人工智能與課堂范文
時間：2023-08-23 16:10:45
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【關鍵詞】高職院校，第二課堂，校園育人功能，綜合素質
高職院校第二課堂是大學教育不可或缺的育人環節，是第一課堂的補充，是實施素質教育的重要載體，是大學生素質教育的重要場所。它內容豐富，形式多樣，學生樂于主動參與，是第一課堂的拓展和延伸，有益地補充了課堂教育的內容，為培養人才的個性和人才的全面發展提供了更為廣闊的空間。興趣廣泛的第二課堂活動可以極大地調動大學生提高自身素質的積極性和主動性，為大學生發展個性，培養和提高能力提供了廣闊的舞臺， 是大學生素質教育及思想政治教育最重要的組成部分。
一、第二課堂的界定及其特點
高職院校第二課堂是大學生通過參加有組織的課余活動以達到陶冶情操、獲取知識和培養能力目的的一種教育教學形式，是對大學生進行素質教育的重要陣地。第二課堂是一種全新的工作方式或溝通機制，實現教與學的交流互動，教與學共同參與，共同設計來推進學生工作;第二課堂又是一種學生成才標準和人才培養導向，培養符合社會需要的全面發展的人才。第二課堂活動是針對第一課堂活動而言的，它與第一課堂相配合，以育人為宗旨，以培訓學生的基本技能和提高學生的綜合素質為目標，以豐富的資源和空間為載體來開展的系列活動，它與第一課堂共同構成完整的教育體系，是第一課堂的合理延伸和適當補充，是高職院校人才培養模式的重要組成部分，是大學生培養過程中人格健全和綜合素質提高不可缺少的環節。
二、開展第二課堂活動的現實意義
《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》提出，要完善人才培養質量標準體系，全面實施素質教育，把促進人的全面發展和適應社會需要作為衡量人才培養水平的根本標準。大學生的素質可以分為專業素質和綜合素質，專業素質指專業知識與專業技能，綜合素質則指思想素質、道德素質、身心素質、科學素質、人文素質、創新精神、實踐能力等。綜合素質的培養除了在第一課堂教學中滲透相關內容外，還要通過第二課堂來完成。第二課堂活動打破課堂的界限，充分發揮校園文化潛移默化育人的功能。
1、自主性。第二課堂活動是校園文化的主要載體，青年大學生是第二課堂活動的主體，自愿、主動的參與各類活動，在參與中獨立思考探索，充分展示個性才能，培養鍛煉自己。
2、豐富性。第二課堂活動可以彌補第一課堂教學的不足，通過自主參與，以更愿意接受的方式，在思想、政治、道德、學識、審美、人格等方面都得到全面、和諧的發展。第二課堂活動內容豐富，形式多樣，既有學校統一組織的活動，又有各類學生社團組織的活動。
3、實踐性。校園文化的育人功能，最終目的是幫助青年大學生實現社會化，鍛煉實踐能力，大學生是一個發現者、研究者、探索者，在實踐活動中強調理論聯系實際，把課堂所學知識運用于實際，把活動與所學專業和自身素質結合起來，在解決問題、探索未知、追求真理中成長。
三、開展第二課堂活動的內容和途徑
1、第二課堂活動的內容
①社會實踐。社會實踐是開展第二課堂活動的重要途徑和內容。學校應盡可能地提供社會實踐的機會，組織學生在假期和課余時間走出校園，投身社會，最大可能地提高大學生理論聯系實際的能力。
②校園文化活動。校園文化活動具有重要的育人功能，是第二課堂的主要活動形式和內容。文化的塑造和形成需要群體成員人人參與。在浙江大學寧波理工學院，打造的就是以“科技校園、文化校園、藝術校園”為核心的校園文化活動體系。
③第二課堂競賽。利用第二課堂開展活動競賽是培養學生實踐能力的一種行之有效的手段，也是傳統課堂教學方式的補充。應有組織有計劃地抓好學生課外實踐活動項目，如機電工程學院開展的：旗陣、舞獅、體育愛好、社會實踐團等，使學生自覺參與進來，提高學生綜合素質能力。
2、有效開展第二課堂活動的途徑
①評價考核學分化。采用學分制，就是將學生活動課程成績納入學籍管理，達不到基本要求的學生不能正常畢業。為學生靈活安排自己任選和必選活動課程提供可能，又實現了組織的靈活性和科目要求的規范性統一，使高職院校學生社團，是廣大青年學生為培養自身能力，拓寬知識面，優化知識結構，挖掘潛能，發展個人志趣、愛好、特長而志愿結合在一起的群眾性團體。
②骨干培育精英化。學生干部是第二課堂活動的主要組織者和參與者，是搞好活動的關鍵因素，加強學生骨干的培養，發揮學生干部的“傳幫帶”作用，從而提高第二課堂活動的層次和水平，爭取更多的同學參與。
四、優化第二課堂活動，更好地發揮校園文化育人功能
利用第二課堂活動的特點，充分發揮其在校園文化育人中的優勢，積極探索優化第二課堂活動的有效途徑，要做到以下兩個方面：
1、弘揚主旋律，第二課堂活動要突出深刻的思想性。堅持正確的思想導向。高校是為培養社會主義國家培養建設者和接班人，高校一切教育教學活動的開展都應圍繞這個人才培養目標，其中最重要的是思想政治素質的培養。校園文化的育人功能通過第二課堂活動來承載，青年大學生通過實踐活動學習和傳承文化，獲得附著于文化之上的某種思想、意識、觀念。
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關鍵詞：航天類專業 人工智能 教學探索
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0155-02
面對航天科技迅猛發展，現代軍備技術快速提升，培養具有專業性的高素質航天類人才，是我國航天科技發展的戰略選擇，也是航天重點高校面向并有效服務航天事業的歷史責任。航天類本科生的教育形式也需要突破傳統的方式，著重多樣性、前沿性、工程性，因此，該專業的各門課程教育都應該結合專業特點，探索新的教學模式。
人工智能自1956年誕生50多年以來，引起眾多科研機構、政府和企業的空前關注，已成為一門具有日臻完善的理論基礎、日益廣泛的應用領域和廣泛交叉的前沿學科。由于航天領域的特殊要求，人工智能在其發展中發揮著不可替代的重要作用，各發達國家都相繼開展了人工智能與航天技術相結合的研究，致力于實現可重構的、具有容錯能力的、智能的飛行系統和管理系統。因此，“人工智能”作為航天類專業的一門特色選修課，應結合專業特點展開更具有實用性和創新性的教學。
1 人工智能課程特點
一方面，“人工智能”是一門多學科交叉的綜合學科，它涉及計算機科學、數學、心理學、認知科學等眾多領域，具有知識點多、涉及面廣、內容抽象、不易理解、理論性強等特點，使得該課程的教學具有較大的靈活度和較高的難度。另一方面，“人工智能”是一門正在發展中的學科，具有較強的前沿性，計算機科學、信息科學、生物科學等相關學科的發展不斷的提出了許多新的研究目標和研究課題，使得人工智能的技術和算法也需要不斷更新，這在很大程度上增加了“人工智能”課程的教學難度。
2 航天類專業特點
首先，航天類專業具有較強的工程性。在專業的教學改革中有統一的特點，即強調要體現航天工程技術的綜合性、系統性， 注重培養復合型人才。其次，航天類專業具有一定的前沿性。因為航天飛行器作為現代高科技和多種學科技術綜合應用的結晶，應及時把現代先進科技融入到了專業基礎和專業類的課程教學中， 專業知識更新快成為又一特點；另外，航天類專業應注重實踐性教育。尊重個性和興趣，強調動手能力，實驗室對學生開放，要求學生自主地設計完成實驗，強調對學生設計理念和創造能力的培養。最后，航天類專業應重視產學合作。產學合作的目的在于推動學校與航天產業的持續全面合作，造就一支科學技術研究和工程實踐兼備的教師隊伍。
3 教學模式的探索
3.1 教材的選擇
人工智能作為一門新興的學科，其理論與方法都還在不斷的發展與完善中。就目前來看，關于人工智能的定義和范圍都沒有一個統一的標準，不同的教材所介紹的內容也不盡相同。在教材選用方面，需要綜合考慮專業特點和學生的知識背景。本課程主要針對航天類專業高年級本科生，該類學生具有一定的數學、計算機、信息論、通信理論等基礎知識，對航天應用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”課程難度應該控制在中級，可以較深入的介紹人工智能的基礎算法和應用案例。
中南大學蔡自興教授積累了多年的教學與科研經驗，借鑒了國內外其他專家和作者的最新研究成果，吸取了國內和國外人工智能領域學術書籍的長處，于1987年編寫了“人工智能及其應用”一書，該書根據人工智能學科的新發展不斷修訂，推出四個版本。本課程采用“人工智能及其應用（第4版）”，其中大部分內容適合本科生學習。另外，本課程還給學生提供其他一些參考書目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等經典教材。
3.2 課堂教學形式的探索
“人工智能”課程內容較抽象，概念較為繁多，若采用單一的課堂講授的方式，學生容易概念混淆、理解不透，逐漸產生厭倦情緒，導致教學效果差。本文探索不同的課堂教學手段，根據不同內容采用不同的教學手段，有利于學生對課程內容的理解與吸收。另外，考慮到航天類的專業特點，突出課程內容的工程應用，增加研究性質的教學內容與形式，有利于培養學生的創新能力和實踐能力。
（1）課件采用圖文并茂的PPT。綜合利用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表示方法，在介紹原理和概念時采用精辟的文字，介紹算法流程時采用圖像，介紹算法應用時采用視頻。在PPT中適當利用不同的字體、顏色或動畫來突出重點，細化流程，引導學生的思路，便于集中注意力接受重點內容。
（2）適當增加課堂討論與練習。對于人工智能的一些基本問題，可以引導學生進行調研和討論，來深化課程內容的了解，并提高學生的學習興趣；對于重要的算法和理論，可以增加課堂練習，讓學生實際動手進行公式的推導或演算，并在練習中分析學生對問題的理解程度，有針對性的增加講解或指導。
（3）適當采用類比的講解方式。對人工智能的不同學派，不同方方法，以及方法的不同應用，廣泛的采用類比的形式進行講解，不僅可以復習已學習的內容，也利于對新內容的理解。并且，通過對不同內容的比較總結相似點、區分不同點，可以避免概念的混淆，清晰的掌握課程內容。
（4）增加研究性教學。研究性教學強調通過問題來進行學習，有必要將實際應用案例或者授課教師的科研項目融入日常的教學工作中去，用“啟發式”、“案例式”教學激發學生“自主學習”能力。
3.3 課程內容的探索
一方面，鑒于本科生知識結構還不夠完善，“人工智能”課程的內容要控制在適應本科生學科基礎的中等難度；另一方面，鑒于航天類專業的特點，課程內容應更注重與航天應用相結合的內容，并且在課程中增加具體應用的介紹。具體的課程內容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”課程注重學生創新能力和實踐能力的培養，傳統的試卷形式不能全面的反應學生的學習效果，因此，應采用課堂表現和課程報告相結合的方式進行綜合考核。
一方面，重視學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，對學生課堂討論與練習的表現進行考核評分，作為總成績的參考；另一方面，注重學生課題調研和實踐的能力，采取提交課程論文的形式進行考核。正確引導學生根據個人興趣、課程內容、可行性、實踐難度進行合理選題，并根據所選題目進行文獻查閱和總結，完成調研報告或算法實現報告。結合者兩個方面進行最終成績的評定，綜合衡量學生問題分析能力、論文寫作能力和創新實踐能力。
4 結語
航天類專業的本科生教學需針對專業特點有的放矢，該專業的課程教育都應該趨向于前沿性、專業性和實用性。本文的“人工智能”課程教學改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學科的特點，也綜合考慮了航天類專業的特點。為了使課程教學更好地服務于學生，本文提出的改革方案打破傳統的教學模式，將課堂理論講解、課堂討論、課后調研、項目實踐等相結合，充分調動學生的學習興趣和積極性，提高學生的創新能力，有利于培養真正符合航天領域所需要的綜合型高級人才。
參考文獻
[1] 王甲海，印鑒，凌應標.創新型人工智能教學改革與實踐[J].計算機教育，2010（15）：136-138，148.
[2] 劉興林.大學本科人工智能教學改革與實踐[J].福建電腦，2010（8）：198-199.
[3] 懷麗波.32課時《人工智能基礎》課程教學的幾點思考[J].華章，2013（34）：193-194.
[4] 紀霞，李龍澍.本科人工智能教學研究[J].科教文匯（上旬刊），2013（6）：91-92.
[5] 肖春景，李建伏，楊慧.《人工智能》課程教學方法改革的探索與實踐[J].現代計算機（專業版），2013（26）：32-34.
[6] 熊德蘭，李梅蓮，鄢靖豐.人工智能中實踐教學的探討[J].宿州學院學報，2008（1）：146-148.
[7] 張偉峰.本科高年級人工智能教學的幾點思考[J].計算機教育，2009（11）：139-141.
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關鍵詞：林業院校；人工智能；課程教學
1背景
近年來，隨著“互聯網+”的快速普及，互聯網跨界融合創新模式進入林業領域，利用移動互聯網、物聯網、大數據、云計算等技術推動信息化與林業深度融合，開啟了智慧林業的大門。我國林業信息化、智能化建設逐步走上了有序、快步發展的軌道，取得了重要的進展。
2011―2013年，國家林業局先后開展了中國林業信息化體制機制研究和中國智慧林業發展規劃研究，在此基礎上出臺了《國家林業局關于進一步加快林業信息化發展的指導意見》和《中國智慧林業發展指導意見》。2012―2013年，在深入研究的基礎上，林業局編制了《中國林業物聯網發展框架設計》，2016年3月正式了《“互聯網+”林業行動計劃》。
國家林業局制定的《中國智慧林業發展指導意見》指出，信息化、智能化在林業中的應用已經從零散的點的應用發展到融合的、全面的創新應用。隨著現代信息技術的逐步應用，能實現林業資源的實時、動態監測和管理，更透徹地感知生態環境狀況、遏制生態危機，更深入地監測預警事件、支撐生態行動、預防生態災害。
人工智能是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個重要分支。國際上，人工智能的研究已取得長足的進展；在國內，也呈現出極好的發展勢頭，人工智能已得到迅速的傳播與發展，并促進了其他學科的發展。我國已有數以萬計的科技人員和大學師生從事不同層次的人工智能的研究與學習，人工智能已成為一個受到廣泛重視并有著廣闊應用潛能的龐大的、交叉的前沿學科。特別是經過近幾十年的發展，智能技術及其應用已經成為各行業創新的重要生長點，其廣泛的應用前景日趨明顯，如智能機器人、智能化機器、智能化電器、智能化樓宇、智能化社區、智能化物流等，對人類生活的方方面面產生了重要的影響。
近年來，人工智能已經在智慧林業相關領域中得到了廣泛應用，例如，在智能機器人的應用方面，已經有大量的嫁接機器人、水果采摘機器人、農藥噴灑機器人、果實分檢機器人等投入使用；在專家系統的應用方面，森林病蟲害診斷專家系統、病蟲預測預報專家系統、林產品生產管理專家系統、專家咨詢和人員培訓專家系統等也得到了廣泛應用。
隨著人工智能在智慧林業中的廣泛應用，涉林企業和事業單位對智能型林業高技術人才的需求也在不斷加大。為了適應市場對智能型人才的需求，自2003年起，國內諸多林業高等院校在計算機科學與技術專業本科階段、林業相關專業的研究生階段陸續開設人工智能課程，同時不斷加大人工智能課程的比重，因此，人工智能課程教學對于林業院校顯得越來越重要。
2林業院校人工智能課程教學現狀
林業院校開設人工智能課程的專業不多，但有不斷增加的趨勢。以中南林業科技大學為例，該校計算機科學與技術本科專業自2003年起就開設了人工智能課程，所用教材一直是蔡自興教授主編的《人工智能及其應用》；另外，面向部分專業的碩士和博士研究生開設了人工智能相關課程，如農業碩士的農業信息化領域研究生開設了人工智能技術，森林經理和森林培育兩個專業的博士研究生開設了人工智能與專家系統。
針對計算機科學與技術本科專業，人工智能課程主要使用蔡自興教授主編的《人工智能及其應用》教材施教，但由于課時數僅有32學時，關于人工智能的一些高級應用，如神經網絡、專家系統、機器學習等，采用專題的形式組織教學。該專業沒有設置實驗學時，僅在理論課堂上演示了一些仿真軟件，如BP神經網絡仿真環境。
針對農業碩士的農業信息化領域研究生和森林經理及森林培育兩個專業的博士研究生，教學計劃安排的學時數為40學時，沒有指定教材，僅給學生列了蔡自興教授的《人工智能及其應用――研究生用書》等幾本參考教材。課堂主要以專題的形式組織教學，每一講除了相關的理論以外，還介紹一些工程實踐應用的例子，讓研究生能夠了解這些人工智能算法如何在實際中得到具體應用。
3林業院校人工智能課程教學存在的問題
全國各高等院校的人工智能課程教學都或多或少地存在一些問題，林業院校更有區別于其他類型院校的顯著特征，而且林業院校開設該課程教學相對較晚，因此林業院校的人工智能課程教學存在更多的問題。
（1）師資短缺。在林業院校，林學相關專業開設該課程往往由林學相關專業的教師主講。這些非計算機相關專業的教師雖然曾從事過人工智能個別算法或領域研究，但不具備全面的人工智能相關專業知識，在講授不熟悉的人工智能知識點時顯得力不從心。
（2）教學內容專業性不強。人工智能是計算機科學的一個分支學科，一般的人工智能教材都比較適合計算機相關專業的學生使用，但是農業信息化、森林經理、森林培育等專業的學生不管是專業基礎還是行業應用背景均與計算機類專業學生不同，如果我們仍然按普通的教材施教，教學內容就缺乏林科特色，顯得專業性不強，無法吸引學生的聽課興趣。
（3）教學難度過大。林業院校涉林專業的學生一般只有計算機文化基礎、C語言等簡單的計算機課程基礎，缺乏算法思想。而人工智能課程涉及很多高級、復雜的算法，不論從算法思想，還是從算法實現和算法應用，對非計算機類專業學生來說難度過大。因此，在教學內容和教學要求上要做一些取舍。
除此之外，還存在諸如缺少實驗環節、教學手段單一、教學案例缺乏等其他普遍性問題。
4林業院校人工智能課程教學改革建議
通過分析林業院校人工智能課程教學存在的問題，結合自己近十余年來從事人工智能教學的經驗，我們提出了一些改革建議。
（1）推行專題式教學，解決師資缺乏的問題。在師資缺乏的情況下，由一名教師完成整個人工智能課程教學比較困難，同時，可能有多名教師分別在人工智能的不同方面進行過深入研究。因此，可以將該課程按章節分成各個不同的模塊，每一個模塊設一個專題，如神經網絡專題、專家系統專題、機器學習專題等，再由多名教師分別承擔自己熟悉的專題進行講授。這樣既可以解決一位教師的知識不足，又可以讓各位教師結合自己的科研將每一個熟悉的專題講授得更加詳細、更加有趣。
（2）教學內容與涉林專業緊密結合，解決專業性不強的問題。事實上，人工智能的各領域應用在林業行業都能找到對應的應用實例。例如，林果采摘機器人就是機器人在林業中的應用；林火識別和林木病蟲害監測就是模式識別在林業中的應用；林火蔓延預測可以用到隱馬爾科夫模型；PAID50專家系統平臺就是專家系統在農林業中的應用典范等。因此，在教學過程中，我們可以考慮將人工智能知識與林業應用結合進行講解，這樣學生更容易接受也更樂意接受。更進一步，如果能夠結合這些林業應用編寫一本《人工智能及其林業應用》教材，將會更加適合涉林專業的學生學習這門課程。
（3）應用計算機仿真軟件解決教學內容難度大的問題。非計算機類專業的學生計算機基礎較差，編程能力不強，算法訓練不足，對各種人工智能高級算法難以理解，更難以編程實現。針對這個實際問題，我們可以主動提供一些相關算法的計算機仿真軟件，在課堂上通過演示這些仿真軟件，讓學生直觀地理解算法，甚至能夠通過仿真軟件應用這些算法解決本專業相關的問題。例如可以開發如圖1和圖2所示的BP神經網絡算法仿真軟件，通過該仿真可以把神經網絡的結構、訓練時的權值偏差變化、訓練過程中總誤差的變化等信息完全呈現在學生面前，學生通過這個仿真過程就不難理解BP神經網絡算法，甚至可以使用這個仿真軟件來解決本專業相關的一些問題。
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關鍵詞：人工智能，基礎教育，專業發展
一、前言
人工智能（Arti?cialIntelligence，簡稱AI)快速發展，在一定程度上促進了人們的思維方式、人際互動模式以及學習和教學方式的改變，我國教育部門不斷重視AI技術在基礎教育領域中的融合，以更好地促進中小學生的個性化發展。AI視域下，教師的工作環境將會越來越智慧化，智能閱卷、智能授課和智能評估逐漸成為可能，教師可以根據學生的學習進度和學習特征，有針對性地對學生開展個性化指導。同時，學生在課堂上也可以更熟練的使用平板電腦而不是手抄本進行交流。目前，AI技術已經成為教育系統性變革的內生變量，不斷推動著教育模式的變革、教育理念的更新以及教育體系的重構，基礎教育信息化進入了創新發展的2.0時代[1]。雖然我國AI教育發展水平落后于國際先進水平，尚未在在中小學教育中普及應用，但是我國教育部門已經制定和出臺了相關政策，以推動基礎教育和AI的不斷融合和發展，可以預見，AI技術必將為基礎教育發展賦予越來越強大的智慧支撐，推動基礎教育現代化。
二、AI教育時代中小學教師面臨的挑戰
面對以AI為核心的信息技術，如何更好的促進學生發展，從適應到引領轉變，實現自身的突破性發展，是教育工作者必須深思的問題。AI技術在一定程度上提高了教學水平和教學質量，但是在教師層面還是存在一些問題，使AI技術與基礎教育在融合過程中面臨一系列的挑戰。1.與AI教育相配套的教學方法創新性不足AI教育作為一個高度依賴技術的跨學科領域，AI應用程序可以在一定程度上扮演教師的角色，觀察學生的學習過程，分析他們的學習表現，并根據他們的需求為他們提供即時幫助。此外，了解AI技術的能力和特點，教師可以在課堂上采用合適的AI應用程序來提高學生的學習成績、動機或參與度。新技術影響了教育體制和教學手段，在這樣的背景下，教師在使用新技術時要關注教育主體、尊重教育主體，而不能秉持以往舊的認識。但是在現實教學中仍存在盲目學習的典型問題，教師未能針對學生的個性特征而進行因材施教，學生在學習的過程中存在“一刀切”的現象，而不是被個性化對待。2.AI師資力量薄弱AI教育屬于多學科交叉領域，教師一方面要具備心理學、教育學和信息技術等各學科相關知識，另一方面要將這些知識進行整合和運用。目前雖然學生的學習意愿強烈，但是從當前AI的師資來看，具有AI學識的師資力量十分薄弱，教師普遍缺乏完整而系統講授AI課程的能力和知識，部分教師簡單地將AI教育視作機器人教育﹑編程教育、計算機輔助教學等，個別中小學的AI教師是由其他學科教師來兼任，此外，AI教師編制不足、師資質量不均衡也是突出的問題。教師師資隊伍建設是改善AI教學質量的關鍵。3.教師培訓缺乏針對性目前教師已了解到AI在教學方面發揮的積極作用，并認可AI對教學的促進作用，但大部分教師都是停留在簡單的意識層面，在教學實踐中并未真正去落實。雖然存在以上問題，但是大部分AI教育教師沒有接受專業培訓，在講授AI知識時，缺乏深入性，只能浮于表面，有違學科初衷。4.實施路徑單一AI教育作為新興學科，是基于時代最新技術的教育，要求教師在專業發展過程中，一方面要注重掌握各學科知識，另一方面更要注重教師專業發展的實踐性和情境性，強調學生在學習過程中的參與和體驗。但是目前中小學AI教育實施路徑比較單一，在課程設計上，教師主要停留在傳統的信息技術與教學設計層面，學生在課堂學習和實踐中難以系統而深入掌握AI的技術、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用課堂教學的方式對AI知識進行講解，而學生實踐和體驗的機會相對較少。
三、AI視域下中小學教師發展路徑
中小學教師如何更好適應AI時代，更好的構建AI教育生態體系，以促進AI與基礎教育的深度融合，主要有以下路徑：1.培養信息素養信息素養的本質是全球信息化，人們需要具備的一種能力。面對AI技術的迅速發展，中小學教師應注重信息素養的培養，信息素養主要包括兩方面內容，即信息技術素養和信息意識素養。在信息技術素養方面，中小學教師應呈現趣味性強的教學課件、流暢的運用多媒體、及時反饋學生的問題等調動學生的積極性，以激發學生各科的學習興趣，培養良好的學習習慣。此外，中小學教師要保持對新技術的敏感性。信息意識素養是信息素養中的觀念性成分，是教師對信息的態度、認識層面的關鍵要素，是信息素養的重要組成部分。中小學教師在信息意識層面，要積極接受新興技術帶來的學習和教學方式的改變，決定性意義轉變的前提是更新觀念。2.提升職業道德素養恪守職業道德：傳道、授業、解惑是中小學教師的主要職責。隨著AI與教育的融合，智能平板等設備可以在一定程度上代替教師講授知識、解疑答難和閱卷評分，AI在得到科學利用的前提下，可以成為師生的強大助手，從而大幅提升教與學的效率。教師應積極面對AI技術給教育帶來的便利，提高自身的自主學習能力和創造力，同時注重培養學生思維的創新性，呵護學生的好奇心和求知欲，鼓勵學生發現和解決問題。引導學生樹立正確價值觀、道德觀和法治觀：如今AI技術迅速進入中小學生的課堂教學，深刻改變著學生的學習模式和師生互動模式，一方面教師要充分將AI技術有效整合到課堂，另一方面也要正視AI的使用邊界，AI技術快速發展有可能帶來倫理風險。在中小學階段不乏這樣的例子，有些學生利用課堂上學到的編程知識去充當黑客，或者產生網絡成癮行為，以上學生的偏差行為已經觸及價值觀的層面，對自身的身心健康產生不利影響。因此，面對AI技術的迅猛發展，教師要有效的應對信息技術帶來的倫理挑戰，深入研究思考并引導學生樹立正確的價值觀、道德觀和法治觀，提升學生的誠信意識和社會信用水平。3.更新教育教學觀念改變傳統單一教學模式：隨著AI技術的發展，互聯網、大數據分析、智能化推送等教育產品層出不窮，如果不能科學利用這些技術產品營造適合學生成長的教學生態環境，技術將無法真正促進學生學習效果和教師教學水平的提升。AI視域下，教師要接受并適應智能技術給教育帶來的變化，轉變傳統教育觀念和教師角色，同時，教師在教學中應考慮學生的認知發展的階段性特征，適時了解學生的學習風格和學習策略及學習中遇到的學習障礙，利用多樣的教學活動和教學過程將知識獲取和能力培養結合起來，促進學生認知和非認知能力的發展，最終實現學生的全面和個性化發展。課堂教學中，教師應改變“灌輸式”“注入式”等單一的教學模式，充分利用AI技術實現教學方法多樣化，活躍課堂氛圍，提高課堂效率，樹立教學、體驗和實踐相結合的教學觀，提升學生的動手能力，中小學AI教育在實施路徑方面應該多元化，實現認知、實踐和體驗的有機結合。此外，教師要看到學生的不同進度和情感需求，借助于AI技術，根據學生的發展節奏制定不同的學習計劃，做到因材施教，為每一位學生成長提供學伴式幫助。注重培養線上和線下相結合的自主學習能力：AI視域下信息技術與基礎教育的融合，網絡在線平臺為教師提供了豐富的學習資源，教師要更新自身舊的知識框架，進而不斷提高自身的知識體系。針對目前存在的教師培訓缺乏針對性的現狀，教師可以加強線上自主學習，學習教學中常用的AI技術和程序。首先，線上學習過程中，面對網絡和AI應用提供的多種類別的學習內容，教師要根據所教學科和所任學段的學生發展特點，選擇恰當的教學內容，以便信息技術可以更充分地服務于教學，從而提高教學水平。其次，教師在注重線上學習的同時，也要注重線下學習，教師在教學中可以組織課前、課后的學習討論小組，就教學中遇到的問題進行面對面的溝通與交流。
四、結語
AI技術的迅速發展，給基礎教育帶來便利的同時也必然會帶來較大的沖擊與挑戰，AI視域下，中小學教師應該以積極的心態去面對機遇和挑戰，搶抓機遇、迎難而上，努力培養自身信息素養，提升職業道德素養，更新教育教學觀念，在人與機器日益激烈的競爭中獲得主導地位，在基礎教育改革發展浪潮中實現跨越式自我發展。
參考文獻：
篇5
算起來，在線教育的爭奪戰是在三年之前開始的。2013年8月“學而思”網校正式更名為“好未來”，作為最早發力在線教育的一家公司，發展了布局相對完整的中小幼教育專業門戶網站群――e度教育網，該網站由育兒網、幼教網、奧數網、中考網、高考網、留學網等多個網站構成。此后，新東方、學大網等一票傳統教育機構紛紛發力于在線教育。
根據《2015年中國在線教育白皮書》數據顯示，2011到2014年間，中國在線教育市場規模增速均保持在17%以上，最高增速達到21.84%；市場規模從2011年的575億元增至2015年的1171億元，預計到2021年在線教育市場規模將達到2830億元。在線教育用戶突破2億人，在線教育項目數量已經超過3000個。
如今，BAT、網易等互聯網巨頭也爭相跨界進入教育領域……
爭相布局
10月，網易宣布其有道詞典用戶突破6億。這意味著，網易的產品已經可以在在線語言培訓市場占有一席之地。2007年推出有道詞典以來，網易在互聯網巨頭之中率先“誤入”在線教育行業，并逐漸形成有道翻譯官、有道口語大師、網易云課堂等產品矩陣。
語文學習產品――有道語文達人，引進職業教育與通識教育等課程、推出網易云課堂企業版產品等等動作，都說明了網易在在線教育各個細分領域重度垂直、精耕細作的野心。
與此同時，阿里巴巴終于也按捺不住。在10月宣布啟動“星火計劃”，稱未來將會大力扶持生產優質內容的個體老師以及中小型教育機構。比如調用周邊資源，引入專業第三方扶持基金等，以此為中小創業群體提供高效的變現機制。
自去年12月成立教育事業部以來，百度在教育領域的布局正在加快。除了在傳統的教師資源方面，百度推出了專為教師服務的互聯網平臺“百度優課”。百度在線教育的一大特色在于其教育信貸市場。百度CFO李昕曾在Q3財報電話會議上表示，百度要借助人工智能和大數據技術，從教育領域進入互聯網金融。
據百度透露的數據，在教育信貸領域，百度已與超過700家教育培訓機構達成合作，學生通過在線填寫信息，線下和教育機構確定培訓意向，審核通過后，即可獲得“百度有錢花”提供的學費貸款，實現分期交學費。
騰訊坐擁QQ和微信兩大社交平臺，其固有用戶與在線教育針對用戶重合度之高，不容小覷。去年，騰訊將這一優勢應用于教育信息化領域――分別以QQ和微信為基礎推出QQ智慧校園和騰訊智慧校園，為各類學校提供一體化互聯網智慧解決方案，范圍涵蓋學校管理、教務教學、校園生活等方面。扶持優質內容方面，騰訊也不甘落后推出了名師計劃，旨在幫助名師實現知識經濟化，擴大知識生產力與傳播力，同時提供標準化服務與資源扶持。
加之騰訊出手向來大方。今年2月，騰訊3.2億元投資新東方在線，而目前新東方在線申請掛牌已經獲批，將登陸新三板。按照最近一次股票發行的價格來算，新東方網的總市值達到了31.72億元，而騰訊當初的投資金額也由3.2億元升值到了3.9億元，平均每個月賺了1400萬元。
線上線下結合
近年來在線教育的項目雖多，但往往良莠不齊，真正實現盈利的更是少數。
互聯網教育研究院在2015年調查了400家在線教育公司，結果顯示，有70.58%的公司處于虧損狀態，13.24%的公司處于持平狀態，僅有16.18%的公司保持盈利狀態。同時，其報告還指出，由于新進入的項目非常多，而且有一部分項目已經死亡，整體上盈利的在線教育企業預計不超過5%。
在這個資本的“寒冬”，包括老師來了、36號教師、輕舟網等在線教育創業項目，都相繼倒下。一位多年從事在線教育的業內人士向《中國經濟信息》記者分析：“一個項目從開端投入資金到逐步發展，進入盈虧平衡狀態，至少需要3到5年的時間?！弊鳛橐粋€更重視長期發展循環的行業，在線教育前期需要投入大量資金，而后期課程的制作、平臺的維護以及產品的營銷和推廣，都需要團隊極大的耐心和毅力。
隨著在線教育行業的發展，平臺的競爭，已經從最初的野蠻走向有序，從跑馬圈地走向深耕細作，優質的教育內容成為巨頭們的搶奪焦點。還有一些業內人士指出在線教育的一些弊病，例如在線教育APP更多是單向機械灌輸，缺乏線下輔導為學生的知識體系做一個完整的梳理以及打通思維知識上的邏輯關聯。
信天創投合伙人張俊熹對《中國經濟信息》記者分析，線上與線下的結合將會是在線教育接下來發展的趨勢。以留學教育為例，“以前的出國留學只是在國內做一些語言培訓，但是長周期的鏈條并沒有被開發出來，出國后的實習、就業、移民、置業等等，有很多內容可以深入挖掘?！睆埧§湔f。
盡管在線教育市場前景廣闊，但在創新工場投資總監張麗君的眼里，其實它每個細分領域的市場規模并不大。而且，與其他行業不同，教育行業的內容不能完全規?；瘡椭?，往往面對不同的時期和對象，都需要重新做，因此并不容易找到大的市場。
今年在線教育還有一個創新動作就是與AR、VR合力。正如李彥宏多次在公開場合強調的，人工智能是百度核心的核心。人工智能之于百度教育的重要性也不例外。
11月，百度教育“教育云”平臺，宣布百度教育生態將依托人工智能技術，朝著內容化、智能化、個性化方向發展。百度教育事業部總經理張高透露，人工智能在百度教育的布局分成內容的數字化、學習的個性化與交互的擬人化三個部分。不過，業內聲音普遍認為，鑒于教育行業自身的慢熱特點以及技術發展尚在初期等原因，人工智能與教育的融合還需要一個漫長的過程。
篇6
關鍵詞 智能授導系統；輔助教學；語義Web
中圖分類號TP31 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）58-0165-02
計算機輔助教學(CAI)是以對話方式利用多媒體計算機的功能與特點與學生討論教學內容、安排教學進程和進行教學訓練的方法與技術。但是存在交互能力差和缺乏虛擬技術支持、智能性及教學策略等問題。人工智能（AI）是計算機科學、信息論、神經生理學、控制論、心理學、語言學等多種學科互相交叉滲透而發展起來的一門綜合性學科。它用人工的方法在機器(計算機)上執行智能行為：感知、理解、學習、判斷、推理、規劃、設計、求解等。其技術特征主要是具有搜索功能、知識表示能力、一定的推理功能、抽象功能、語音識別功能及模糊信息處理能力。
1 智能授導系統
智能授導系統（ITS）技術是在對計算機輔助教學研究局限性的改革突破中發展起來的，它不僅克服了僅僅關注學生行為的缺陷，還引入了對知識的描述以及智能推理技術，智能授導系統的獨特之處是能依據每個學習對象的不同需求而調整教學策略。
ITS從上個世紀80年代提出到至今已有30多年了，幾乎涉及人工智能技術的所有問題，而且一直是人工智能技術在教育領域的核心研究之一。比較有代表性的是Peng-Kiat Pek和Kim-Leng Poh應用貝葉斯網絡構建的學生模型可以較好的估計出學生的學習興趣值，從而對學生的學習行為方向進行預測；Dietrich Albert和Cord Hockemeyer通過分析知識空間理論而得出的超文本結構和知識空間在結構上的有很強的相似性，通過對知識空間進行建模，使之適用于網絡Web結構模式；Joel Martin和Kurt VanLehn使用貝葉斯網絡技術對學生的學習結果進行評估，有效的分析出學生學習過程中的問題和不足；Declan Kelly和Brendan Tangney提出了一種多Agent技術（Multi-Agent System，MAS），通過對個體的個性化學習進行動態建模的智能框架的建構重組，滿足了學習者的不同需求。隨著國內數字化教學與教育信息化的大趨勢，最近幾年國內對于該領域的研究發展的相對比較快，而且需要進行綜合性的研究，以不斷促進智能授導系統的實際應用價值。
2 自適應智能授導系統機制
由于個體學習者基本上是基于資源的自主學習，在教學上的有效組織主要體現在學習資源的組織、傳遞和共享上，良好的資源組織和個性化資源服務是學習個體最強烈的需求。為了支持個體的自主學習，輔助教學研究十分強調“授導”?！笆凇奔聪到y地對教學內容的組織和傳播，通常反映為學習目標制定、學習材料序列化、學習路徑引導以及學習結果評價等方面；而“導”則側重對學生的具體學習過程提供針對性的學習支持。
2.1 網絡智能授導的技術實現
網絡輔助教學平臺設計者們一直致力于智能授導機制的理論研究和實現，不僅在理論上提出很多模型和設想，而且實踐上也有所突破，特別是可以借助計算機網絡技術和人工智能技術構建一個更有針對性的、更智能的信息空間，為學習者提供個性化的學習支持。通過調研，網絡輔助教學中智能授導的研發技術路線主要是模擬課堂面授的路線、人工智能的技術路線和網絡協同進化的路線。
2.2 本體的智能授導機制
根據Brusilovsky提出的關于虛擬校園環境的部件理論知道，當前分布式虛擬環境支撐的網絡教學平臺大多是圍繞內容部件、行為部件、通信部件、管理部件來提供學習者本體的智能授導應用功能。
1）內容部件是輔助教學系統的核心，多由構成課程的多媒體教學材料組成。運用靜態超媒體比較容易實現，以一種同有的結構和形式呈現給學習者同樣的教學內容。但是會產生由適應性內容所呈現的各種方法與技術問題，例如：附加解釋、前提知識解釋、比較性解釋、解釋變體、信息排序等。其實現需依賴于知識表示與呈現技術，特別是知識建模和知識本體的研究；2）行為部件主要功能是需要學生通過“做”的交互方式來完成的自主學習的過程，表現形式多指學習導航、練習、測試、模擬、實驗等。其三個主要應用方向是自適應導航、自適應測試和虛擬實驗；3）通信部件在智能授導系統中起到媒介作用，主要是支持學生與教師之間、學生相互之間的交流和溝通的通信工具，支持學習社區的協作學習和協同進化；其3個主要應用方向為)針對交互信息的知識發現、學習者智能互助和群體智慧；4）管理部件主要是支持教學過程中必要的管理職能。如學生管理、課程管理等。
2.3 自適應智能授導系統的構建策略
個性化的自適應輔助教學研究已成為現代教學系統應用的一個熱點問題，而自適應智能授導系統運用人工智能技術，直接、科學地了解到學習者的個性特點及學習進展情況，靈活調整自身的策略、方案來滿足受教育對象的需求。從集成觀點出發，自適應智能授導系統首先涉及的是教學理論和思想與計算機技術的交叉。從計算機輔助教學的發展線索出發，網絡技術與人工智能方法的應用是計算機輔助教學的必然趨勢，但智能授導絕不是在計算機網絡通信技術上的簡單翻版，其需要進行更為深刻的分析與抽象?？偟膩砜?，自適應智能授導系統是一種建立在軟件協同基礎上的分布式的群體智能，更是一種人機協調的智能。
學習者模型是自適應智能授導系統的核心，而學習者學習過程中存在大量的不確定性因素和不確定性信息，因而成功獲取學習者的情況是其它環節正確運行的保障。在學習者模型設計中，我們利用貝葉斯網絡的條件概率分布量化知識項之間的組織關系及依賴關系，很好地反映學習者特定領域中的知識結構，當學習者模型中的知識項的狀態發生改變時，將引起相關知識項的狀態的改變，因而使學習者模型具有一定的預測能力。同時我們選擇專門為語義Web設計的本體表示語言OWL語言來描述學習者模型，因為它具有更強大的功能來表示語義，比XML和RDF更容易被機器理解。
我們在輔助教學軟件的研究開發中選擇了語義Web下的自適應智能授導系統，因為它更多的關注系統各模塊的標準化、形式化構建，以及系統間的互操作和知識共享與重用。其目標是使機器能夠更好的理解網絡上的內容，構建一個基礎結構使在網絡上運行的智能能夠進行復雜的活動，對嵌入在基于網絡的應用程序中的知識進行顯性的描述，從而以智能化的方式來整合信息，提供基于語義的方式來訪問網絡，以及從文本中進行信息抽取。語義Web技術可以通過對智能授導系統不同模塊中嵌入的知識和學習者的交互信息進行共享，從而在一定程度上推動了分布式智能授導系統的開放程度。圖1給出了自適應智能授導系統的智能產生流程圖。
3 結論
伴隨著互聯網絡的日益發展，我們日常的學習與工作越發依賴數字化的資源與服務，智能化與人性化將是數字化教學重要的發展方向。我們選擇了自適應智能授導系統作為數字化技術輔助教學研究的一個切入點，依據網絡智能授導系統實現的三條技術路線，從理論框架上闡述了教學輔助平臺中常見的智能授導機制，利用人工智能中貝葉斯網絡的思想來設計學習者模型來實現適應性和個性化的教學，并選擇了語義Web下的自適應智能授導系統來實現輔助教學軟件的開發。
參考文獻
[1]閔宇鋒.淺談網絡教學平臺中的智能授導機制[J].科技情報開發與經濟，2010.
[2]Brusilovsky P. MILLER P., Course Delivery Systems for the Virtual University.
篇7
“互聯網+教育”智慧校園建設工作總結
我校自智慧校園創建開始，學校領導非常重視此項工作，嚴格按照上級主管部門的要求，積極籌劃，仔細部署，認真落實，取得了一定的成績，現將本學期創建工作總結向領導匯報。
一、已經落實的工作
1.制定了各項規章制度
為確保智慧校園創建各項工作的有序開展，創建領導小組制定智慧校園管理、使用、人員培訓等系列制度，從創建之初就從嚴要求，嚴格按照制度和要求執行。
2.加強教師隊伍建設
智慧校園的建設離不開廣大教師的參與，而教師能力水平決定著智慧校園創建的標準。為此，學校多方面結合：第一，學校邀請區教體局領導專家指導我校的創建工作；第二，校內定期開展教育信息化的新知識、新技術及新媒體的應用專題培訓，開展各學科優課展示、師徒聽課等活動，有效推動信息技術與學科教學的有機融合；第三，學校安排領導和教師外出參觀學習，學習國內智慧校園創建的最新理念，學習外單位智慧校園創建的創新做法；第四，進一步落實完善三個課堂工作，以班帶班、以校帶校，實現優質資源均衡共享，落實在線互動課堂常態化。另外，學校還邀請合作企業派駐技術人員進行專項培訓等，通過培訓指導，提升教師的新媒體新技術應用水平。
3.重視對硬件的投入
目前學校現有教師108人，基本實現每人一臺筆記本電腦，師機比達1：1，學生1356人，學生機222臺，生機比6.5:1。學校有28個教學班均配有班班通計算機、交互式白板一體機。千兆進校，百兆進班，教師辦公地點和試點班級安裝無線路由，做到無線覆蓋。建有基于校園網絡的數字監控、智能安防、訪客系統等。做到數字資源班班通，學習平臺人人通。
4.加強平臺的管理應用
在校園教育教學管理中初步使用云校家系統。包括：電子課程表、移動講臺、課前導學、在線檢測、課后練習、設備保修、會議安排、場館申請、問卷調查、電子備課、網絡素質評價。智慧管理系統涵蓋學校各職能部門、各管理層面的日常管理工作，涵蓋校務、教務、資產、人事等業務流程，通過全方位數據采集匯聚和智能分析，為管理決策提供科學支撐。
5.我校認真落實市級、區級學習培訓計劃。本學期全校教師于5月18日全員參加了自治區統一安排的中教云數字教材入校培訓；6月11日，信息部針對全校功能室人員展開了“中小學教育裝備管理信息系統”操作培訓。校內大力開展計算機網絡應用培訓、智慧課堂培訓、在線互動課堂教學培訓等各類信息化培訓，為老師更好的使用信息，提高課堂效率打下基礎。
6.學校每月定期更新全國教育信息化工作進展信息系統，及時上報學校的最新數據，為上級部門把握工作進展和部署下一步工作提供參考數據。
7.學校積極推動“個人空間”建設應用。在“寧夏教育云”上共享教學資源，書寫教學心得，迸發出教育思想的火花；學生登錄“個人空間”，下載教學資源，討論問題，交流心得，共同進步。
8.在線互動課堂常態化教學
“在線互動課堂”這種新的教學方式，使教師和學生不用出課堂，就可以實現交流和互動資源共享，不僅有利于提高教師的專業水平，調動學生的積極性，激發學生的學習興趣，而且有利于實現優質教育資源共享，縮小地區教育差距，確保教育的公平。
同時，“在線同步互動課堂”的實施也讓教學點的教師改變了傳統的教育觀念，在教學過程中獲得了優質教學資源的同時，教育技能和教學水平均得到了不同程度的提高。剛開始我校實施“在線互動課堂”教學時，教師因為不適應這種新的教學模式，加上計算機操作水平不高，導致課堂效果不太好。學校領導及時組織相關學科的教師深入“在線互動課堂”聽課，對每堂課的主講教師進行點評和技術指導，幫助教師答疑解惑。經過一年多的教學實踐，教師都能熟練地操作計算機，運用各種網絡教學資源，實現“在線互動課堂”的有效互動。教師經常通過“在線互動課堂”教學進行教學交流，相互溝通，進一步促進了教學水平的提高。
9.本學年學校組織了人工智能與教學融合的各類公開課，有骨干教師“教學助手與課堂教學深度融合”示范課；高級教師“現代信息技術與教學融合”觀摩課；“在線互動課堂”數學教師聯片教研的同課異構課；青年教師“人工教學助手與課堂教學深度融合”優質課競賽。通過各類公開課、競賽活動促使教師在課堂教學中對智能教學助手的應用常態化、自覺化。
二、著眼未來，持續發展，總結反思
創建智慧校園，是為了更好地服務教育教學。著眼未來，我校將智慧校園建設納入長遠發展之中。
1.進一步加大硬件的投入。我校有28個教學班級，其中9個教學班配備了鴻合一體機，其余19個教學班均為以前的希沃一體機，目前部分電腦已經接近使用年限，故障頻發。今后將計劃為這些教室更新裝配新的交互式一體機，為教學提供硬件支撐。
3.加強教師隊伍建設，重視平臺的融合應用。教師隊伍的水平，決定教育教學的質量。我校派出教師學習培訓的力度還不夠，今后將進一步加大培訓，請進專家學者開設講座，加強自身學習，不斷提升教師自身素質，為教學提供人才支撐。
學校現有多項教學平臺、同時有些學科還開始使用多種APP教學軟件服務教學，今后將繼續開發這方面的創新使用案例，進一步探索運用免費資源。
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關鍵詞：計算機；變化；應用；發展趨勢
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02
一、引言
人類自古以來，為了能使計算更加簡便、快速，對計算工具一直進行著探索。從最早用石子，樹枝計數，之后用算盤等一些簡單的物理計算工具，再到電子計算器等每一次新的計算工具的出現都是人類的進步。由于近代科學技術的發展，20世紀初電子管的發展大大促進了計算工具的發展，1946年美國賓尼法尼亞大學和有關科研機構聯合研究，制造出世界第一臺電子計算，它的問世開創了計算工具新的時代，深刻的影響著人類的發展。由于當時的科學技術限制，計算機的體積、重量都巨大并且運行成本昂貴，只適用于軍事領域當中用來計算數據。隨后的時間里人們對計算機開始了不斷的研究，到了上世紀80年代，由于計算機成本的下降，計算機開始在許多政府部門、大型企業以及科研機構中開始使用。之后隨著微電子技術的發展，微型處理器（CPU）的誕生徹底改變了計算機的面貌計，使計算機成本迅速下降，體積也縮小很多，使計算機開始進入家庭，從此打開了信息時代的大門。到了新世紀由于集成電路研究和應用，促使計算機廣泛的運用于各行各業。
從世界上第一臺通用電子計算機ENIAC誕生至今, 計算機在我們的生活中扮演著越來越重要的角色并且不斷地改變著人們的生活方式，促進著社會的進步，創造著更加輝煌的人類文明，通過實踐的證明它無疑是迄今為止人類最偉大的發明之一。計算機的發展也深刻的影響著中國，近些年來在我國，隨著計算機科學技術的發展，計算機更加深入、廣泛的應用于國防建設領域、教育領域、商業領域以及工業領域等社會生活的各個領域，同時在改革開放大發展大跨越的背景下,我國計算機用戶數量與日劇增，計算機應用水平不斷提升,在通信、互聯網、多媒體應用、電子商務方面都取得了不錯的成績，這些都有力地推動著我國計算機技術地發展。以下主要就是對當今我國計算機在各領域的應用及未來的發展趨勢進行闡述。
二、計算機在我國的應用現狀
（一）計算機在我國居民日常生活中的應用
新世紀是信息化的時代，人們需要獲取的更多領域、更高質量的信息。計算機的發展促進了我國信息化時代的發展，人們再也不用只通過報紙、電視來獲取信息，而通過計算機在互聯網上可以快速地獲取更多、更廣泛的國內外信息。另外隨著人們的生活水平地不斷提高，人們在物質生活得到滿足的同時更多開始注重精神生活，計算機與多媒體技術的完美結合極大的豐富了人們的業余生活。據統計，我國計算機用戶的數量成逐年遞增趨勢，計算機在公司、家中以及公共場所也越來越普及化。這些都說明我國居民的日常生活中越來越離不開計算機的使用。
（二）計算機在我國國防領域中的應用
和平與發展已經成為當今世界的主題，在這樣的大環境下各國軍事力量已經不在是簡單的武器和兵力的較量，國家的信息安全顯得格外重要。隨著計算機技術在我國國防領域中的廣泛應用，我國的國防事業正在朝著革命化、現代化、正規化方向發展。另外計算機技術在我國的航空航天方面也有著突出的表現，主要應用于對衛星發射和回收，火箭升天控制、宇航飛船運行操作等方面。
（三）計算機在我國教育方面的應用
21世紀計算機在我國教育事業中的應用得到了空前的發展，它被廣泛地應用到教育的不同層次和領域，促使我國教育事業走進一個嶄新的時代。計算機主要被應用于輔助教學方面，老師通過計算機可以播放教學課件，應用教學軟件模擬物理、化學實驗以及播放英文影音作品等方法打破了傳統教學的枯燥乏味，不僅充分的發揮教師的作用，而且還能激發學生對學習的積極性和主動性。其在教學管理上也有廣泛的應用，比如對考試卷實行計算機閱卷可以大大提高工作效率，也減少了誤判、錯判等情況。近些年來出現的遠程教育又是計算機在教育領域的另一個典型例子，它的出現打破了傳統的課堂模式，使人們在除課堂以外的場所，如家中、圖書館、辦公室等地均可以受到高質量的教育。另外計算機在我國的科研領域中也有廣泛的應用。
（四）計算機在我國工業領域的應用
隨著改革開放不斷地深入發展，以可持續發展為原則，要將我國原有的工業體系逐步向著機械化、自動化、信息化、現代化轉變，由粗放型經濟向資源節約型過渡，向著和諧社會的目標邁進，在這其中計算機及技術的應用是至關重要的環節。現如今計算機在我國工業領域中已經得到了廣泛的應用，其主要被應用在工業生產中的自動化控制、計算機輔助設計、
信息管理系統、機械地集成制造等方面并且效果顯著。工業化離不開計算機，其在企業的應用程度已經成為衡量一個企業優劣的重要指標之一，也是工業現代化程度的重要指標。
（五）計算機在我國商業領域的應用
計算機技術在企業管理、經濟管理、信息管理、電子商務等方面發揮著重要的作用，它幾乎涉及商業的各個領域之中，隨著計算機技術在商業領域應用地不斷加深，將會大大加速了經濟全球化的進程。
除了以上這些領域，計算機在其他領域也有廣泛的應用，它幾乎涉及社會發展和人類生活的方方面面，我們需要不斷對計算機進行深入研究，擴展其的應用范圍，使之能更好地服務于我們不斷發展的社會。
三、計算機在性能方面的發展趨勢
第一代計算機采用機器語言運行處理，到第二代出現了程序語言，第三代出現簡單操作系統，第四代采用windows操作系統至今，運行速度上由原來很慢到如今發展到幾十億次每秒的運算速度，用途也由最初只用于軍事科研發展到如今成為人人可以擁有，從其發展歷史我們不難發現，在應用方面需求的強大驅動下，再加上網絡技術迅速地發展，未來計算機在性能方面向著巨型化、微型化、網絡化和智能化的方向的發展趨勢。
（一）計算機功能方面的巨型化
在未來計算機應該具備超大容量的存儲空間，更快的運行速度（一般可以達到幾百億次每秒）以及功能方面更加多元化。另外在軍事領域和科研領域中還需要更大的存儲量、更快運行速度的超級計算機。
（二）計算機體積上的微型化
由于上世紀70年代集成電路迅速發展，使大規模、超大規模的集成電路在計算機中廣泛的使用，微型處理器(CPU)的誕生和不斷更新換代，大大降低了計算機的成本，縮小了計算機的體積。另外軟件行業地迅速發展和計算機外部設備趨于完善以及新的操作系統問世使得計算機操作起來非常簡便、功能強大。這些技術上的突破使微型計算機滲透進社會的各個領域中，逐步走進人們地生活。隨著新世紀微電子技術進一步地發展，計算機從體積上更趨于微型化，從臺式機到筆記本，再到現在的掌上電腦、液晶電腦、平板電腦等的出現使人們可以隨身攜帶計算機，隨時隨地使用它。未來計算機會不斷趨于微型化，還會出現體積更小的計算機。
（三）計算機的網絡化
由于信息通訊技術地不斷發展，將世界各地的計算機通過互聯網連接在一起，拉近了人與人之間的距離，使人們可以足不出戶就瀏覽到世界各地的信息、風土人情；使人們的溝通變得更加方便；還使網絡中的資源得到極大的共享。未來計算機網絡化會進一步加深，范圍越廣。
（四）計算機的人工智能化
我們現在所用的第四代計算機在運行速度和功能方面都已經很強大了，但是比起人腦的邏輯能力就顯得笨拙，人們一直在探索如何能讓計算機能夠具有人的思維，使人與計算機可以溝通交流，這也正是第五代計算機所要達到的目標。將人工智能與計算機結合使之能具備人的邏輯判斷能力，可以學習、思考以及與人類交流。到那時，人們再也不用通過編碼程序來運行計算機，而是通過發出指令或提出要求操作計算機。
（五）其他技術在計算機中的應用趨勢
我們現在所用的微型處理器的基本元件是晶體管，由于處理器不斷地更新換代，硅技術的發展也越來越接近其自身的物理極限。要打破限制計算機硬件發展的瓶頸，我們要從計算機的結構、元件等方面加以改革使之發生質的飛躍。隨著高新技術的不斷發展，為計算機發展提高了強大的動力，未來光電技術、量子技術、納米技術、生物技術都會與計算機結合創造出新型計算機。
四、結束語
計算機在我國社會的各個領域都得到了廣泛的應用，極大的促進了我國政治、經濟、文化的繁榮。新形勢下，我們還要繼續對計算機技術進行研究并同世界各國一道為計算機的發展而努力，使之能更好的服務于人類，促進人類社會文明。
參考文獻：
[1]唐偉.人工智能計算機的發展困境[J].中國科技縱橫,2011,(14))9-10
[2]馬忠峰.計算機應用的現狀與計算機的發展趨勢[J].黑龍江科技信息,2011,(7):78-78
[3]李尹浩.未來計算機的發展趨勢[J].中國科技縱橫,2010,(11):85-85
[4]張琳.淺談人工智能計算機的發展[J].科學咨詢,2010,(1):78-78
篇9
關鍵詞：智能錄播系統 常態化教學 音頻拾取 視頻切換
智能錄播系統是利用計算機網絡和多媒體技術將教學過程實時數字化的一種現代教育技術系統。智能錄播系統將傳統演播室延伸到普通教室，簡化了資源建設的流程，節約了人力，在錄制的同時還能提供網絡直播、點播等功能。這些特點使得智能錄播系統在高校精品網絡課程建設的大潮中蓬勃發展，成為一種應用廣泛的資源建設和網絡教學系統。
一、智能錄播系統的系統構成
目前市場上的智能錄播系統品牌和型號有很多，采用的技術和設備也各有不同。但從系統的整體結構上看，卻是大同小異，基本由以下功能模塊構成：師生視頻智能跟蹤模塊，教學內容顯示模塊，視頻切換模塊，音頻模塊和廣播錄制模塊，拓撲關系如圖1所示。
師生視頻智能跟蹤模塊：這個模塊包括教師跟蹤和學生跟蹤兩個子系統。教師跟蹤子系統負責自動精確定位主講教師位置并控制攝像機跟蹤拍攝，將教師視頻傳送至視頻切換模塊。學生跟蹤子系統是定位活躍學生(如發言的學生等)，功能與教師部分類似，只是定位精確性較低。目前的智能跟蹤方式主要有：圖像識別和觸發式(又包含空間網格、紅外觸發、超聲波觸發和外部設備觸發等)。
教學內容顯示模塊：負責將各種教學內容轉為視頻并傳輸到視頻切換模塊，包含計算機圖像子系統、板書子系統和其他教學設備(如實物展臺)子系統。
視頻切換模塊：智能錄播系統的核心，負責從多路視頻信號中選擇合適的信號傳送給廣播錄制模塊。視頻切換模塊選擇的視頻是否合適，直接決定了智能錄播系統能否如實準確地記錄課堂教學過程。
音頻模塊：包括拾音子系統和擴聲子系統。負責采集教學實時聲音和擴聲。
廣播錄制模塊：將視頻切換模塊傳送來的視頻信號和音頻模塊傳送的音頻信號合成為視頻課件，并進行網絡直播。錄制模式主要分成電影模式(單畫面)和課件模式(多畫面)。在本文中主要討論錄播系統的電影錄制模式(單畫面)。
二、智能錄播系統在常態化教學中的困境
所謂常態化教學是指普通的課堂教學，包括常態的教學過程、教學設施、教學方法和教學對象。這就要求錄播系統要盡可能小地影響師生的心態和教學過程。
錄播系統對師生心態的影響主要有兩個方面，一是事件的影響。當教師和學生知道這節課要錄像時，心理上總會有些緊張。有些教師在課件錄制過程中精神緊張，甚至說不出話來。而學生也會刻意隱藏或表現自己，表現出一定的反常情況。另一方面的影響是設備的影響。目前不少錄播系統在錄制課件特別是錄制師生交互時需要一些輔助的器材，如教師須佩戴無線話筒，而學生回答問題需要按搶答器等。這些額外設備的使用加重了師生的心理負擔，也容易引起一些錄制過程中的故障。比如，學生回答問題必須要按搶答器，畫面才會切換到該學生，如果學生忘記按搶答器或者其他學生按了搶答器，錄播系統就無法正確切換畫面。
目前的智能錄播系統對教學過程的影響不大。與傳統電視課程拍攝系統比較，錄播系統能和多媒體教學系統有機融合，現場也無需專業人員進行視頻切換操作等，教師一般只需要按一個按鍵就可以進行課程錄制。
從現有的自動錄播系統在常態化教學中的應用來看，主要存在3個問題：教師的跟蹤、教學視頻內容的切換以及聲音的拾取。
1 教師跟蹤部分存在的問題
教師在課堂教學中占主導地位，是教學信息的主要傳輸者。教師的圖像在課件中占很重要的地位。教師跟蹤部分應該能準確定位教師的位置，清晰呈現教師的神態和動作。而現有的錄播系統在這一點上還有不少問題。智能識別的跟蹤方式可以較為及時地跟蹤教師，但常會出現跟丟的情況(也就是所謂的“丟人”)，觸發式的跟蹤方式“丟人”現象較少，但容易在觸發臨界點(兩個觸發區域的相交區域)出現鏡頭反復搖擺的情況。這些問題都會產生影響教學的垃圾鏡頭。而且這些跟蹤方式往往有區域限制，不能覆蓋教室的范圍。有些教師習慣于在教室內走動講授，當其離開設定區域時錄播系統就無法準確跟蹤。另外，在跟蹤拍攝教師時，畫面的景別是固定的，一般是中景，即腰部以上。這種景別能比較好地展現教師的教容教態，但對教師的面部表情和全身動作無法表達清楚。
2 視頻切換模塊存在的問題
視頻切換模塊是智能錄播系統的核心，用來自動切換錄制的視頻內容。例如，當教師講解時，該模塊要選擇教師跟蹤子系統傳來的視頻；教師使用計算機時，該模塊選擇傳輸計算機的畫面視頻；當教師板書時，該模塊將錄播畫面切換至板書視頻；當學生提問或回答問題時，該模塊選擇學生跟蹤子系統的視頻。
總的來說，這些視頻內容之間的切換不外乎3種：人與人(PtP)、人與媒體(PtM)、媒體與媒體(MtM)，見表1。
通過分析主流的錄播系統，不難發現主要使用的切換方式有動作觸發、區域觸發和時間觸發。比如當教師觸動鼠標或鍵盤時，視頻切換模塊就選擇計算機信號輸出給廣播錄制系統，這就是一種動作觸發切換；當一段時間無鍵盤鼠標動作后，視頻切換模塊則切回教師圖像，這則是時間觸發；當教師走到黑板前進行板書時，切換模塊會切換到教師板書的視頻，教師離開黑板，則切回教師圖像狀態，這就是區域觸發。
視頻切換模塊在處理人與人、媒體與媒體的切換時，能夠比較好地完成，但是對人和媒體的切換還存在很大問題。人和媒體的切換也可以分成兩個部分，一是從人切換到媒體，另一個是從媒體切換到人。前者可以通過區域觸發或動作觸發來完成，而后者一般通過時間觸發來切換。以教師使用計算機教學來說，教師點擊鼠標顯示一張新的幻燈片，然后放開鼠標開始講解相關內容。智能錄播系統錄制的視頻內容和順序見表2。
開始時錄制的是教師的圖像，當教師觸碰鼠標或鍵盤時，切換模塊通過該動作觸發切換，將教師圖像切換到計算機圖像，完成人到媒體的切換。這種切換方法基于一個假設：教師動鍵盤或鼠標一定是要展示計算機的內容。如果這個假設成立，那么切換就非常及時，也比較準確。從教學實際來看，這樣設定基本可行。當教師觸動鼠標和按鈕后，在一定時間內不再有鍵盤或鼠標操作，視頻切換模塊則自動從計算機圖像切換回教師圖像。這里就存在一個非常關鍵的問題：“一定時間”是多少?5秒、10秒還是20秒?設置時間很小，計算機圖像顯示時間就會過短，學生還沒有看完PPT內容就切換成教師圖像。設置時間很長，計算機圖像顯示時間就會過長，學生將被迫長時間面對靜止的PPT內容。即使能為這張幻燈片設置一個非常合適的時間，但是每張幻燈片的內容不同，需要顯示的時間也不同，滿足
了這一張就無法滿足另一張。所以，如何從媒體視頻切換回教師圖像是目前智能錄播系統難以解決的一個問題。而這一問題的根本就在于現階段的錄播系統仍處于“自動”階段，離真正的智能還有很長的一段路要走。
3 聲音拾取方面的問題
錄播系統需要拾取的聲音包括人聲拾音(包括教師和學生)和教學設備的聲音。教學設備的聲音一般通過線路輸入直接接入錄播系統。人聲的主要拾音方式分有線話筒拾音和無線話筒拾音。無線話筒的拾音效果很好，而且不影響教師的移動，不過后期維護的工作量較大，如更換電池等，且教師和學生須額外佩戴無線設備也有違常態化教學的初衷。有線話筒拾音還可以分成強指向話筒拾音和弱指向話筒拾音。前者拾音效果好，但拾音范圍小，教師和學生的位置受限制；后者拾音范圍大，但拾音效果差，在錄制教師和學生語音的同時，環境噪音也會被錄制。要拾音范圍還是清晰度，目前的錄播系統的拾音就處于這種兩難境地。
三、基于常態化教學的智能錄播系統設計
一個真正的智能錄播系統要能完成以下設施或人員的工作：
1 多媒體教室
2 課件錄制系統
3 網絡廣播系統
4 稱職的攝像師(一個或多個)
5 專業的視頻導播人員
6 專業的調音師
讓錄播系統完成其他設施的工作并不難，難就難在讓計算機系統去完成專業人員的工作：攝像、切換和調音等。這也是目前錄播系統在常規化教學中遇到很大困難的原因。以目前的人工智能技術很難完全實現專業人員的功能，而且錄播系統的總價一般在20萬元左右，如果使用一些高端的人工智能技術肯定會使錄播系統造價飆升，進而妨礙錄播系統的推廣普及。所以基于常態化教學的錄播系統應該在現有技術的基礎上，通過更加科學的設計來完善。這個系統應包含：犯錯更少的攝像師、更能理解教學過程的導播和更加專業的調音師。
(1)犯錯更少的攝像師
錄播系統中跟蹤攝像的問題主要在于“丟人”和定位不準產生的垃圾鏡頭。要解決“丟人”問題可以采用觸發式跟蹤，要解決定位不準，可以通過改變觸發方式來實現?，F有的觸發方式一般是單區域觸發。該觸發預先利用紅外線或超聲波設定多個觸發區域，每個觸發區域對應一個攝像機位置(如圖2所示)。其過程是，當教師從觸發區域A進入觸發區域B時，攝像機立刻相應轉動，將畫面由“攝像機畫面1”改變為“攝像機畫面2”。如果教師再進入C區域則攝像機又將向右轉動，拍攝的畫面相應變成“攝像機畫面3”。設想一下，如果教師剛好在A，B兩個區域的交界處來回走動，一會進A區域，一會進B區域，攝像機就會跟著轉動，一會畫面1一會畫面2，這樣拍攝出來的鏡頭就會一直晃動，影響觀看者的學習效果。
要解決這種情況，不妨在觸發區域和觸發策略上做文章。可將觸發區域的數量增加，范圍縮小，攝像機的畫面包含3個觸發區域(如圖3所示)。其觸發策略是當教師在“觸發區域n”中時，攝像機畫面包含“觸發區域n-1”“觸發區域n”和“觸發區域n+1”。當教師在此3個觸發區內行動時，攝像機固定，位置不變。當教師離開這3個觸發區域，進入“觸發區域(n-1)-1”或“觸發區域(n+1)+1”時，攝像機開始跟蹤，畫面轉換成以該區域為中心以及其前后兩個觸發區域所組成的畫面。這樣就不會出現單區域觸發所引起的鏡頭晃動的問題。
通過上述方式，可有效降低錄播系統的錯誤率。但目前很難做到零錯誤。我們知道，即使是一名專業的攝像師也有可能犯錯，何況是一套計算機控制的攝像系統。關鍵在于，發生錯誤后如何修正錯誤，彌補錯誤的損失。因此，還必須有一系列的錯誤修正策略。比如，當跟蹤“丟人”時，攝像機應迅速切換到全景或由切換模塊切換到其他視頻畫面，這樣就能減少垃圾鏡頭。
(2)更能理解教學過程的導播
在錄播過程中，在何種情況下錄制相應的教學內容視頻是忠實記錄課堂實況的關鍵。這就要有一個好的導播。如果是人工錄制，可以由工作人員根據課堂的實際情況來切換各種視頻。錄播系統是靠動作觸發、時間觸發等方式自動完成切換，并非如人一樣能根據上課內容來準確切換不同視頻。如何讓錄播系統能夠準確地切換并錄制視頻?筆者認為最重要的就是要從教學過程入手，掌握基本的教學規律，設定不同的模式，以達到導播的基本準確。
例如，我們可以根據講課時依賴PPT的程度將教師分成3類，一類是非常依賴PPT，即PPT的內容和教師的口頭講授基本一致；另一類是很少使用PPT，即教師的上課內容多是口述，很少使用PPT；還有一類對PPT的使用介于前二者之間。然后根據這3種類型的教師我們可以設定3種不同的模式：PPT優先、教師優先和平均模式，它們的主要區別在于錄制課件時PPT顯示時間的長短。PPT優先模式下，從計算機的PPT內容切換到教師圖像需要20秒的時間，這樣學習者就有充足的時間觀看PPT的內容；教師優先模式下，切換等待時間設定為8秒，這樣學習者就能更好地聆聽教師的講授；平均模式則設置切換等待時間為12秒，平均分配PPT和教師圖像的顯示時間。
我們還可以根據教學過程的其他方面來設定不同的模式，滿足不同的教學需要。
利用圖像識別技術或許也能使錄播系統更加智能化地進行導播。以PPT為例，現在的圖像識別技術可以判斷出一張PPT上文字的數量，然后根據文字的多少，我們就可以設定PPT需要顯示多長時間。
當然，這些方法不能完全解決錄播系統的導播問題，但是可使導播更加貼近教學實際。
(3)更加專業的調音師
為了達到常態化教學的效果，應盡量避免使用后期維護較大、增加教師負擔的拾音設備，如強指向性的有線鵝頸話筒、手持式無線話筒、領夾式無線話筒等。從實踐中我們發現，使用強指向性吊桿話筒可以有效地實現常態化教學的拾音。具體操作如下：在講臺區域布置若干個強吊桿話筒，覆蓋整個講臺區域作為教師的拾音設備，在教室其他區域布置一些吊桿話筒作為學生的拾音設備。
另外，我們還需要一個更加自動化的音頻控制系統。這個系統要有以下功能：
①在拾取人聲時，能有效去除人聲以外的噪音，達到較高的拾音純凈度；
②自動控制音量，不論講話人聲音的高低，保證錄音電平始終一致；
③自動識別主講人，確保拾音的準確性；
④能清晰地擴音，不會引起拾音錯誤和回授。
在原有錄播系統的基礎上，通過以上三方面的改進，應能更好滿足常態化教學的需要。但是要真正做到基礎常態教學的智能錄播系統，還需要不斷探究教學過程的規律與先進的技術和設備。
參考文獻
篇10
關鍵詞 虛擬現實 網絡教學 人機交互
隨著計算機網絡技術的飛速發展，基于校園局域網絡的網絡教學已成為一種新的教學模式在各大高校迅速普及。為了進一步提高校園網絡教學的質量，更加真實地模擬實際課堂教學的情景，虛擬現實技術被廣泛地運用于其中，它給網絡教學帶來了新的發展模式。
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是一項涉及計算機圖形技術、人機交互技術、傳感與仿真技術、人工智能技術等領域的綜合集成技術。它是通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，利用計算機技術模擬產生基于三維數字模型的虛擬環境，形成一個以視覺感受為主，輔助聽覺甚至觸覺等可綜合感知的人工環境，使用戶作為參與者通過適當裝置設備，自然地、身臨其境地和虛擬環境進行體驗和交互操作。①針對校園網絡教學來說，建立更加真實的學習環境是提高網絡教學質量的關鍵。因此，合理有效地將虛擬現實技術運用于網絡教學之中，將會給網絡教學模式帶來積極的影響。
1 虛擬現實技術概述
1.1 虛擬現實技術的特點
（1）多感知性：多感知性主要是指除了一般人機交互所具有的視覺感知外，還具有聽覺感知、觸覺感知，甚至包括味覺和嗅覺感知等。理論上講，理想化的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知能力。
（2）沉浸感：沉浸感是指用戶在進行交互操作時，存在于虛擬環境中所能感知到的真實程度。在現有技術條件下，應最大程度地模擬真實環境，使用戶能夠全身心地投入到計算機創建的三維虛擬世界中。
（3）交互性：交互性主要是指用戶對虛擬環境內的物體的可操作程度和從環境得到的反饋程度。②
（4）構想性：構想性是指虛擬現實不僅要能使存在于此環境中的用戶獲取新的知識，提高感性和理性認識，而且要能使用戶產生新的構思，啟發其創造性的活動。
1.2 虛擬現實技術的分類
（1）沉浸式虛擬現實系統。沉浸式虛擬現實系統能夠為用戶提供完全沉浸的體驗，它需要借助頭盔式顯示器，數據手套等外部輔助裝置與虛擬世界進行交互。將使用者的視覺、聽覺與外界隔離，使其能夠全身心地投入到虛擬環境中去。這種虛擬現實系統十分復雜，對硬件和軟件的要求都很高，因此普及推廣難度較大，現階段僅適用于某些特殊領域。
（2）分布式虛擬現實系統。分布式虛擬現實是指多個用戶通過計算機網絡連接在一起同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經歷。多個用戶可對同一虛擬世界進行觀察和操作，以達到協同工作的目的。
（3）簡易式虛擬現實系統（桌面虛擬現實系統）。簡易式虛擬現實系統又稱為桌面虛擬現實系統，通常由個人普通計算機便可組成。它利用計算機屏幕作為觀察虛擬世界的窗口，用戶通過鍵盤、鼠標等普通設備便可實現與虛擬環境的交互。這種系統在環境的沉浸感上有所欠缺，但相對結構簡單，成本較低，便于應用推廣。
2 基于虛擬現實技術的校園網絡教學建設
網絡教學的主要目的是在實現信息資源最大限度共享的基礎上，培養學生積極自主學習的能力。一般的網絡教學，通常是將電子教材、教案、多媒體課件和授課視頻等教學資源放置于網絡上供學生自主瀏覽。這種方式在一定程度上缺乏傳統教學的真實感，也很難實現和學生進行動態交互，從而降低教學效果。虛擬現實技術正好能夠彌補這方面的缺陷，通過對真實教學環境的模擬，使參與者能夠身臨其境地學習，能夠更好地實現信息交互，達到更佳的教學效果。
從目前校園網絡的構建來看，大多數都是基于WEB頁面的B/S模式，并且從網絡教學的現實應用來看，不可能給每個學生提供高成本的硬件設備，所以要實現并普及基于數字式頭盔和手套的沉浸式虛擬現實系統，顯然是不太現實的。因此，作為應用并推廣普及于校園網絡教學的虛擬現實技術，目前應主要考慮簡易（桌面）式虛擬現實系統。這類系統只需要以學生個人計算機作為終端設備， 以計算機屏幕作為交互窗口，鼠標、鍵盤作為交互設備，就能與教學內容和虛擬環境進行靈活自由的交互。
2.1 虛擬現實應用于網絡教學的關鍵技術
將虛擬現實技術應用于網絡教學，更加真實地模擬實際教學環境，這其中主要涉及到的關鍵技術是對各種圖形圖像的立體化建模。VRML（Virtual Reality Modeling Language），虛擬現實建模語言的簡稱，它是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構的三維世界的場景建模語言，是一種面向web，面向對象的三維造型語言，同時也是一種解釋性語言。VRML采用文本格式來描述三維場景，使得整個虛擬世界的文件量遠遠小于傳統的三維動畫。③目前，VRML已經發展成為新的國際標準X3D。它在VRML的基礎上做了較多改動，是一種支持XML編碼格式的開放式3D標準。數據可以通過網絡實現實時交流，具有可擴展性、可移植性、頁面整合性等優勢。對于網絡教學中的圖像建模，可采用如QTVR（QuickTime Virtual Reality）等建模技術。QuickTime是Apple公司開發的一種圖像和視頻處理技術。QTVR是QuickTime技術的拓展，它不需要傳統虛擬現實技術所要求的特殊硬件設備，在普通的PC機上就可產生相當程度的虛擬現實的體驗。它不需要進行任何幾何造型，只需通過圖像采集系統采集真實世界的圖像、QTVR系統軟件處理離散的圖像，即可完成三維空間、三維物體的模擬。用戶操縱普通鼠標、鍵盤即可實現對三維造型的全方位觀察。
2.2 基于虛擬現實的網絡教學資源建設
將虛擬現實技術融入網絡教學之中，將傳統的教學資源利用虛擬現實技術更加形象化，真實化地展示給學習者，使之能夠在虛擬世界中得到更佳的學習體驗。因此，利用虛擬現實技術建立更加豐富完善的教學資源就是這種新技術能否取得成效的關鍵。
（1）虛擬校園建設。校園是學生學習生活的重要場所，傳統教學的教室是校園的一部分。在校園網絡教學中，沒有了實際的校園、教室的概念，對應存在的是虛擬校園和虛擬教室。通過虛擬現實技術，將實際校園中的建筑按一定比例以三維立體的形式表現出來，構建逼真的虛擬環境。一方面，虛擬校園能夠更加直觀真切地展示校園風貌，提升校園形象；另一方面，能夠為學生提供更加真實的環境感受，學生可以用虛擬的角色在校園中行走，與其他虛擬角色交流，可以選擇自己感興趣的課程進入虛擬教室進行學習。
（2）虛擬課堂建設。傳統的網絡課程一般主要包括電子教材、教案、多媒體課件等資源，基于虛擬現實技術的虛擬課堂，是在傳統網絡課程基礎上的一次提升。虛擬課堂以更加立體直觀的方式將各種數字教學資源呈現給學生，對于某一事物的學習，學生可以從多角度多視野進行觀察，獲得更加全面的認識。學生仍然以虛擬角色作為課堂的主角，能夠與虛擬現實技術所表達的教學內容進行交流互動，在不斷激發創造性思維的過程中進行自主探索性學習。
（3）虛擬實驗室建設。實驗教學是學生將理論知識應用于實踐的重要環節。在實際教學中，某些實驗設備成本較高，更新換代較快，從而導致許多學校實驗室設備陳舊，無法滿足相關技術的發展和學生的需求。某些實驗結論可能需要長時間觀察，某些可能還具有一定的危險性，這些實驗在實際完成上存在一定的困難。利用虛擬現實技術建立網上虛擬實驗室，包括對相應實驗室環境、實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源的建模，能夠較好地解決這些問題。④虛擬實驗室通過對現實實驗室的逼真模擬，使實驗者不僅具有真實的沉浸感，而且能夠通過鼠標鍵盤等外部設備與三維仿真產生的虛擬實驗儀器進行交互。在虛擬實驗室中，實驗者將不受時間空間和環境的限制，能從多角度反復進行實驗論證而不用擔心成本問題，有利于進一步培養學生的創新精神。
（4）虛擬圖書館建設。虛擬圖書館是虛擬現實技術在圖書館中的一種應用，它是傳統圖書館、數字圖書館功能的擴展和延伸。一方面，利用虛擬現實技術，可以對圖書館實體進行三維全景建模，當需要查找某一書籍時，讀者可像現實中一樣在其中漫游行走；可以將某些二維平面的數字資源三維立體化，給人更加直觀的感覺；同時還可以與人工智能等技術相結合，開發出更加完善的人機交互方式。⑤另一方面，虛擬圖書館也是一扇基于網絡的服務之門，它提供的是一種虛擬的網絡信息環境，通過校園網出口，用戶可在與之相連接網絡上的更加寬廣的空間中進行搜索，獲得更多更豐富的信息資源。
3 結束語
虛擬現實技術能夠為學習者提供更加真實的學習體驗，將其融入網絡教學是未來發展的一種趨勢。隨著虛擬現實技術的不斷成熟和完善，必將在網絡教學中發揮出越來越重大的作用。著力建設基于虛擬現實的各種網絡資源是進一步深入發展網絡教學的關鍵，在實際建設中，應該根據現有硬件和軟件技術條件的具體情況，采用相應的虛擬現實技術，以達到最佳的教學效果。
L芑鶼钅浚汗疑緇崢蒲Щ稹笆濉憊婊乙話憧翁狻緞畔⒓際醮俳蚪逃夥⒄溝氖抵ぱ芯俊分涌翁狻度沃敖逃盒M緲緯探萄вτ醚芯俊罰翁馀己牛築CA110020 隨著計算機網絡技術的飛速發展，基于校園局域網絡的網絡教學已成為一種新的教學模式在各大高校迅速普及。為了進一步提高校園網絡教學的質量，更加真實地模擬實際課堂教學的情景，虛擬現實技術被廣泛地運用于其中，它給網絡教學帶來了新的發展模式。
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）是一項涉及計算機圖形技術、人機交互技術、傳感與仿真技術、人工智能技術等領域的綜合集成技術。它是通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，利用計算機技術模擬產生基于三維數字模型的虛擬環境，形成一個以視覺感受為主，輔助聽覺甚至觸覺等可綜合感知的人工環境，使用戶作為參與者通過適當裝置設備，自然地、身臨其境地和虛擬環境進行體驗和交互操作。①針對校園網絡教學來說，建立更加真實的學習環境是提高網絡教學質量的關鍵。因此，合理有效地將虛擬現實技術運用于網絡教學之中，將會給網絡教學模式帶來積極的影響。
1 虛擬現實技術概述
1.1 虛擬現實技術的特點
（1）多感知性：多感知性主要是指除了一般人機交互所具有的視覺感知外，還具有聽覺感知、觸覺感知，甚至包括味覺和嗅覺感知等。理論上講，理想化的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知能力。
（2）沉浸感：沉浸感是指用戶在進行交互操作時，存在于虛擬環境中所能感知到的真實程度。在現有技術條件下，應最大程度地模擬真實環境，使用戶能夠全身心地投入到計算機創建的三維虛擬世界中。
（3）交互性：交互性主要是指用戶對虛擬環境內的物體的可操作程度和從環境得到的反饋程度。②
（4）構想性：構想性是指虛擬現實不僅要能使存在于此環境中的用戶獲取新的知識，提高感性和理性認識，而且要能使用戶產生新的構思，啟發其創造性的活動。
1.2 虛擬現實技術的分類
（1）沉浸式虛擬現實系統。沉浸式虛擬現實系統能夠為用戶提供完全沉浸的體驗，它需要借助頭盔式顯示器，數據手套等外部輔助裝置與虛擬世界進行交互。將使用者的視覺、聽覺與外界隔離，使其能夠全身心地投入到虛擬環境中去。這種虛擬現實系統十分復雜，對硬件和軟件的要求都很高，因此普及推廣難度較大，現階段僅適用于某些特殊領域。
（2）分布式虛擬現實系統。分布式虛擬現實是指多個用戶通過計算機網絡連接在一起同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經歷。多個用戶可對同一虛擬世界進行觀察和操作，以達到協同工作的目的。
（3）簡易式虛擬現實系統（桌面虛擬現實系統）。簡易式虛擬現實系統又稱為桌面虛擬現實系統，通常由個人普通計算機便可組成。它利用計算機屏幕作為觀察虛擬世界的窗口，用戶通過鍵盤、鼠標等普通設備便可實現與虛擬環境的交互。這種系統在環境的沉浸感上有所欠缺，但相對結構簡單，成本較低，便于應用推廣。
2 基于虛擬現實技術的校園網絡教學建設
網絡教學的主要目的是在實現信息資源最大限度共享的基礎上，培養學生積極自主學習的能力。一般的網絡教學，通常是將電子教材、教案、多媒體課件和授課視頻等教學資源放置于網絡上供學生自主瀏覽。這種方式在一定程度上缺乏傳統教學的真實感，也很難實現和學生進行動態交互，從而降低教學效果。虛擬現實技術正好能夠彌補這方面的缺陷，通過對真實教學環境的模擬，使參與者能夠身臨其境地學習，能夠更好地實現信息交互，達到更佳的教學效果。
從目前校園網絡的構建來看，大多數都是基于WEB頁面的B/S模式，并且從網絡教學的現實應用來看，不可能給每個學生提供高成本的硬件設備，所以要實現并普及基于數字式頭盔和手套的沉浸式虛擬現實系統，顯然是不太現實的。因此，作為應用并推廣普及于校園網絡教學的虛擬現實技術，目前應主要考慮簡易（桌面）式虛擬現實系統。這類系統只需要以學生個人計算機作為終端設備， 以計算機屏幕作為交互窗口，鼠標、鍵盤作為交互設備，就能與教學內容和虛擬環境進行靈活自由的交互。
2.1 虛擬現實應用于網絡教學的關鍵技術
將虛擬現實技術應用于網絡教學，更加真實地模擬實際教學環境，這其中主要涉及到的關鍵技術是對各種圖形圖像的立體化建模。VRML（Virtual Reality Modeling Language），虛擬現實建模語言的簡稱，它是一種用于建立真實世界的場景模型或人們虛構的三維世界的場景建模語言，是一種面向web，面向對象的三維造型語言，同時也是一種解釋性語言。VRML采用文本格式來描述三維場景，使得整個虛擬世界的文件量遠遠小于傳統的三維動畫。③目前，VRML已經發展成為新的國際標準X3D。它在VRML的基礎上做了較多改動，是一種支持XML編碼格式的開放式3D標準。數據可以通過網絡實現實時交流，具有可擴展性、可移植性、頁面整合性等優勢。對于網絡教學中的圖像建模，可采用如QTVR（QuickTime Virtual Reality）等建模技術。QuickTime是Apple公司開發的一種圖像和視頻處理技術。QTVR是QuickTime技術的拓展，它不需要傳統虛擬現實技術所要求的特殊硬件設備，在普通的PC機上就可產生相當程度的虛擬現實的體驗。它不需要進行任何幾何造型，只需通過圖像采集系統采集真實世界的圖像、QTVR系統軟件處理離散的圖像，即可完成三維空間、三維物體的模擬。用戶操縱普通鼠標、鍵盤即可實現對三維造型的全方位觀察。
2.2 基于虛擬現實的網絡教學資源建設
將虛擬現實技術融入網絡教學之中，將傳統的教學資源利用虛擬現實技術更加形象化，真實化地展示給學習者，使之能夠在虛擬世界中得到更佳的學習體驗。因此，利用虛擬現實技術建立更加豐富完善的教學資源就是這種新技術能否取得成效的關鍵。
（1）虛擬校園建設。校園是學生學習生活的重要場所，傳統教學的教室是校園的一部分。在校園網絡教學中，沒有了實際的校園、教室的概念，對應存在的是虛擬校園和虛擬教室。通過虛擬現實技術，將實際校園中的建筑按一定比例以三維立體的形式表現出來，構建逼真的虛擬環境。一方面，虛擬校園能夠更加直觀真切地展示校園風貌，提升校園形象；另一方面，能夠為學生提供更加真實的環境感受，學生可以用虛擬的角色在校園中行走，與其他虛擬角色交流，可以選擇自己感興趣的課程進入虛擬教室進行學習。
（2）虛擬課堂建設。傳統的網絡課程一般主要包括電子教材、教案、多媒體課件等資源，基于虛擬現實技術的虛擬課堂，是在傳統網絡課程基礎上的一次提升。虛擬課堂以更加立體直觀的方式將各種數字教學資源呈現給學生，對于某一事物的學習，學生可以從多角度多視野進行觀察，獲得更加全面的認識。學生仍然以虛擬角色作為課堂的主角，能夠與虛擬現實技術所表達的教學內容進行交流互動，在不斷激發創造性思維的過程中進行自主探索性學習。
（3）虛擬實驗室建設。實驗教學是學生將理論知識應用于實踐的重要環節。在實際教學中，某些實驗設備成本較高，更新換代較快，從而導致許多學校實驗室設備陳舊，無法滿足相關技術的發展和學生的需求。某些實驗結論可能需要長時間觀察，某些可能還具有一定的危險性，這些實驗在實際完成上存在一定的困難。利用虛擬現實技術建立網上虛擬實驗室，包括對相應實驗室環境、實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源的建模，能夠較好地解決這些問題。④虛擬實驗室通過對現實實驗室的逼真模擬，使實驗者不僅具有真實的沉浸感，而且能夠通過鼠標鍵盤等外部設備與三維仿真產生的虛擬實驗儀器進行交互。在虛擬實驗室中，實驗者將不受時間空間和環境的限制，能從多角度反復進行實驗論證而不用擔心成本問題，有利于進一步培養學生的創新精神。
（4）虛擬圖書館建設。虛擬圖書館是虛擬現實技術在圖書館中的一種應用，它是傳統圖書館、數字圖書館功能的擴展和延伸。一方面，利用虛擬現實技術，可以對圖書館實體進行三維全景建模，當需要查找某一書籍時，讀者可像現實中一樣在其中漫游行走；可以將某些二維平面的數字資源三維立體化，給人更加直觀的感覺；同時還可以與人工智能等技術相結合，開發出更加完善的人機交互方式。⑤另一方面，虛擬圖書館也是一扇基于網絡的服務之門，它提供的是一種虛擬的網絡信息環境，通過校園網出口，用戶可在與之相連接網絡上的更加寬廣的空間中進行搜索，獲得更多更豐富的信息資源。
