1、基于虛擬現(xiàn)實技術的網(wǎng)絡課件寫作系統(tǒng)姚顧波北京師范大學現(xiàn)代教育技術研究所導師：何克抗教授 HYPERLINK /show/index.htm 論文展示摘 要 QuickTime VR是QuickTime Virtual Reality 的簡稱。是一種基于靜態(tài)圖象處理的，在微機平臺上能夠實現(xiàn)的初級的桌面虛擬現(xiàn)實技術，具有圖片級的細節(jié)分辨率，真實性專門強。它不需要數(shù)據(jù)手套、頭盔式顯示器等專門的硬件設備，它的出現(xiàn)使得以往專業(yè)實驗室中成本昂貴的虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的普及和應用有了寬敞的前景。Internet 作為一條連接世界的信息高速公路，具有其他任何媒體不可比擬的資源優(yōu)勢。依照教學設計的理論將虛擬現(xiàn)

2、實技術有機地融入到教學軟件的設計中，能夠創(chuàng)建真實的情景學習環(huán)境，具有巨大的應用潛力。關鍵詞 教學設計、建構主義、情景認知、認知靈活性、主動學習環(huán)境、QuickTime，QuickTime VR，虛擬現(xiàn)實、交互、沉醉。目錄一、 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 一 理論基礎#一 理論基礎 理論基礎1 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 1基于Internet的遠距離教育#1基于Internet的遠距離教育 基于Internet的遠距離教學2 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time

3、.htm l 2當前的課件寫作系統(tǒng)概述#2當前的課件寫作系統(tǒng)概述 當前的課件寫作系統(tǒng)概述3. HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 3以“學”為中心的ID理論#3以“學”為中心的ID理論 以“學”為中心的ID理論二、 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 二、虛擬現(xiàn)實技術綜述#二、虛擬現(xiàn)實技術綜述 虛擬現(xiàn)實技術綜述1 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 1虛擬現(xiàn)實及其差不多特征#1虛擬現(xiàn)實及其差不多特征 虛擬現(xiàn)實及其差不多特征2 HYPERLINK /show/ktb

4、g/quick%20time.htm l 2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)類型的劃分#2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)類型的劃分 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)類型的劃分3 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 3問題的提出和研究的方向#3問題的提出和研究的方向 問題的提出和研究的方向三、 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 三、國內(nèi)、外在該領域的研究成果概述#三、國內(nèi)、外在該領域的研究成果概述 國內(nèi)、外在該領域的研究成果概述1 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 1國外情況#1國外情況 國外情況2 HYPERLINK

5、 /show/ktbg/quick%20time.htm l 2國內(nèi)情況#2國內(nèi)情況 國內(nèi)情況四、 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 四、QuickTime VR技術開發(fā)與研究的技術基礎#四、QuickTime VR技術開發(fā)與研究的技術基礎 QuickTime VR技術開發(fā)與研究的技術基礎1 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 1QuickTime基礎#1QuickTime基礎 QuickTime基礎2 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 2QuickTime

6、VR的差不多概念及其產(chǎn)品的差不多開發(fā)流程#2QuickTime VR的差不多概念及其產(chǎn)品的差不多開發(fā)流程 QuickTime VR的差不多概念及其產(chǎn)品的差不多開發(fā)流程五、 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 五、系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)#五、系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)1 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 1系統(tǒng)研究的目標#1系統(tǒng)研究的目標 系統(tǒng)研究的目標2 HYPERLINK /show/ktbg/quick%20time.htm l 2研究過程#2研究過程 研究過程 HYPERLINK /show/kt

7、bg/quick%20time.htm l 參考文獻#參考文獻 參考文獻一 理論基礎1基于Internet的遠距離教育在人類文明進展歷史長河的最近幾千年內(nèi)，信息技術跨越了好幾個臺階。從數(shù)千年前烽火臺上的狼煙傳遞信息到秦皇朝的快馬驛路；從百年前出現(xiàn)的有線電報到今天四通八達的電話傳真；到20世紀的最后十年內(nèi)，人類差不多大踏步地跨進了以計算機網(wǎng)絡技術為依托的時代，我們把它稱為信息時代。信息時代的特征之一確實是計算機技術的廣泛應用。計算機網(wǎng)絡確實是計算機信息儲存、加工和傳遞等技術的協(xié)同產(chǎn)物。作為信息技術基礎的計算機網(wǎng)絡，是當今信息社會建設和進展的要緊物質(zhì)基礎，是近年來進展最快的高技術產(chǎn)業(yè)之一。國際互連

8、網(wǎng)絡棗Internet確實是計算機網(wǎng)絡進展的最新高度。世界信息化的進程給人類社會的再一次騰飛帶來了新的機遇，由于Internet本身確實是在教育科技領域內(nèi)首先進展起來的，它反過來因此對教育系統(tǒng)也會產(chǎn)生巨大的阻礙。國際上教育比較發(fā)達的國家，如美國，千千萬萬中學和小學都建立了校園網(wǎng)絡系統(tǒng)并連接到互連網(wǎng)絡上。其中的K-12打算，確實是將全美國教育系統(tǒng)不管大小學校的教育改革的情況都放在網(wǎng)上進行交流，及時學習先進的教育思想，收到專門好的效果。這種方式的教育給人類帶來了一個極好的機會，那確實是，以現(xiàn)代信息計算機互連網(wǎng)絡的技術向教育界銳意改革的人們提供了一個從傳統(tǒng)應試教育模式向現(xiàn)代的、更合理、更全面、更有效

9、的教育模式轉化的途徑。抓住了那個機會，就有可能將我們的教育事業(yè)推向一個新的高度；否則，將會使得我們與先進的教育思想的差距進一步拉大。在傳統(tǒng)的遠距離教育中，我們大多通過郵政系統(tǒng)投遞學習材料，或者通過電視廣播播放函授教材。這種遠距離教學模式的最大缺點是缺乏教學過程中的實時交互。在通過郵政系統(tǒng)實現(xiàn)的遠距離教育中，能夠實現(xiàn)一些交互性，但時刻長，手續(xù)繁瑣，費時費勁，而在電視廣播中，學生則處于無可選擇的被動接收之中。由于傳統(tǒng)遠距離教育模式的諸多局限性，從而造成教學效率低下，學員的學習積極性不高。如何關心學員解決疑難問題，提高學員的學習積極性，是我們遠距離教育系統(tǒng)中急需解決的問題之一。由于Internet具

10、有阻礙范圍廣，能夠方便快捷的傳遞信息，具有近乎實時的交互性，本身又是一個巨大無比的信息庫等諸多優(yōu)點。利用Internet作為遠距離教育的新型手段，為我們解決傳統(tǒng)遠距離教育模式中存在的問題帶來了希望?；贗nternet的遠距離教育是最近在Internet網(wǎng)上高速進展的一個領域。在Internet上實現(xiàn)遠距離教育，確實是以計算機網(wǎng)絡為基礎，教師通過網(wǎng)絡把教學信息傳給每個學員，學生通過連網(wǎng)的計算機來進行學習和同意信息。利用遠距離的高速數(shù)字通信線路，我們能夠在計算機網(wǎng)絡上運行五種典型的教學方式：雙向式授課、協(xié)作學習、個不化學習、網(wǎng)上答疑和試題庫。利用Internet，能夠在諸多學校之間共享優(yōu)秀的教師

11、資源，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，縮短由于地區(qū)經(jīng)濟進展的先后而引起的教育水平的差異。利用Internet來進行遠程教學，與傳統(tǒng)遠距離教育模式相比，有如下優(yōu)勢：1) 極大的增強了教師和學生、學生和學生之間的交互性、打破了教師和學生、學生和學生之間的相對孤立狀態(tài)。這種交互性是近乎實時的、而且能夠利用多種渠道實現(xiàn)，比如：電子郵件，BBS，WWW，基于網(wǎng)絡的協(xié)作學習系統(tǒng)，網(wǎng)上在線交談等等。2) 學習的異步性：利用網(wǎng)絡進行遠距離教育，可全天24小時進行，每個學員都能夠依照自己的實際情況來確定學習時刻、內(nèi)容和進度，可隨時在網(wǎng)上下載相關學習內(nèi)容或向老師和同學請教。3) 學習信息的廣泛性：網(wǎng)絡同多媒體技術、虛擬現(xiàn)實技術相結

12、合，可實現(xiàn)虛擬圖書館、，虛擬實驗室、虛擬課堂等；可為學生提供多層次、全方位的學習資源，可引導學生由被動式學習向主動式學習轉變。4) 評價的及時性：在傳統(tǒng)的遠距離教育中，對學生進行評價是件特不困難的事，要耗費大量的人力和物力，而學習過程中的形成性評價是提高學習效率的有效途徑。通過網(wǎng)絡上的電子題庫和自動評價系統(tǒng)，可使學生及時得到有關自己學習過程的反饋及有針對性的診斷，使得學生能夠及時調(diào)整自己的學習。利用Internet進行遠距離教育的上述優(yōu)良特性，克服了傳統(tǒng)遠距離教育的局限性，它將形成一種主動的、協(xié)作的、開放的學習模式，并充分考慮雙向教學環(huán)境，采取有提問、有反饋、有交流的教學方法，既保留了傳統(tǒng)電教

13、中的生動形象性和不受時刻空間限制等優(yōu)點，又有相互訪問，雙向交流，學習資源、學習內(nèi)容廣泛等優(yōu)良特性，它能夠適用于學校教育、成人教育、接著教育等各類遠距離教育的需要。它必將在我國和世界范圍內(nèi)的遠距離教育領域起越來越重要的影。2當前的課件寫作系統(tǒng)概述1）交互式可視化多媒體集成環(huán)境CAI課件最初是用通用程序設計語言直接編寫的，這些語言有Visual Basic、Delphi、Visual C+等。程序設計語言有較強的計算功能、邏輯推斷、圖形和字符處理功能，操縱靈活、代碼的執(zhí)行效率比較高，然而這種開發(fā)方式費事費勁、開發(fā)的周期長、成本高，而且不能有效地將教學設計的思想方便地應用于開發(fā)過程中。因此，課件開發(fā)

14、成為計算機輔助教育的瓶頸。寫作系統(tǒng)是個非編程的課件生成系統(tǒng)，通常分為兩類，樣板型寫作系統(tǒng)和集成型寫作系統(tǒng)。前者依據(jù)某種教學策略提供樣板結構，寫作者依照系統(tǒng)提示填入適當?shù)男畔ⅲ到y(tǒng)自動形成可使用的課件，如天津大學開發(fā)的CACAS中文有聲課件寫作系統(tǒng)。集成型寫作系統(tǒng)同時提供寫作語言和豐富的樣板給作者，既有方便性，又有充分的靈活性，如美國Online公司的OASYS系統(tǒng)。隨著微機系統(tǒng)性能的不斷提高與多媒體技術的進展，以及形象直觀的圖形用戶界面的普及，出現(xiàn)了一些優(yōu)秀的交互式多媒體著作系統(tǒng)，其中比較聞名的有：Hppercard、Authorware、Director、ToolBook等，它們都能夠集成文

15、字、圖形、聲音、動畫、視頻等多媒體信息，實現(xiàn)各種信息的超文本鏈接，對部分媒體提供可視化的編輯環(huán)境。此外，它們還支持寫作語言，為課件寫作者更加精確、靈活地操縱課件的運行方式提供了條件。這類多媒體寫作工具是目前使用的最為廣泛的，它們大體能夠分為四個要緊的類不：基于頁面（框面、卡片、幀）的，基于流程線（圖標）的，基于時序的和基于腳本的。國外一些通用的多媒體集成工具在價格、功能等方面與國內(nèi)的課件開發(fā)需求還有專門大的差距。因此國內(nèi)的有識之士紛紛著手研制適合我們自己需要的課件寫作系統(tǒng)，誕生了一批有特色的寫作系統(tǒng)。方正奧思方正奧思是由北京大學計算機研究所開發(fā)的一個可視化的交互式多媒體集成環(huán)境。它具有專門強的

16、文字、圖形編輯功能，支持豐富的媒體播放方式和動態(tài)特技效果，能實現(xiàn)靈活的交互方式，能以層次結構組織信息并支持超文本鏈接。它具有以下特點：采納基于樹形結構的信息組織方法，支持超文本鏈接；采納基于時刻描述的多層次多媒體同步模型，充分支持頁內(nèi)多個媒體對象的同步，協(xié)調(diào)播放要求；它提供了七種組對象，分不是串行、串接、并行、并接、并先、選擇、動畫，實現(xiàn)了七種預定的同步關系；提供了目標確定的路徑動畫和路徑確定的路徑動畫這兩種運動方式；具有方便的、開放的數(shù)據(jù)庫治理功能，支持多媒體數(shù)據(jù)的存儲和檢索。JBMT多媒體課件寫作工具JBMT是北大青鳥軟件公司開發(fā)的一個多媒體課件寫作工具。除具備常見的多媒體寫作工具的差不多

17、功能外，它還提供多種做練習的方式、判題、評分、記分及反饋處理的方法，具有豐富的數(shù)學處理能力，包括表達式自動排版和直觀顯示、數(shù)值計算、符號演算、函數(shù)繪圖等。它支持寫作語言，提供了比較齊全的語句。積件治理系統(tǒng)積件是由教師和學生依照教學需要自己組合多媒體教學信息資源的教學軟件系統(tǒng)。它是積件庫和積件組合平臺的有機結合，其中積件庫包括多媒體教學資源庫、微教學單元庫、資料呈現(xiàn)方式庫、教與學策略庫、網(wǎng)上環(huán)境積件資源庫，為師生利用積件組合平臺制作教學軟件提供了充足的素材來源和多種有效途徑；靈活易用的積件組合平臺則是充分發(fā)揮師生制造力的有力工具。積件思想是對多媒體教學信息資源和教學過程進行預備、檢索、設計、組合

18、、使用、治理、評價的理論與實踐的高度概括，其內(nèi)核要緊體現(xiàn)在積件的基元性和可積性。第一代教學軟件（課件）是事先由教學設計確定的有固定程序的、定型情節(jié)的、模式化的、封閉的、整體的，不適應于千變?nèi)f化的現(xiàn)實課堂教學。積件思想是繼第一代教學軟件棗課件之后的新一代的教學軟件系統(tǒng)模式和教學媒體理論。2）Internet環(huán)境下的寫作工具Internet的廣泛使用，極大地改變了信息資源的組織方式與傳遞形式，同時也阻礙了人們的工作、生活、學習方式。由于WWW的信息治理和通信方式與單機的巨大差不，可視化多媒體集成環(huán)境差不多不能使用Internet網(wǎng)上應用的要求，新的適用于網(wǎng)絡運行的編程語言便產(chǎn)生了。WWW技術的要緊

19、組成部分之一確實是HTML語言（HyperText Markup Language），它實現(xiàn)了WWW上信息的超文本聯(lián)接。Java是一種支持Internet網(wǎng)上編程的獨立于平臺的程序設計語言，它能夠充分利用分布在網(wǎng)上的學習環(huán)境，具有良好的跨平臺性、面向對象性，而且簡單易學。Java applets用來產(chǎn)生動畫，圖象和聲音，治理運行數(shù)據(jù)，能夠被用戶從網(wǎng)上下載并通過掃瞄器來運行，它擴展了HTML的功能，因此它能夠被認為是Internet網(wǎng)上的多媒體寫作工具。VRML（Virtual Reality Modeling Language）的推出改變了信息局限于二維空間的歷史，它同意人們通過掃瞄器操縱三維

20、空間的虛擬現(xiàn)實環(huán)境和對象。IMCAS（Internet Multimedia Courseware Authoring system ）是美國猶他洲（Utah）洲立大學研制的一個寫作平臺，它與上述寫作平臺的明顯不同確實是，它運用Java語言進行設計，運行與Internet 的Web服務器和客戶機上。它包括一個網(wǎng)上教學發(fā)送工具（IIDT）、網(wǎng)上寫作工具（IIAT）和四個知識/數(shù)據(jù)庫。IIAT是個典型的網(wǎng)上課件寫作工具。用它開發(fā)一個課件需要三個步驟：知識獵取、課程構建（curriculum construction）和教學策略形成。知識獵取包括讓寫作者提供內(nèi)容知識然后以幀的形式存放在知識庫中，產(chǎn)生

21、問題并存儲于問題庫中，確定媒體表現(xiàn)形式并將相應媒體形式存于資源庫中。課程構建包括設置預定學習者的特征，設定學習目標，選擇教學內(nèi)容，形成課件結構，決定教學序列。3以“學”為中心的ID理論1）認知建構主義1建構主義學習理論和學習環(huán)境強調(diào)以學生為中心，不僅要求學生由外部刺激的被動同意者和知識的灌輸對象轉變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構者；而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變?yōu)閷W生主動建構意義的關心者、促進者?？梢娫诮嬛髁x學習環(huán)境下，教師和學生的地位、作用和傳統(tǒng)教學相比已發(fā)生專門大變化。這就意味著教師應當在教學過程中采納全新的教學模式(完全摒棄以教師為中心、強調(diào)知識傳授、把學生當作知識灌輸

22、對象的傳統(tǒng)教學模式)、全新的教學方法和全新的教學設計思想。以“學”為中心的教學設計理論正是順應建構主義學習環(huán)境的上述要求而提出來的，因而專門自然地，建構主義的學習理論就成為以“學”為中心的教學設計的理論基礎1。 強調(diào)以學生為中心1傳統(tǒng)的ID理論是以“教”為中心的，強調(diào)教師的“教”。其教學設計的目的是如何關心教師把課備好、教好，而專門少考慮學生“如何學”的問題。它有利于教師主導作用的發(fā)揮，有利于按教學目標的要求來組織教學。然而在個不化的學習中，按這種理論設計的教學系統(tǒng)中學生的主動性、積極性往往受到一定的限制，難以充分體現(xiàn)學生的認知主體作用。建構主義強調(diào)充分發(fā)揮學生的認知主體作用，重視學生在學習中

23、的首創(chuàng)精神。1 強調(diào)“情境”對意義建構的重要作用1建構主義認為，學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實際情境下進行學習，能夠使學習者能利用自己原有認知結構中的有關經(jīng)驗去同化當前學習到的新知識，從而給予新知識以某種意義；假如原有經(jīng)驗不能同化新知識，則要引起“順應”過程，即對原有認知結構進行改造與重組?？傊?，通過“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。在傳統(tǒng)的課堂講授中，由于不能提供實際情境所具有的生動性、豐富性，因而將使學習者對知識的意義建構發(fā)生困難。 強調(diào)“協(xié)作學習”對意義建構的關鍵作用1建構主義認為，學習者與周圍環(huán)境的交互作用，關于學習內(nèi)容的理解(即對知識意義的建構)起著

24、關鍵性的作用。這是建構主義的核心概念之一。學生們在教師的組織和引導下一起討論和交流，共同建立起學習群體并成為其中的一員。在如此的群體中，共同批判地考察各種理論、觀點、信仰和假講；進行協(xié)商和辯論，先內(nèi)部協(xié)商(即和自身爭辯到底哪一種觀點正確)，然后再相互協(xié)商(即對當前問題擺出各自的看法、論據(jù)及有關材料并對不人的觀點作出分析和評論)。通過如此的協(xié)作學習環(huán)境，學習者群體(包括教師和每位學生)的思維與智慧就能夠被整個群體所共享，即整個學習群體共同完成對所學知識的意義建構，而不是其中的某一位或某幾位學生完成意義建構。 強調(diào)對學習環(huán)境(而非教學環(huán)境)的設計1建構主義認為，學習環(huán)境是學習者能夠在其中進行自由探

25、究和自主學習的場所。在此環(huán)境中學生能夠利用各種工具和信息資源(如文字材料、書籍、音像資料、CAI與多媒體課件以及Internet上的信息等)來達到自己的學習目標。在這一過程中學生不僅能得到教師的關心與支持，而且學生之間也能夠相互協(xié)作和支持。按照這種觀念，學習應當被促進和支持而不應受到嚴格的操縱與支配；學習環(huán)境則是一個支持和促進學習的場所。在建構主義學習理論指導下的教學設計應是針對學習環(huán)境的設計而非教學環(huán)境的設計。這是因為，教學意味著更多的操縱與支配，而學習則意味著更多的主動與自由。 強調(diào)利用各種信息資源來支持“學”(而非支持“教”)1為了支持學習者的主動探究和完成意義建構，在學習過程中要為學習

26、者提供各種信息資源(包括各種類型的教學媒體和教學資料)。然而必須明確：那個地點利用這些媒體和資料并非用于輔助教師的講解和演示，而是用于支持學生的自主學習和協(xié)作式探究。因此對傳統(tǒng)教學設計中有關“教學媒體的選擇與設計”這一部分，將有全新的處理方式。例如在傳統(tǒng)教學設計中，對媒體的呈現(xiàn)要依照學生的認知心理和年齡特征作精心的設計?，F(xiàn)在由于把媒體的選擇、使用與操縱的權力交給了學生，這種設計就完全沒有必要了。反之，關于信息資源應如何獵取、從哪里獵取，以及如何有效地加以利用等問題，則成為主動探究過程中迫切需要教師提供關心的內(nèi)容。顯然，這些問題在傳統(tǒng)教學設計中是可不能碰到或是專門少碰到的，而在以“學”為中心的建

27、構主義學習環(huán)境下，則成為急待解決的普遍性問題。 強調(diào)學習過程的最終目的是完成意義建構(而非完成教學目標)1在傳統(tǒng)教學設計中，教學目標是高于一切的，它既是教學過程的動身點，又是教學過程的歸宿。通過教學目標分析能夠確定所需的教學內(nèi)容；教學目標依舊檢查最終教學效果和進行教學評估的依據(jù)。然而在以“學”為中心的建構主義學習環(huán)境中，由于強調(diào)學生是認知主體、是意義的主動建構者，因此是把學生對知識的意義建構作為整個學習過程的最終目的。在如此的學習環(huán)境中，教學設計通常不是從分析教學目標開始，而是從如何創(chuàng)設有利于學生意義建構的情境開始，整個教學設計過程緊緊圍繞“意義建構”那個中心而展開，不論是學生的獨立探究、協(xié)作

28、學習依舊教師輔導，總之，學習過程中的一切活動都要從屬于這一中心，都要有利于完成和深化對所學知識的意義建構。在學習過程中強調(diào)對知識的意義建構，這一點無疑是正確的。然而，在當前建構主義學習環(huán)境的教學設計中，往往看不到教學目標分析這類字眼，“教學目標”被“意義建構”所取代，大概在建構主義學習環(huán)境下完全沒有必要進行教學目標分析。這種看法則是片面的，不應該把二者對立起來。因為“意義建構”是指對當前所學知識的意義進行建構，而“當前所學知識”這一概念是模糊的、籠統(tǒng)的。某一節(jié)的課文內(nèi)容顯然是當前所要學習的知識，然而一節(jié)課總是由若干知識點組成的，而各個知識點的重要性是不相同的：有的屬于差不多概念、差不多原理(是

29、教學目標要求必須“掌握”的內(nèi)容)；有的則屬于一般的事實性知識或當前學習時期只需要明白還無需掌握的知識(對這類知識教學目標只要求“了解”)?？梢?，對當前所學內(nèi)容不加區(qū)分、一律要求對其完成“意義建構”(即達到較深刻的理解與掌握)是不適當?shù)?。正確的作法應該是：在進行教學目標分析的基礎上選出當前所學知識中的差不多概念、差不多原理、差不多方法和差不多過程作為當前所學知識的“主題”(或曰“差不多內(nèi)容”)，然后再圍繞那個主題進行意義建構。如此建構的“意義”才是真正有意義的，才是符合教學要求的。2）認知靈活性理論認知靈活性理論（Cognitive Flexibility Theory，CFT）提出：復雜的知識

30、通過在新的實例情景中的靈活應用，能夠學習的更好。這些情景包括以下幾個要素： 運用多種知識的表示形式； 將抽象的概念融于具體實例之中； 將復雜知識的概念間的網(wǎng)狀聯(lián)系表示出來； 強調(diào)知識的聚合而不是重復性經(jīng)歷； 較早地引入概念的復雜性與學科領域的復雜性；3）情景認知理論情景認知理論（Situated Cognition Theory，SCT）認為認知過程差不多上是建立在活動情景之中的。SCT十分重視活動的性質(zhì)和參與者在真實情景中有意義有目的的行為。在學習中建構認知情景能夠從以下幾個方面著手： 在真實活動中建模知識； 通過臺架或教練來引導學生完成任務； 讓學生連接、組織其零散的知識并區(qū)分無效的策略與

31、錯誤的觀念； 逐漸減少關心，以培養(yǎng)學生能力；4）主動學習環(huán)境主動學習環(huán)境（Action Learning Environment，ALE）正是在認知理論的基礎上提出的。ALE給學生一個提供一個明確的任務，制造一種情景讓學生來完成那個任務，在此期間提供指導以關心學生獲得成功。二、虛擬現(xiàn)實技術綜述1虛擬現(xiàn)實及其差不多特征虛擬現(xiàn)實（簡稱VR：Virtual Reality），又稱臨境技術，是最近幾年得到迅速進展的技術?！疤摂M現(xiàn)實”一詞是由美國VPL Research Inc公司的J.Lanier在1989年所制造的一個詞，它通常是指用立體眼鏡的傳感手套等一系列傳感輔助設施來實現(xiàn)的一種三維現(xiàn)實，人們通

32、過這些設施以自然的方式（如頭的轉動、軀體的運動等）向計算機送入各種動作信息，同時通過視覺、聽覺以及觸覺設施使人們得到三維的視覺、聽覺及觸覺等感受世界。隨著人們不同的動作，這些感受也隨之改變。目前，與虛擬現(xiàn)實相關的內(nèi)容差不多擴大到了與之相關的許多方面，像“人工現(xiàn)實（Artificial Reality）”、“遙現(xiàn)”（Telepresence）、“虛擬環(huán)境”（Virtual Environment）、“賽伯空間”（Cyberspace）等，都能夠認為是虛擬現(xiàn)實的不同術語或形式。事實上，虛擬實現(xiàn)技術不僅僅是指那些戴著頭盔和手套的技術，而且還應該包括一切與之有關的具有自然模擬、逼真體驗的技術與方法。它

33、要創(chuàng)建一個酷似客觀環(huán)境又超越客觀時空、能沉醉其中又能駕馭其一的和諧人機環(huán)境，也確實是由多維信息所構成的可操縱的空間。它的最重要的目標確實是真實的體驗和方便自然的人機交互，能夠達到或者部分達到如此目標的系統(tǒng)就稱為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)確實是要利用各種先進的硬件技術及軟件工具，設計出合理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀看和操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。從概念上講，任何一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都能夠用三個“I”來描述其特性18，這確實是“沉醉（Immersion）”、“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”，如下圖所示：虛擬現(xiàn)實的差不多特征這三個“I”反映了虛擬現(xiàn)實系

34、統(tǒng)的關鍵特性，確實是系統(tǒng)與人的充分交互，它強調(diào)人在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的主導作用。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設計要達到以下目標：第一，要使參與者有“真實”的體驗。這種體驗確實是“沉醉”或“投入”，即全心地進入，簡單地講確實是產(chǎn)生在虛擬世界中的幻覺。理想的虛擬環(huán)境應達到用戶難以分辯真假的程度，甚至比確實還“真”。這種沉醉感的意義在于能夠使用戶集中注意力。為了達到那個目標，就必須具有多感知的能力，理想的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)應具備人類所具有的一切感知能力，包括視覺、聽覺、觸覺，甚至味覺和嗅覺。第二，系統(tǒng)要能提供方便的、豐富的、要緊是基于自然技能的人機交互手段。這些手段使得參與者能夠對虛擬環(huán)境進行實時的操縱，能從虛擬環(huán)境中得到

35、反饋信息，也能便系統(tǒng)了解參與者的關鍵部位的位置、狀態(tài)、變形等各種系統(tǒng)需要明白的數(shù)據(jù)。實時性是特不重要的，假如在交互時存在較大的延遲，與人的心理經(jīng)驗不一致，就談不上以自然技能的交互，也專門難獲得沉醉感。為達到那個目標，高速計算和處理就必不可少。參與者在虛擬環(huán)境中的活動或者經(jīng)歷有兩種形式，一種是主觀參與（First-person activities），另一種是客觀參與（Second-person activities）。主觀參與時，參與者是整個經(jīng)歷的中心，一切圍繞參與者進行；客觀參與時參與者則能夠在虛擬環(huán)境中看到他自己與其它物體的交互。交互和沉醉是任何虛擬現(xiàn)實經(jīng)歷的兩個實質(zhì)性的特征，因此，依照虛

36、擬現(xiàn)實應用的不同，即沉醉的程度，它能夠分成不同的類不。早期的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可能只有部分虛擬現(xiàn)實的特性，例如環(huán)幕電影或立體電影。有的應用也不需要完全的沉醉和投入，例如增強現(xiàn)實系統(tǒng)。在實際應用中，不同虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)設計的側重點和所受約束各不相同。例如，受資金限制裝備不上最先進的硬件設備，或是硬件本身性能達不到要求，如此系統(tǒng)的計算速度、交互手段可能要受到阻礙，現(xiàn)在只能從軟件上著手彌補缺陷，產(chǎn)生了許多基于軟件的技術，例如基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬仿真等。由于虛擬現(xiàn)實本身并不限制使用的技術范圍，只要能達到目標，能夠把各種技術有效地集成起來設計出一個成功的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)類型的劃分VR最本質(zhì)

37、的特征用戶對虛擬場景的沉醉，依照用戶參與VR的不同形式以及沉醉的程度不同，我們能夠把各種類型的虛擬現(xiàn)實技術劃分四類：1) 桌面級的虛擬現(xiàn)實桌面虛擬現(xiàn)實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，計算機的屏幕用來作為用戶觀看虛擬境地的一個窗口，各種外部設備一般用來駕馭虛擬境地，同時有助于操縱在虛擬情景中的各種物體。這些外部設備包括鼠標，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用位置跟蹤器和另一個手控輸入設備，如鼠標，追蹤球等，坐在監(jiān)視器前，通過計算機屏幕觀看360度范圍內(nèi)的虛擬境地，并操縱其中的物體，但這時參與者并沒有完全投入，因為它仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。桌面級的虛擬現(xiàn)實最大特點是缺乏完全投入的功能，然

38、而成本也相對低一些，因而，應用面比較廣。常見桌面虛擬現(xiàn)實技術有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術：這種技術不采納傳統(tǒng)的利用計算機生成圖像的方式，而采納連續(xù)拍攝的的圖像和視頻，在計算機中拼接以建立的實景化虛擬空間，這使得高度復雜和高度逼確實虛擬場景能夠以專門小的計算代價得到，從而使得虛擬現(xiàn)實技術可能在PC平臺上實現(xiàn)。VRML（虛擬現(xiàn)實造型語言）：它是一種在Internet網(wǎng)上應用極具前景的技術，它采納描述性的文本語言描述差不多的三維物體的造型，通過一定的操縱，將這些差不多的三維造型組合成虛擬場景，當掃瞄器掃瞄這些文本描述信息時，在本地進行解釋執(zhí)行，生成虛擬的三維場景。VRML的最大特點在于利用文本描述

39、三維空間，大大減少了在Internet網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，從而使得需要大量數(shù)據(jù)的虛擬現(xiàn)實得以在Internet網(wǎng)上實現(xiàn)。桌面CAD系統(tǒng)：利用Open GL、DirectDraw等桌面三維圖形繪制技術對虛擬世界進行建模，通過計算機的顯示器進行觀看，并有能自由地操縱的視點和視角。這種技術在某種意義上來講也是一種虛擬現(xiàn)實技術，它通過計算機計算來生成三維模型，模型的復雜度和真實感受桌面計算機計算能力的限制。2) 投入的虛擬現(xiàn)實高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全投入的功能，使用戶有一種置身于虛擬境地之中的感受。它利用頭盔式顯示器或其它設備，把參與者的視覺、聽覺和其它感受封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感受空間，并利

40、用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中、并能全心投入和沉醉其中的感受。常見的沉醉式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)：在這種系統(tǒng)中，參與虛擬體驗者要戴上一個頭盔式顯示器，視聽覺與外界隔絕，依照顧用的不同，系統(tǒng)將提供能隨頭部轉動而隨之產(chǎn)生的立體視覺、三維空間。通過語音識不、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服裝等先進的接口設備，從而使參與者以自然的方式與虛擬世界進行交互，如同現(xiàn)實世界一樣。這是目前沉醉度最高的一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)：它能夠讓參與者從一個屏幕上看到他本身在虛擬境地中的形象，為此，使用中電視技術中的“鍵控”的技術，參與者站在某一純色（通常為蘭色）背景下

41、，架在參與者前面的攝像機捕捉參與者的形象，并通過連接電纜，將圖像數(shù)據(jù)傳送給后臺處理的計算機，計算機將參與者的形象與純色背景分開，換成一個虛擬空間，與計算機相連的視頻投影儀將參與者的形象和虛擬境地本身一起投射到參與者觀看的屏幕上，如此，參與者就能夠看到他自己在虛擬空間中的活動情況。參與者還能夠與虛擬空間進行實時的交互，計算機可識不參與者的動作，并依照用戶的動作改變虛擬空間，比如來回拍一個虛擬的球或走動等，這可使得參與者感受就象是在真實空間中一樣。遠程存在系統(tǒng)：遠程存在系統(tǒng)是一種虛擬現(xiàn)實與機器人操縱技術相結合的系統(tǒng)，當某處的參與者操縱一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)時，其結果卻在另一個地點發(fā)生，參與者通過立體顯示

42、器獲得深度感，顯示器與遠地的攝像機相連；通過運動跟蹤與反饋裝置跟蹤操作員的運動，反饋遠地的運動過程（如阻尼、碰撞等），并把動作傳送到遠地完成。3) 增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受，也確實是增強現(xiàn)實中無法感知或不方便感知感受。這種類型虛擬現(xiàn)實典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它能夠將儀表讀數(shù)和武器瞄準數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它能夠使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)，從而可集中精力盯著敵人的飛機和導航偏差。4）分布式虛擬現(xiàn)實假如多個用戶通過計算機網(wǎng)絡連接在一起，同時參加一個虛擬

43、空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷，那虛擬現(xiàn)實則提升到了一個更高的境地，這確實是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。目前最典型的分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是作戰(zhàn)仿真互聯(lián)網(wǎng)和SIMNET，作戰(zhàn)仿真互聯(lián)網(wǎng)(Defense Simulation Internet， DSI)是目前最大的VR項目之一。該項目是由美國國防部推動的一項標準，目的是使各種不同的仿真器能夠在巨型網(wǎng)絡上互聯(lián)，它是美國國防高級研究打算局1980年提出的SIMNET打算的產(chǎn)物。SIMNET由坦克仿真器(Cab類型的)通過網(wǎng)絡連接而成，用于部隊的聯(lián)合訓練。通過SIMNET，位于德國的仿真器能夠和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰(zhàn)演習。3問題的提出和

44、研究的方向建構主義認為2，學習環(huán)境是學習者能夠在其中進行自由探究和自主學習的場所。在此環(huán)境中學生能夠利用各種工具和信息資源來達到自己的學習目標。在這一過程中學生不僅能得到教師的關心與支持，而且學生之間也能夠相互協(xié)作和支持。建構主義學習理論和學習環(huán)境強調(diào)以學生為中心，不僅要求學生由外部刺激的被動同意者和知識的灌輸對象轉變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識意義的主動建構者2；建構主義認為2，學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的，在實際情境下進行學習，能夠使學習者能利用自己原有認知結構中的有關經(jīng)驗去同化當前學習到的新知識，從而給予新知識以某種意義；通過“同化”與“順應”達到對新知識意義的建構。在傳統(tǒng)的

45、課堂講授中，由于不能提供實際情境所具有的生動性、豐富性，因而將使學習者對知識的意義建構發(fā)生困難。認知靈活性理論（Cognitive Flexibility Theory，CFT）提出：復雜的知識通過在新的實例情景中的靈活應用，能夠學習的更好。情景認知理論（Situated Cognition Theory，SCT）認為認知過程差不多上是建立在活動情景之中的。SCT十分重視活動的性質(zhì)和參與者在真實情景中有意義有目的的行為。按照這種觀念，在建構主義學習理論指導下的教學設計應是針對學習環(huán)境的設計而非教學環(huán)境的設計。在教學時，我們要盡量創(chuàng)建一種較真實“情景”，鼓舞學生在其中自由地學習和探究，以促進學生

46、進行意義的建構。教育是一個傳授知識的過程，通過親身經(jīng)歷能加速這一過程和鞏固所傳授的知識，為此而設計的專門多方法中，虛擬現(xiàn)實技術是最有效的，虛擬現(xiàn)實技術有著不可替代的、令人鼓舞的應用前景，因為它同意學生與現(xiàn)有的各種信息發(fā)生交互作用，學生能夠在仿真過程中經(jīng)歷不同的時刻和空間、能夠與各種仿真物體接觸、還能夠與虛擬境地的各個部分接觸。其科目范圍能夠從歷史到科學，特不廣泛。將世界上各種教育虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實時聯(lián)網(wǎng)，這對增強學習實踐提供了數(shù)不清的途徑。在體育課上，學生能夠進入仿真環(huán)境，去親自實踐一位NBA冠軍隊員蘭球場上的表演。在物理課上，學生能夠參與一種科學可視化，使得他（她）能夠在一個虛擬境地內(nèi)去發(fā)覺各個

47、物理定律；在文學課上，學生能夠同意虛擬的莎士比亞的訪問，而且，這位虛擬的莎士比亞能夠親自對他講解他的話劇。在醫(yī)學上，學生能夠通過虛擬現(xiàn)實對人體作各種醫(yī)療實驗；在化學教育中，虛擬現(xiàn)實能夠讓學生在分子級或原子級操縱物質(zhì)模型，能夠進入有毒的空間參觀。各種應用，幾乎不可勝數(shù)。例如，在美國達特茅斯醫(yī)學院開發(fā)的“交互式多媒體虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)”，可使醫(yī)務工作者體驗并學習如何對各種戰(zhàn)地醫(yī)療的實際情況作反應。利用該系統(tǒng)，實習者能夠感受由計算機仿真產(chǎn)生的各種傷病員的危險癥狀，可從系統(tǒng)中選擇某種操作規(guī)程對當前的傷病情況進行處理，并可立即看到這種處理所產(chǎn)生的后果。系統(tǒng)還能夠仿真各種外科手術，包括一般的開刀直至復雜的人體器

48、官替換。如此，醫(yī)學院的大學生不必冒任何醫(yī)療事故的風險就能夠反復實習手術中的各種實際操作。虛擬現(xiàn)實技術應用于教育的另一個典型例子是在化學教育中的應用。北卡羅萊納大學的科學家們研制了一種能夠讓用戶用手操縱分子運動的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，用戶戴上頭盔并通過數(shù)據(jù)手套進行操縱，能夠使分子按某種方式結合在一起，這種不僅在教學上專門有效，而且在科研上也有重大價值，因為按新方式結合在一起的分子結構專門可能成為治療某種疾病的新藥或工業(yè)上所需的專門材料。虛擬現(xiàn)實技術對不同級不的學生差不多上有利的，包括小學、中學和大學，對虛擬現(xiàn)實技術的巨大潛力的限制往往來自學校的校長和老師、以及能夠得到的資金。由于設備昂貴，目前虛擬現(xiàn)實技

49、術只是應用于少數(shù)高難度的軍事和醫(yī)療模擬訓練，以及一些研究部門，一些專門具有應用前景中小單位，如學校等，往往是由于無法購置這些昂貴的設置，只能望而興嘆。目前國內(nèi)外實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的理論方法仍然集中在硬件和配套軟件的研究上，系統(tǒng)需要采納專用設備如：頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、高分辨率圖形工作站等。這些昂貴的設備是一般單位難以企及的。假如采納360度全景攝影所獲得的素材，通過情景仿真處理并采納先進的圖形壓縮與還原算法，完全有可能實現(xiàn)逼真度專門高的虛擬現(xiàn)實情景，而且也能夠交互，但卻不需要頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、高分辨率圖形工作站等專用設備，只需要一般Pentium微機和Windows運行環(huán)境就能實現(xiàn)，從而有可

50、能使虛擬現(xiàn)實技術走出高級研究院與大學的“象牙塔”，逐步普及到國民經(jīng)濟的各個領域甚至中小學，這對我們那個經(jīng)濟還不算富裕的國家來講無疑是有重大意義的，這也是本研究的實際意義所在。正是因為以往的虛擬現(xiàn)實技術過分依靠于昂貴的專業(yè)設備，盡管虛擬現(xiàn)實技術在教育領域具有其他媒體不可比擬的“真實性”優(yōu)勢，但卻不能廣泛應用于教育領域。這次研究我們使用基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術（QuickTime VR）來開發(fā)一種網(wǎng)絡課件的寫作系統(tǒng)。它在技術上有它自己獨特的特色，它在三個方面優(yōu)于一般意義上的虛擬現(xiàn)實技術：首先，在環(huán)境要求上，一般意義上的虛擬現(xiàn)實技術需要專門的專用設備，如頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、高性能的圖形工作站等

51、，價格昂貴難以普及，而本系統(tǒng)對硬件沒有專門要求，在一般微機上便可實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境，它的成本極低，能夠得到廣泛的應用。其次，從目前國內(nèi)外現(xiàn)有VR系統(tǒng)上來看，都采納計算機生成圖像的方式來建立三維模型，圖像的分辨率、質(zhì)量、復雜度、真實性都不是專門高，復雜場景造型數(shù)據(jù)量巨大，而且常常由于場景的快速切換出現(xiàn)抖動和延遲。而本系統(tǒng)采納360度全景攝影照片作素材，因此圖象質(zhì)量高，立體效果好，因為是依照真實世界影像來進行三維建模，因而真實性極強，另外，本系統(tǒng)采納先進的圖像壓縮與還原算法，不僅使造型數(shù)據(jù)量小，而且在空間呈獻時，沒有專門大的延遲；第三，目前大部分VR系統(tǒng)的制作都需要復雜的編程來生成三維模型、檢測專門

52、外部設備的狀態(tài)及反饋、進行交互操縱等，這就限制了一般人涉及那個領域的開發(fā)。而本系統(tǒng)使用的QuickTime VR電影的生成模式為拍攝 數(shù)字化（掃描） 圖像縫合 生成場景，使得素材的預備工作變得特不簡單。第四，QuickTime VR在軟件的支持下，支持網(wǎng)絡功能。因此利用本課件寫作系統(tǒng)開發(fā)的多媒體教學軟件，還能夠通過Internet網(wǎng)絡向全世界公布。由于Internet具有阻礙范圍廣，能夠方便快捷的傳遞信息，具有近乎實時的交互性，本身又是一個巨大無比的信息庫等諸多優(yōu)點。利用Internet作為遠距離教育的新型手段，為我們解決傳統(tǒng)遠距離教育模式中存在的問題帶來了希望。三、國內(nèi)、外在該領域的研究成果

53、概述1國外情況利用實景建立虛擬環(huán)境，那個方法在70年代就產(chǎn)生了。1978年，MIT的媒體實驗開發(fā)了一個稱為Aspen Movie Map的項目，首次利用了實景，通過開車穿行ASPEN那個小都市的街道，四架攝像機同時拍攝了四個方位的照片，將這些照片連接起來，然后裝入到模擬的視盤中，并在每個街道的路口加入了分支的交互手段。播放時，用戶能夠通過觸摸屏和游戲桿來操縱自己旅游的速度和去向，就象自己開車在這小城里游玩。對小城的一些有名建筑，還能在那兒停下來存有關的資料（資料能夠是圖象，聲音，文本，視頻）。同時，提供了一張俯視圖作為導航圖，用來標志用戶地點，提示關鍵場所和出局信息。1991年，Apple公司

54、的人機接口實驗組(ATG)建立了一個基于實景的成象環(huán)境，在其中用戶能與QuickTime數(shù)字視頻數(shù)據(jù)交互.這些數(shù)據(jù)稱為航行電影(Navigable Movie)，接口稱為航行電影播放機(Player)，通過他們用戶能進人虛擬空間。ATG以俄羅斯某一皇宮為原型，創(chuàng)建了一虛擬宮殿，用戶在虛擬宮殿里游玩就象確實一樣。因為顯示器每時刻只能顯示一部分景象，因此在那個地點還能通過全局圖象來指導用戶交互，目的是給用戶提示上下文信息，讓用戶具有對景象的整體感和先驗知識，利用實景像已為全景視頻的發(fā)傳打下了基礎。1994年6月，Apple公司開始推出全景視頻產(chǎn)品QuickTime VR，第一次使人們領會了具有照片

55、質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。它把圍繞一若干張邊緣稍有重疊的照片圖象，利用軟件將它們粘結在一起，組合成一張無平滑的360度全景圖象，它通過超文本系統(tǒng)HyperCard來制作熱點，將不同視點的全景圖象進行連接。其全景圖象在壓縮過程中被分成768*104大小的塊，存儲為標的QuickTime MOOV文件。初始時只裝人全景圖象的一部分，移動時再調(diào)人相應的塊。它能模擬人在空間的行，向四方觀望，還加人了聲音的效果。QuickTime VR的寫作工具運行在Macintosh微機上。Microsoft公司在1995年3月開發(fā)了基于Windows的全景視頻Surround Video。兩者功能差不多相同，但制作全景視

56、頻的方法不同.Surround Video是利用硬件，直接通過全景照相機得到全景圖象。其全景圖象被分為只有4象素寬的塊，不壓縮存儲為Striped DIB文件，顯示時調(diào)人相應的數(shù)據(jù)塊即可。目前，國外關于基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術QuickTime VR的應用還僅僅停留在游戲開發(fā)領域和風景介紹領域。微軟公司出品的微軟百科全書Encarta Encyclopedia中的Virtual Tour確實是應用了基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術，將世界各地的名勝古跡做成全景電影，足不出戶便能夠飽攬世界風光。電影中各場景之間通過熱點相互連接，觀眾能夠依照自己的意愿在電影中選擇觀看自己感興趣的東西。同時，該軟件還為

57、電影中的每個場景配有一張導航圖，在導航圖中，觀眾能夠看到自己在場景中位置，以免迷失在那個虛擬空間中。將基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術應用于教學的研究還剛剛開始，尤其是在教學軟件中直接使用基于實景照片的QuickTime VR技術。2國內(nèi)情況目前，國內(nèi)在基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實技術方面的研究還處于起步時期，據(jù)資料調(diào)研，上海龍華博物館與新加坡合作，利用QuickTime VR技術建立了一個虛擬博物館，用戶可在計算機前參觀博物館中的各個展館，每一個參觀點都能夠在空間360度范圍內(nèi)觀看，關于感興趣的物體，用戶還可將它拿起來，對它進行轉動參觀，就象圍繞展品參觀一樣，在觀看過程中，用戶還能夠向前或向后，可獲得視

58、角大小不同的效果。另外，國防科技大學和清華大學都有類似的研究，清華大學的一個研究成果能夠實現(xiàn)實際拍攝效果中振動的消除，還可使得實拍的場景中前景虛化，類似透視拍攝的效果。國防科技大學研究的超文本視頻系統(tǒng)，可實現(xiàn)不同實景之間的切換，在觀看實景時，可實現(xiàn)導航式掃瞄。四、QuickTime VR技術開發(fā)與研究的技術基礎1QuickTime基礎QuickTime是蘋果公司提供的系統(tǒng)級代碼的壓縮包，它擁有C和Pascal的編程界面，更高級的軟件能夠用它來操縱時基信號。在QuickTime中時基信號被叫做影片。應用程序能夠用QuickTime 來生成，顯示，編輯，拷貝，壓縮影片和影片數(shù)據(jù)，就象通常操縱文本文

59、件和靜止圖象那樣。除了處理視頻數(shù)據(jù)以外，QuickTime3.0還能處理靜止圖象，動畫圖象，矢量圖，多音軌，MIDI音樂，三維立體，虛擬現(xiàn)實全景和虛擬現(xiàn)實的物體，因此還包括文本。它能夠使任何應用程序中都充滿各種各樣的媒體。QuickTime是建立在一些與時基數(shù)據(jù)相關的概念基礎之上的：原子(Atom)、媒體結構(Media structures)、組件(Component)、時刻治理(Time management)、動畫圖象(Sprites)。 原子QuickTime的原子是QuickTime用來構建等級數(shù)據(jù)結構的差不多容器。新創(chuàng)建的QuickTime原子就象樹的根。隨后的每個原子都包含在其中

60、同時包含數(shù)據(jù)和其它原子。假如一個QuickTime原子包含其它原子，就被叫做父原子，包含在其中的原子就叫做葉原子。應用程序和其它各種軟件也能夠用QuickTime原子結構來存儲數(shù)據(jù)。 媒體結構傳統(tǒng)的視頻由連續(xù)的數(shù)據(jù)流組成。QuickTime影片能夠按同樣的方法構建，但它不需要如此做：QuickTime影片能夠由取自不同來源的數(shù)據(jù)流組成，例如模擬視頻、存在CDROM上的靜止圖象和MIDI音樂。影片不是媒體，而是媒體的組織方式。QuickTime影片通常是由許多軌道組成的。軌道不包含影片數(shù)據(jù)，它僅僅包含這些數(shù)據(jù)的索引，而真正的數(shù)據(jù)內(nèi)容則存在于其它地點。這些數(shù)據(jù)索引組成了軌道的媒體結構。每個軌道都包