java通过类接 收Event In事件并将 其传至Script节点中 , 对Script节点中的脚本进行处理 , 在进行数据处理后, 将值通过Event Out写入Script结点。如果需要用处理后的数据去影响场景中的其他物体, 就把结果送回event Out字段后再将Script节点ROUTE事件连到链中的下一个节点。
2.2 通过 EAI 接口实现交互
EAI定义了针对VRML浏览器的Java类 , 是VRML世界与外部环境的创作接口, 通过EAI在VRML与外部世界之间建立联系, 使用户通过这个接口真正成为VRML中的一个参与者, EAI定义了一套针对VRML浏览器的Java类, 外部环境通过过这些类可以直接操作、控制和修改VRML世界内部的场景。利用这个接口用户真正成为VRML中的参与者。
外部节点被EAI程序通过相关方法获取入口地址, 这个地址相当于所要访问节点的索引, 接着发送event In事件给场景的该节点, 在VRML中, 节点的event Out事件会由Route传递到下一个节点的event In事件。输入事件event In对收到信息进行处理。
3 导航功能的实现
虚拟游客就是在场景中的观察者, 虚拟游客造型可根据需要进行设计。Navigation Info节点用来指定场景的观看方式和替身的物理特征, 导航类型和初始航行类型可使用其type属性进行设置。
导航功能有自动导航和实时导航两种。
自动导航使用Proximity Sensor节点, 通过该节点来检测使用者接近场景产生的信号来控制场景的形体, 比如使形体发生颜色的改变、使形体产生运动等等。观察者接近场景形体的位置信息可通过Visibility Sensor在一个长方体区域进行检测其是否可视, 可通过碰撞检测来获取观察者与场景形体靠近的时间。具体可通过DEF命名形体 和Proximity Sensor, 使用Java Script程序接收ROUTE语句传来的探测信号 , 执行程序进而控制场景中的形体产生动画。
实时导航的关键技术是使用Java Script, 通过Java Script技术时时捕捉观察者的当前位置信息, 展示场景在坐标系中的实时位置坐标。
4 结语
虚拟旅游 系统交互 性的灵活 程度直接 影响系统 的性能 ,关系到整个系统是否成功。处理简单的用户交互使用传感器交互就可实现。对于比较复杂的交互, 需要利用脚本编程。要想在构建的场景实现灵活的交互, 必须综合运用这些交互功能。
摘要：虚拟旅游教学系统在旅游教学中有着非常重要的应用,在虚拟旅游教学系统中既要实现场景的三维可视化,又要具有控制旅游对象使其运动方向灵活地改变的功能,实现使用者真正参与到整个旅游中去。虚拟旅游教学系统的交互性主要指交互式漫游,利用VRML自身的交互功能、结合Java Script脚本技术可实现灵活的交互。
搭载人机交互系统 篇11
外观设计与原车良好兼容
飞歌 FA108A01E2影音导航主机屏幕采用了分辨率达800X480的高清数字屏幕，设计风格参照了雷克萨斯ES250原车的主机，使得导航主机外观与原车主控区完好兼容，完全感觉不到突兀。
通过数据线，飞歌 FA108A01E2影音导航主机可直接与iPod产品实现音频接入及全功能控制，在屏幕上还能同时显示iPod里面的歌曲名称，以及播放状态、时间等。通过USB线接入U盘后，选择主菜单的“碟机”选项，点击屏幕的“USB模式”，即可使用U盘播放的功能。同时，还可以对各款接入的产品进行充电。
飞歌独有的Remote Touch人机交互系统 操控便捷
飞歌FA108A01E2影音导航主机的最大卖点就是配备了飞歌独有的Remote Touch人机交互系统。其系统操控按键安装在变速杆旁，摇杆搭配拉丝金属的线条，给人简洁又不失高档的印象。在实际操控使用时就如同一款车载鼠标，能够通过摇杆和按钮操控影音导航主机，比起需要点击触屏操控确实快捷很多，大大方便了车主的使用。
另外，飞歌ES250 FA108A01E2影音导航主机还非常注重后座乘客的用户体验，其后视娱乐功能可以单独控制后座显示屏的节目内容，使前后排座位乘客可以同时观看不同的影视节目。
值得一提的是，用户还可通过自行选配增加TPMS胎温胎压检测、CMMB数字电视、倒车后视等功能。其中倒车后视功能只需要增加后视摄像头便可实现。当挂入倒档后，该系统会自动接通位于车尾的高清广角倒车摄像头，将车后状况清晰地显示于车载导航系统的液晶屏上。其精准的倒车轨迹线，有效地增强了倒车的安全性。
交互式远程教学系统 篇12
随着Internet的普及, 基于WEB的网上教学模式打破了传统教学方式的时空界限, 使得以教师为中心的传统教学模式转变为以学生为中心的全新的教学模式, 由于其客户端易操作性, 使得WEB教学成为未来教育发展的趋势, 并将成为全民教育和终身教育的主渠道。
目前, 人们对基于WEB的网上教学系统进行了多方面的研究, 教学体系结构也趋于完善, 但也存在不足, 如教学模式以浏览式教学为主, 多媒体应用以流媒体播放为主, 交互性不强、直观性较差等。而基于WEB实时视频交互技术在网上教学系统得到具体应用与实践, 使得学生足不出户, 便可通过浏览器在网上与教师、同学进行实时视频交互, 释疑解惑, 交流学习心得, 为WEB教学注入新的活力。
2 网上教学系统介绍
目前, 网上教学处理多媒体教学资源主要有以下三种方式:一是基于WEB的流媒体服务器播放方式;二是安装特定的客户端工具提供实时视频服务;三是完全基于WEB方式提供实时视频交互的应用系统。采用第一种方式的教学系统随处可见, 第二种方式主要应用于卫星传输的网络教学中, 如网络学院的卫星教学软件。本项目拟采用的第三种方式最少, 就国内而言在网上教学中尚未有成熟的应用。
本系统拟在现有的网上教学体系结构基础上, 建立基于WEB的一对一、一对多的实时视、音频教学环境, 提供强交互的网上教学平台, 构建新型的师生关系。系统实现的基本核心是WEB视频的实时交互, 实现技术与方法主要有:
1) 采用P-S-P (point-s e rve r-point) 视频、数据流传输模式。
2) 从可行性、易用性考虑, 客户端视频流编码采用MPEG4。
3) 编写专门的IE插件实现客户端数据传输。
4) 编写专门的视频、数据流服务模块实现服务器端数据处理。
3 基于WEB的实时视频交互教学系统的研究
3.1 系统工作模型
基于WEB的实时视频交互系统是一种远程教学模式。但远程教学领域具有实时直播等视频传输功能的几种代表性系统平台, 都要求教师端拥有确定的公共IP地址。一般来说, 都把教师端当作视频服务器使用, 这就要求教师在指定的地点上网, 不便于教学。理想情况是教师与学生一样可以在任何位置利用ADSL、宽带等方式上网, 而在Intemet上设计有专用的服务器和Web服务器为网络教学提供服务, 其中服务器用于协调和管理教师和学生之间的通信活动以及学习过程, Web服务器则提供学习过程所需的全部教学资源, 形成一种实用的视频交互系统工作模型:教师端学生端←→服务器Internet←→服务器←→DB。
该模型主要由教师端、学生端和服务器等组成, 教师端和学生端的视频交互核心功能以Web控件的形式实现, 通过服务器中介和协调, 在教师与学生间实现视频交互。其中, 服务器拥有固定公共IP地址, 在通信中起中介作用, 负责接收教师端和学生端的连接入网参数记录他们的连接状态, 接收通信方对系统连接状况的查询。教师端一般采用ADSL或宽带上网, 只需要拥有动态分配的公共IP地址, 位置不必固定。它先向服务器报告自己的连接入网参数, 然后查看学生连接情况和工作状态, 获取联机学生端的当前IP地址及端口等通信参数, 以便与每一个上线学生建立直接的通信连接。在视频交互环境下, 教师端建立与学生端的连接后, 就可以进行视频传输。在这个过程中, 如果发现学生端断线, 则向服务器报告学生端的连接异常。学生端上网地点任意, 宽带要求更低。学生端也是先向服务器报告自己的连接入网参数, 然后查看所登录网上课堂里教师端的连接情况和工作状态, 获取教师端的IP地址及端口等通信参数。建立与教师端的连接后就可以接收视频, 可以发出交互请求, 以及收到传送命令后向教师端发送视频数据, 实现视频交互。
服务器应用程序驻留在服务器中, 按视频教室为参加网上教学的教师和学生提供通信中介服务, 包括与教师端及学生端的网络通信、参数传递、相关状态的管理等基本功能。由于服务器布置在公网上, 供通信使用的地址和端口号事先可以确定, 在Web网页中通过脚本程序可以传递到视频交互控件内部。利用Win Sock编程, 就能建立教师端与服务器及学生端与服务器的连接并进行数据传输。教师端或学生端建立与服务器的连接后, 首先要报告自己所要登录的网络教室编号、连网配置等重要参数, 服务器应用程序收到这些信息后把它们写入数据库中。
3.2 系统工作流程
在基于WEB实时视频交互系统中, 服务器所起的具体作用是在师生之间的视频交互过程中进行协调和调度, 它不直接参与视频交互数据传输, 但却是不可或缺的。借助服务器, 教师才能够知道当前在线的学生数目、分别使用什么网络数连网通信, 学生也才能够知道教师的连接状况和连网参数, 最终在教师和学生之间建立起通信连接、状态检测和进行视频数据的传输。教师端获取在线学生端的连接入网参数并与之建立起有效的通信连接后, 就可以向学生传送视频, 或接收学生的交互请求, 接收学生传输的视频数据。学生端在建立与教师端的通信连接后, 就可以接收教师端传送来的视频, 当自己提出的交互请求被允许后, 向教师端传送视频。为保证网上教学活动正常有序进行, 必须对学生的交互请求加以管理, 基于WEB实时视频交互系统将在线学生组织成一个逻辑环, 用来控制向教师的视频传输, 设置一个令牌在环上流动, 只有令牌到达后才允许提出传输要求, 从而达到有序视频。
3.3 IE插件的使用
基于Web视频交互系统中视频交互的相关功能通过视频控件实现, 而整个教学活动的组织、控制和管理则是在动态网页中设计相应的功能, 利用了IE插件, 以Browser/Server模式实现。这些教学管理功能主要有:根据学生事先的选课和批准情况决定其是否有权限使用视频交互系统, 对在线用户列表进行动态管理, 按照学习课程对教学活动进行管理等。在网页中调用视频控件可以通过嵌入对象的方法实现, 将控件作为HTML的Object元素对象加入进网页中。IE插件的使用, 使得完全基于WEB方式的实时视频交互得以实现。
4 结语
基于WEB实时视频交互技术与网上教学紧密结合起来, 对推动网上教学普及与发展, 利用现代信息技术、网络技术构建新型师生关系、构建大学文化均具有积极意义。基于WEB的实时视频交互教学系统同时也为视频会议、视频聊天室在WEB上的应用提供新的技术平台。
摘要：随着Internet的普及, 基于WEB的网上教学模式打破了传统教学方式的时空界限, 使得以教师为中心的传统教学模式转变为以学生为中心的全新的教学模式, 人们对基于WEB的网上教学系统进行了多方面的研究, 教学体系结构也趋于完善, 但也存在不足, 如教学模式以浏览式教学为主, 多媒体应用以流媒体播放为主, 交互性不强、直观性较差等。
关键词：P-S-P视频交互,教学系统,工作模型
参考文献
[1]何克抗.现代教育技术和优质网络课程的设计与开发[J].中国大学教学, 2005 (1) .