基于学生生活现实

基于学生生活现实（精选7篇）

基于学生生活现实 第1篇

1 虚拟现实读物研究背景及意义

传统的纸质知识读本是通过图片及文字介绍等方式将所蕴含的民族文化传递给阅读者,但是这些传递的方式都是静止的。这些展示方式不能记录声音信息与动画信息,这些信息的传递是单向传递,只能将有限的信息传递给阅读者。

伴随着时代的发展,数字媒体的应用可以弥补信息传递方式单一和传递的信息量有限的不足。相比传统方式,数字媒体可以通过多种方式传递多维度的信息,将文字、图像、声音等多种信息符号载为一体,真正实现了信息的立体化呈现,使得信息的获取更加快捷、高效[1]。

传统的展示有其自身独特的优势,如展现物品的年代感、用料、做工等,这些是古代人民智慧的结晶,是数字媒体平台所不能代替的。因此,不能仅仅把展示物品搬到数字媒体平台上,而需要让两者相结合,通过数字媒体的信息传递特性来辅助传统纸质印刷图片资料给阅读者带来新的阅读体验。运用虚拟现实技术中的增强现实表现方式,可以将特定图片视角中不方便传递的信息整合起来传递给阅读者,让图片内容的表现方式更为丰富,并且加入交互让阅读者参与其中,让整个参观过程更为生动,更有利于保护和传承民族传统文化。

目前,记录、推广民族传统工艺文化的技术手段通常是建立数据库或者应用虚拟博物馆。这2种方式都存在缺陷,数据库的数据相互之间缺乏动态的关联,虚拟现实仅提供立体模型和虚拟空间游览,但是受众的参与性不强,互动效果差。因此,研究应用实时视频融合的虚拟现实技术,进行工艺品展示的移动虚拟现实读物的研发、提升传统展示手段的交互性是非常有必要的。而创新的展示模式不失为开发当地旅游产品的有效途径。将智能手机作为AR技术的开发应用平台,已成为新一代AR技术发展的主要趋势。虚拟现实读物的研发将带来前所未有的文化传播理念,打破传统知识传播的静态书本阅读展示方式。

2 基于Android移动平台虚拟现实读物的设计

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为的系统,仿真使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术是仿真技术发展的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术的前沿学科。而本项目主要研究虚拟现实技术中的一种新的表现方式——增强现实(Augmented Reality,AR)在移动平台上的应用,利用手机或平板电脑自带的摄像头来与金秀瑶族民间传统生活用品进行交互,拓展信息展示的维度,丰富用户的阅读体验。

本项目主要通过三维建模还原展示物品,并制作三维动画展示出展示物品的制作方式及用途。在移动平台上可以自由移动展示物品,对展示物品进行360。的立体观察,了解展示物品的工艺细节。本项目的实现过程分为以下3个步骤。

(1)利用Android移动设备上的摄像头对准印刷品上特定的图像。

(2)移动设备通过摄像头对图像进行识别,调用设备数据库中的数据。

(3)在移动设备的显示屏上显示展示物品的内容并叠加在真实图像之中。

2.1 总体功能模块设计

本项目是基于游戏引擎Unity3D开发的Unity3D是多类型、多平台的综合型游戏开发工具,可以将开发完成的工具发布到各大平台上。其中,Unity3D自带的UGUI及高通AR可以帮助完成本次应用程序的开发。高通AR是用于开发虚拟现实技术中的增强现实表现方式的一种SDK包,能让用户迅速搭建虚拟现实作品。

程序主要模块为展示物品介绍。展示图像介绍模块中包含虚拟现实功能,对展示物品进行立体成像并播放相关动画及声音,还可以点击查看展示物品的详细简介。

2.2 展示物品模型制作

展示物品介绍模块中展示的三维模型主要使用三维动画软件Autodesk Maya完成。模型制作根据前期实地考察所拍摄的视频及照片来完成。根据展示物品的照片,在Maya里建模,模型由简单到复杂,一步一步逐渐完成模型的制作。建模时要养成良好的观察习惯,多角度、有条理地观察模型,注意模型体积感的表达。制作的部分模型如图1所示。

完成模型的制作之后,需要给模型绘制贴图,在绘制贴图之前需要先分好模型的UV,由于所要求的精细程度不同,所以需要根据部位的重要性分配这一部位UV所占整张UV贴图的大小也会有所不同。大块面颜色及细节不是很多的服饰所占的UV空间可以小一点,而一些花纹比较多、比较复杂的地方,UV就要进行适当的放大以方便细节的绘制。在合适的空间合理地分好UV贴图是一件十分重要的事情。在绘制贴图的时候需要注意黑白层次上面的对比,将绘制好的贴图先转换成黑白化的效果,再导入Maya软件中赋予到模型之上去观察模型,检查贴图在模型身上的黑白灰效果是否明确,色块的区分是否足够明显,黑白灰的色度的搭配是否合适。只有所有的检查都没有问题,贴图才算合格。模型贴图效果如图2所示。

在贴图完成之后,就是展示物品的展示动画,展示动画要根据展示物品的功能来制作,参考视频并查阅相关资料来完成。动画时间不宜过长,能简洁明了地将展示物品作用表达清楚即可。

2.3 UI界面设计

在UI的设计上采用了扁平化的设计并与金秀瑶族传统纹样进行融合。在融合的同时,将传统的图腾纹样保留下来,因为这些元素是金秀瑶族族人民在漫长的历史发展中积累和保留下来的。当然,要设计出适合本项目应用程序的UI不能光靠民族元素的堆积,也不能单纯地从形式上进行模仿。只有对民族特色有深入的认识,感受到这些独特的民族文化,才能把这些元素融入应用程序的UI的设计当中。应用界面效果图如图3所示;UI切片如图4所示。

3 基于Android移动平台虚拟现实读物的系统实现

3.1 开发环境及实现方法

在系统实现之前,需要为计算机搭建好开发环境,下载并安装Android SDK。SDK集合了特定软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等开发工具。由于Android SDK采用的是java语言,所以还需要安装JDK。

界面主要通过UGUI实现,UGUI是Unity3D 4.6测试版中新添加的功能,相比之前的UI功能要强大很多,可以方便快捷地完成界面的制作。虚拟现实模块使用高通AR来实现。

3.2 主菜单模块

UGUI中的所有UI控件(如图5所示)包括Panel、Button、Text、Image、Scrollbar、Slider、InputField、Canvas等,在创建这些控件时,系统会自动创建Canvas。Canvas相当于一个画布,其他的控件都将在画布上呈现。Canvas中的渲染模式分为3种。

(1) Screen Space-overlay模式不需要UICamera,UI会出现在所有摄像机的最前端。这种方式虽然简单,但是也有不足的地方,例如要在UI前面制作特效。

(2) Screen Space-Camera模式需要设置一个UICamera,这样就可以控制每一个UI的深度,可以给UI加上特效。

(3) World Space模式为3D UI。

本次制作的应用程序不需要UI特效,因此Canvas的模式选用第一种模式Screen Space-overlay,这种模式制作起来简单快捷。建立一个Canvas之后,下面挂着所需要的UI控件,在主菜单模块中使用的控件有Image和Button。将切好片的UI指定到Button和Image控件的Image (Script)选项中,并根据设计需要调整好UI大小并设置好Rect Transform (矩形变换)中的Anchor Presets (锚点),保证UI大小对屏幕的自适应。主界面UI制作如图6所示。

完成UI框架的制作后,为模块中的按钮编写代码,以下为按钮中使用的部分代码片段:

将编写好的脚本挂在Main Camera上,并从Button控件上的On Click上找到挂在Main Camera上的脚本,即可实现按钮功能。

3.3 虚拟现实模块

下载高通AR SDK,导入Unity3D中,并制作识别图。识别图的制作需要登录高通的官方网站上,在“Target Mannager (目标管理)”下选择“Create Database (创建数据库)”创建一个项目需要的数据库。访问这个新创建的数据库,选择 “Add Target”添加事先制作好的图片。制作完成的识别图如图7所示。

等待一段时间后,系统会自动生成识别图并提供下载。在下载时选择Unity Editor。下载完成后将识别图的工程文件导入Unity3D中。

在场景中添加ARCamera和ImageTarget。先在ARCamera中的Data Set Load Behaviour设置好需要加载的AR模块。然后在ImageTarget的Image Target Behaviour (Script)中的Data Set选项中选取之前下载好的识别图文件。并将带有动画的模型放入ImageTarget中,将模型调整到合适的位置则可实现虚拟现实。ARCamera与ImageTarget的设置如图8所示;模型位置的摆放如图9所示。

虚拟现实模块中的UI界面制作方式与主菜单模块相同。由于展示物品有多种,在切换识别图时也需要切换出相对应的UI界面,实现的原理为通过判断识别图的名称来显示与隐藏相应的UI界面。以下为实现UI切换的代码片段:

在完成虚拟现实模块的基础功能后,制作实现交互用的虚拟摇杆。现在的手机大部分以触控操作为主,因此需要制作虚拟摇杆。用户可以通过虚拟摇杆控制虚拟增强现实中的模型,使模型能够360°旋转以便从各个角度观察。本次应用程序的虚拟摇杆使用Unity Easy Touch插件制作。通过调整面板数值,绑定需要旋转的模型及自定义摇杆贴图完成虚拟摇杆的制作。虚拟摇杆的设置及效果如图10所示。

部分展示物品有动画展示,需要通过点击按钮来实现动画的播放与停止。将编写完成的脚本挂在ImageTarget上,并在功能按钮的On Clik中找到这一脚本便可以实现模型的动画播放、暂停及位置重置等功能。以下为这些功能的代码片段:public class Reset Manager:MonoBehaviour{

3.4 应用程序的实际测试

在Unity3D中能成功运行之后,将制作完成的应用程序发布到Android平台上,在Android平台手机上进行真机测试。在完成应用软件时,使用了不同Scenes (场景)的跳转,因此在设置发布时要把这些使用的场景添加到Build Settings中。应用程序的图标及开始画面都需要在Player Settings中进行设置,在Platform选项中选择好Android平台,并在属性面板中设置好应用程序的图标。在完成所有的设置后点击Build,等待片刻后即可发布完成。

在真机上测试应用程序的运行状况,例如UI的自适应,虚拟现实模块的运行、交互体验等。在真机测试中还存在一些问题,如代码的优化不够、展示物品旋转的交互体验不够好等,但是基本达到了设计初衷。

4 结论

将虚拟现实应用到民族传统文化内容的书籍传播中,可以让参观者在接受信息时更为投入,虚拟现实作为一种高信息密度的载体能够让参观者在平面阅读的过程中获取更多的信息。本文以金秀瑶族传统的特色生活用品作为切入点,在Android平台上完成了虚拟现实应用软件的制作。金秀瑶族虚拟现实应用软件制作流程的实例,给虚拟现实技术在传统读物创新中的应用提供了思路。

参考文献

[1]仇慧琴.基于IOS移动平台的互动回本读物设计与实现[D].北京:北京工业大学,2014.

[2]张健,蔡新元.“增强现实”在传统出版领域中的应用探索[J].科技与出版,2013(10):90-94.

基于学生生活现实 第2篇

一、大学生自主学习的现状分析

1. 对自主学习的认识。

有70%的学生认为自主学习有必要, 另外还有28%的学生认为大学生自主学习非常必要。结果显示大学生能正确认识到自主学习的重要性。

在对自主学习的态度上, 想要自学却无从下手和觉得自主学习轻松的均占较多数, 说明大部分本科生对自主学习的态度是积极的, 但也有存在着“态度端正, 方法不对”的问题, 这表明学校对自主学习的引导有待加强。本科生对自身自学能力有信心。超过80%的同学认为自身自主学习能力处于中上水平。

2. 自主学习的准备情况。

本科生自主学习的目的呈现多样化状态, 其中, “知识带来的内心充实感”、“继续深造或找到好工作”两项占大多数, 反映了新生代学生的个性特征。

自主学习内容方面, 主要以自学专业课知识为主 (40.37%) , 其次是语言类 (12.42%) 和电脑技术类 (7.76%) , 表明本科生以就业为导向, 注重专业知识的学习。自学科研类、自主创业类均有一定比例, 反映了本科生自学内容丰富多样。本科生基本上对自主学习有规划, 但随意性强, 如59.07%的本科生认为“有计划但是计划随意性强, 灵活性较大”, 28.89%认为“计划模糊, 跟着兴趣走”。

3. 自主学习的过程监控。

自我学习过程监控出现2个现象, 一是绝大部分本科生花在自主学习的时间较少, 二是绝大部分学生上课出勤率高, 这表明大学生自主学生的课余时间还有待开发。自主学习的场所主要是自习室, 途径主要是利用网络资源, 图书馆的利用率反而不是最高, 这就要求高校要充分发挥图书馆的功能。

4. 自主学习的影响因素。

本科生认为影响自主学习的内在因素主要是兴趣 (73.29%) , 其次是学习目标、学习态度、学习方面、学习基础等。影响自主学习的外因素方面比例最大的是“专业和课程安排 (内容、时间等) ”, 其次是“学习的设施和环境”以及“班级学习氛围”。

二、学校自主学习激励现状

1. 学校自主学习激励制度效果和作用。

学生对学校激励政策认同度均较高。实施效果方面, 奖助学金、综合测评制度和学分制度得到的分数较高。在激励政策对自身自主学习的激励评价上, 学生对相应列举的政策给分均较高, 与实施效果的评价存在正相关, 其中综合测评制度和成绩考核制度的激励作用最高。在对学校关于学风建设激励政策知晓程度中, 过半调查对象认为“了解少部分” (51%) , 大部分了解的占43%, 这表明政策的宣传与落实还有较大的空间。

2. 模范引领对自主学习的效果。

榜样模范作用对提升学生自主学习效果中“比较明显”和“十分明显”约占半数 (48%) , 这表明模范引领是一种精神激励机制, 意义不容置疑, 但如何引领, 事关激励效果, 值得研究。

3. 对学校硬件设施的满意度。

从“您认为学校的学习设施、设备的总体质量如何?“”您觉得学校提供的自习场所充裕吗?“”您对学校图书馆的藏书及学习环境是否满意?”和“您认为学校提供的学习实践器材的配备充足吗?”四个方面研究学生对学习硬件设施的满意度。总体来说, 本科生对学校硬件设施基本比较满意。

4. 对激励制度公平度的评价。

制度的公平与否, 最能体现出激励的效果。调查结果显示, 学生对学校在实施各项奖励制度过程中的公平、公正的满意度较低, 认为“一般”的学生占47%, 认为“比较不满意”的学生占10%。与前面的对比看出, 学生对奖励制度的作用和效果的认同度是比较高的, 但对于制度的落实反而评价度不高, 这表明政策的落实出现了问题, 对于激励学生自主学习带来的负面影响不容忽视。

5. 对激励内容的诉求范畴与程度。

在各项荣誉奖励中, 学生最向往得到国家奖学金 (76.4%) , 渴望得到优秀毕业生的有54%, 优秀寝室的有37%, 三好学生的有32%, 29%的人选择综合奖学金。本科生最向往国家奖学金, 意味着学习优秀对学生有着重要意义, 而此类与学习有关的又能不限于贫困生或学生干部的奖励, 有利于促进学生自主学习。此外, 学生认为物质激励更重要 (41%) , 其次认为环境激励更重要 (32%) , 另外有23%的人选择“精神激励”, 而选择“文化激励”和“情感激励”的同学不足1%。这一方面要求学校继续运用物质激励的手段, 另一方面也要适当开发精神激励机制以解决薄弱环节。

6. 社团和校园文化活动对学生自主学习的影响程度。

调查显示, 大部分学生 (86%) 认为职业能力提升类和文化素质发展类社团或校园文化活动对学生自主学习更有激励作用, 但对社团活动和校园文化活动的满意度一般 (41%) 。

三、实践教学虚拟项目化对学生自主学习的激励效应

1. 大学生对实践教学虚拟项目化的认可程度。

大学生对实践教学普遍较为欢迎 (97%) , 认为实践教学具有的优点是: (1) 能提高对理论知识的理解能力 (67.4%) ; (2) 教学形式丰富生动, 提高学习吸引力和主动性 (75.8%) ; (3) 与社会、企业等接轨, 提高对专业职业的认知程度 (53.2%) 。而对于利用网络平台, 将实践教学进行虚拟化项目化运作, 个性突出的学生表现出极大的兴趣, 98%的学生乐意接受这一新鲜学习方式, 而在已经接触过这一形式教学的受访学生中, 几乎全部 (99%) 认为虚拟项目化的实践教学, 发挥了学生的主动性、网络的互动性和教师的引导性等多方位的功能。而学生喜欢的实践教学虚拟项目化分别有:课程作业在虚拟化空间完成、进行网上主题调研、在网上开展创新创业竞赛等。

2. 实践教学虚拟项目化对学生自主学习激励程度。

调查发现, 接受过实践教学的学生学习成绩普遍要高于只单纯接收理论教育的学生群体。其中, 89%的学生认为自主学习中, 网络资源和实践教学是两大手段, 而虚拟项目化实践教学综合了两者的优势, 确保自主学习有目标、有载体。76%的学生认为, 让学生自主学习就是一种激励, 因此, 实践教学虚拟项目化的形式决定了其对自主学习是有激励功能的。

四、结论与对策

1. 重视教师在学生自主学习中的指引和激励。

大学生自主学习看似是学生本身的行为, 但实际上仍然是教与学的双向行为, 与第一课堂学习相比, 教师只是少承担了组织者的功能, 因此, 须发挥教师在学生自主学习中的引导、帮扶和激励功能。首先是内容上的引导, 提供最新的理论和学术课题, 让学生进行选择与自主深化。其次是形式上的引导, 对于学生遇到的方法和思路问题, 要给予个性化的帮扶。最后是成果上的激励。要尊重学生的创新能力, 对于优秀作品可以作为考核的组成部分给予加分, 对于好的成果要作为创新创业项目进行培育。

2. 学校从环境激励的角度, 为学生自主学习创造条件。

校风建设很大程度上是软校园文化和硬学习场所的建设。因此, 根据“挂怒于自主学习机制的激励建议”, 要不断完善学习的各类场所, 同时也要规范学习场所管理。要发挥网络的优势, 让慕课成为一种学习新手段, 通过加强校园网和平台建设, 为学生网络学习提供条件。要构建优质的学风软文化, 通过模范引领、创先争优等, 营造良好的学习文化氛围。

3. 学校应围绕制度激励的中心, 推进学生自主学习。

以学风建设为基础的制度建设, 是自主学习的方向标, 也是制度激励的具体体现。诉求就是改进的方向, 这些制度需要进一步的建立、完善和修改, 以推动学生自主学习。

4. 以实践教学虚拟项目化为抓手, 为学生自主学习提供方法激励。

首先, 提供平台。在实践教学过程中, 构建慕课教学平台, 为开展这一实践教学虚拟项目化提供广阔空间和资源, 这是学生自主学习顺利实施的基础。其次, 完善内容, 推进能在虚拟化环境中进行实践教学的项目在网络平台上开展。第三, 要明确主题。对于教学中的问题, 要采取“新、高、小、多”的思路, 即选题要新, 作业要求要高, 切入点要小, 答案是多元并且没有标准的。第四, 要加强考核。对于每一份作业, 都应该是独一无二的, 因此要进行个性化考核, 重点考核学生自主学习的积极性、系统性和效果性。

5. 以尊重学生主体地位为核心, 激励学生自主学习的内动力和学习方法。

学生学习动力不足是影响自主学习和激励机制建设的关键。因此, 要从内激励出发, 通过职业规划教育、就业意识培育、职业目标培育, 提高学生的自我控制能力, 推动心理素质、身体状况、性格特点、学习兴趣都能适应自主学习的要求。

摘要：通过对大学生自主学习及其激励因素的实证分析, 总结激励机制在大学生自主学习能力培养中的作用, 反思其机制建设的问题, 并提出以虚拟项目化实践教学为载体, 创新教学方法和手段, 以激励学生自主学习。

基于现实意义的中日园林比较研究 第3篇

关键词：中日园林,比较,文化,造园

1中国园林千篇一律的现状

中国古典园林曾经盛极一时, 成为东西方各国争相模仿和研究的对象。中国现代园林基本上沿袭了中国古典园林的造园思想, 集皇家的气势与私家的优美于一身, 体现中华民族特色, 具有现代理念的、科学的、服务于最广大人民群众的现代园林。

然而城市化高速发展的21 世纪, 是一个以“环境文明”为主题的世纪, 营造绿色生态的城市大环境成为当今社会先进生产力发展的必然要求和重要目标。“园林城市”创建活动的开展, 生态型、节约型园林建设目标的提出等, 都表明了城市园林与环境景观建设越来越受到广泛关注与重视, 而实际生活中又存在城市景观越来越趋同, 越来越千篇一律的现状。因此园林规划设计人员需要研究探索园林规划设计的新理念、新思路, 需要有新的对策和设计来表达体现当代人的价值观。

2中日园林发展沿革

2.1 中国

中国园林的形成可追溯到夏商时期, 距今已有3000 年历史。那时的园林, 基本上还处于原始时期, 主要是供天子和诸侯狩猎之用。这种情况到魏晋南北朝时代才有所改变。由于佛教和玄学的影响, 人们开始更加主动地关注自然, 模仿自然, 从而开创了中国园林“虽由人作, 宛自天开”的做法。唐代是中国封建社会繁荣的顶峰, 各种艺术文化成就纷纷涌现, 园林艺术在此时也进入了一个新的阶段, 其标志在于唐代诗人王维的辋川别墅的修建。王维的诗画因“诗中有画, 画中有诗”而著称, 对于意境的追求是其重要特色, 这座与自然山水风景结合的宅院也贯彻了这一思想。到北宋, 抽象自然和象征自然在园林建筑中日益明显, 成为中国园林的主要特色。从宋至清, 是中国园林艺术的成熟期, 其间名园举不胜举, 单在苏州一地, 就有沧浪亭、狮子林、拙政园、留园等一系列经典作品。

2.2 日本

日本在上古时代已经有以田猎为主的苑囿, 《日本书记》就有“穿池起苑, 以盛禽兽”的记载。到了大化革新以后, 中国文化大量传入日本, 当时在中国已经很发达的造园艺术也很快为日本人所接受。在公元8 世纪的平成京时代, 皇室和公卿私邸的园林已经非常发达, 出现了南苑、西池宫、松林苑等皇家园林作品。除了城里的庭园以外, 乡野离宫别馆也非常盛行。平安京时代的泉池石木更加兴盛, 皇家有神泉苑、嵯峨院、朱雀院、云林院等, 公卿的园林则附在私邸。由于当时公卿们舍宅为寺的风气特别流行, 所以很多寺庙也附有自己的园林。大约在11 世纪, 日本出现了专门的造园著作《作庭记》 (又名《前栽秘抄》) 。差不多在这个时期, 日本园林在学习中国造园的基础上开始逐渐表现出自己的特点, 即写意庭园的诞生。当时的日本僧侣借鉴中国园林和山水画 ( 特别是北宗山水画) 的意境, 发展出一种“写意庭园”, 用“一木一石写天下之大景”。14 世纪下半叶到17 世纪, 写意庭园盛极一时, 风格趋于成熟, 新意匠和新手法层出不穷, 产生了很多精彩的作品。这时正是书院造府邸、草庵风茶庭、田舍风数寄屋以及山水诗、山水画形成发展的时期, 这些给予写意园林的发展提供了丰厚的文化底蕴和理论支持。可以说, 写意园林是日本式园林最大特色, 为其精华所在。17 世纪时期, 日本还建造了一些大型皇家回游式离宫园林, 突出代表作品就是号称“日本园林双璧”的桂离宫和修学院离宫。此时的日本回游式园林在意象和风格上, 已经与当时中国的明清园林有着很大的区别。17 世纪以后的日本园林开始倾向于玩弄技巧, 做法日益繁复。同时由于受西方园林影响, 出现了修剪植物的做法。

3文化渊源分析

3.1 中国园林受文人气质影响

中国园林文人气质浓厚, 造园者以书画家为多, 如计成、王维、白居易、柳宗元等, 其中尤以计成、白居易等成就最高。园林既是文人出仕之前的习业治学之所, 又是文人退身之后的归隐静思之地;既是文人修心养性、安身立命的乐土, 又是文人雅聚唱吟、谈古论今的园地。因此, 园林中处处体现了文人士大夫的理想人格、追求和审美情趣。

3.2 日本园林受佛教文化影响

而日本园林的造园者多为僧人武士, 这与日本皇室尊佛崇武密切相关。造园者中较为出色的有梦窗国师、相弥阿、石川丈山、雪舟等杨、千利休等, 其中尤以梦窗国师和千利休的成就最大。日本园林中僧人造园为主流, 皇家武家园林皆受佛教影响至深, 佛砻装饰物在园林景观中随处可见。因此, 日本园林主要特点是“写意”, 体现幽隐枯淡的禅意。特别是从镰仓时代开始由真山水向枯山水转化, 在室町时代又完成了茶庭露地的更趋神游的园林形式转变, 其审美意趣异于中国古典园林真山真水的文人情趣, 而更多地体现了闲寂幽玄的“禅”的意趣。与中国真山真水的园林不同, 日本园林不是供人在其中流连、游览、赏玩的, 而是供人 (特别是禅僧) 睹物静思、神游天外的。极其简洁的景物蕴涵着极其深远的寓意, 体现的是淡泊、玄远、寂灭、往生的宗教情怀, 需要心灵的感悟才能体验其中的意趣, “禅”的意味非常浓厚。

4造园手法的异同

4.1 建筑经营不同

中国园林中具有较多的建筑物, 亭、台、楼、阁、厅、堂、廊、榭, 以建筑构景是中国园林艺术的重要技法之一。建筑物除了有点景、观景、联景的功能外, 最主要的功能是为了游观赏玩而设, 中国古代文人的活动很多是在游赏园林的过程中进行的, 建筑物则为文人聚集所设, 无亭台廊榭则游而无息, 无厅堂馆阁则聚而无所, 都难以尽兴。而日本园林中建筑物的比重很弱, 规模比中国园林也小了很多, 建筑几乎不介入庭园造景, 除了点景的茶庭, 以及一些如石灯、石水等建筑小品外, 很少有其他建筑物。而茶庭草庵往往刻意追求质朴无华的气质, 素土泥墙, 内部是不经砍斫雕饰的木柱, 摒弃一切多余的修饰, 简朴而洁净, 足以涤荡人的心灵。因此, 日本古典园林中的建筑营造是为了给园主提供修养心性、触发情思和感悟的场所, 而不是为世俗化的享乐活动服务的。

4.2 植物配置不同

中国园林非常重视花木的配置, 重花重色, 并对不同的花木赋予特殊的人格比德意义:与菊同野、与梅同疏、与莲同洁、与兰同芳、与海棠同韵、与修竹同清, 一花一草一树一木, 无不是文人雅士自身完美人格的象征和追求, 但园林中的绿化少, 且多用高大浓荫的乔木、灌木。而日本园林中植物景观配置偏叶、偏细部景观, 且表现得更为突出、典型和细腻, 与中国古典园林所追求的趣味也不同。日本园林的花木配置方式具有独特的日本民族风格, 园林中大量绿化且多用低级植物及草皮。虽然也讲究植物的比德状兴意义, 但只求野花小草, 不求名花异卉。用于造景的这些野花小草本身没有多少直接的观赏价值, 其目的也不是为了欣赏花木本身, 而是要以花木配合其他造园要素, 追求“有若自然”的景致与意境的创造, 表达一种在平凡中追求深远, 在有限中追求无限的感情。日本庭园的花木配置景致随四时而变化, 表达了日本民族对四季花木敏感而细腻的独特感受和心境, 其氛围幽雅、纤细而充满自然情趣。

4.3 园林布局不同

中国园林讲究联系和紧凑的布局, 其园林与外界一般都用较实、较重、较厚的墙隔开, 表明人与自然的平等和独立。而日本园林建筑少, 布局相对松散, 极力尊重自然造化的天巧, 较少用围墙, 用的也以虚和薄为特色, 表明人与自然的亲近。山水布局在中国园林中一般尺度较大, 人工意味较浓;而在日本园林中一般尺度都很小, 且充分体现自然的天性。

5现实意义

近几年来, 为了提升城市形象, 营造理想人居环境, 全国各地大力推进园林城市创建活动, 为了建好“城中园”, 实现“园中城”, 政府加大财政资金投入, 大面积新建各类园林绿地, 但好多园林景观不具备本地特色、缺少新意, 没有达到预期的效果而造成严重的浪费。希望通过中日园林的比较研究, 在今后的园林规划建设中能够继承中国古典造园艺术精华, 融合日本造园思想和要素, 主要去学习日本造园中的民族性和地域精神。日本园林受中西方园林的综合影响, 在学习先进技术的同时注重对民族精神和优秀传统的研究, 使得日本现代园林景观设计具有自身特有的场所性、民族气质以及时代性, 这正是我国现代许多劣质园林景观所欠缺的。日本与我国在造园方面同属东方系统, 而且国家文化、社会习俗等方面有着深刻的相似性, 这种深刻的亲切性为双方景观的嫁接提供可能。风景园林师应在本地园林规划建设中建立“审时度势”的时空思维, “审时”即在时间上继承文脉, “度势”则是在空间局面上顺应自然。因地制宜, 酿造创新, 更好地为现代城市人营造形式多样、景色优美、舒适宜人的各类公共空间。

参考文献

[1]刘庭风.中日古典园林哲学比较[J].中国园林, 2002, (5) :70-75.

[2]毛巧丽.中日园林历史关系[J].中国园林, 2000, (5) :90-93.

[3]段律音.中日比较园林研究[D].上海:同济大学建筑与城市规划学院, 1987.

[4]段凤琴.中日传统园林造园特色比较[J].中国林副特产, 2003, 67 (4) :35~36.

基于虚拟现实的虚拟实验研究 第4篇

1 虚拟现实以及虚拟实验概述

1.1 虚拟现实技术简介

作为计算机研究的一个新领域, 虚拟现实技术的特点是利用人的感知行为, 如视觉、听觉以及触觉等为用户户提供一个虚拟的场景, 并基于模拟的方式让用户沉浸于虚拟环境之中, 然后与之进行相互作用, 而虚拟环境也会由此发生变化。目前, 该项技术已经汇聚了多种高新关键技术, 如计算机图形学、传感器技术、仿真技术、多媒体技术、网络技术、图形图像实时生成技术、人工智能技术、人机接口技术以及人类行为学等。因此, 虚拟现实技术可以定义为:一种对人在自然环境中的各种行为, 如听、看以及运动等进行逼真模拟的人机接口技术。该项技术主要是利用高分辨显示的可视化技术以及3D数字和传感器交互技术, 通过特定的设备, 来生成一种逼真的虚拟环境, 从而使得人能够与虚拟环境进行互动, 并成为虚拟环境的一员, 最终达到对虚拟对象进行感知和操控的目的。

1.2 虚拟实验

实际实验存在一个有形的实验室、实验工具和实验对象。而相对于实际实验来说, 虚拟实验指的是其实验室以及实验对象都是无形的, 并且主要是通过操作虚拟仪器来实现对实验过程的具体操作。与传统实验相比, 作为信息化时代的产物, 虚拟实验有着更为优越的性能和应用前景:首先, 虚拟实验具有透明性, 其具有标准的统一命令, 能够对软硬件、数据库以及人员形成统一管理;其次, 虚拟实验能够共享资源, 同时这也是虚拟实验的构筑宗旨。在虚拟实验中, 用户能够通过数据库、检索系统以及应用软件或者电子图书馆等工具, 实现信息、软件以及设备等资源的共享, 从而缩减了投资, 提高了用户的效率;再次, 虚拟实验在操作上能够实现互动。不仅用户之间能够实现相关信息的沟通和交流, 而且远程用户也能够对实验环境加以操作。另外, 虚拟实验还具有扩展性、用户自主性以及性能优势显著的优点。

2 虚拟实验的构建

2.1 分布式虚拟实验的构建分析

分布式虚拟实验是在物理设备分布式的基础上构建的, 其指的是将网络与物理设备相连接, 以计算机网络为核心, 实现数据采集、远程操作以及分析的虚拟实验系统。因此可以看出, 分布式虚拟实验中, 用户并不拥有物理设备, 其只需要利用网络进行操作就可以实现虚拟实验, 并获得所需数据。

作为一个系统工程, 分布式虚拟实验的建设主要包括以下几个系统:虚拟仪器、数据分析、虚拟实验管理以及计算机网络等系统。

(1) 利用个人主机, 用户能够直接登入Internet, 进而通过浏览器来实现虚拟实验站点的访问, 并进入虚拟实验系统;

(2) 根据用户需求选择相应的实验项目进入虚拟仪器控制台;

(3) 用户根据具体实验的操作指令, 来实现对实验参数的输入;

(4) 虚拟仪器根据接收到的指令, 来向物理仪器进行参数传输, 进而实现物理仪器对参数和指令的操作, 最终完成实验内容;

(5) 当实验完成之后, 通过虚拟仪器和网络, 虚拟实验系统能够将所得数据反馈给远程用户, 而用户则可以将这些数据进行自由处理。

分布式虚拟实验能够使得仪器使用率大大提升。同时, 其也有一定的缺陷, 如它的系统开发较为复杂, 且对于物理实验设备的依赖性很高, 具有较高的维护成本。另外, 它无法让用户感受到实验场景和过程, 也就是其没有直观性和形象性。

2.2 基于虚拟现实的虚拟实验的构建分析

基于虚拟现实的虚拟实验具有较强的交互性, 并能够为用户提供高级仿真的实验场景, 真实感较强。因此, 据此可以将基于虚拟现实的虚拟实验分为六个子模块, 并形成一个统一的工程, 具体的系统模块如图1所示。

2.2.1 用户管理子系统

该模块分为三级, 即管理员、教师和学生。该子系统能够实现对各类用户信息的管理, 并且可以对信息和用户记录进行添加、修改和删除。

2.2.2 教务管理子系统

该模块主要是用来管理班级以及课程等这方面的基本教学信息, 而且对这一模块的使用, 只有系统管理员才能实现。这一子系统主要分为课程实验管理以及班级信息管理两个子模块。

2.2.3 虚拟实验子系统

作为虚拟实验的核心模块, 该子系统主要包括具体实验库、教学材料管理以及添加或者删除实验功能这三个部分。

2.2.4 实验报告子系统

对于这一模块的使用, 教师和学生都能够实现, 且能够完成不同的任务。如学生利用该子系统能够实现预习报告的提交以及修改, 而教师利用该子系统则能够实现对学生报告的检查和退回。另外, 该模块还能够实现对报告提交的期限管理。

2.2.5 成绩管理子系统

该模块主要是用来评价学生实验成绩的。

2.2.6 在线讨论子系统

通过BBS方式, 该模块能够实现学生和教师之间的交流和沟通, 从而加强学生对知识点的理解。

3 结语

综上所述, 由于虚拟实验具有透明性, 能够共享资源, 在操作上能够实现互动, 而且还具有扩展性、用户自主性以及性能优势显著的优点。因此, 今天的研究中必须加大对基于虚拟现实的虚拟实验的探索, 从而为技术的不断更新提供有利条件。

摘要：文章以虚拟实验为研究对象, 以虚拟现实技术下的虚拟实验为研究目标。首先, 简单介绍了虚拟实验和虚拟现实技术的基本情况;其次, 着重从两个方面对虚拟实验的构建进行了分析和研究, 即分布式虚拟实验以及虚拟现实的虚拟实验, 希望能够为相关方面提供一定的帮助作用。

关键词：计算机技术,虚拟现实技术,虚拟实验

参考文献

[1]黄荣怀, 郑兰琴, 程薇.虚拟实验及其学习者可信度认知[J].开放教育研究, 2012 (12) .

[2]张学军, 唐久磊, 魏江明.基于Flash3D的中学化学虚拟实验平台的设计与实现[J].电化教育研究, 2014 (01) .

[3]赵红喜.虚拟实验在中学化学实验教学中的应用研究[D].河南大学, 2013 (05) .

基于混合现实的人机交互系统设计 第5篇

1 系统方案

本系统以EC5-1719CLDNA嵌入之星为硬件平台,结合使用迷你投影系统及镭射控制系统,在用户输入体验上采用独特的LRMT镭射增强反射非确定表面的Multi-touch技术,取代了传统的鼠标和触摸屏部件,在不需要任何标准配件的辅助下,在任何环境下,轻松实现家庭娱乐办公的人机交互(图1)。软件交互系统采用JAVA语言实现,保证了整个软件系统的可移植性,同时独特的软件架构设计,保证了功能的扩展性,在已完成的功能中,可以实现图片浏览、记事办公、多用户参与、家居设计和多界面模式等功能。在未来版本中,将完成用户与用户间文件传输及共享等功能。

2 功能与指标

现实中,人们通常使用办公桌进行书写、编辑、演算和绘图的工作。要想用计算机系统替代人们对于这些工作内容的传统办公模式,除了要在软件系统上实现这些办公功能以及提供良好的用户界面外(表1),更应该考虑保留人们在水平桌面上办公、讨论的习惯,而不是构建一个垂直显示的液晶屏幕或投影幕布来进行交互,想想人们围绕在一张办公桌上探讨问题,那是多么高效而又惬意的一件事!

2.1 非确定表面的Multi-touch技术

为了实现用户通过双手及任意笔对虚拟对象的交互操作,特别设计了用户输入技术。2006年Siggraph的Emerging Technology单元上展出的Multi Touch技术记忆犹新。目前现有的Multi-touch技术都是基于物理硬件触摸装置实现,例如,LucidTouch技术,多点输入触摸屏-FTIR-受抑全内反射(Frustrated Total Internal Reflection)技术等,但这些技术都需要借助一个的固定物理触摸装置,携带及安装不便。

创新特色技术—称之为LRMT镭射增强反射(Laser Reflection Multi-touch)的非确定表面的Multi-touch技术,即用户可以在现实中任意的表面上进行多点触摸(如桌面、地面、墙面等),触摸范围可以任意调节。

2.2 用户体验交互的界面

交互引擎:负责对虚拟对象的建立、显示、特效渲染,用户输入反馈到可视区域,保证用户所见即可操作,所点即所要。完成用户所有的交互反馈操作及处理。同时引擎对交互的虚拟对象进行多线程的优化。

软件功能:(1)照片的浏览,照片放大、缩小、旋转、折叠(可以在背面留下一些信息,可以是手写体也可以是打印体);(2)A4纸及便筏条,任意书写,通过虚拟键盘可以录入标准字体等,纸的反面有功能菜单,可以实现清除、销毁等操作;(3)虚拟键盘;(4)地图浏览;(5)碎纸插槽。

2.3 软件部分功能介绍

纸和便签功能(图2):用户可以如同真实的感觉实用纸张一样,可以用笔也可以用手来进行书写、折叠、旋转、缩放等功能。

照片以及平面材料的浏览(图3):用户可以像真实的纸质材料那样处理它们,可以散开或合拢,放大缩小等,甚至折叠照片在反面记录信息等。

板书书写功能(图4):用笔在投射虚拟界面中进行书写,让任何物体表面上都能进行书写。

2.4 硬件架构(Hardware Architecture)

如图5所示,硬件上特别选用基于OLED技术的Toshiba产的DLP迷你投影仪,设备尺寸很小,大概只有一个巴掌大小,携带方便,亮度达到了400流明,也是本项目的首选。LRMT技术则需要依赖于镭射控制系统、镭射模组以及CMOS摄像头,镭射控制系统是由核心是AVR单片机控制,同时通过RS232与上位机通讯,并连接镭射模组进行镭射信号发送。

3 实现原理

3.1 LRMT镭射增强反射(Laser Reflection Multi-touch)技术原理

LRMT是一整套多点虚拟触摸的方案,由镭射控制、镭射发射装置、图像捕捉识别系统3个部分组成。

3.1.1 镭射系统

镭射模组发射出一字线650nm光谱的红色激光(图6),光线平面水平与触摸表面。镭射模组发射的激光具有一定角度,采用120°的镭射镜头。镭射模组摆放位置到具体探测表面的计算方式有:设L为探测表面的最大宽度,一般根据投影系统投射出的屏幕宽度来定,即L=Lp,Lp为投射区域最大宽度。镭射摆放位置距离投射区域的距离为D=L/2·tg(FanAngle/2)(见图7)

镭射系统控制是由AVR MEGA8535单片机+镭射专用控制芯片EG-NMLCd组成,控制镭射发射器。同时通过RS232接口和Intel嵌入之星通讯。

3.1.2 图像捕捉及识别

鉴于嵌入式之星强大的处理能力,CMOS摄像头捕捉的图交给嵌入之星处理。图8中显示了整个图像识别的流程,在下面会详细介绍图像识别流程各个过程的技术细节。

3.2 虚拟交互软件UMOT

用户体验是通过LRMT技术方式输入,对交互界面呈现的虚拟对象进行操作,然后实时地将处理过程反馈到用户的眼前,从而达到与真实一致的互动性。交互界面的核心是由一套完整的交互引擎在后台提供各种算法级服务。此引擎提供了完整的虚拟对象的呈现,虚拟对象各种反应处理机制,交互图形表达方式等。引擎的图形渲染采用了GDI+与openGL技术相结合,让虚拟对象的表达更接近与真实。所有的软件功能都是基于引擎提供的API处理函数来实现的。引擎的代码量在2万行左右。此引擎代号为UMOT-ultra mobile office tabletop。

3.2.1 软件架构

为了在嵌入之星上实现技术方案,在软件上我们必须考虑程序以及算法的可行性,是否可以在设备稳定的运行。在整个项目的开展中我们确实遇到了很多困难,并且提出了自己的解决方案。我们充分考虑到Intel双核多线程的处理效能,多虚拟对象的处理都是完全依赖多线程的处理。

由于大部分应用都需要基于软件算法的支持,这里给出了软件的基本架构(见图9),软件分成了两个部分,一个是UMOT client部分,它运行在嵌入之星上中,另一个则是服务器端的软件程序。

3.2.2 引擎类结构的关系

整个UMOT引擎中大概封装了大约有60个Class,其中虚基类和interface class有20个,分别定义了引擎的基本框架及实现接口。其余的类是真正的实现代码部分。

引擎的最底层的图形效果是在DsjoglTabletoppane、DsTabletop和JDestopPane中实现,实现了旋转、放大、缩小、阴影和折叠等渲染效果。在DsEngine的子类中实现了引擎中支持的桌面的各种效果,如四方桌模式、圆桌模式等。DSimage和DsFrame是中实现了对象的界面显示效果,由于系统本身并不支持旋转的窗体等对象,项目中几乎要重写窗体实现效果以及内部的处理消息。

4系统测试

在系统实现过程中,由于整个系统分成镭射增强反射子系统及人机交互软件子系统并行开发,因而在每个模块完成后,都编写了相应的测试程序对其进行测试,各个模块都取得了较好的效果。当所有模块编写完毕后,对两个子系统分别进行了集成测试,子系统都能够完成项目规划所要求的功能。随后,完整地搭建整个系统,并针对各项功能进行了最后的系统的测试,评定整个系统是否满足各个功能性能及指标。测试表格及结果如表2。行测试,各个模块都取得了较好的效果。当所有模块编写完毕后,对两个子系统分别进行了集成测试,子系统都能够完成项目规划所要求的功能。随后,完整地搭建整个系统,并针对各项功能进行了最后的系统的测试,评定整个系统是否满足各个功能性能及指标。测试表格及结果如表2。

5总结

本系统以一种全新的设计理念去诠释人机交互概念,颠覆传统的单人、借助标准输入设备、垂直性的人机交互模式,以一种更适合人们书写、阅读、办公习惯的方式让用户获得高效、亲切的用户体验。系统在识别的准确性、交互的实时性、软件功能的扩展性和界面交互的友好性方面都体现了较高的应用前景。

摘要：本项目主要目标是摒弃传统的人机交互模式,在项目中构思了混合现实的人机交互,即用户可以用现实中真实的物理反应与虚拟环境作结合,以便展现出更有趣的互动功能。符合人们使用习惯,更加注重用户体验。该系统以EC5-1719CLDNA嵌入之星为硬件平台,结合使用迷你投影系统及镭射控制系统,在用户输入体验上采用独特的LRMT镭射增强反射非确定表面的Multi-touch技术,在软件上开发了无纸化办公的交互引擎,并充分利用多线程及硬件平台的强大计算性能。

关键词：混合现实,非确定表面Multi-touch,图像识别,交互引擎

参考文献

[1]SD Scott,KD Grant,RL Mandryk.System Guidelines for Co-located.Collaborative Work on a Tabletop Di splay[A]//Proc.European Conf.Computer-Supported Cooperative Work(ECSCW)[C].2003.

[2]R Kruger,S Carpendale,SD Scott.et al.Roles of Orientation in Tabletop Collaboration:Comprehension,Coordination and Communication[J]Computer Suppo rted Cooperative Work,2004(5-6).

基于学生生活现实 第6篇

一、绿色建筑指标评估中的耐震权重

绿色建筑涵盖建筑类型很广,因此其抗震标准不能统一套用城市生命线工程等特殊建筑类型,但绿色建筑确实有别于普通建筑,其设计一般有专门的绿色评估指标体系加以标定(如美国的LEED指标、日本的CASBEE等),因此可以通过设定指标中的耐震性条款控制绿色建筑的抗震水平。如日本CASBEE(建筑物综合环境性能评价体系)专门在耐用性和可靠性评分项目中给出分项权重0.48的抗震减震评估子项,我国台湾地区的绿建筑标章评估指针系统则更进一步提升绿色建筑的抗震限阈,要求结构体设计耐震力提高20%～25%(CO2减量指针之耐久化设计),而且在CO2减量指针中对建筑形状系数也有明确要求(建筑平面规则、格局方正对称;建筑平面内部除了大厅挑空外、尽量减少其它楼层挑空设计;建筑立面均匀单纯、没有激烈退缩出挑变化;建筑楼层均匀、中间没有不同高度变化之楼层;建筑物不要大量挑高、大量挑空;建筑物不要太扁长、不要太瘦高等),因此通过绿色指标中的耐震权重设置可以判断当地绿色建筑设计所持抗震策略的激进程度。

相比CASBEE等指标体系,我国2006年发布《绿色建筑评估指标》并未涉及抗震条款,该指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理(住宅建筑)或全生命周期综合性能(公共建筑)六类指标组成,每类指标包括控制项、一般项与优选项等根据建筑所在地区、气候与建筑类型等特点按比例调整,整个指标体系仅在非控制项中有“采用高性能、低材耗、耐久性好的新型建筑结构体系”的结构关联性表述,并未显示表征绿色建筑的抗震限阈[1]。

一般而言,对于绿色建筑评价指标的选择主要从环境效率出发,法规所限定的一般性建筑指标例如防火性能等固然可以不被列入评价范畴以确保体系的概念清晰与结构紧凑,但在地震多发国家,绿色建筑指标提出高于建筑规范的抗震要求是符合建筑可持续发展原则的;事实上,作为世界上受地震创伤最大和损失人数最多的地区,我国在绿色建筑指标评估体系中纳入专门的抗震性能要求从长远看是非常合理的,相反在抗震策略上采用跟随一般性抗震规范而不予实质提升的方法并非最佳模式,完全可以考虑在一般项或优选项等非控制项条款中给出相关抗震权重的选择可能,让类似汶川这类地震高风险地区的绿色建筑门槛可以通过弹性设定考核体系中的抗震限阈来调节。

二、绿色路径的耐震目标偏差

建筑师对绿色建筑设计的关注点容易集中在建筑的生态性能上,如果绿色建筑评价基准以类似台湾绿宪章的耐震要求来确定建筑的体型规整度,则部分以节能通风等气候适应设计策略所导引的绿色技术路径就可能在耐震目标上出现偏差;一般而言,为满足日照、遮阳和最优节能体型系数,建筑可能出现各种复杂的建筑形体变化,由于有绿色逻辑的支撑,较之纯粹的建筑形式游戏在诉求上更为强势,也更有合理理由驱动结构的创新,但另一方面,这种创新也会使结构风险超出经验和规范控制范围,尤其在汶川地震后,工程师中出现了比以往更强烈的风险回避倾向,这一定程度上会约束绿色建筑设计的空间自由度。

除了复杂体型,绿色建筑技术路径中还有其它一些情况容易导致建筑出现耐震目标偏差,比较典型的包括传统建造技术开发、混凝土预制体系以及生态再生混凝土的应用等。

传统地域建造技术的继承再用——对传统地域建筑的继承和发展是绿色可持续建造中的重要理念,但是传统建造技术和现代抗震理论的相互包容性问题一直未得到有效解决,原因固然可以部分归结于现代抗震理论的僵硬,事实上,近10年的结构规范修订,每一次利用最新抗震设计理论进行更新补充后都导致相关强制性条款越来越细致,似乎给传统建造技术应用所留下的空间也越来越窄;然而,汶川地震的震害调查却表明,严格的规范设计是防止建筑地震倒塌的前提,这类建筑的表现大大优于当地未按抗震理论设计的房屋,因此对传统建造技术的改造利用应该努力向最严格的规范标准看齐,而不能因为绿色目标而有意放低限阈,尤其在目前传统建造技术的抗震性能缺乏系统现代实验支撑的前提下更是如此。

混凝土预制体系的实践困境——汶川地震可能对我国混凝土预制体系的未来实践空间有不利影响,这种在欧美国家被作为混凝土绿色施工方向的建造体系却由于国内历次大地震中预制楼板的糟糕表现而引发了生存危机。虽然部分学者在一片质疑声中仍然争辩预制楼板的倒塌真相[2],但当前舆论和市场环境下,混凝土预制体系在国内的可持续发展遇到障碍几乎是必然的,然而从长远来看,既要对混凝土预制板的倒塌根源进行彻底清算,但也不须因噎废食而全面停止探索混凝土预制结构的未来发展空间;就绿色建筑而言,允许混凝土预制结构体系在国内存留确定的示范性实验机会也许仍是有益的。

绿色再生混凝土的开发——再生骨料混凝土是一种循环利用的资源,它以工业废料替代水泥,利用废弃混凝土破碎加工形成的再生骨料取代天然碎石作为混凝土骨料,可以减轻混凝土在制造过程中对自然资源的损耗和破坏,因此同混凝土预制技术一样也是混凝土建筑走绿色目标的基本路径之一,然而再生混凝土的开发应用同样存在抗震研究薄弱的问题,目前再生混凝土大多只应用于结构的基础或少量次要构件部分,如果期望进一步扩大绿色再生混凝土在主体结构中的应用场合,实际上也同时意味着建筑地震风险的暴露,也即:混凝土材料愈绿色,抗震性能愈可能不确定。在目前再生混凝土的配合比设计方法尚不完善的状态下,学术界对再生混凝土抗震性能研究的系统性方面远弱于普通混凝土,这使得工程师在用绿色混凝土诠释建筑师的绿色设计理念时,有可能在结构抗震的可靠性方面留下隐患。

三、绿色建筑耐震性能提升路径的策略分析

各国的抗震规范中普遍采用“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计思想[3],这是以保障生命安全为单一设防目的,尽管它可以做到大震时主体结构不倒塌以保障生命安全,但它不能完全保障在中小地震下结构的正常使用功能的丧失,从而引起巨大经济损失。作为地震中受创最深的国家,我国的绿色建筑设计有充分理由对上述标准作适当提升,这也是对汶川地震经验教训的现实回应;然而,现实的另一面则是必须严格控制绿色建筑耐震性能的提升幅度以划定明确的限阈。建筑师和工程师应该明白,没有无限抗震的建筑,建筑师不应也没必要试图设计出无限抗震的绿色建筑,对基于小概率事件的抗震设防,仍要顾及社会经济发展的现实;绿色建筑的耐震性能可以提升到哪一步,比如“极震不倒”,抑或“大震不坏”,这是需要通过具体的决策分析才能决定取舍的选择题。

根据现实条件所确定的推进路径,我国绿色建筑耐震性能提升的相关策略可以概括为以下三项要求,即:不追求“大震不坏”;可追求“极震不倒”;应实现“大震可修”。

1. 不追求“大震不坏”

对于城市中的重要生命线工程,从防止次生灾害产生以及对震后救援工作的支撑角度着眼,可要求其抗震标准达到“大震不坏”,而不是“大震不倒”;然而,除了这类为数不多的工程,一般的绿色建筑不应轻易以“大震不坏”作为设防目标,因为绿色建筑覆盖层面很广,在其生命周期内遭遇大震的概率很小,如果抗震投入不能维持适度水平的可持续性,将给整个社会带来极为沉重的发展负担。

2. 可追求“极震不倒”

追求“极震不倒”并不意味着对绿色建筑需严格按此标准来设计,极震相比大震是更为罕见的概率事件,从现实角度不可能为极震这种极小概率事件投入更高消耗的抗震设防资源,这与不追求“大震不坏”是一个道理;但“极震不倒”与“大震不坏”在本质上仍有所不同,社会和公众能容忍“大震可坏”,但不愿容忍“极震可倒”,虽然“极震可倒”从基于现实条件的抗震决策角度并无不妥也可理解,但社会反响较差,这从汶川地震后公众对专家解释建筑倒塌原因源于极震的说法嗤之以鼻能看出一斑;对于绿色建筑而言,“极震可倒”和“大震可坏”两者之间更有建筑可持续发展层面上的差异,前者意味着建筑生命周期的彻底终止,后者则意味着建筑通过加固维修或许仍可延续生命。

事实上,追求“极震不倒”可通过合理的结构布局和冗余备份的传力路径来实现,当结构仅以“大震不倒”标准来设计但却通过加强结构抗震鲁棒性(robustness)从而有可能获得远超设防标准的所谓极震下不倒塌的安全储备或潜力,这比纯粹依靠提高结构抗震设防标准所花资源要相对节省,例如汶川地震中北川极震区(地震烈度达到11-12度,远超8度大震的水平)仍有部分房屋虽然仅按7度标准设计但构造合理而有较高抗震冗余度,并未在地震中被摧毁,说明在对付超过设防标准之上的罕见概率极震风险时,抗震冗余设计在获取安全储备潜力方面有较高性价比,较之其它抗震设计手段更符合绿色建筑节约资源的可持续发展理念。

绿色建筑不需严格按“极震不倒”标准设计但可通过加强抗震鲁棒性来追求“极震不倒”的潜力,从技术上说,抗震冗余设计既可以是简单参照台湾绿宪章条款而执行正确的结构抗震布局要求,也可能是进行很简单的多重传力路径设置,例如结构设计成多跨形式而非单跨框架,或者教室走廊添加立柱而非悬挑以避免因为某些局部构件的破坏而导致整个结构的倒塌,但抗震冗余设计也有很多新的概念需要建筑师学习掌握以便于方案布置调整,它并非传统的抗震理论,尤其在防止连续倒塌方面,是当前结构工程领域的研究探索前沿[4],很多最新成果诞生于9·11事件之后,但因为专业间信息阻隔尚未被建筑师广泛认知,因此关于绿色建筑中抗震冗余设计需要建筑师更为主动的融合吸收其它学科的知识元素以确保相关设计创新的安全性。

3. 应实现“大震可修”

“大震不倒”确保了人的生命安全,但对建筑而言,可能已经意味着其生命的非正常终止,本次汶川地震中存在着大量未倒但破坏严重的房屋被鉴定为无法再用或必须拆除的危房,如绵竹城区占总量30%的房屋属于未倒但已无修复加固可能的严重破坏状态,这说明仅仅控制建筑大震不倒仍然会造成社会财产的极大损失,这点在发达国家的震害中表现更加突出,伤亡人员极少但大量房屋变形损害使建筑功能丧失却无法修复(美国洛杉矶1994年北岭大地震中,因建筑倒塌死亡仅数十人,但数万间房屋损毁造成的财产损失竟高达300多亿美元),因此“大震不倒”未必是匹配建筑全生命周期的最佳模式[5],如果从绿色建筑的角度来观察,可以考虑将“大震不倒”的要求向上进一步提升,尽管一方面提高设防标准意味着使用了更多资源抗震,但也避免了大量绿色建筑经历地震虽不倒却被迫等待拆毁的命运,因此这可以看成是全局层面上绿色资源的节约。

传统的抗震结构在其设计过程中,工程师一般都是依据有关规范的条文要求来保证结构具足够的承载力和刚度以及一定的延性,其抗震变形控制具有很大不确定性。尽管传统结构在强震作用下或许能幸免倒塌,但其主要结构构件的破坏或塑性变形将是十分严重的,震后要花费极大的代价才能修复甚至根本无法修复,因此以防止倒塌、保证生命安全为目标的传统抗震结构已远远不能满足现代社会的要求。本次汶川地震再次表明,遵从传统的结构抗震策略其建筑损伤程度是无法控制的;因此,基于绿色建筑的特殊使命和生命规划要求,仅仅以“大震不倒”作为其抗震设计目标偏低,而另一方面将绿色建筑整体提升到“大震不坏”也难以被现实经济水平所承受,因此两相权衡,针对小概率地震事件的绿色建筑抗震策略可以演化为将耐震门槛限定于“大震可修”水平,既可以避免对不可测事件投入超量资源,也可以保证绿色建筑在大震后至少处于能被加固维修并重新使用的状态以重续其生命周期。

四、结语

绿色建筑并非天生耐震,尽管其设计宗旨是强调与自然共生,然而绿色建筑大多数并未在抗震设计理念上有专属性的突破,相反倒是在绿色化设计过程中隐伏了某些抗震目标的不确定性。基于此,作为中国建筑学会在汶川震后所发布专项研究课题的部分内容,本文就绿色建筑的抗震问题展开了一些初步讨论,包括绿色建筑耐震性提升的限阈、抗震冗余设计、潜在技术风险和绿色指标评估等多层面内容,期望能以此更清晰地描述绿色建筑所适用的抗震概念和策略,确保绿色建筑比普通建筑更好的地震生存能力和抗震冗余水平;同时论文在确定的耐震性提升限阈内引入了绿色建筑的大震可修概念,试图探讨绿色建筑通过主体和非主体结构的震后功能性态恢复以实现其在小概率灾难事件下的寿命保全策略。

参考文献

[1]秦佑国,林波荣,朱颖心.中国绿色建筑评估体系研究[J].建筑学报,2007(3):68-71.

[2]徐有邻.由地震引发对预制预应力圆孔板的思考[J].建筑结构,2008.vol.38(7):7-9.

[3]王光远等.抗震结构的最优设防烈度与可靠度[M].北京:科学出版社,1999:66-68.

[4]陈俊岭,马人乐,何敏娟.偶然事件下框架结构抗连续倒塌分析[J].四川建筑科学研究,2007.vol.33(1):65-68.

基于虚拟现实的成人教育系统 第7篇

1 当前成人教育教学模式存在的问题

当前,教育教学模式主要表现为集中式学习方式。集中式学习是以教师为中心的教学模式,强调教师的主导作用。成人教育教学中的集中式学习类似于普通高校的学习形式。集中式学习在成人教育中有其优点,如易于发挥教师的主导作用,便于教师组织、监控整个教学活动的进程;有利于教学管理;有利于理论知识的学习;有利于学生之间以及师生之间的情感交流。

尽管集中式学习有上述优点,但它在成人教育的教学活动中存在的弊端仍然十分明显,这种教学模式无法解决成人学生参加学习时存在的工作与学习的矛盾、家庭与学习的矛盾以及分散居住与集中学习的矛盾,这些矛盾导致实践性环节薄弱,造成学生实践能力较差[3]。

虚拟现实的沉浸性、交互性、多感知性[4]的特点为成人教育提供了新的思路,沉浸性可以让学生身临其境的听老师讲课,交互性可以让学生在虚拟课堂中与老师交流、进行实践性课程等,提高学生的实践能力。再通过网络传输,可以让学生随时随地的学习,解决当前成人教育存在的工作与学习的矛盾、家庭与学习的矛盾以及分散居住与集中学习的矛盾。

2 虚拟教学平台系统原理

虚拟教学平台基于服务器/客户端模型,使用X3D语言建立,该语言可以实现Web三维场景并通过Internet相互连接和访问,不仅可以描述静态事物,还能够制作具有复杂动态交互的仿真环境,使用户有身临其境的感觉和体验。X3D语言和服务器/客户端模型的结合能够很好的满足远程Web登陆访问,只需要下载一个X3D插件就可以在网页上实现虚拟的教学环境,操作简单易学,同时,X3D对计算机硬件的要求不高,有利于推广。

为了实现教学的整个流程,在服务器端建立虚拟课堂、虚拟实验室、虚拟图书馆、辅导交流以及系统模型数据库等子系统。当客户端首先通过网络发出连接平台申请,服务器通过申请验证后建立连接,然后建立相应虚拟教学环境。虚拟教学环境的建立将跟进客户端的要求(包括课程类别、课程名称、资料名称等)自动调用系统模型数据库中相应的三维模型,然后组建出符合客户端教学需要的虚拟环境。最后服务器将把该环境画面编码压缩,通过Internet发送到客户端。由于上课是一个连续的动态过程,本文考虑使用流媒体技术进行传输,保证教学的实时性。讲课过程中使用的各种教学素材可以实时从资料数据库调入,并且虚拟教学过程也将保存到资料数据库中供学生回顾学习。系统原理图如图1。

由于教师和学生在教学过程中的角色行为不同,客户端分为教师客户端和学生客户端,通过登陆时的选择告知服务器。同时在平台运行过程中,需要为教师和学生分配不同的使用权限,这样即有利于平台的安全和管理,也便于教师和学生的不同角色行为的实现。教师身份由管理员添加,权限包括:上传教学和学习资料、下载学生作业作品资料、虚拟教室教学以及班级和学生管理等。学生身份由教师添加,权限包括:下载学习资料、上传作业作品等。

4 虚拟教学平台的功能

成人教育虚拟教学应该能够综合当前教学模式的优点,并且摒弃其缺点。所以成人教育虚拟教学平台应该包括以下几个部分:

(a)虚拟课堂。由教师客户端向服务器提出建立虚拟课堂。虚拟课堂成功建立后,学生加入教室。教师客户端需要配备简单的虚拟现实设备(如立体成像系统、数据手套、空间定位系统等),把教师讲课过程转换为虚拟人物活动,实时传输到服务器,再由服务器广播到各个学生客户端的三维显示设备。虚拟课堂最大的特点是教师和学生能够通过虚拟现实设备充分发挥虚拟现实的沉浸性和交互性,实现教师和学生“面对面”的亲切交流。教师在虚拟课堂的教学内容可以保存到教学资料数据库中,供学生自主学习。

(b)虚拟实验室。虚拟实验系统是虚拟教学模式的亮点。当前的远程教育教学模式几乎无法提高学生的动手能力,虚拟教学模式最大的特点就是增加了实践性课程的可行性,提高成人学生的动手能力,使学生能够更好的适应社会。

虚拟实验系统是利用虚拟现实技术建立虚拟实验室,教师可以在虚拟环境中利用各种工具和实验仪器演示实践性课程,使学生能够更好的理解理论知识。学生也可以登陆到虚拟实验系统,在虚拟环境中自由的做各种试验,提高自己的动手能力和理论联系实际的能力。对某些固定的实验可以通过提前建立虚拟实验室作为一个整体保存到模型数据库,使用时直接调用。对学生自己设计的实验需要教师首先进行可行性审查,审查通过后由教师建立虚拟实验室,然后学生登陆实验。

(c)虚拟图书馆。学生可以在空闲时间,通过客户终端登虚拟图书馆系统,自主的选择学习资料,也可以在虚拟图书馆中观看教师的讲课内容。这样能够基本解决工作与学习的矛盾和家庭与学习的矛盾。学生在听完讲课以后还可以在虚拟实践系统中实践,做到理论指导实践,提高学生的动手能力,加深对所学知识的理解,提高综合素质。

(d)辅导、交流。由于成人学习者居住相对比较分散,学习时间难以保证,学习中遇到问题很难找人交流,因此有必要建立辅导、交流系统。其中辅导子系统以邀请专家开展主题讲座,开展专家答疑活动为主,给学习者一个提出疑问的途径。教师通过系统回答学生学习中遇到的疑难问题,了解学生的学习情况,从而做到因材施教。交流子系统可以让学生相互交流,把自己对知识的理解和好的学习方法通过该子系统共享给其他学生,使学生之间相互促进,相互学习,提高学生的学习积极性和学习效率。

5 结论

本文提出了一种成人教育虚拟教学模式,该模式借助于虚拟现实技术,能够产生很好的教学效果,解决当前成人教育中存在的学生工作与学习的矛盾、家庭与学习的矛盾以及分散居住与集中学习的矛盾,并且能有效的提高学生动手能力,完善学生的知识结构。但是当前虚拟现实技术还不成熟、不完善,虚拟现实设备价格较高,限制了这种教学模式的效果和推广。随着虚拟现实技术的发展,虚拟现实设备将越来越成熟,实现成本也将会大大降低,最终这种教学模式必将代替当前的集中式成人教学模式,成为成人教育的发展方向。

摘要：成人教育是当前教育事业的一个重要组成部分,但是随着社会的发展,当前成人教育的教学模式已经不能很好的满足社会发展的要求,成人教育改革势在必行。该文根据成人教育的特点设计了虚拟教学模式,能够有效的提高成人学生的教学质量。

关键词：成人教育,虚拟现实,虚拟教学

参考文献

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