时间:2023-03-22 17:33:29
导语:在交互技术论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
信息技术应用与基础护理教学所具备的优点主要体现在以下几个方面:
第一,提升了教师科研水平。信息技术在基础护理教学中的应用一方面使老师熟练的掌握了计算机的操作技术,另一方面是老师在平时的课题研究中通过对在网上对基础护理知识的学习和研讨,并积极的开展讨论活动,提高了老师医学科研水平,对信息技术与新课程教学理念结合有了全新的认识,提高其教育教学的理念,加深了对学科理论的渗透和理解。
第二,改变了教师的教学方式。基础护理教学以提高和培养学生的基础护理知识和技能为主要目标,因此在护理教学中实验课占据着至关重要的地位,而信息技术的应用可以向学生更好的展示全面的、立体的护理技能,尤其是多媒体在教学中的应用,结合了基本的演示操作、形体语言以及动作指导等,改变了传统的书面教授和单纯的语言描述,这种教学方式可以让护理学专业的学生更好的理解和记忆相关的知识,从而提高基础护理教学的质量和效率。
第三,提高了学生的信息素养。这一方面主要表现为与传统的知识课堂相比,学生更喜欢数字媒体课堂,这种课堂有动画的展示和色彩的渲染,借助信息技术不断的提高学生自主学习的能力,学生一旦积极主动的参与课堂学习,就会极大的提升护理教学的课堂气氛,有助于学生将课堂作为展示个人技能和才华的平台,并且在学习知识的过程中逐渐掌握了现代化的信息技术。
2.信息技术在基础护理教学中的应用探讨
现代化的信息技术与学科教学整合,是教育领域一次深刻的变革,而信息技术教学理念强调以学生为主,但是现在的实际情况是,在护理技能教学中信息技术只是老师的教学辅助工具,并没有切实起到促进学生自主学习的作。
2.1唤醒学生在技能认知方面的潜能多媒体和数字网络是信息技术的载体,并且是信息技术与学科教学结合的主要体现,它可以承载图像、语言、声音等信息,能够在一定程度上增加课堂内容的信息量,并提高了老师对课堂信息控制的灵活性,多媒体可以给学生多重器官刺激和直观的感受,加快学生对知识的理解和认知。例如:基础护理教学中的“静脉注射”,老师可以播放在医院录制的影像文件,让学生对静脉注射这一抽象的概念有了具体的认识,提高了学生的学习兴趣,之后学生就会主动的去模仿视频中看到的注射过程,而且会在同学之间形成激烈的讨论。信息技术能够使护理专业的学生近距离的感受生活的原型,对自己的专业技能产生零距离的接触的同时增强对专业的情感体验。
2.2扩充学生专业的知识面信息技术通过多媒体教学课堂使学生对书本之外的专业知识有了更多的了解,其作为基础课程教学的有效补充改善了传统的学习途径,学生不仅可以在互联网中找到自己想要学习的知识,而且与书本记载的知识相比更具前瞻性和全面性,让学生专业技能的发挥不再仅仅局限在本地区的护理水平,可以通过数字网络去了解和学习国内各个地区的护理现状甚至是国外当前的护理现状,极大的扩充了学生在专业方面的认知。
3.结束语
本课程的教学对象为12级高职护理班的同学们,我了解同学们的成长状况,在座的各位大多为独生子女,且年龄较小,同时很大一部分护理学生没有形成良好的学习习惯,但同学们具备一定的观察、解决问题的能力,具有极强的好奇心,善于模仿。因此,我在本节课程中会采用适合她们的教学方法,期望大家对无菌技术操作方法及相关的知识体系有更加深入的理解与认知。
2教学方法
2.1教法
在教学过程中,我会采用直观演示法、实践探究法、集体讨论法、纠错竞赛法等教学方法来进行教学。对于现代学校教育而言,教师不仅仅是课堂教学过程中的组织者和引导者,教师更是整个教学的合作者,教学质量及课堂教学效率的高低很大程度上取决于教学双方的有效互动与配合。在教学过程中,作为教师要积极调动学生们参与课堂教学的积极性,教师在进行实际操作演示的过程中,要不断鼓励学生动脑思考问题、积极提出问题且主动探寻解决方法,这才是课堂教学所要形成的教学氛围。
2.2学法
通过教师的演示操作,学生可以直观的了解到无菌技术操作的大致过程,但要想熟练掌握该技能,进行必要的课堂实践操作十分关键,在动手操作的过程中,加深对无菌技术操作过程的理解。另外,对于学生而言,学习方法的选择同样重要,要在进行实践研究的基础上,领会无菌技术操作的要点,然后以小组合作学习的模式来巩固所学技能。这样一来,学生既是专业知识传承过程中的实践者和研究者,又是课堂教学中的参与者,学生与教师之间形成一种良性的互动关系,更加有利于教学质量的提升,同时培养学生的实践操作能力。
3教学过程
在整个教学过程中,通过90分钟的教授与练习等环节来完成护理专业无菌技术基本操作法内容的教学。为了突出课堂教学的重点,将教学过程进行有效分解。其中,第一部分,即导入新课并引出本节课程的主题需要5分钟时间,结合多媒体视频教学材料的播放来导出学习该课程的意义所在,接下来,第二部分为复习理论知识及要点同样需要5分钟,第三部分和第四部分为课堂教学的重点,需要占据大部分的课堂时间,即新课的学习与练习巩固环节,例如:在新课学习的过程中,教师可以在进行操作的同时,为学生讲授无菌操作的作用,即无菌操作可避免病人伤口的感染。在练习的过程中,教师要观察学生的操作方法,并指出学生在练习过程中的问题,同时,教师也要注意技能学习过程中的学生个体差异性,有针对性的指导学生进行实操演练,通过分组练习与个别辅导相结合的教学模式来推进教学,另外,设置“大家来找茬”这一教学环节,通过现场演示失误操作,让学生发现错误并纠正错误,从而避免类似的失误操作在实践中发生。总之,教授新知识与练习这两个部分的内容是整节课的重点,大概需要65分钟左右,分别为35分钟和30分钟,另外,评价达标与总结反馈为10分钟和5分钟。这便是针对无菌技术操作法教学过程的整体时间规划。
4资源整合
资源作为教育教学领域的一项重要内容,在一定程度上起到了提升教学质量的作用。在教学实践过程中,要将校内资源、行业资源及信息化资源进行有效整合,将学校的实验室及相关器材、临床及历年大赛经验、多媒体教学手段等内容都应用到课堂教学中,从而增强课堂教学的效果。
5教学反思
本节课程教学的优点较为突出,即以学生为课堂教学的主体,突出岗位技能,将实践过程在教室环境中模拟再现,并且,创设临床护理环境,激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。同时,也存在一些不足之处,由于学生人数较多,教师不可能照顾到每个学生的学习状态,而且,课堂的纪律难以维持,另外,由于课堂时间较短,留给学生进行实践操作及练习的时间不够,学生要多在课下进行熟练操作。通过对“无菌技术基本操作法”教学过程的评估与反思,提出几点教学措施,以便于在日后的教学过程中加以改进,首先,要将学生的课堂表现记入学生的百分考核,并且,选几名自制力相对较差的同学作为课堂纪律的监督员,这样就可以避免其干扰课堂秩序,另外,要增加无菌技术试验室的课外开放时间,鼓励学生加强实践演练,从而提升学生自身的技能水平。
6结束语
1.1配制优良营养土:优质有机肥、田土和充分腐熟的马粪过筛后按2∶3∶4比例混合均匀,同时每立方米营养土加3~4千克草木灰,5千克过石。
1.2浸种催芽
1.2.1浸种:①凉水打底,用10%磷酸三钠浸种20~30分钟,用清水投洗干净。②温汤浸种,放在50~55℃温水中10~15分钟。③在常温水中浸种10~12小时,注意换水和搓洗,至少2次。④出水4小时。
1.2.2催芽:出水后,用湿毛巾包好,放在25~30℃的环境中催芽。
1.3播种:待种子70%发芽时即可播种。播种时,将事先配好的营养土装于木箱中,打上底水,将种子均匀地撒播后,盖土0.5厘米,盖上塑料薄膜。注意白天28~30℃,夜间15~18℃。有70%出苗时将薄膜揭掉,温度控制在:白天20~25℃,夜间13~15℃。
1.4移苗:第3片真叶出现时开始移苗。移苗前一天,将配好的营养土装入营养钵中,打透水。第二天开始移苗,单株移植,下午4点后移苗,随移随浇水。浇好移植水后,迅速将温度升高,白天25~30℃,夜间15~18℃。缓苗后,温度降低,白天20~25℃,夜间13~15℃。湿度保持不旱不浇的原则。
2定植
2.1整地、施肥:以色列青椒,由于生育期长,因而需要底肥足,以保证生育旺盛,一般每亩施充分腐熟有机肥5000~6000千克,再加NH4H2PO4每亩25千克,集中施入。
2.2作畦:由于以色列青椒根系较弱,根系浅,因此采用高畦双行栽培,从而以最大限度促进根系的生长发育,保证旺盛的生命活力。具体如下:畦宽1.0米,定植双行,行间开小沟,行间距50~60厘米,株距40厘米。
2.3定植时期及定植方式
2.3.1定植时要求土壤湿而不粘,应在定植前3~5天灌水。
2.3.2严格按株行距挖穴,纵横向均属一直行,穴深与苗坨长度相同。
2.3.3定植时覆土与苗坨平齐即可,不得埋深,严防立枯病,土传病害的危害,同时浇好定植水。
3定植后的管理
3.1温度:①缓苗前,定植后5~7天,一般不进行通风换气,以促根缓苗,温度控制在25~35℃,如超过35℃,则必须通风降温。②缓苗后,日夜温度均较缓苗前降2~3℃,以促进根部扩展,使秧苗健壮生长。③结果期,a.冬季、早春,通风换气,以室内温度为主,每天白天午前20~28℃,午后28℃以利蓄热。夜间,晚10点前不低于18℃直到第二天清晨不低于15℃,冬季应保持高温。b.其它季节,日均温大于15℃,要昼夜通风,必要时可撤去棚膜。
3.2湿度:①空气湿度70%~80%,土壤保持湿润(湿而不粘),严禁大水漫灌,可小水勤浇。②低温高湿季节尽可能加强通风排湿,以减少发病机会。
3.3水肥:①定植水不宜太大。②缓苗后浇缓苗水,量宜大。③结束蹲苗后5~7天一水,每水带肥,开花结果前以N为多,P、K少,开花结果后,加大P、K比例,而且视叶色、长势、坐果情况进行叶面P、K的补充(用500倍KH2PO4),尤其在果期水肥必须跟上,这是高产优质的关键。
3.4中耕除草:缓苗后进行一次,此次宜深10厘米,目的在于促根。之后,每次浇水后,都应中耕一次,每次中耕近根处宜浅,远根处宜深,以利促根、护根。
3.5插架及植株调整
3.5.1插架:应在株高35厘米以上时进行,每隔3~5株需插一根竖竹杆,然后绑一横杆。以后,随植株的生长,每隔15~20厘米绑一横杆,把植株有序地绑在横杆上。
3.5.2植株调整:①植株在分叉现蕾后,应将分叉下面的弱枝去掉。(如果此时秧苗较弱,为更好地促根发达,应适当晚些去除这些弱枝)。同时,将门椒花蕾去除(如果在高温季节定植则可不去除门蕾)。②去除主枝上的弱小的不结果枝。③个别主枝结果后变得细弱,失去结果能力,则应在摘除果实的同时将该枝去掉。④第一分叉下部的叶子如果变黄失去功能,应及时去掉。⑤疏花疏果,由于开花太多或结果太多,应将其中的一部分去掉。去掉时应将各枝上的多余的花、果间隔去掉,而绝不能将某一枝上的花、果全部去掉而将另一枝的花果全部留下。
4果实采收标准
4.1青熟:以色泽、硬度为主要标准,青熟果色深绿,表面有光泽,手感较硬,用手轻捏无内裂声即可。
4.2红(黄)熟:以着色面积、硬度、光泽为准。一般需有95%以上转色,表面光滑,手感较硬都为成熟的标志。
5病虫害防治
湖南第一师范学院党委书记詹小平,今日通过电话告诉记者:学校方面已从本报报道了解到朱锡平论文剽窃情况,而且已跟院长和主管副院长说了,校方已经要求学院的学术委员会拿出处理意见。
院长彭小奇也称“不知情”。在记者想进一步了解院方态度时,彭小奇说:“抄袭发生在长沙理工大学,虽然他(指朱锡平)现在是湖南第一师范学院的教授,但抄袭行为与湖南第一师范学院没有关系。我们不好处理。”
彭小奇认为,抄袭发生在A校,但问题暴露却在B校,这样的情况在全国并不多见。“在法理上是否处理、怎么处理,不明确。”“学校对本校教授发生在其他学校的抄袭行为有无权力追溯,目前还不清楚”,因此他表示,“暂时可能还无法处理”。不过,当记者想继续了解该校对学术抄袭的态度时,彭小奇却以“正在与领导交谈”为由,拒绝作答。
【关键词】虚拟学习环境;三维交互技术;教学交互
【中图分类号】 G40-057 【文献标识码】 A 【论文编号】 1009―8097(2011)03―0129―04
一 前言
桌面级虚拟现实技术,因其技术简单、集成性高、实用性强、投入成本低等特点,近年来在教学中的应用越来越广泛,其开发的桌面虚拟学习环境,能够让学习者在一个具有真实感的虚拟三维空间中进行学习、探索和娱乐等交互活动。
关于学习环境,Wilson(1995)的学习环境场所观认为:学习环境是一个学习者可以相互合作、相互支持的场所,在那里可以使用各种工具和信息资源参与问题解决的活动,以达到学习目标。他将学习环境分成计算机微世界、基于课堂的环境(促进积极学习的丰富环境、抛锚式教学)、开放的虚拟环境等三类[1]。
本文中的桌面虚拟学习环境主要是上述学习环境中的第三种类型,同时兼具第一种类型的某些特征和功能。它主要是运用桌面虚拟现实技术开发的,在形式、内容、表现手法、教学功能等方面,实现对真实学习环境的模拟,为学习者提供多种感官的学习刺激,对学习者的学习活动进行支持;它通过多种交互形式,实现动机激发、策略调整、兴趣保持、交流互动等多方面的教学功能[2]。
二 三维交互技术的三个层次
1 三维交互技术的层级划分
三维交互技术作为一种新型交互形式,其本质是为了促进学习者的学习,属于教学交互范畴。关于教学交互的划分,国内学者陈丽在Laurillard的学习过程会话模型的基础上提出了教学交互层次塔理论,它将远程教学交互分为三个层面:学生与媒体界面的操作交互,学生与教学要素的信息交互,学生的概念和新概念的概念交互[3]。
然而三维交互相对于一般的教学交互来说,其划分难度更加复杂。首先,在技术层面上,虚拟学习环境下学习者需要控制的自由度增加为6个,而且缺乏一些必要的约束信息,比如深度线索、触觉反馈等[4];其次,缺少对三维交互的最底层交互任务的理解,因为这些底层的交互任务与学习者的学习任务、认知习惯有密切的关系,只有这些关系描述清楚后,才能将交互任务逐层分解,合理而有效地进行交互风格的研究和三维交互技术的划分。
在教学交互层次塔理论的指导下,使用Bowman分类法,从任务、子任务、实现技术三个层次对三维交互技术进行分析[5],将其实现结构划分为三个具有显著特点的逻辑层次:几何漫游层、选择操纵层、协作互动层,并以此为基础,针对每一层交互的具体特点,细化为多种交互形式,最后按照由低级到高级、由具体到抽象的认知习惯对其进行重构(见图1)。
2 三层面的三维交互技术
根据图1可见,三维交互技术主要是由以下三个不同层面的交互共同作用完成的。
(1)几何漫游层
几何漫游层体现学习者与学习环境的操作过程,主要描述了如何从一个位置移动到另一个位置,通过鼠标键盘等交互设备,可以全方位了解学习环境的概况。其交互技术主要包括两个独立的部分:找路(wayfinding)和行进(travel)。“找路”指的是一种方法,确定当前在什么位置(空间或时间上),寻找在环境中到达目的地的路线,帮助学习者了解他们自身相对于目标的位置,从而使他们确定到达目标的路径[6]。“行进”指的是学习者如何在空间(或时间)中移动。
“找路”和“行进”通常借助化身实现,通过鼠标和键盘来控制化身的运动,视点位置和方向跟随化身一起变化,既有利于学习者对虚拟场景的完整理解,也容易感知自己所处的空间位置。为了避免在漫游时出现迷路的现象,通常配合地图进行导航,一旦学习者需要改变学习内容,只需要点击地图即可,避免学习者在查找时浪费大量的时间,使学习者出现孤独感和烦躁感。
(2)选择操纵层
选择操纵层体现学习者与媒体界面之间、学习者与学习资源之间的操作过程,为学习者提供虚拟对象作时的可视反馈。它能够改变虚拟对象(即交互元素)的几何属性,包括整体或部分的平移、旋转、缩放、变形以及材质、纹理、颜色等几何属性的变化,通过选择、操控、判断、反馈等环节实现。
“选择”是指定具体的交互对象,一般情况下使用鼠标点击指定位置或对象即可;“操控”是对对象执行相关动作,改变对象的属性,例如对象的位置、颜色、可见性、移动、旋转等;“判断”是根据教学的具体任务对“操控”的结果进行评估;“反馈”是根据评估的结果进行教学提示,对于完成正确操作给予正强化反馈信息,而对于完成错误操作给予负强化反馈信息。
(3)协作互动层
协作互动层体现学习者与学习者之间、学习者与教育者之间的操作过程,能够提供多个学习者共享VR体验,让多学习者协作解决一个问题(即执行一个任务),参与者也可以共享与其他人竞争的体验或与他人的交互,主要是指与他人交互的技术,包括如何处理协作交互、如何实现并发体验、谁拥有对操纵和通信操作的控制,如何使世界保持一致以及协作的参与者如何互相交互等[7]。在桌面虚拟学习环境中,每个学习者是一个个独立的分布式对象,它们在进行虚拟体验的同时,主要通过创建会话和消息传递等对话交流机制,来促进学习者的体验。
3 三层面三维交互的关系
几何漫游层、选择操纵层、协作互动层这三层交互是根据学习者的学习过程来划分的,以促进学习者的学习为出发点,他们密切相关、相互作用,将教学、交互、技术充分结合,在一个螺旋上升的过程中,形成了三维交互技术的构成体系(见图2)。
由图2可以看出,三层交互的关系是:首先,几何漫游层交互是选择操纵层交互发生的条件。当学习者面对一个新的学习任务时,首先要通过三维漫游的方式,了解学习对象的概况,然后才会通过选择操纵层交互,掌握学习对象的主要功能;其次,协作互动层交互产生于选择操纵层交互的过程中,学习者在使用选择操纵层交互完成教学内容时,通常需要借助教师指导或组内讨论等教学形式,来解决一些教学难题,进而促进整个学习过程的完成,可见最顶层的协作互动层交互的水平和方向将影响学习者的学习结果。
三 三维交互技术的实现过程
三层次的交互技术贯穿于整个学习过程,有效促进学习者的学习,其实现过程主要包括教学分析、模型构建、交互设计、测试等环节,通过编写脚本、实物拍摄、建模、贴图、设计动画、交互合成、调试等具体操作完成交互技术的制作(见图3),下面以“摄像机的使用”为例,借助Virtools虚拟现实技术平台,介绍三维交互技术的具体实现过程。
1 教学分析
教学分析主要围绕教学需求和交互技术两方面展开,重点解决“做什么”和“怎么做”的问题。通过分析虚拟实验环境和真实实验环境的优点和不足,对教学内容进行针对性筛选,对于摄像机的主要构造和常规操作,这些基础性内容制作成虚拟实验,让学生在虚拟环境中,反复操作各种实验设备,减少设备的无谓损耗,而对于电视摄像这些技能类的内容,让学习者在真实实验中完成,有利于对学生实践能力的培养。
2 模型构建
模型构建主要包括建模和画面优化两个部分。在建模过程中,应根据教学任务的层次结构,采用层级建模的方法,遵循由下到上的原则,逐层逐块地利用建模软件进行虚拟场景的构建。画面优化主要控制模型的面数和清晰度,对于摄像机的镜头、光圈、调焦环、推拉按钮等主要操作按钮,采用较高的面数值,而对于摄像机的主要面板,这些没有交互的部分,采用较低的面数值,借助贴图等方法完成制作。
3 交互设计
交互设计不仅是学习者同虚拟学习环境之间的信息交流,也是虚拟情景展开的手段,主要包括虚拟学习环境漫游、摄像机的基本操作、共享体验等几个环节。
(1)虚拟学习环境漫游的实现
虚拟学习环境的漫游属于几何漫游交互层,它主要通过控制化身运动,借助键盘和鼠标,实现对摄像机结构的学习。在设计过程中,坚持左右手相互配合的原则,即一只手使用鼠标控制场景的旋转,另一只手通过键盘控制场景的平移、缩放等。通过Virtools中Keep Active、Get Mouse Displacement、Rotate、Division、Switch OnKey、Per Second、Translate等BBS行为即可实现,脚本流程如图4所示。
(2)摄像机基本操作的实现
摄像机基本操作属于选择操纵层,主要包括摄像机的电池安装、录制,快门、光圈、焦点,镜头推拉等,其中录制是基本操作的重点内容,包括开机、放入磁带、录制、教学反馈等四个环节。
开机:主要实现单击Power按钮,电源指示灯亮,摄像机启动,再次单击Power键,电源指示灯熄灭,摄像机关闭。此交互所需的BBs行为有Wait Message、Set Material、Set Texture、Send Message等,脚本流程如图5所示。
放入磁带:主要实现单击EJECT按钮,磁带仓开启,放入磁带,单击带仓,带仓闭合,完成磁带装载,此交互所需的BBs行为有Wait Message、Bezier Progression、Rotate、Translate、Send Message等,脚本流程如图6所示。
录制:主要实现单击REC键,录像指示灯亮起,磁带走动,录制开始,此交互所需的BBs行为有Wait Message、Bezier Progression、Set Material、Set Texture、Rotate、Send Message等,脚本流程如图7所示。
教学反馈:实现对学习者未来的操作进行引导,对当前操作进行确定或对错误操作予以纠正,让学习者及时了解自身状况[8],避免由于滞后和延时给学习者带来思维中断、兴趣转移甚至是厌烦心理。使用Virtools中Mouse Waiter、2D Picking、SetPosition等BBs行为和VSL脚本能够实现教学交互的判断,其中2D Picking行为模块实现拾取物体的功能,Mouse Waiter行为模块响应鼠标的控制,VSL脚本进行程序判断[9],教学反馈结果可采用文本或者图片的形式进行展示,如图4所示,当鼠标划过磁带仓时,会出现“请先装入磁带”的提示,学习者可以按照提示进进行操作。
(3)共享体验的实现
共享体验交互属于协作互动层,它可以让学习者和教育者在虚拟体验的过程中交流经验、共同学习,主要包括创建会话和消息传递两个部分。创建会话(Session)定义了一个虚拟的空间,主要用于相关的主题活动,通常由小组长或教师创建,执行普通学习者不能执行的操作,对参与活动的用户信息、网络消息及其化身进行管理,根据组织策略,开展教学活动[10]。
一旦学习者进入虚拟学习环境,就可以采用一对一、一对多以及广播等多种形式,进行消息传递,完成学习交流。利用NetworkSend Message BBs可以设定某个化身发送消息,使用3DFrame显示对话信息,使用Inputstring BBs实现用户字符串的输入,使用2DText BBS实现在输入框中显示文本。
4 测试与
在三维交互设定完成后,进行整体功能、稳定性和速度优化的调试,然后根据程序的应用领域,对程序进行。如果是单机应用,通过“Export to Virtools Player”命令直接保存为*.vmo格式即可;如果是网络应用,通过“Creat Web Page”命令,将文件保存为htm格式,这样客户端只需下载并安装插件“3D LifePlay”即可进行播放。
四 结束语
三维交互技术的三个层次是对三维交互的一次尝试,它将三维交互技术由简单几何层次引申至更高层次的应用,不仅规范了三维交互技术的实现过程,而且有利于分析各种复杂的三维交互现象,在降低学习者的操作难度和认知负担的同时,有效促进了学习效率的提升。三维交互技术是虚拟现实技术由“好看”转向“好用”的关键,如何更好实现复杂虚拟学习环境下的三维交互技术,还需要开展更深入的研究。
参考文献
[1] Brent G.Wilson. Metaphor For Instruction: Why We Talk About Learning Environments[J].Educational Technology,1995,35(5):25-30.
[2] 郑颖立.体验式虚拟实验研究[D].上海:华东师范大学,2008:71-73.
[3] 陈丽.远程学习的教学交互模型和教学交互层次塔[J].中国远程教育,2004,(5):24-28.
[4] 纪连恩,张凤军,路游.场景语义约束的三维交互技术[J]. 计算机工程与应用, 2008,44(33):28-31.
[5] Bowman.D,Johnson.D,Hodges.L.Testbed evaluation of
virtual Environment interaction techniques[J],presence-
teleoperators and virtual environments,2001,10(1):75-95.
[6][7] William R. Sherman,Alan B. Craig.Understanding virtual reality:interface,application,and design[M].Netherland:
Elsevier Science Publishers,2003.
[8] 王荣芝,辛日华.网络虚拟实验的界面交互设计[J].实验室研究与探索,2009,28(2):82-85.
[9] 罗虹,王士勇.基于Virtools技术的虚拟教学系统的设计与实现[J].现代教育技术,2007,17(10):57-60.
[10] 李欣.虚拟学习空间的建构与交互设计[J].中国电化教育,2008,(8):95-98.
Research on the Interaction Technique of Three-dimension Under the Desktop Virtual Learning Environment
WU Xiang-enBAI ZheLIU Chao
(Institute of Educational Technology, Shenyang Normal University, Shenyang, Liaoning 110034, China)
论文摘要:信息时代,人类生活方式变化,传统视觉传达方式已不能完全满足信息传达的需求。科技的发展,多媒体手段的成熟,为视觉传达提供了新的形式一新媒体。作为新技术、靳媒介条件下的特定传达方式,新媒体吸纳传统媒介的优势,结合互联网及各种交互技术,更有效地实现信息传播,逐渐成为视觉传达最主要的方式。与传统设计门类相比,新媒体视觉传达有两个明显的特点:首先,它的表现形式更加多样,多种媒体综合运用,全方位地进行信息传达;其次,在设计方法上,既借鉴已有媒体又有所创新,发展出适应新媒体特性的设计方法。
1媒体形式的发散
数字化时代的今天,视觉传达设计逐渐超越了它的原有范畴,走向更宽厂一的领域。数码艺术、数字影像、网页交互、多媒体广告等相继出现,数字视觉在不断挑战已有视觉形式的同时,也在充实着视觉传达的外延。多元化的视觉观念暗示着新的视觉传达方式将打破传统设计门类的界限,产生一种新的媒体,以传统视觉传达设计为基础,在新媒体和新技术手段支持下开拓新的传达领域,继承发展传统视觉传达设计。这种“新媒体”综合多种媒体形式,集文字、图像、影像、声音、动画等于一身,结合互联网与交互技术,使作品具有一定的主动性和交换性,成为新媒介、新技术条件下一种特定的传达方式,真正实现全方位、多感官地信息传播。
2视觉传达的变异
作为视觉传达的最新发展,新媒体视觉传达的设计原则、设计流程和设计方法与传统视觉传达、设计形式具有原则上的相似性,但在传播、显示、操作等方面,“新”“旧”媒体有着很大差异。例如:相对于印刷品而言,显示屏幕更适合“浏览”而不易于“阅读”;“新媒体”中各种信息以相互链接的方式存在,彼此没有顺序上的固定位置,信息随浏览者的选择以非线性的方式输出,而传统媒介,无论是书籍或是影像,信息呈现都受到预先安排的顺序制约:传统传达领域对于技术更新的反应相对迟缓,而以高速发展的科技为其信息传播基础的“新媒体”则要求设计时刻与科技紧密结合,并随科技的进步不断发展出更新的传达形式。发展迅速的“新媒体”为设计者提供了前所未有的表现手段,帮助实现更多的创意可能,为大众带来更新鲜的视觉体验与更富于趣味性的信息获取过程。“新媒体”不仅使得设计过程发生变化,对设计风格、设计思维方式也产生深刻影响。活动的版面布局及全方位的交互要求设计者时刻以运动的眼光看待版式编排和视觉效果,不但考虑静态的视觉效果,还要设想视觉元素与观众互动之后可能呈现出的种种样貌,通过针对性的设计避免对信息传达的干扰或画面的不美观。视频、动画将作为常用元素,与文字、图形共同构成版面。“新媒体”的易编辑性也使设计师可以设计多种版面方案和视觉效果,随时更换以应对观众的日益细分及不同喜好,更大程度上满足人们的审美需求,更有效完成信息传达。 3互动式编排灵活自由
融合多种媒介形式与多媒体技术的新媒体实现了同一平面中多个、多层信息的同时显示,并可根据浏览需要任意放大缩小、摆放、堆叠屏幕内容,信息呈现不再受版面尺寸或显示区域大小限制,交互式操作的加人也为传达过程增添了趣味。德国波恩联邦美术馆内陈列有一个以法老图坦卡蒙统治下的古埃及为主题的互动展示。在4.5平方米的展台上投射,有顺着尼罗河谷延伸的整个法老统治区域地图,重要的城市、寺庙或历史事件发生地等信息在地图相应位置都有标注。参观者用手触击任意信息点,与之相关的文化、宗教信息便会以文字、图像、视频或动画的形式展开,每组信息下方都会显示一些控制图标,可实现浏览链接信息、重新播放等功能。参观者面前的展示区域往往会有多个信息点,若在当前信息播放时又点击另一信息点,当前信息会自动关闭,并在原位置展开新的信息。同一位置、同一显示区域中,通过参观者自己选择、控制可交替显示多组信息,结合标注于地图上的地理位置,使参观者更易于理解各组信息之间的联系,也实现了有限的显示区域内尽量详尽的信息的展示。在实现有效信息传达的基础上获得最佳视觉美感是对视觉媒介的普遍要求,“新媒体”继承了传统媒介的版式风格又结合自身特性发展出了独特的编排方式。
4传达方式丰富多彩
关键词:三维动画;交互设计;虚拟交互
随着动画制作技术的不断发展变革,三维动画影视开始迅速崛起,三维动画给予观众更加立体的视觉画面效果,满足了人们在视觉方面的审美需求,使用三维技术制作的《大圣归来》《疯狂动物城》等动画影片受到了观众的一致好评。三维动画技术也同样可以应用于工业设计、文化教育、航空科技等领域,但由于各种因素的制约,目前只能作为演示的方法和论证、研究的工具,可操作性受到一定限制。交互设计可以解决这个问题。将交互设计和三维动画技术结合在一起,使参与者与三维动画产生互动。参与者在观看三维动画的同时,能够扮演动画中的角色参与动画剧情,根据自己的想法对动画的发展进行控制,不仅具有多感官的虚拟互动式的体验,还能增加三维动画的可操作性,使三维动画技术的应用领域更加广泛。三维交互动画设计具有更加真实的沉浸感,参与者能够随心所欲地在虚拟的三维空间中漫游,甚至还可以进行新形式的艺术创作,进一步满足人们的观赏体验需求。
一、三维交互动画设计在游戏设计中的应用
在游戏设计领域中,三维交互动画主要应用于角色扮演类游戏的设计与制作。使用Maya、3dsmax等软件为游戏建立三维模型和游戏场景,创建一个或多个游戏角色,由玩家选择自己喜欢的游戏角色,控制游戏角色在虚拟的三维场景中跑、跳、飞到空中、在水面上飞奔、战斗等,这种三维交互动画使玩家感受到不一样的视觉效果和体验感。部分大型3D网络游戏为了吸引玩家,在游戏中加入了动态雨雪天气系统,使三维游戏场景每隔几小时就有阴、晴、雨、雪的天气变化,还在玩家创建三维游戏角色的界面中加入“捏脸系统”,使玩家能够根据自己的喜好修改虚拟人物的面部造型。“捏脸”系统为三维虚拟人物的发型、眉毛、眼睛、颧骨、鼻梁、嘴唇、脸型甚至妆容等都设置了多项参数,例如眼部轮廓的参数设置中包括眼睛位置、大小、倾斜角度、眼睛间距、瞳孔大小、瞳孔位置、眉骨凸出、眉毛突出角度、眉毛高度等;脸部轮廓的参数设置包括颧骨位置、脸颊宽度、脸颊高度、上脸宽度、下脸宽度、脸蛋丰满程度、下巴宽度、下巴位置等参数。玩家对这些参数进行不同数值的调整,可以创建出面部形象各不相同的角色人物,给予玩家全新的造型体验感,增强了游戏的娱乐性以及玩家与三维游戏之间的交互性。将三维交互动画应用于体感游戏中已成为近几年游戏设计的一大热点。体感游戏是用身体动作来操控游戏。使用三维动画技术建立虚拟的三维游戏空间,创建三维动画人物,由玩家改变自身的身体动作来操控游戏角色,这种体感交互的游戏方式给玩家带来更好的游戏体验感和沉浸感。日本的任天堂游戏制作公司推出的WII游戏机将体感交互和三维游戏很好地结合在一起。它设计了可单手手持的细长手柄,使玩家能够单手握手柄对电视中的三维角色进行控制。WII游戏的手柄Wiimote中内置无线感应控制器,具有动作感应和动作跟踪的能力,玩家可以通过移动手柄位置和对电视屏幕进行不同方向的指向与虚拟游戏人物产生互动。任天堂游戏制作公司将三维交互动画设计应用于体感游戏中,使游戏的操作方式更加灵活多变,给予玩家更真实更舒适的游戏体验。例如玩家在玩体育类游戏时,只需要挥动手中的手柄就可以使游戏中的人物做出挥动球拍的动作,移动手柄的前后左右位置可以控制游戏人物的移动和转身;在战斗类的角色扮演类游戏中,握住手柄做出水平方向和垂直方向的挥动动作,游戏中的三维动画角色也会做出相应的平砍和斩击的战斗动作。一台WII游戏主机可以控制四个游戏手柄,在游戏中创建多个虚拟人物,同样可以使多人在游戏中进行互动,WII游戏机也因其优秀的交互性和逼真的三维动画效果成为家庭娱乐、朋友聚会中不可缺少的游戏机。美国微软公司看到任天堂游戏公司在三维动画游戏中体感交互技术方面取得的成功之后,也开始对体感交互技术进行研发。2010年美国微软公司推出了Xbox360游戏机,在这款游戏主机中加入3D体感摄影机,它可以对游戏主机前的玩家进行即时的动态捕捉和影像识别,使玩家完全摆脱了游戏手柄的束缚,通过自己的肢体动作控制三维游戏角色,使三维动画游戏中的交互设计又上升到了一个新的高度。在体育类游戏和动作类游戏中,三维动画角色可以摆出与玩家相同的动作;在舞蹈类游戏中,玩家甚至可以摆脱九宫格跳舞毯的束缚,无需任何游戏配件,只要随着音乐的节拍做出相符的肢体动作就可以轻松地沉浸在三维游戏的快乐中。在三维动画游戏的设计中,还可为游戏主机加入麦克风输入、语音辨别、社交互动等功能,以加强三维动画游戏的交互性。例如在运动健身类的三维动画游戏中,虚拟动画角色可提醒并记录玩家每天的运动量,玩家也可通过语音输入的方式安排每天的运动项目,并在游戏结束后通过网络社交和朋友们分享游戏体验。
二、三维交互动画设计
在虚拟现实技术领域中的应用虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术,将虚拟现实技术和三维交互动画设计结合在一起,可以建立多源信息融合交互的三维动态视景,并为其赋予实体行为的系统仿真。使用者可以借助传感头盔、触觉控制设备,实时感受三维虚拟空间,并操控虚拟世界中的对象。虚拟现实技术在建筑景观方面可以实现视觉模拟。在虚拟的三维场景中建立三维建筑模型,并在场景中建立多个摄像机模拟人的多个视角,为其加入沉浸式的交互技术,使用户能够感受到置身于虚拟的建筑中,给予用户更加真切的三维漫游的体验感。虚拟现实技术可应用于古代遗迹的场景浏览和漫游,应用三维动画的重构技术,对受到破坏的遗址和文物进行还原,建立数字化遗址和博物馆,使用者通过传感头盔在古代遗址中漫游,佩戴触觉传感设备还能感受到虚拟建筑和文物的外观造型。在医学方面,虚拟现实技术可用于虚拟解剖和虚拟手术,用三维动画技术创建人体解剖现场的三维虚拟场景,设计制作出手术刀、数据手套等触觉传感控制设备,为使用者构建人体虚拟现实系统,训练者带上传感头盔就能进行模拟解剖。这种虚拟解剖、虚拟手术的方式可以使训练者沉浸在手术情景中,更加真实地进行外科手术训练,减轻人体解剖的成本。在军事领域方面,可将虚拟现实技术应用于虚拟军事训练。使用三维动画技术创建不同的地形地貌和天气等虚拟环境,使用者佩戴传感设备可在虚拟的三维空间与其他人协同作战。将这种虚拟互动的方式应用于军事对抗作战演习,可以使训练者适应多种环境的作战,给予训练者更加真实的空间感受,加强互动合作。虚拟现实技术还可应用于艺术创作领域,为用户设计制作出触觉控制画笔和相应的调色盘,并为虚拟空间中的调色盘赋予多种色彩。用户佩戴视觉传感头盔,手持画笔和调色盘就可以在虚拟的三维空间进行创作,通过手中的画笔创作出具有空间层次效果的三维绘画作品。这种新形式的艺术作品不仅拥有简练的线条和色块构成,还具有三维的质感和体积感,很自然地将线条、色块等平面造型语言与立体结构、光影、质感等三维造型语言结合在一起。还可以加入雕塑、三维动画软件等多种创作手段,用户通过使用触觉控制手套等相应设备和工具在虚拟世界中创建三维动画角色,创作过程不需要耗费大量的时间和精力,虚拟现实技术可以很快地为其呈现出更加具有真实感的立体影像。配以3D动态捕捉技术还可以从用户的表演中捕捉到相应的表情和动作,将这些动作数据附加到刚刚建好的三维动画角色上,使三维动画角色更加真实地模仿用户的表情和动作,增强虚拟现实与使用者的交互性。
三、三维交互动画设计在其他领域中的应用
在界面设计中加入三维交互动画可以进一步提高产品使用的辨识度,三维动画为使用者带来了更好的交互体验,增加产品的亲和力和易用性。交互界面设计中的三维动画使产品摆脱了冰冷的程序界面,使产品和使用者能够进行更好的交流,提高操作的可识别性和判断性,使用者在操作过程中能够获得更好的心理感受。例如在手机APP应用的界面设计中加入精美的三维交互动画,可以使产品应用的体验更具吸引力,更具动态性和引导性。将APP的应用界面从传统的二维平面设计成可移动的三维交互动画界面,增强使用界面的视觉效果,给使用者提供更加舒适的操作体验。在网络广告中加入三维交互动画可以改变网络广告枯燥、生硬、被动的宣传模式。它将三维动画、声音、文字、视频等多媒体元素融合在一起,使用户在观赏网络广告的同时还可以与其中的三维动画角色产生互动,充分地展现出网络广告所特有的交互性、体验性和娱乐性。将三维交互动画应用于教育教学领域,可以为学生提供生动逼真的互动学习情境,例如模拟实习过程、操作机械、体育专项训练等。也可以将其应用于三维校园漫游动画设计中,教师指导学生对校园进行三维建模、场景优化、材质贴图制作、设置环境、交互设计、漫游动画以及网络等一系列步骤的设计,在虚拟的三维空间中实现三维动画漫游、交互操作、信息查询以及网络公开课等功能。三维交互动画已走进了人们的生活,随着它的飞速发展,未来的数年也将成为三维交互动画的时代。尽管三维动画设计和交互设计有着各自不同的发展规律和轨迹,但两者间的合作必将推动技术的进步,有着广泛、密切的互动和交叉应用领域。
参考文献:
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论文摘要:本文分析了虚拟现实技术在建筑领域中的应用.井对相关问题进行了研究,最大限度地实现对建筑设计、施工、装修等的现实可行性与指导性。
“虚拟现实”(简称V R ),是一项综合性计算机图形交互技术,它利用计算机生成一种模拟的实物与环境,通过多种传感器设备使用户“投入”到该环境中,实现用户与该环境的直接交互。目前,VR技术已经在各个领域被广泛应用,如在建筑设计领域、城市建设领域等等。
一、 计算机技术的引入
计算机技术用于建筑设计领域已有多年,但最早的建筑设计领域是先模仿传统工具的使用方式,表现为简单地模仿传统的图纸、图板、针管笔等的使用方法。例如计算机辅助设计 (CAD)主要是帮助设计者把设计、计算、画图、数据存储和处理等繁重工作交给计算机完成 ,而设计者把主要精力用于创造性构思。计算机可通过图形设备向设计者展示设计结果。之后发展起来的虚拟现实技术 (简称 VR)能创造身临其境的感觉 ,虚拟现实技术是迅速发展的一项综合性计算机图形交互技术。它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络并行处理,利用计算机生成的三维空间图像实现的目标合成技术,通过视、听、触觉,以图表及动画方式呈现,改变了传统的计算机辅助设计被动静态的信息传递方式。目前,虚拟现实技术已经在各个领域被广泛应用,如在建筑设计领域、建筑施工领域、建筑装修领域等等。
二 虚拟现实技术在建筑领域的应用
1.建筑设计领域
在建筑设计中既要进行空 间形象思维,又要考虑到以用户的感受,是一系列的创新过程,包括规划、设计等。建筑物的实际效果受设计者的艺术素养、生活阅历、知识水平、设计水平、设计经验等主观因素的影响和限制,不同的设计者对于同样功能要求的建筑所设计的作品在外观上、环境的协调上可能截然不同。然而,如果应用基于真实感三维图形的虚拟现实技术则可以将设计者心目中的建筑方案以可视、可触、可听的方式展现给专家、用户,使他们能“身临其境”,提出自己宝贵的意见,达到优化设计的目的。同时还能大大减轻设计人员的劳动强度,缩短设计周期,提高设计质量,节省投资。
2.建筑施工领域
虚拟现实技术在建筑施工方面,也大有用武之地,可以进行大量方案的比较和优选。例如进行大型土方工程挖运系统的设计,最优设计是在日挖土量一定的情况下,如何确定挖土机与运土载重汽车的最优匹配,使挖运系统取得最好的整体效益。大型土方工程挖运系统的挖土机与载重汽车的匹配有很多方案,若要把全部方案的效益都计算出来进行比较,几乎是不可能的。对这一类问题采用虚拟现实技术来比较、优选,则很容易实现。再如对于有风险的大型工程项目,投资一旦失败,将会遭到巨大的经济损失。对这一类问题,可以利用虚拟现实仿真技术,进行仿真试验和评估,然后做出决策。同时还可以对不确定因素进行预先模拟。
3.建筑装修领
建筑装修设计是一个复杂的综合过程。在传统的设计过程中,装修设计师根据建筑图纸构造出虚拟的室内模型,并将其设计理念应用于室内模型,最后以多面视图、效果图、家具图、大样 图和结构图等手段表达设计效果。然而,这种离散的平面表现模式使得客户和施工方难以全面地了解装修效果。另外,繁琐的工程量和造价估算过程也使得客户难以准确快速地对装修方案进行评估平选。如果在计算机中输入实际房间的模型,设计者身处所需装饰的房间,按照自己的构思去装饰、修改,并且可以变换 自己在房间中的位置,去观察装饰的效果 ,直到满意为止,一切就将变得简单轻松。可以设想,在未来的装饰工程中虚拟现实技术将会代替现有的实际模型而显示出其强大的生命力。利用虚拟现实技术有效地提高了装修设计的效率,并且能够增强设计师和客户之间的沟通,增加客户对设计方案的满意程度。
三、虚拟现实的动态漫游技术
利用 VR技术在空间数据库的支持下可以构造三维虚拟环境 ,人在进入这一环境后可以和计算机实现以视觉为主体的全方位的动态交互。一个建筑模型进行可视化具有多角度观察、放大、漫游、旋转、任意选定路线的飞行或点面结合行驶效果的动态显示及可视点的判别等功能。虚拟现实建筑设计还可以让人在虚拟的建筑环境甚至城市空间里,以不同的角度去窥视或欣赏其外部空间和内部空间的动感形象和平面布局特点。它所产生的融合性,要比模型或效果图更形象、完整和生动。
视景仿真和动态漫游技术,同时也是进行方案审察和评估的重要手段。利用VR技术在设计工程中可实时动态展示设计方案,可实时审视检查规划设计方案,及时发现问题,及时修改方案和细节。
随着科学技术的进步和发展,远程开放教育已经成为当今电大主流的教学模式,其表现出的各种优势和特性,尤其是交互性越来越突出,远程教育中的诸多问题都与学习交互系统有关。电大远程教育的交互是指电大学生在学习过程中与远程学习环境(包括学习资源、人力资源、媒体设施等)的相互交流与相互作用,它是远程学习活动的重要组成部分。通过交互,电大远程教育院校及教师为学生提供各种支持和服务;学生则通过交互获得各种资源和信息,解决学习中的问题和困难,达到学习目标。
二、电大远程教育的交互特点
1.教师为主导,学生为主体
在传统的课堂教学模式中学生与教师的交互是在课堂上直接的接触或者说是面对面交流中同步进行的,它是以教师为主体进行的。现代远程教育与传统教育在交互上的根本区别,在于前者具有远程状态下自觉、主动的交互意识,以及方便、灵活、可靠、有效地交互手段。以学生为主体,教师为主导,为学生提供良好人机交互与人际交互的教学和学习环境,这是现代交互技术应用于远程教育的最基本要求。
2.学生的个体差异较大
传统教学过程中的交互双方通常是单一的学生和单一的教师,学生之间年龄相仿,知识结构大致相同。而在电大远程教育中,由于大部分学生都是成人,来自于社会的各个阶层,这些学生无论从年龄、社会地位和阅历、知识水平、价值观等方面都可能存在较大的差异,从而使传统的单一教学模式很难满足所有人的需求。而电大远程教育由于多形式、多内容、多维度的双向交流,可以很好地解决学生之间存在的差异问题。
3.教学层次多,方式多样
因为电大采取的是系统教学,全国电大分成了中央电大、省电大、市电大、县级教学点等多个层次,学生可以浏览和学习各个层次的学习内容,同时与多个系统进行学习上的交互,这是电大的系统教学优势。在各个系统中都有着丰富的教学资源,同时有着多种交互方式。现代信息技术的使用,为现代远程教育提供了更加丰富的交互手段,使双向交互更为便捷、有效,使远程学习的个别化、自主化特征得以实现。
三、当前电大远程教育交互存在的一些不足
尽管当前远程教育已经取得了很大的成绩,逐渐成为现代人们学习的一种重要途径,但从电大网站学生对教学资源的访问量和学生发帖子提问题进行交流来看,教学中的交互效果并不尽如人意。这个原因是多方面的,第一,电大学生多为在职成人,参加远程学习的最大困难就是时间的缺乏,在工作、家务等多重压力之下,可用于学习的时间相当有限。第二,受传统学习习惯的影响。电大学生大部分习惯了在传统的课堂教学模式中学习,得到教师直接、持续地学习指导。远程教育中多数的学习行为和教学行为是通过媒介来实现的,面对面的人际交互不再是远程教育的主要教学形式。第三,有些学生计算机水平不高,不会上网学习;或是有些地方上网不方便,不能通过计算机网络学习。当然,随着计算机及相关知识的普及,这一状况正逐步改善。第四,网上资源建设需要进一步加强。现在网上资源多以文本为主,一些精品课件和视频等教学资源相对较少,且部分资源过于陈旧,不能够及时更新,对学生吸引力不大。第五,教师队伍素质有待于进一步提高。目前电大从事远程教育工作的教师有相当部分都是学校正规任课教师兼职,教师远程教学经验不足、远程教学技术欠缺等因素,都严重制约着远程教育中教学交互的效果。
四、完善电大远程教育中的交互的几点思考
1.思想上要重视远程教育中的交互问题电大远程教育中的诸多问题都与学习交互系统有关。现在我国远程教育中影响教学质量的主要问题就是交互的缺乏,因此,电大远程教育院校及教师需要高度重视帮助学生了解和把握远程教育的特点,明确交互在远程学习中的重要作用和意义,提高交互的主动性和自觉性,在远程学习中更加积极地参与各种交互,从而提高学习效果。
2.根据不同情况,灵活运用教学互动模式电大的教育网络覆盖全国,而全国各地的经济基础、教育基础、人员的基本素质以及网络基础设施建设都不大相同,即使同一个地区,电大远程教育招收的学生也各不相同,他们的文化程度、学习态度、学习目的、学习方法、选课情况都存在很大的不同。因此,各级电大要根据不同的情况去选择最适合本地学生学习的教学互动模式。