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交互技术论文范文1
从完善国家及区域路网结构，全面促进国家及地区协调快速发展，加快皖西南地区社会经济综合发展速度，早日融入长三角洲地区，全面提升周边区域经济等方面考虑，起着积极作用。
2毛集枢纽互通立交互通区主要技术标准
2.1主线
公路等级：全封闭、全立交、双向四车道高速公路；设计速度：120公里/小时；路基宽27m，路面宽22.5m；设计荷载：公路—I级。
2.2相交道路
（合淮阜高速）公路等级：全封闭、全立交、双向四车道高速公路；设计速度：120公里/小时；路基宽28m，路面宽23.5m；设计荷载：公路-I级。
3毛集枢纽互通立交转弯交通量分析
根据交通量预测，主要交通流为永城合肥方向、祁门阜阳方向；次交通流为永城合肥、祁门合肥。
4毛集枢纽互通立交互通区控制因素影响
该互通立交布局的主要因素：合淮阜高速淮河大桥（距主线距离约1130m）、焦岗湖服务区（距主线距离约600m）、50万伏高压线、村庄、焦岗湖规划大堤、100兆太阳能光伏电厂等。
5毛集枢纽互通立交互通方案布局选型
由于受上述各种因素影响，同时考虑互通区相交道路的平纵指标，主线与合淮阜高速交叉处只能位于合淮阜高速的焦岗湖服务区与淮河特大桥之间，但该区域村庄密集，同时焦岗湖服务区与淮河特大桥间的间距又较小（1700m），因此该互通的布局选型存在较大的局限性。下面就互通的远景转弯交通量、工程造价、安全性及社会影响等方面，拟定三个互通方案进行比较。
5.1方案设计一
采用对称的部分苜蓿叶+定向匝道方案，主线及相关匝道与合淮阜高速交叉方式，采用上跨合淮阜高速。互通布设较紧促，匝道布设符合主转弯交通流向，安全性好；但互通与服务区之间无法设置辅助车道或集散车道相连，需改移服务区，社会影响差，工程总体规模巨大。
5.2方案设计二
采用变异苜蓿叶方案，主线及相关匝道与合淮阜高速交叉方式，采用上跨合淮阜高速。由于合肥祁门及阜阳祁门方向匝道分流点距服务区分合流点较近，互通与服务区之间需设置贯穿的集散车道做一体化设计。该方案基本满足主交通流需求，两条高速间的交通转换主要通过集散车道转换，对合淮阜的主线交通干扰小；但互通平面指标相对较低，交通组织较复杂，安全性较差，需对焦岗湖服务区匝道进行改造，拆迁量大，社会影响较差，施工期对服务区及合淮阜高速的运营有干扰，工程造价高。
5.3方案设计三
采用双“Y”型方案，互通布设于东南象限，主线及相关匝道与合淮阜高速交叉方式，采用上跨合淮阜高速。该方案祁门阜阳及阜阳祁门方向匝道分流点距服务区的分合流点距离较长，互通与服务区之间设置辅助车道贯通。该方案互通平面指标较高，对合淮阜的主线交通流及服务区干扰小，安全性较好，拆迁量小，社会影响较小，工程造价低；但互通匝道主交通流存在一定绕行。
5.4比选结论
方案三虽然主交通流存在绕行、合淮阜主线驶入服务区车辆与纵三汇入车辆存在交织，但互通远景各转弯交通量较小，同时互通区的匝道平面指标较好，对合淮阜的改造里程短，工程规模及拆迁小，社会影响小，施工期对合淮阜高速及焦岗湖服务运营影响小，安全性好，因此综合考虑方案设计三比较合适。
6结语
交互技术论文范文2
同步课堂(SynchronousClassroom)是班与班、学校与学校、学校与家长等之间协同教育课堂，能够实现班与班、学校与学校、学校与家长之间同步学习、同步检测、同步监管［16，17］．专递课堂或传递课堂专递课堂或传递课堂(TransferClassroom)是指通过互联网技术将优质的教育教学资源传递分布到同类学校，一起学习，扩大享受优质教育教学资源面，减少教师数量矛盾［18］．
2移动互联网技术下的教师职业
假如成都七中的所有课程传送到农村中学，可能农村中学的学业成绩还更好，因为他们不仅聆听了西南地区最优秀教师授课，而且本校老师还可以再做辅导［19］．这个事例给我们几个启示:第一，教师职业不可再垄断，第二，教师职业主次可替代．第三，教师职业只是暂时性的．如果一个草根的讲课比你还好、比你更出色，任何一个学校都会接受这个草根的讲课，即使这个学校不接受，学生可以去课程超市(CourseSuper-market)购买这个草根的课程资源或者直接运用移动互联网技术通过流量付费等方式直接联接这个草根的课程资源．这个草根无须亲临现场讲授，只要通过移动互联网技术就可以实现这个草根给这个学校的学生授课，而你过去所谓的主讲教师，现在充其量就是一个配角，一个副手，一个辅导老师．也就是说，移动互联网技术会将一个教师职业主次进行颠覆．因此，不管你主讲什么课程，不管你是什么职称，不管你是什么学历学位，甚至不管你是985、211工程大学还是一般的学校，如果你不努力学习、不认真钻研业务、不去做科学研究，即使管理者不请你“下课”、不让你出局，最终你会移动互联网技术等所淘汰．
3互联网技术下的应对策略
3．1教师职业再造
移动互联网技术背景下，任何一个教师一定要及时学习专业业务知识、掌握专业新技术、开展科学研究，及时了解移动互联网、大数据、物联网、云计算等新技术并如何运用于教学之中，做好教师职业主体、客体转换的心理准备，主讲教师、辅导教师适时交替，由过去的知识、技术、能力传递者转变为指示、技术、能力的辅导者，以至于不会产生心理落差．因为每个班级不是配备主讲教师而是配备辅导教师、更准确讲是学习助手的时代一定会来到，进一步的发展将会出现十分专业的学习助手，他们只负责某一单项教学内容，而不是传统的教师职业，教师职业将会出现新的分工，教师职业再造，教师职业资格证不可能是永久性的，只是一个短暂时间内的代名词．
3．2教学过程再造
由于移动互联网技术普遍应用，教学实施过程中，教师更多的是适时监控，根据教学进度，引导学生重点学什么内容，并在此过程中辅导学生如何学习，解决学生学习过程中遇到的各种问题，解释学生学习过程中的疑惑，无须满堂灌、流水式讲授，能做到“蜻蜓点水”式教学，实现数字化、感知化、智能化、互联化教学过程，教学过程再造势在必行．
3．3课程模式再造
在移动互联网技术背景下，一个教师要娴熟做到哪些内容讲或不讲、讲的话又怎么讲、采取哪种课程模式去实施，是采取慕课、翻转课堂、同步课堂或专递课堂课程模式，还是采取面授主讲与慕课、翻转课堂、同步课堂或专递课堂中某一种、几种相互结合的课程模式，这都需要教师对教学内容及其发展态势、学生学情及其意向等利用大数据技术进行分析，做到心中有数，实现课程模式再造．否则，任何一个教师都将面临被叫停、被“下课”．
3．4教学管理再造
在移动互联网技术背景下，教学管理不再是定点、定时、定人，可以没有教室、没有统一课表、无须专职主讲教师，不再是凭经验办事、凭经验去管理，面对这种情况，教学管理要充分运用大数据技术进行分析，任何一个环节的管理都需要排序，理出轻重缓急，做到用数据说话、用数据管理，实现教学管理再造．
4结束语
交互技术论文范文3
在当前技术条件支持下，基于CMTS（电缆调制解调器终端系统）的技术方案以混合光纤同轴电缆网作为基本载体，通过数字调制的方式实现对音频、视频以及数据信号的传递，并面向用户提供建立在宽带基础之上的IP接入服务。IP宽带相关的功能业务均能够在CMTS技术的接入支持下完成（包括互联网接入业务、局域网互联服务、多媒体应用增值服务等在内）。同时，电缆调制解调器终端系统作为实现用户终端与光纤同轴电缆网交互连接的重要设备之一，能够在处理通信协议以及转发关键数据信号的基础之上，完成对射频信号的调制解调处理工作。同时，在有线电视网络系统作用之下，所应用的电缆调制解调器技术标准主要有三种类型：其一是IEEE下的802.14标准；其二是DVB联合DAVIC的DVB-RCC标准；其三是MCNS的DOCSIS标准。以上三类标准中，以第三类，也就是DOCSIS标准的应用最为广泛。该标准1.0版本当中，对电缆调制解调器终端系统-电缆调制解调器的基本体系与结构进行了规范，形成了建立在时分多址技术基础之上的物理层以及介质访问控制层需要遵循的操作协议。1.1版本中，以1.0版本为基础，在系统运行中增设了有效负载包头抑制技术以基于QoS的动态分配工作机制，其目的是提高系统上行通道的数据传输质量，同时提高对传输期间的抗噪性能。在1.1版本基础之上发展形成的2.0版本增设了能够对噪声以及干扰进行有效抵抗的调制技术，同时增加了上行通道的数据传输流量，从而使传输能力方面上行通道与下行通道基本均等。后期发展形成的3.0版本属于本技术的成熟版本。该版本系统组织通过模块化-有线调制解调系统实现，对介质访问控制信息处理与边缘信息处理相互分离，通过引入EdgeQAMs技术的方式，能够在保障信息处理质量的同时，使设备投资能够得到明显的控制。除此以外，在3.0版本作用之下，能够直接支持IPV6版本技术，且资源可以在对频道进行集中捆绑的基础之上达到统计复用的目的，从而使整个带宽的运行效率得到提升。在交互式有线电视网络改造中，采取基于电缆调制解调器终端系统技术方案的主要优势集中表现在以下三个方面：其一是在网络线路符合标准要求的条件下，整个终端系统的运行安全且稳定，网络内相关装置的安装便捷且迅速，不需要在用户家庭终端重新布线，节约了工作量，并降低了工作难度；其二是该技术方案下所遵循的技术标准以及相关产品设备成熟度高，在西方国家有比较广泛的使用。可以通过在光电网络系统中开展电缆调制解调器终端系统技术业务的方式，同时兼顾接入率以及成本效益目标的实现；其三是该技术方案下实现了对混合光纤同轴电缆网网络资源的充分利用，覆盖范围广，且成本理想，业务开展能够面向全区域进行，用户发展速度快。
2点对点光以太网技术
在对有线电视网络进行交互式改造的过程当中，可以通过引入以太网交换机结合媒质转换器的组网方案引入点对点光以太网技术，支持其实现交互双向的运行目标。在这一改造过程当中，电信号通过媒质转换器的干预转化为光信号，发挥光信号的独特优势，使其能够以光纤媒质为载体，实现长距离的传输。因此，在点对点光以太网技术当中，媒质转换器所发挥的功能与光纤收发器功能是完全一致的。需要注意的一点是：在采取点对点光以太网技术对有线电视网络进行交互式改造的过程当中，光信号的传输是通过点对点关系实现的，因此，从机房开始到每个独立的接入点，都应当设置一根独立运行的光纤线路，同时还需要在接入点以及机房内分配独立的光纤收发装置，形成一种建立在单光纤-双向点对点基础之上的传输系统，除了能够避免光纤线路大量消耗的问题以外，还能够显著提高光纤收发器系统在网络管理方面的水平，使系统建设成本得到合理的控制。在采用点对点光以太网技术对有线电视网络进行交互式改造期间，需要遵循由IEEE所制定的802.3-2005标准，对点对点的标准进行了制定，主要有两种方案：其一是传输速率取值为100Mbit/s，传输距离取值为10.0km；其二是传输速率取值为1000Mbit/s，传输距离取值为10.0km。在此基础之上，还可通过引入波分复用技术的方式，确保单光纤线路上行、下行的交互式传输。同时，在802.3版本标准当中，还引入了点对点光以太网技术所需要遵循的光接口物理参数要求，对依附于以太网网络的链路监控功能以及环回测试功能进行定义（环回测试功能当中进一步涉及到包括操作、管理以及维护在内的三个方面的功能）。发展至今，点对点光以太网技术下的相关接口期间发展比较成熟，供应商多，成本低廉，现行标准中对光模块的指标要求均能够得到满足。在交互式有线电视网络改造中，采取基于点对点光以太网技术方案的主要优势在于：其一是成本价格低廉；其二是整个系统运行操作比较简单，且维护管理工作难度低；其三是整个系统运行期间能够实现真正意义上的带宽独享，因此认为点对点的光以太网技术方案非常适用于对企事业单位或局部地区初期改造中有线电视网络的联网工作中。
3基于同轴电缆的以太网传输技术
基于同轴电缆的以太网传输技术是一种建立在同轴电缆基础之上，以以太网数据信号为传输对象的通信方案。在同轴电缆以太网传输技术的支持下，可通过电缆载体，将机房→小区（或者是大楼）期间所产生的数据信号传递给用户终端，从而满足用户端在开展多业务条件下对宽带所提出的较高要求。在基于同轴电缆以太网传输技术的支持下，可采取的传输方式主要有两种类型：第一种是建立在调制基础之上的传输方式；第二种是建立在基带基础之上的传输方案。其中，对于以调整为基础的同轴电缆以太网传输技术方案而言，为了能够确保某个特定频段通过调制解调的方式获得对应的以太网信号数据，就需要依赖于对正交频分复用技术的应用，然后再通过耦合的方式，实现以太网数据信号在同轴电缆上的传输目的。而对于用户端而言，则可以通过应用类似调制解调器的方式，对同轴电缆上所调制的信号进行解调处理，恢复为基带形式的信号，然后在以太网接口支持下，面向终端用户提供相应的服务。在这一过程当中，用户端所产生的回转信号在经过调制处理后加载值电缆网上进行传输，到达头端后完成一个传输循环。在这一传输期间，由于所引入的调制解调方案以及错误校验技术比较先进且高效，故而物理层的数据传输速率明显高于其所提供的带宽，因此认为基于调制的同轴电缆以太网传输技术能够为后期用户高带宽的接入需求提供必要技术支持。本方案的主要优势在于：其一是能够支持用户端较高的带宽需求，支持QoS的实现，且支持网络管理的集中性开展；其二是能够延长信号数据的有效传输距离，增强实用性。而对于以基带为基础的同轴电缆以太网传输技术方案而言，整个传输期间多引入无源性设备，建立在802.3版本协议基础之上，通过引入频分复用技术的方式，实现对有线电视信号以及以太网数据信号的相互结合，使两类信号能够在同一根电缆线路中实现共缆传输。该技术方案多适用于分配比较集中的小区，且数据信号要求至少覆盖至楼道，因此对于常见的树形网络结构而言，该技术有一定的局限性。
4结语
交互技术论文范文4
首先,信息技术课不同其它学科,它更有利于培养学生的创新能力。计算机的操作是建立在各种软件的基础上的,从这一点上讲,计算机教学其实就是在教学生如何使用软件,而现在各种软件涵盖了各个方面,同时新软件更以惊人的速度层出不穷,因此在教育过程中,不可能使学生掌握每一种软件的使用。
一、兴趣是学生学习的基础,也是激发创新的源动力。
信息技术课主要学习的工具就是计算机,在利用计算机进行教学的过程中,应重视挖掘和体现信息技术课程的趣味性,教学软件的选择要注意操作难度,所教内容要适当,而且要有一定的趣味性、娱乐性。在学习过程中,教师可通过教师可通过生动的寓教于乐的学习软件将教材中有关内容生动地展示给学生,使学生产生兴趣,使课堂教学变得生动形象活泼。
例如,在教学完第4课《初识windows98》后,在学生初步掌握鼠标五种操作方法后,就可以利用windows98自带的扫雷、纸牌等游戏让学生迅速掌握鼠标的左右单击、双击、拖动等操作。学生在游戏中不知不觉地掌握了鼠标的使用,而且在不断的思考、总结游戏中的规则中,提高游戏成绩,这对培养学生的操作能力,思维能力有很大的帮助,在玩中学,在学中玩,不仅能够让学生迅速入门,还能培养学生的动手能力,训练其思维,激发学生的学习兴趣。
交互技术论文范文5
【关键词】体感交互技术；体感教育；幼儿教育
【中图分类号】G612 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4604（2016）01/02-0035-04
近年来，体感交互技术、云计算、大数据、移动互联网等技术飞速发展，不仅推动了社会经济的巨大变革，也为教育的发展带来了重大机遇和挑战。在“互联网+”和信息技术高速发展的时代，幼儿教育如何接受这一轮技术变革浪潮的洗礼，是一个值得深入研究的课题。其中，体感交互技术在幼儿教育中的应用就是一个值得我们深入研究的问题。
一、体感交互技术的概念与发展：以Kinect为例
（一）体感交互技术的概念
体感交互技术（Motion Sensing Interaction Technology）是指人们能够直接运用手势、肢体动作、语音、眼球转动等方式与计算机及其相关设备进行互动的新型自然交互技术。体感交互技术强调创造性地运用手势、肢体动作、语音等方式与计算机进行交互，无需为实现人机互动而额外学习，从而减轻了人们学习鼠标、键盘等非自然操控方式的负担，使用户关注于任务本身。〔1〕体感交互技术的出现在人机交互（Human-computer Interaction，HCI）技术发展进程中具有里程碑意义。继键盘、鼠标和多点触摸人机交互方式之后，体感交互被称为“第三次人机交互革命”。
在体感交互技术发展过程中，Kinect的出现具有十分重要的意义。Kinect是微软公司开发的一款姿态传感输入设备。从词源上看，Kinect一词是Kinectics（动力学）和Connect（连接）的合成。〔2〕Kinect主要由一个彩色摄像头、一对深度传感器、一组麦克风及一个马达构成，作为XBOX360外接的3D体感摄影机和新一代体感设备，它具有即时动态捕捉、影像辨别、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能，能够捕捉使用者的动作、面部表情、语音等，从而让用户摆脱传统输入设备的束缚，实现直接通过自己的身体控制终端的目的。
Kinect体感交互技术是人机自然交互技术的重大发展， Kinect实现的“手势、深度和骨骼追踪”是人机自然交互技术最基础、最实用的内容。“手势、深度和骨骼追踪”的组合，对人体基本姿势进行了定义和匹配，从而实现了通过身体的自然交互控制计算机的目的。〔3〕与传统输入设备如键盘、鼠标等不同，Kinect直接通过用户的身体来控制终端，用一种最自然、最自由也是最柔软的方式与装置和环境产生交互，有效减少了硬件设备对用户的束缚，进而降低了用户的认知负荷，提高了用户的参与度，加深了用户的情感体验等。因此，Kinect具有巨大的应用潜力。〔4〕
基于Kinect体感交互技术的教育产品是一种情境化的、自然交互的学习工具，可以为学习者提供与现实世界相似的虚拟或仿真情境，让学习者 “身临其境”地获得拟真实的、鲜活的学习体验，真正实现寓教于乐、寓教于动。
（二）体感交互技术的发展和应用前景
2008年，在美国举行的国际消费电子展（CES）上，比尔·盖茨提出了自然用户界面（Natural User Interface，NUI）的概念，并预言人机交互将在未来几年内有很大的发展，键盘和鼠标将逐步被更自然的触摸式、视觉型以及语音控制等技术所代替。与此同时，“有机用户界面”（Organic User Interface）也悄然兴起，主要包括生物识别传感器、皮肤显示器等，实现大脑与计算机的直接对接。这些技术无疑会对人类生活产生重大影响。从比尔·盖茨提出NUI概念到现在不过短短几年，一系列人机交互新技术，包括第六感设备、增强现实、多点触摸、追影技术、虚拟现实、语音识别、体感操作和脑机接口等相继诞生，从二维空间扩展到三维空间，从接触式逐渐转变为非接触式。当前，体感交互（ Gestural Interaction）从众多自然人机交互技术中脱颖而出，成为最前沿的研究领域之一。〔5〕
目前体感交互技术的使用已非常广泛，涉及虚拟应用（如体感试衣）、3D建模、机械控制、虚拟乐器、虚拟娱乐、虚拟实验、游戏操控、康复训练等多个领域。〔6〕Kinect已被广泛用于教育及医疗康复领域。中国台湾地区的Chiang等人运用Kinect体感交互技术训练老年人的手眼协调能力；美国明尼苏达大学儿童发展研究所的研究人员借助Kinect体感交互技术收集和跟踪儿童的语言和行为，协助开展自闭症的相关研究。美国罗彻斯特理工学院的Darren Stanley通过Kinect体感交互技术收集被试在持续性操作测验中肢体和头部的姿势以及动作来测试其注意力水平。体感交互技术在教育上的应用是一个特别值得关注的问题。
二、体感教育：体感交互技术在幼儿教育中的应用
（一）体感教育的概念
体感教育目前还没有统一的定义，本文尝试将其界定为：以体验式学习理论、情境化学习理论和具身认知理论为基础，将体感交互技术以及其他多媒体技术、3D技术和AR增强现实技术等应用于教育的过程。其中，幼儿教育中体感教育通常是指让幼儿通过各种身体动作，如挥手、伸展、奔跑、跳跃等操控三维场景中的人和物，并与三维场景中的人和物进行互动，将学习、体验、探索、运动和游戏融为一体。体感教育有一个特别的优势，它可以通过体感交互技术将幼儿原本无法直接体验的内容，如海底探索、太空旅行、火灾地震防范等，以接近真实的三维场景呈现给幼儿，让幼儿获得拟真实的体验。
体感交互技术给人们带来了全新的体验：拟真实的情境、身体的直接参与等。它有助于学习者（包括幼儿）获得更为丰富的认知和情感体验，帮助学习者开展深度浸入式的学习以及角色扮演式学习等，从而弥补学习者无法在真实情境中体验学习的缺憾。体感教育出现不过短短几年，已经引起了广泛关注。2011年美国弗罗里达科技教育峰会上，来自佐治亚州社区学校的教育学家Janice Sinclair分享了他将AR技术应用于幼儿教育的心得。他认为，在幼儿教育中运用3D产品颇受幼儿的欢迎。幼儿非常喜欢和拟真实的虚拟环境中的动物们交流、玩耍，乐此不疲，原本枯燥的学习变得非常有趣。卡内基梅隆大学人机交互研究所最新的一项研究显示， Kinect游戏是比手机游戏或平板电脑游戏更有效的学习方式。幼儿通过Kinect搭建积木比通过移动平台游戏的效果更好。他们在测试中分别给两组幼儿发放了平板电脑或笔记本电脑以及Kinect体感交互技术装置和专用的投影大屏幕，结果发现，使用Kinect体感交互技术装置的幼儿学习效率更高，搭建的作品更稳固，而且幼儿非常喜欢Kinect游戏。由此可以看到，游戏和拟真实情境的结合对提高幼儿的学习能力具有积极的作用。
（二）体感教育的特点
1.沉浸性
体感交互技术创造的拟真实情境，打破了幼儿和学习对象之间的隔阂， 幼儿被“嵌入”到游戏场景中，“身临其境”地获得真实体验。游戏过程中，幼儿所有的感觉器官和注意力被调动， 通过特定的角色扮演，完全投入到学习活动中，从而进入心理学家米哈里·齐克森米哈里 （Mihaly Csikszentmihalyi） 所说的“心流”状态。
2.交互性
体感交互技术条件下的人机互动，是使用者（幼儿）与计算机产生的3D虚拟环境的实时互动。此外，还包括虚拟环境中多人游戏时自发出现的同伴互动、师幼互动和亲子互动。
3.娱乐性
游戏是体感教育的主要途径，因此，体感教育具有较强的娱乐性和游戏性，对幼儿具有极强的吸引力，可以充分激发幼儿的兴趣并保持幼儿的注意力。
（三）体感教育的作用
首先，体感教育可以拓展幼儿体验和操作的范围。《3～6岁儿童学习与发展指南》指出，幼儿的学习以直接经验为基础，在游戏和日常生活中进行。成人应理解幼儿的学习方式和特点，珍视游戏和生活的独特价值，为幼儿创设丰富的教育环境，最大限度地支持和满足幼儿通过直接感知、实际操作和亲身体验获取经验的需要。然而，现实生活中，特别是在现代化城市生活条件下，幼儿能够直接感知体验的对象十分有限，而海底世界、航空航天、天文现象、水下探险、史前文明、恐龙时代等更不可能直接感知。体感教育可以创造出接近真实的三维场景，让幼儿化身宇航员遨游浩瀚的宇宙，穿上潜水服畅游神奇的海底世界，还可以用肢体动作操控猎豹在非洲大草原上捕猎。这种情景式、沉浸式的学习方式，打破了时间和空间的限制，能充分满足幼儿的好奇心和求知欲，培养他们的想象力、冒险精神和探索精神。
其次，体感教育可以成为幼儿开展运动、锻炼身体的有效途径。与电脑游戏、手机游戏相比，体感交互技术与运动高度关联。体感教育活动的设计也多将动作和运动嵌入到整个教育活动中。美国田纳西大学的一项研究表明，体感游戏将成为幼儿锻炼身体的绝佳途径。该大学健康饮食和体育实验室的哈利雷纳（Hollie Raynor）博士表示，体感游戏比缺乏科学指导的户外活动的锻炼强度大，锻炼效果也更佳。2010年10月，美国心脏协会对购买体感游戏设备的玩家进行调查后发现，体感游戏不但可以让玩家在游戏的同时进行运动，还能在无意中改变玩家非游戏时间的运动习惯。参加调查的2284名玩家中，有58%表示，他们现在不仅在游戏中运动，在平时生活中也增加了户外运动，例如慢跑、散步或打网球等；68%的玩家认为，他们每天应该进行更多的体力活动。〔7〕此外，体感教育也将改善由传统网络游戏带来的诸多问题，如网瘾、长期保持不变的坐姿和盯着屏幕看可能对躯体和眼睛带来的伤害等。
再次，体感教育可以使幼儿的科学教育“活”起来。体感交互设备可以使幼儿园的科学活动室真正“动”起来。一直以来，科学教育都令幼儿园教师头疼，因为缺乏相应的科学知识、科学教育资源以及专门的培训，幼儿园科学教育活动往往很难有效开展。许多幼儿园的科学活动室装修豪华，却几乎沦为摆设。体感交互设备的引入可以帮助幼儿园教师有效开展科学教育活动，例如，幼儿可以“穿上”潜水服在神奇的海底世界，与海豚、海龟、鲸鱼互动，也可以直观地了解地震、火灾等自然灾害，等等。体感交互设备能够大大提高幼儿园科学活动室的利用率，使幼儿园的科学教育落到实处。
最后，体感教育有助于幼儿园安全教育的有效开展。引入体感交互设备，幼儿园的安全教育不再仅仅停留在书面，教师可以让幼儿在虚拟的真实场景中体验特定的安全情境，自然地形成安全意识。如，“消防安全”体感课程就可以帮助幼儿学习如何灭火及逃离火场，“地震逃生”课程则可以帮助幼儿了解地震时正确的应对方法。
三、体感交互技术应用于幼儿教育的问题与展望
毫无疑问，和任何新生事物一样，体感交互技术应用于幼儿教育面临诸多质疑和挑战。“我们之所以需要人工物，是因为自然物不能满足我们的需要，人工情感的制造也是基于同样的理由。由此我们可以持这样一种态度，即人工情感如果实在对我们有用，能用它来解决我们的困难，产生出真实的人性的效果，其真假问题也就退居其次了。”〔8〕体感教育也同样如此。
体感交互技术不仅可以应用于幼儿教育，还可以广泛用于基础教育、特殊教育、职业教育以及康复训练等诸多领域。值得注意的是，体感交互技术仍处于发展初期，存在诸多有待解决的问题，如动作错误识别、过度识别、输入延迟等，这些都严重影响着人机交互的流畅性。〔9〕同时，现有的体感交互技术平台普遍缺乏触觉反馈体验，这是一个比较大的体验黑洞。〔10〕此外，现有的体感交互设备缺乏生理疲劳监测与反馈，〔11〕教师和家长无法有效监控幼儿的运动量。如何增强体感交互设备对幼儿动作敏感性的促进作用，如何让幼儿在利用体感交互设备游戏时实现钻、爬等复杂动作，如何增强体感教育活动的粘性，如何在同一时间增加更多玩家或满足多人操作需求等等，都是需要进一步探索的问题。体感教育活动的设计也面临实际困难和伦理风险，特别是在如何将教育、游戏和运动加以有机整合等方面仍面临诸多困难和挑战。
总之，体感交互技术以及体感教育还是刚刚出现的新生事物，它不是要取代幼儿在真实情境中的体验和操作，而是起到拓展、丰富和补充作用。我们相信，随着体感交互技术的进一步发展，体感教育将呈现出更大的活力和更为广阔的发展前景。
参考文献：
〔1〕〔10〕李青，王青.体感交互技术在教育中的应用现状述评〔J〕.远程教育研究，2015，（1）：48-56.
〔2〕 余涛.Kinect应用开发实战：用最自然的方式与机器对话〔M〕.北京：机械工业出版社，2012. [本文由WWw. dYlW.nEt提供，第 一专业教学论文，欢迎光临dYLW.neT]
〔3〕张诗潮，钱冬明.体感技术现状和发展研究〔J〕.华东师范大学学报：自然科学版，2014，（2）：40-49.
〔4〕赵洋帆，杜娜，等.用户运动信息反馈形式对体感操作用户体验的影响：一项基于Kinect的可用性研究〔J〕.应用心理学，2014，20（4）：367-374.
交互技术论文范文6
摘 要： 应用增强现实交互技术时，对用户动作的精确捕捉至关重要。Vizard环境对用户动作辨识度高，与增强现实设备广泛兼容。通过3DS MAX构建虚拟魔方模型，利用Python语言编程实现虚拟魔方的用户操作响应，研发了基于Vizard环境增强现实交互系统的虚拟魔方游戏，实现了虚拟魔方游戏的增强现实效果。应用结果表明，该方法能有效提高用户动作辨识精度，带给用户良好的感官体验。
关键词： 增强现实； 动作捕捉； Vizard； 虚拟魔方游戏
中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）07-53-03
Research on the application of augmented reality interactive technology in Vizard environment
Lin Chen， Lin Xiaobin
（Physics and Electronic Information Engineering， Minjiang University， Fuzhou， Fujian 350108， China）
Abstract： Vizard environment is high to the user action recognition and compatible with the augmented reality equipments widely. Building up 3D virtual Rubik's cube model by 3DS MAX， programming with Python language to realize the user operation response， a 3D virtual Rubik's cube game of augmented reality interactive technology in Vizard environment is developed， and the augmented reality effect for 3D virtual Rubik's cube game is realized. Application results show that the proposed method can effectively improve the accuracy of user action recognition and give the user a good sensory experience.
Key words： augmented reality； action tracking； Vizard； virtual Rubik's cube game
0 引言
融合了计算机视觉、图形学、图像显示与识别等多个学科成果的增强现实技术，是在虚拟现实技术基础上发展起来的，它将现实世界信息和虚拟世界信息融合，把原本现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过计算机等模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到现实世界，被人类感官所感知，实现对虚拟场景的现实感的增强[1-3]。在研发增强现实交互技术时，对用户动作的精确捕捉至关重要。
目前大量的增强现实开发技术是通过深度摄像头捕捉用户信息，并运用骨骼拟合来近似推断用户动作，对用户动作辨识精度有限，如Kinect等。而Vizard除了利用红外摄像头获取用户信息外，还可通过多个与用户特定部位绑定的定位设备来精确捕捉用户动作，从而在最大程度上真实还原用户的动作，很大程度上避免误判。且Vizard环境与其增强现实设备完美的结合，可轻松实现计算机图像与现实场景的融合。因此本文提出了一种基于Vizard环境的增强现实交互技术实现方法，利用该方法实现了对虚拟魔方游戏现实感的增强。实现结果表明了该方法的有效性和创新性，将Vizard引入研发增强现实交互技术中，有效提高用户动作辨识精度，带给用户良好的感官体验。
1 开发工具概述
1.1 3DS MAX概述
3DS MAX是美国Autodesk公司旗下Discreet分部开发的一款基于计算机系统的三维模型制作和渲染的软件，已成为使用最广的三维建模、动画和渲染工具。在建筑和室内设计、影视、游戏、教学及工程可视化等领域有广泛应用，能很好的满足高质量动画和设计的制作需求[4-5]。它具有建模功能强大，扩展性好，操作简单，兼容性强等特点。
1.2 Vizard概述
美国WorldViz公司研发了一款功能强大的虚拟现实开发平台软件Vizard，它基于C/C++，运用OpenGL扩展模块开发出的高性能图形引擎，利用它可使构建及渲染虚拟场景的效率大大提高，凭借其卓越的高效编程核心模块，将整个虚拟现实应用引领至一个高速高效且成本低廉的全新境界[6]。它的软硬件兼容性强，支持几乎当前所有的虚拟现实设备和业界标准的各种3D模型格式，内建虚拟人物库、优秀的物理引擎以及良好的扩展性，采用Python这款极具潜力又极易上手的脚本语言作为其编程核心，其发展前景毋庸置疑。兼容了世界上最广泛使用的增强现实追踪库ARToolWorks的Vizard与VideoVison研发的增强现实硬件装置如PPT，PPTWand，PPTEyes等的完美结合，可轻松实现计算机图像与现实场景的追踪与融合，增强三维虚拟场景的现实感。
2 基于3DS MAX和Vizard的虚拟魔方游戏设计与实现
虚拟魔方游戏由虚拟魔方建模和用户操作响应两个模块构成。建模模块实现用户能够像使用真正的魔方一样处理虚拟的魔方，该模块通过3DS MAX软件实现建模；用户操作响应模块实现用户可通过鼠标点击屏幕上的虚拟魔方来转动魔方或是改变其空间状态，该模块通过Python语言编程实现。
2.1 三维虚拟魔方建模
利用3DS MAX进行三维虚拟魔方建模，该模型设计需要获取的数据主要有魔方空间尺寸及魔方材质贴图。三维虚拟魔方模型构造的好坏，直接影响三维虚拟魔方游戏的真实度。在建立模型过程中应遵循一个原则：在能够保证视觉对象不失真的前提下，尽量采用最简单的模型，这样可以使后期虚拟魔方的渲染更流畅。
在建模过程中，首先构建魔方外形。在顶视图中创建一个盒子，设其长、宽、高值为60，细分段数为3。将构建好的盒子转为可编辑多边形。切换到修改面板，进入多边形子对象层级，框选多边形的所有面，选择斜切选项，将Bevel类型选项的参数设为By，深度值和斜切值分别设为2和1，完成魔方基本形的细加工。然后材质编辑。打开材质编辑，把一个样本球赋予魔方，把默认的标准材质更改为多重/子对象。魔方一般都是塑料制品，表面光滑，在圆角处会有高光效果，接下来对高光效果进行设置，进入标准材质的面板，将高光强度设为70，高光范围设为50即可。渲染后发现魔方棱角分明导致高光效果不明显，对魔方的相关参数作了如下调整：将网格光滑类型选为Classic，细分量的累接值设为1，光滑参数的强度值设为0.2。完成后的虚拟魔方模型以OSBG格式导入Vizard环境中，便于后续的用户操作响应实现。
2.2 用户操作响应实现
用户操作响应由视角切换和变换两个模块构成。视角切换模块可实现用户通过鼠标将视角切换到任意角度任意方向和移动到任何空间位置。视角变换模块能使程序根据用户在屏幕显示的魔方图像上不同位置点击以及不同方向拖动，来实现用户对魔方每个面的任意旋转操作。这两个模块实现的算法都是基于三维投影的空间几何原理，将用户的鼠标操作（如点击和拖动）转换成三维空间中的信息，再通过几何计算得出操作的响应，用户仅通过鼠标不同方式的操作完成魔方全方位视角切换和变换操作。
视角切换模块分为旋转和平移两种操作，分别由鼠标左键和右键完成，利用3D编程中鼠标捡取技术捕捉鼠标拖动的轨迹，获得鼠标在屏幕坐标位移（dx，dy），将鼠标左键位移矢量（-dx，-dy，0）作为转轴，鼠标移动路程作为转角，求得旋转变换矩阵，最后用矩阵乘法将变换矩阵复合到当前空间矩阵即可实现旋转操作。平移操作通过计算鼠标右键位移矢量，并将位移矢量作为魔方模型的平移量复合到空间变换矩阵即可实现。视角变换模块是另一种旋转操作即仅对魔方的某个面的旋转，保持魔方的位置不变。这种变换操作依然是通过鼠标拖动来实现，先捕捉鼠标的先前位置，计算其捡取射线选中的方块序号a，然后捕捉当前位置，计算其捡取射线选中的方块序号b，根据a和b查表判断是否构成对魔方某个面的移动，如果是，就对该面进行转动操作。利用Python语言编程实现上述的用户响应操作。实现结果如图1所示。
3 基于Vizard的增强现实交互技术研究和实现
3.1 搭建基于Vizard的增强现实框架
增强现实的框架包括场景获取、图像识别、三维跟踪注册或配准[8]和虚实融合显示等模块[9]。本文中基于Vizard的增强现实框架搭建包括软件和硬件框架两个部分，其中硬件框架的搭建由两个红外摄像头，方形定位器，PPTWand，PPTEyes和3D 眼镜组成，红外摄像头获取真实场景信息输入到系统中，根据用户设定的阈值将采集到的彩色图像转换为灰度图，进行连通域分析，找到匹配区域，系统会找出一个标识点，该标识会以红点的形式出现。然后将方形定位器与标识红点相互感应进行准确定位，以便与后期的软件框架搭建中的场景完美融合。软件框架的搭建主要由导入增强现实原型、设定图像转换阈值、驱动PPTWand和驱动PPTEyes组成，软件框架是运用Python语言编程配置与Vizard环境所兼容的增强现实追踪库ARToolWorks的相关参数模块，与硬件框架相结合提供完美的增强现实效果。
3.2 实现虚拟魔方游戏的增强现实
利用上述框架实现虚拟魔方游戏的现实感，提高用户的感官体验，具体实现步骤如下：打开Vizard环境的增强现实追踪库ARToolWorks的接口，从Tools菜单项中选择Inspector选项接收红外摄像头和定位器的信息。启动红外摄像头，获取真实场景信息，并读入到Inspector对话框中进行连通域分析，找到匹配区域，系统会确定出一个红色标识点，结合方形定位器定位匹配真实世界感应的区域。选择Vizconnect选项进行参数配置，建立与硬件框架的联系，配置参数项有Vizconnect_config_Desktop和Vizconnect_config_
CornerCAVE+Wand2014+PPTEyes，这两项参数配置由Python语言编程实现，包括头文件模块、输入输出模块、事件模块等14个部分。部分模块的代码如下。虚拟魔方游戏增强现实效果如图2所示。
import viz
import vizconnect
#Application Settings
def initSettings（）：
#将鼠标与PPTWand建立连接
viz.mouse.setTrap（False）
viz.mouse.setVisible（viz.MOUSE_AUTO_HIDE）
vizconnect.setMouseTrapToggleKey（''）
def initInterface（）：
#激活增强现实库接口
vizconnect.interface.go（__file__，live=True，
openBrowserWindow=True，startingInterface=vizconnect.interface.INTERFACE_ADVANCED）
#加载虚拟魔方魔方游戏
if __name__ == "__main__"：
initInterface（）
viz.add（'cubic.py'）
4 结束语
本文着重介绍了基于Vizard环境的增强现实交互技术的研发。该技术有效提高用户动作辨识度，给用户良好的感官体验，很好地体现了增强现实将虚实世界完美结合的独特魅力，进而增强了虚拟魔方游戏的现实感。下一步将利用该框架对工业部件拆装进行更深入的探索。增强现实技术融合了计算机视觉、计算机图形学、图像显示与识别等多个学科成果，将在传媒、医疗、军事、家居与工业、艺术、医疗、娱乐和教育等领域得到更广泛的应用和发展。
参考文献（References）：
[1] 王涌天，陈靖，程德文.增强现实技术导[M].科学出版社，2015.
[2] （美）穆勒.增强现实：必知必会的工具与方法[M].机械工业出
版社，2013.
[3] （美）基珀，（美）兰博拉.增强现实技术导论[M].国防工业出版
社，2014.
[4] 时代印象.3DS MAX 2014完全自学教程[M].人民邮电大学
出版社，2014.
[5] 陈波.3D巨匠：3DS MAX完全手册（建模篇）[M].科学出版社，
2012.
[6] Worldviz. Vizard virtual reality software [EB/OL]. http：//
/izard-virtual-reality-software
[7] 桂振文.面向移动增强现实的场景识别与跟踪注册技术研究[D].
北京理工大学博士论文，2014.
