時間：2023-05-30 10:18:46
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人機(jī)交互論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1.前期工作積累
筆者在德國慕尼黑大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，曾擔(dān)任本科、碩士專業(yè)課程的教學(xué)工作，也曾多次指導(dǎo)本科、碩士畢業(yè)論文，因此對人機(jī)交互方向創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式有一定的切身體會。另外，筆者于2013年赴英國格林多大學(xué)參加了為期4周的學(xué)術(shù)英語和雙語師資研修培訓(xùn)，對歐洲高等教育的理念有了更為深入的理論認(rèn)識，同時也促使筆者對本專業(yè)的教學(xué)教育改革進(jìn)行思考和探索。在對國外高校軟件工程人才培養(yǎng)模式的研究和實踐基礎(chǔ)上，我們認(rèn)真分析了我國軟件工程人才培養(yǎng)模式中存在的普遍問題，并在人機(jī)交互課程建設(shè)中進(jìn)行了解決方案的探索。
2.人機(jī)交互課程特點
人機(jī)交互主要研究用戶與系統(tǒng)之間的交互關(guān)系，為用戶設(shè)計、實現(xiàn)和評估交互式計算系統(tǒng)，是一門涉及計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、工業(yè)設(shè)計的交叉性學(xué)科。要求任課教師熟練掌握計算機(jī)圖形學(xué)、編程語言等技術(shù)，同時需要對社會學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等方面的知識有所了解，對教師個人素質(zhì)和專業(yè)知識儲備有著較高的要求。該課程覆蓋面廣，技術(shù)更新快，教學(xué)難度較大，需要學(xué)生的積極參與，良好的師生互動可以使得大量交互界面設(shè)計的教學(xué)變得直觀易懂。
引導(dǎo)型教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造力，有利于新型交互創(chuàng)意的產(chǎn)生。因此如何在課堂教學(xué)中引入引導(dǎo)性教學(xué)模式以提高學(xué)生的教學(xué)參與度是筆者在人機(jī)交互課程建設(shè)中的重點研究方向。
3.引導(dǎo)型教學(xué)模式淺析
引導(dǎo)型教學(xué)模式的核心在于師生互動：從教師講授為主的單向模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熞龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動學(xué)習(xí)的雙向互動模式。下面我們將從課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式、實驗設(shè)計及評價、教師個人素質(zhì)等四方面對引導(dǎo)型教學(xué)模式進(jìn)行探索。
3.1課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
人機(jī)交互的教學(xué)內(nèi)容主要包括基本理論知識及案例分析兩部分。理論基礎(chǔ)包括交互模型及實例、設(shè)計規(guī)則、實現(xiàn)支持以及評估技術(shù)等。本課程還通過視頻、圖片等大量資料介紹普適計算、虛擬現(xiàn)實等熱門專題。這些教學(xué)內(nèi)容有助于拓展學(xué)生在人機(jī)交互方面的視野，提高學(xué)生的交互式設(shè)計的能力。
作為計算機(jī)領(lǐng)域的新興研究方向，人機(jī)交互的理論和應(yīng)用層出不窮、更新速度非常快，這對教學(xué)工作提出了極大考驗。在教學(xué)準(zhǔn)備上需要花費大量精力進(jìn)行查新，盡量做到和國際最新成果接軌，并根據(jù)學(xué)生專業(yè)背景和反饋及時進(jìn)行調(diào)整。
3.2課堂教學(xué)中的師生互動
教師應(yīng)及時與學(xué)生溝通以調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和難度，并鼓勵學(xué)生積極參與課堂教學(xué)互動。教師在教學(xué)中應(yīng)采用理論講授、個人陳述、分組討論等多種教學(xué)方式。
人機(jī)交互的教學(xué)需要學(xué)生對交互設(shè)計具有一定的熱情和敏感度。考慮到學(xué)生的專業(yè)背景、興趣愛好等各不相同，在實例分析環(huán)節(jié)應(yīng)將日常生活中常見的交互問題作為切入點，使得每個學(xué)生都可以聯(lián)系實際、有話可說，從而鼓勵學(xué)生融入互動教學(xué)。
3.3實驗設(shè)計及評價
實驗環(huán)節(jié)設(shè)置應(yīng)避免理論和實際脫節(jié)，教師不同的交互設(shè)計題目，每個題目均圍繞一個日常交互問題且難度遞增。學(xué)生組隊完成作業(yè)，項目管理方式可以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和工程實踐能力。例如，學(xué)生首先應(yīng)通過問卷調(diào)查、用戶面試等方法了解用戶實際需求，后期才有可能產(chǎn)生符合實際需求且有創(chuàng)意的交互設(shè)計理念。
3.4教師的專業(yè)素養(yǎng)和個人魅力
學(xué)生對設(shè)計原則、交互風(fēng)格等的理解較為費時，且必須在實踐基礎(chǔ)上逐漸積累。如果只是被動接受大量案例，既不利于學(xué)生對理論知識的理解，還會限制學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，就很難發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力產(chǎn)生出創(chuàng)新的設(shè)計方案。因此要求教師具有堅實的專業(yè)背景和豐富的項目實踐經(jīng)驗，能隨時跟蹤專業(yè)動態(tài)和最新研究成果。
教師的個人魅力在人機(jī)交互的教學(xué)中起著舉足輕重的作用。良好的專業(yè)背景，豐富的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，自信、熱情的性格以及活躍的課堂氣氛能很好地吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望。
4.成果及展望
有效的人機(jī)交互人才培養(yǎng)可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，具有重要的實踐意義。本課題對人機(jī)交互課程建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)探討，分別從課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式、實驗設(shè)計及評價、教師個人素質(zhì)等四方面對引導(dǎo)型教學(xué)模式進(jìn)行了深入分析。目前，我們已在“人機(jī)交互”、“信息可視化”等相關(guān)專業(yè)課程中進(jìn)行了引導(dǎo)型教學(xué)模式的應(yīng)用研究，同時積極鼓勵學(xué)生參與各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，在加強學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力方面收效明顯。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；三維虛擬環(huán)境；人機(jī)交互；三維圖形引擎；沉浸式
中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）33-8066-03
伴隨著制造企業(yè)信息化進(jìn)程的不斷發(fā)展，仿真建模在產(chǎn)品制造中的應(yīng)用也由分散到集成，由局部到全局，并且更加注重可視化技術(shù)的應(yīng)用和與用戶之間的交互[1]。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為相關(guān)裝置構(gòu)造虛擬環(huán)境可以擺脫傳統(tǒng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中所存在的一些不足，例如在軟件仿真中，主要以圖、圖表、照片和現(xiàn)場錄像等傳統(tǒng)多媒體方式為表現(xiàn)手段，真實感和臨場感都較為欠缺；而在物理仿真中，系統(tǒng)復(fù)雜、龐大難于實現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在很大程度上提高場景的沉浸感和真實感。
1 三維虛擬環(huán)境框架
虛擬環(huán)境的開發(fā)涉及了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)、人工智能、高性能計算技術(shù)、模式識別、傳感技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理等技術(shù)，還涉及社會學(xué)、美學(xué)、氣象、通信、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科，復(fù)雜程度可想而知。虛擬現(xiàn)實要達(dá)到實現(xiàn)自然實時交互和逼真的多種感覺的要求，其組成主要應(yīng)包括幾方面：虛擬環(huán)境生成系統(tǒng)，產(chǎn)生實時的圖像；用以確定參與者位置和動作的定位跟蹤系統(tǒng)；提供虛擬空間多用戶協(xié)同交互功能的網(wǎng)絡(luò)接口；含有CAVE、PowerWall、立體顯示設(shè)備的沉浸式顯示系統(tǒng)；提供立體聲源和判定空間位置的音效系統(tǒng)；提供參與者感知力與壓力的反饋的觸覺和力反饋系統(tǒng)。
虛擬環(huán)境[2]框架的功能主要體現(xiàn)在：首先支持對象的屬性和交互的訂購，同時提供回調(diào)和事件的通知機(jī)制，支持HLA的各種時間管理策略，從而達(dá)到在全部聯(lián)邦范圍內(nèi)的對象可以根據(jù)已給定的時序和消息傳遞關(guān)系來工作；其次是提供與各種對象定位、創(chuàng)建、刪除等相關(guān)的服務(wù)，并且分類、統(tǒng)一組織管理不同功能和不同性質(zhì)的仿真實體，即是對虛擬場景的結(jié)構(gòu)和組織管理；最后還可以通過事件驅(qū)動和回調(diào)函數(shù)機(jī)制和場景對象組織、仿真對象管理功能集成，沉浸式人機(jī)交互設(shè)備和接口的集成。
根據(jù)軟件模塊[3]的分層結(jié)構(gòu)，我們把系統(tǒng)分為三個層次，如圖2所示，即用戶界面層、交互層和數(shù)據(jù)服務(wù)，虛擬環(huán)境和仿真管理層。
界面層提供的用戶界面輸入可以接收用戶對數(shù)據(jù)的訪問請求，然后經(jīng)環(huán)境和仿真層的相關(guān)轉(zhuǎn)換成為對數(shù)據(jù)服務(wù)層的訪問請求，然后數(shù)據(jù)服務(wù)層將其處理后通過中間層傳送給界面層進(jìn)行最終的輸出。
實現(xiàn)虛擬場景的基礎(chǔ)是三維圖形引擎。現(xiàn)在，開發(fā)者較多使用可以提供功能強大模塊的較為流行的繪制引擎，例如OpenGVS、CG2公司的Vtree和Multigen公司的Vega等，但是它們也存在很多不足：商業(yè)引擎開發(fā)缺乏靈活性，因為其一般都不提供底層開發(fā)接口，從而限制功能的擴(kuò)展；商業(yè)引擎無法渲染出較為逼真的場景效果，浪費GPU的處理能力從而影響系統(tǒng)實時性；由于其功能繁多，產(chǎn)生冗余代碼也多，影響其運行效率。
介于以上圖形引擎的諸多不足，OpenSceneGraph（OSG）作為虛擬場景圖形引擎，是一個跨平臺的、開放源碼的、高效的三維圖形引擎，目前應(yīng)用于高性能圖形設(shè)計領(lǐng)域中，例如虛擬現(xiàn)實、游戲、仿真、科學(xué)可視化等。OSG不僅提供基于OpenGL的面向?qū)ο蟮目蚣埽€有加快圖形應(yīng)用開發(fā)的附加功能模塊和可擴(kuò)展接口庫。
2 基于情景上下文的虛擬交互
隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展以及人機(jī)交互在其中所占有的重要地位，虛擬環(huán)境和其參與者的人機(jī)交互作用賦予了新的內(nèi)涵。沉浸式虛擬環(huán)境[4-5]讓用戶有一種“身臨其境”的感覺，這也正是用戶與對象之間進(jìn)行交互的過程，其歸根結(jié)底要解決如何操作和改造虛擬環(huán)境中的對象。
2.1 語義對象與交互行為
“信息透鏡”概念指的是界面對象通過視圖的不同縮放比例來顯示相對應(yīng)的外觀信息，這是Jazz在可伸縮用戶界面中提出的早期語義對象的概念；再如“按需提供細(xì)節(jié)（the mantra of detail.on.demand）”的技術(shù)[6]是Ben Shneiderman在信息可視化系統(tǒng)中提出的。
語義對象的定義可以從實現(xiàn)面向語義的高層交互隱喻的目標(biāo)這個角度來詮釋，一個語義對象由交互構(gòu)件（interaction component）、圖形構(gòu)件（graphics component）、規(guī)則構(gòu)件（rule component）、和應(yīng)用構(gòu)件（application component） 行為構(gòu)件（behavior componen0構(gòu)成.在虛擬環(huán)境中的虛擬對象，它的語義一般包括一系列行為狀態(tài)和規(guī)則事件。換句話說，存在于虛擬環(huán)境中為用戶所感知的對象或者物體（包含其交互上下文的語義信息和外觀幾何信息）按照相應(yīng)的規(guī)則反饋和相應(yīng)所發(fā)生的交互事件，繼而完成相應(yīng)任務(wù)。
通過我們分析觀察的上文所提及的事件， 在人機(jī)交互中多由用戶所觸發(fā)，一般分為虛擬場景中用戶化身的位置變化即化身位置感應(yīng)（PositionRps）和用戶在虛擬對象[7]上進(jìn)行各種交互操作的用戶手勢操作（GestOpt）。語義模型可以很好的解決場景圖處理不好交互語義的問題，它是具有特定應(yīng)用含義和組織形式的場景構(gòu)成模式，達(dá)到易于操作處理用戶界面的目的。
在實際操作中，我們一般會遇到的例如對象在化身可操作范圍內(nèi)時處于“可操作”狀態(tài)，離開操作范圍后變?yōu)椤安豢刹僮鳌睜顟B(tài)，或者鼠標(biāo)的各項操作和三維手勢等。
1）規(guī)則構(gòu)件[8]：在我們的現(xiàn)實世界里，有很多操作都會有特定的先后順序，比如先倒水再喝水，在虛擬世界中我們把它看作是是否響應(yīng)事件和如何響應(yīng)事件，規(guī)則構(gòu)件則表達(dá)了虛擬對象的交互規(guī)則和約束。另外，在現(xiàn)實世界里某些對象具有特定的供給屬性，比方說人可以在水里游泳卻不可以在陸地上，這就說明了水具有可以游泳的供給，而陸地不具備，所以規(guī)則構(gòu)件還含有某些特定的供給屬性，這也同時決定了某些對象的交互特性。
2）圖形構(gòu)件：在某些情況下，當(dāng)我們需要對圖形構(gòu)件進(jìn)行更進(jìn)一步的抽象來實現(xiàn)高層交互語義時，接收的輸入內(nèi)容含有復(fù)雜的交互行為指令，這時圖形構(gòu)件就發(fā)揮了作用。它包含了虛擬對象的諸如紋理、顏色、材質(zhì)、形狀等屬性、語音信息以及動態(tài)特征等，方便同一層次中的交互行為。
3）應(yīng)用構(gòu)件：當(dāng)用戶和虛擬環(huán)境發(fā)生交互時，當(dāng)圖形構(gòu)件提供相應(yīng)的視聽覺方面的線索于反饋時，應(yīng)用構(gòu)件表達(dá)與之相關(guān)的應(yīng)用任務(wù)，并由交互構(gòu)件觸發(fā)執(zhí)行。
4）交互構(gòu)件：交互構(gòu)件可以處理基本的交互事件如點擊和拖拽等，還可以處理完成給復(fù)雜的例如三維手勢的交互性操作。它主要做了處理接收和交互分發(fā)的工作，處理接收轉(zhuǎn)化用戶的交互操作以及語義對象能夠相應(yīng)的交互事件，將其發(fā)送給行為構(gòu)件來執(zhí)行。為實現(xiàn)復(fù)雜的交互操作，分析和推理交互事件通過調(diào)用規(guī)則構(gòu)件來進(jìn)行。
5）行為構(gòu)件：行為構(gòu)件反應(yīng)了虛擬環(huán)境中相應(yīng)對象的各種行為，在人機(jī)交互的過程當(dāng)中，通過調(diào)用圖形構(gòu)件的功能來實現(xiàn)執(zhí)行對象的行為。這些行為描述了語義對象對對象狀態(tài)變化和語義對象對用戶交互動作的響應(yīng)。行為構(gòu)件接收交互構(gòu)件所發(fā)來的查詢命令，將反饋狀態(tài)的信息發(fā)送給交互構(gòu)件，交互構(gòu)件因此來分析判斷最終決定執(zhí)行何種交互行為。
語義對象體系結(jié)構(gòu)[9]中的各個構(gòu)件之間通過查詢規(guī)則狀態(tài)、反饋對象的行為規(guī)則及狀態(tài)或者功能調(diào)用來實現(xiàn)它們之間的通信，實現(xiàn)從輸入“事件”到輸出“反饋”的流程。在虛擬環(huán)境中，通過加入交互語義IS=來識別虛擬對象需要執(zhí)行的交互任務(wù)。交互對象為Object，用謂詞邏輯演算表達(dá)式來描述的觸發(fā)交互行為的規(guī)則為rule，參與者和相應(yīng)的交互對象所產(chǎn)生的動作為action，交互結(jié)果即所執(zhí)行的交互任務(wù)為task，交互產(chǎn)后后的多感知通道級視聽覺和觸覺等的反饋為feedback。
綜上所述，我們通過一張圖來說明語義對象解析和響應(yīng)交互事件的過程：首先，經(jīng)過系統(tǒng)的分析整合，用戶的實際操作封裝成交互事件傳遞給正在交互的虛擬對象；其次，語義動作的生成，通過查詢該虛擬對象的語義規(guī)則然后將交互事件附上特定的語義屬性；最后，系統(tǒng)判斷做動作反饋還是進(jìn)行導(dǎo)航，還是選擇、操作或者控制任務(wù)，如果是反饋，則包括紋理、材質(zhì)或顏色等可視化表達(dá)信息和旋轉(zhuǎn)平移等幾何變換。
如何讓用戶根據(jù)實際感知來和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互？通過人機(jī)接口系統(tǒng)將虛擬環(huán)境中的壓力、音響、圖像等信息傳送到這個封閉回路系統(tǒng)中的重要角色用戶的感官，并及時的將用戶的行為反應(yīng)通過傳感器進(jìn)行測試來調(diào)整生成的序列。
所以，隨著技術(shù)的日益完善，人已不再是被動的接受者于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)相對立，而是一個不可或缺的關(guān)鍵角色，這種觀念引導(dǎo)著更加和諧的人與虛擬環(huán)境的關(guān)系，也讓人機(jī)交互更加的人性化、真實化。
3 結(jié)束語
虛擬現(xiàn)實主要通過使用計算機(jī)及其外部設(shè)備生成虛擬環(huán)境，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對其中的實體進(jìn)行控制和交互操作。操作者能夠很好地融入到虛擬環(huán)境中，達(dá)到一種身臨其境的感覺。
它是集傳感器技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)仿真、人工智能、人機(jī)接口等多種高科技為一體的人機(jī)交互技術(shù)。作為一種高級的人機(jī)交互技術(shù)，虛擬現(xiàn)實的研究主要圍繞著提高系統(tǒng)的構(gòu)想性、沉浸感、交互性來進(jìn)行。隨著對人類感知系統(tǒng)的不斷深入研究，三維圖形技術(shù)和多傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實作為一項實用技術(shù)，廣泛的應(yīng)用于很多領(lǐng)域，例如娛樂、訓(xùn)練、產(chǎn)品原型設(shè)計、教育、醫(yī)療、遙控操作等。
虛擬現(xiàn)實研究的熱點也是重要的研究領(lǐng)域為虛擬環(huán)境，它是通過計算機(jī)生成聽、視、觸覺等感覺作用于用戶，使用戶產(chǎn)生“身臨其境”感覺的交互式視景仿真系統(tǒng)。該文所構(gòu)建的仿真虛擬環(huán)境的沉浸感還不足，可以通過結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的傳感器技術(shù)、人工智能等技術(shù)來加強，考慮逐步增加其它交互通道。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王曉偉.虛擬環(huán)境及其應(yīng)用[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用， 1994，16（4）：60-63.
[2] 王紅兵.虛擬現(xiàn)實技術(shù)——回顧與展望[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用，2001，37（1）.
[3] 薛曉明，敬萬鈞，劉錦德.虛擬環(huán)境交互技術(shù)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報，2001（S2）：549-552.
[4] 雷超，戴國忠.三維交互體系結(jié)構(gòu)的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)研究與發(fā)展，2001，38（5）：557-562.
[5] 李自力.虛擬現(xiàn)實中基于圖形與圖象的混合建模技術(shù)[J].中國圖象圖形學(xué)報，2001（1）..
[6] 劉賢梅.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應(yīng)用[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2002（2）.
[7] 王煒，包衛(wèi)東.虛擬仿真系統(tǒng)導(dǎo)論[M].長沙：國防大學(xué)出版社，2007.
實施教學(xué)管理是高校為了提高學(xué)校整體水平而采取的一系列活動。高質(zhì)量的教學(xué)管理有利于高校的可持續(xù)發(fā)展，對其教學(xué)水平、科研水平都有重要影響，因此大力提高教學(xué)管理質(zhì)量已成為每所高校必不可缺的建設(shè)任務(wù)。
2 高校教學(xué)管理教師的現(xiàn)狀分析
作為高校建設(shè)工作的重點，教學(xué)管理工作備受各高校的充分重視并予以大力投入進(jìn)行建設(shè)，且已初見成效。目前形成了集中化、規(guī)范化的模式，并將進(jìn)一步向全面信息化邁進(jìn)[1]。高校屬于事業(yè)單位，進(jìn)行人事調(diào)配時受到諸多因素的制約，自由度降低，不能很好地貫徹“以人為本”原則致使教學(xué)管理隊伍素質(zhì)參差不齊，間接拉低了總體水平。
同時，部分高校忽視促進(jìn)管理人員個人水平的繼續(xù)提高，沒能為他們提供有效的再培訓(xùn)機(jī)制;而管理人員自身限于工作之余時間不足、難以承擔(dān)培訓(xùn)費用等因素，更無可能自我進(jìn)修，從而導(dǎo)致教務(wù)管理人員素質(zhì)難以得到提高。隨著社會的發(fā)展和高校總體實力的不斷提升，對高校教學(xué)管理提出了更高的要求，教學(xué)管理人員面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，不經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)來提高能力是無法跟上時展的。教學(xué)管理隊伍作為教學(xué)管理的中堅力量，其整體素質(zhì)決定了教學(xué)管理的質(zhì)量。因此，如何著力提高教學(xué)管理人員的素質(zhì)，成了高校管理工作中的重點問題[2]。
2.1 高校教學(xué)管理教師教學(xué)管理層總體素質(zhì)不高
就目前教學(xué)管理層中教師師資學(xué)歷、年齡出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，碩士學(xué)歷以上的人數(shù)較少，缺乏管理經(jīng)驗;年長的教學(xué)管理雖固有豐富的經(jīng)驗，但對于發(fā)展中的高校而言學(xué)歷提升也是勢在必行的。年輕的教學(xué)管理者需要更具工作經(jīng)驗的、教學(xué)管理經(jīng)驗、社會閱歷豐富的前輩扶持去完成整個教學(xué)管理工作。
2.2 高校教學(xué)管理教師專業(yè)化的主要內(nèi)涵
具有優(yōu)良的綜合素質(zhì)、文化素質(zhì)：掌握一定的人文社會科學(xué)與相關(guān)自然科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識;具有比較開闊的文化視野和文化選擇與批制的能力;具有一定的審美眼光和文體知識。具有與所從事的教務(wù)管理相關(guān)的學(xué)科專業(yè)基本知識;規(guī)范管理，使教學(xué)管理流程科學(xué)、高效。加強教務(wù)管理的實踐與研究;以參與本科教學(xué)工作水平評估為契機(jī)，迅速提高教務(wù)管理專業(yè)水平。具有與所從事的教務(wù)管理相關(guān)的學(xué)科專業(yè)基本知識。
3 高校教學(xué)管理教師成長因素分析
教學(xué)管理教師在教學(xué)管理過程中隨時與知識水平、業(yè)務(wù)水平、專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)提升有著密不可分的關(guān)聯(lián)度。在從事管理的職業(yè)生涯中，不僅是完成高校教學(xué)管理的工作中常規(guī)工作例如：制定人才培養(yǎng)計劃、開課計劃、安排教師的授課、選課工作問題的反饋、課堂教學(xué)信息及時反饋和處理并分析教學(xué)存在問題給將來帶來的諸多問題和解決的方案、項目申報工作、核算教學(xué)超工作量、考試等畢業(yè)論文及材料歸理等。對教學(xué)管理教師而言需要熟悉教學(xué)改革、教學(xué)建設(shè)、教學(xué)管理三大領(lǐng)域的相關(guān)業(yè)務(wù)工作，使綜合性與專業(yè)性相統(tǒng)一、事務(wù)性與思想性相統(tǒng)一、經(jīng)常性與突擊性相統(tǒng)一。只有規(guī)范管理，才能使教學(xué)管理流程科學(xué)高效進(jìn)行。
3.1 教學(xué)管理教師職業(yè)素養(yǎng)的提升
高校教學(xué)管理教師在正常的教學(xué)管理中，不應(yīng)局限于工作中曾經(jīng)獲得過的經(jīng)驗和豐富的社會閱歷。而是要不斷的加強自身的學(xué)習(xí)，除如學(xué)歷提升也是知識結(jié)構(gòu)提升的有效方式外，還有就是積極爭取外出學(xué)習(xí)和同行其他高校教學(xué)管理者進(jìn)行教學(xué)管理經(jīng)驗交流和學(xué)習(xí)、教學(xué)管理領(lǐng)域的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。這些都有助于教學(xué)管理者職業(yè)素養(yǎng)的提升和自我能力的再現(xiàn)和完善。
拓展知識面、能力培養(yǎng)、管理水平的科學(xué)性和工作效率是在長期的教學(xué)管理工作中，嘗試分析問題和解決的方法的中隨時間的沉淀增加的。
3.2 教學(xué)管理教師成長途徑
使教學(xué)管理者具備以上的條件，凸顯出教學(xué)管理教師在工作中將越來越成熟，在時間的進(jìn)程中教學(xué)管理者更具水平，整個學(xué)院教學(xué)管理工作的推進(jìn)將無疑更上一個層次。高校教學(xué)管理者更應(yīng)具備相應(yīng)的管理水平和教師素質(zhì)，通過這些素質(zhì)的提高形成教學(xué)管理教師成長的重要途徑。
教學(xué)管理不僅是完成常規(guī)工作，還要將問題轉(zhuǎn)為分析，學(xué)會關(guān)注教學(xué)管理中的各種問題，需要教學(xué)管理者不斷學(xué)會觀察、跟蹤問題、收集問題中的各種數(shù)據(jù)、進(jìn)行實地研究、定量研究，進(jìn)行數(shù)據(jù)抽樣和分析，從而解決問題。
3.3 教學(xué)管理教師應(yīng)加強實踐與研究
將教學(xué)管理過程中存在的問題通過以論文或是課題立項的不同方式，來形成自己實證研究，在項目研究的過程中獲得更多的問題的求解途徑和方法。同時，解決教學(xué)管理中不能解釋的問題有利于提升自己教學(xué)管理水平和科研水平。其次通過對課題的研究以解決教學(xué)管理中的實際問題和獲得工作效率上升趨勢和科學(xué)的管理水平。如《基于填補時段法的人機(jī)交互式排課進(jìn)程》、關(guān)于實踐教學(xué)資源利用的探討等，的確解決了高校二級學(xué)院在大規(guī)模排課過程中遇到而又無法解決的現(xiàn)實問題。該項目的研究將排課填補時段法應(yīng)用于人機(jī)交互式排課中，以排課流程圖的方式避開了排課中的諸多因素干擾，讓人機(jī)交互式排課工作更為簡捷、合理。該方法經(jīng)過多次在排課實踐過程中的檢驗，基本實現(xiàn)了減輕排課者排課難度和重復(fù)性工作的目的，同時提高了教師對排課的滿意度。人機(jī)交互式排課中填補時段法的應(yīng)用，對于教務(wù)工作規(guī)范化和教學(xué)工作常規(guī)化，都有著積極的影響，值得在本校其他二級學(xué)院和同類本科院校中推廣和借鑒[3]。
4 結(jié)語
美國著名教育心理學(xué)家波斯納曾指出一個人成長的公式“：經(jīng)驗 + 反思 = 成長”。教學(xué)管理中也可以應(yīng)用此成長公式在教學(xué)管理過程中不斷地學(xué)習(xí)、積累、反思、提升，才能使自己有創(chuàng)新的思維。從事教學(xué)管理工作的教師應(yīng)具有專業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)、不斷的提高自身的業(yè)務(wù)能力。學(xué)習(xí)、能力、思維能力、創(chuàng)新能力的再現(xiàn)是作為教學(xué)管理者永恒的主題。教學(xué)管理者應(yīng)對教學(xué)管理中存在的問題善于去求解，通過知識的積累和科研的嘗試去獲得更大的提高和發(fā)展的空間。
參考文獻(xiàn)：
[1]解瓊.淺析我國教學(xué)管理的現(xiàn)狀[J].中國校外教育：下旬刊，2009(5)：14.
論文摘要：文章在介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)等相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，探討虛擬技術(shù)的在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用，這項技術(shù)的使用讓設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)更上一個全新的臺階，在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，保證產(chǎn)品開發(fā)的一次性成功。
目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計，就是將要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面設(shè)計表達(dá)展示給人們。于是，產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。然而，設(shè)計表達(dá)在信息時代已是多元化的展示形式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)如虎添翼。讓人多了一種直觀的、親切的及交互的感受，這樣開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比，大大減少了投放市場的風(fēng)險性，也為 企業(yè) 決策人尋找商機(jī)、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn)，提供更好的依據(jù)。
一、虛擬現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實技術(shù)
（一）虛擬現(xiàn)實（virtual reality，vr）及虛擬設(shè)計（virtual design，vd）
虛擬現(xiàn)實（virtual reality，vr）是利用 計算 機(jī)省城一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn) 自然 交互的技術(shù)。這里所謂模擬環(huán)境就是計算機(jī)生成的具有色彩的立體圖形，它可以是某特定現(xiàn)實世界的真實體現(xiàn)，也可以是純粹構(gòu)想的世界。傳感設(shè)備包括立體頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服等穿戴于用戶身上的裝置和設(shè)置現(xiàn)實環(huán)境中的傳感裝置。自然交互是指用日常使用的方式對環(huán)境內(nèi)的武體進(jìn)行操作并得到實時立體反饋。虛擬現(xiàn)實是一種全新的人機(jī)交互系統(tǒng)，它能對介入者產(chǎn)生各種感官刺激，如聽覺、視覺、嗅覺、觸覺，給人身臨其境的感覺，人能以自然的方式與計算機(jī)生成的環(huán)境進(jìn)行交互操作。
虛擬設(shè)計是以“虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，以機(jī)械產(chǎn)品為對象的設(shè)計手段”，借助這樣的設(shè)計手段，設(shè)計人員可以通過多種傳感器與多維的信息環(huán)境進(jìn)行自然地交互，實現(xiàn)從定性和定量綜合集成環(huán)境得到感性和理性的認(rèn)識，從而幫助深化概念和萌發(fā)新意。
（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是人的想象力和 電子 學(xué)等相結(jié)合而產(chǎn)生的一項綜合技術(shù)，它利用多媒體計算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)成一種特殊環(huán)境，用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進(jìn)行自然的交互，從而體驗比現(xiàn)實世界更加豐富的感受。
二、概念設(shè)計的定義及內(nèi)涵
pahl和beitz在《engineering design》一書中提出“概念設(shè)計”這一名詞以來，人們對概念設(shè)計進(jìn)行了十幾年的研究。他們將其定義為：在確定任務(wù)之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷順O其組合等，確定出基本求解途徑，得到求解方案，這部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計。
國內(nèi)的學(xué)者也對概念設(shè)計進(jìn)行了大量的研究，其中鄧家褆在《產(chǎn)品概念設(shè)計》一書中將“產(chǎn)品概念設(shè)計”定義為“由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的，可組織的，有目標(biāo)的設(shè)計活動，它表現(xiàn)為一個由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過程。”
在幾十年的時間里，人們對概念設(shè)計的研究日益增加、不斷深入，使概念設(shè)計的內(nèi)涵更加廣泛和深刻。主要體現(xiàn)在:根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個階段的要求進(jìn)行市場需求分析、功能分析、功能的工作原理、動作行為的構(gòu)思、行為載體的選擇和方案的組成的等。可見，確定方案是概念設(shè)計的最終結(jié)果，產(chǎn)品生命周期全過程的滿足才是概念設(shè)計的關(guān)鍵。設(shè)計方法上更加全面融合各種方法，尋求綜合最優(yōu)方案，同時使設(shè)計更具創(chuàng)造性。
概念設(shè)計是對產(chǎn)品或部件的構(gòu)思，目的是捕捉產(chǎn)品的基本形狀。這個階段，產(chǎn)品的形狀和精確尺寸尚未確定，設(shè)計人員有一定變更自由，所以盡可能考察設(shè)計方案，以便選出生產(chǎn)成本最低、創(chuàng)意良好的方案。利用傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計，往往多是二維交互工具，缺乏三維或者多維的功能，但是產(chǎn)品卻是三維的部件，這樣必然導(dǎo)致人機(jī)交互效率低。現(xiàn)行的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)要求定義零件的尺寸，而在產(chǎn)品的概念設(shè)計階段這樣的尺寸可能無法精確得到或者根本沒必要精確定義，這樣必然影響設(shè)計效率和周期。傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計需要兩類人員配合，即產(chǎn)品的設(shè)計人員和電腦繪圖員，產(chǎn)品設(shè)計人員有關(guān)產(chǎn)品的概念信息通過草圖或者口述的方法傳達(dá)給電腦人員，這樣導(dǎo)致信息的丟失或者繪圖者的曲解，而如果設(shè)計者本人直接參與電腦輔助設(shè)計建模的話，由于現(xiàn)行的電腦輔助設(shè)計系統(tǒng)的操作復(fù)雜和交互能力若，大大分散了設(shè)計者的精力，限制了思路。為了克服這樣的限制，充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，人們開始把虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行概念設(shè)計，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)和概念設(shè)計有效結(jié)合，利用豐富直觀的交互手段，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行概念設(shè)計，從而節(jié)省產(chǎn)品精確描繪和尺寸定義的時間，這就是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機(jī)輔助概念設(shè)計，即虛擬概念設(shè)計。
三、虛擬概念設(shè)計的研究方向和應(yīng)用前景
（一）概念設(shè)計中應(yīng)注意的兩個問題
1. 虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的概念可視化。概念可視化是指設(shè)計師透過畫面或者模型，將市場的需求轉(zhuǎn)換成可視化的具體形態(tài)。概念設(shè)計是否能符合目標(biāo)用戶的要求，“眼見為實”的圖面或者模型是最具有說服力的。
2. 虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的人機(jī)交互界面。想實現(xiàn)人機(jī)互動，必須解決一系列技術(shù)問題，形成和諧的人機(jī)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實就是一種基于可 計算 信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用計算機(jī)技術(shù)為核心的 現(xiàn)代 高科技省城逼真的視聽觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以 自然 的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、互相影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真環(huán)境的感受和體驗。
（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中的前景
在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本內(nèi)容。在電腦虛擬現(xiàn)實提供的良好的可視化條件下，對電腦輔助設(shè)計建立的三維模型在幾何、功能、加工與裝配等方面進(jìn)行交互性的修改，利用虛擬現(xiàn)實給用戶提供諸如視聽觸覺等各種感知交互手段，最大限度地方便用戶的操作，從而減輕用戶的負(fù)擔(dān)、提高整個系統(tǒng)的工作效率。相關(guān)人員可以對原型的各方面包括視覺效果、部件間比率進(jìn)行評價。針對不同用戶的愛好要求，在不同的虛擬環(huán)境中，親自體驗修改模型；選擇產(chǎn)品的可選部件，觀察設(shè)計和修改過程。
概念設(shè)計是設(shè)計過程的初步階段，它的目的是獲得做夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，同時它又是設(shè)計過程中的重要階段，因為產(chǎn)品成本的60%～70%是由這個階段決定的。面對日益加劇的產(chǎn)品市場競爭的挑戰(zhàn)，可以預(yù)見，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機(jī)輔助概念設(shè)計必有長足 發(fā)展 ，最終將與現(xiàn)有計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。激烈的全球市場競爭，各國投入大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在 工業(yè) 設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。
參考 文獻(xiàn)
[1]周洪玉，王慧君，周巖．虛擬現(xiàn)實及應(yīng)用的研究[j]．哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2005，(5)．
[2]薄瑞峰，李戈．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)輔助概念設(shè)計中的應(yīng)用[j]．華北工學(xué)院學(xué)報，2004，(10)．
過去的1年里，顧嘉唯每個月都要與中國科技大學(xué)和美國斯坦福大學(xué)的10個同學(xué)通過Skype溝通課題方向。作為斯坦福大學(xué)一個產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計課程在微軟的企業(yè)導(dǎo)師，他要在1年里帶領(lǐng)這個聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。
顧嘉唯是微軟亞洲研究院首席設(shè)計師、人機(jī)交互組研究員，目前在微軟亞洲研究院主管用戶體驗設(shè)計研究，為微軟研發(fā)5到10年后可能使用的技術(shù)。在研究院工作的3年中，他主要的研究方向是跟可觸摸到的、有形化的東西做交互，以及近兩年流行的可穿戴設(shè)備，讓人們能夠用更自然、更多元的方式和機(jī)器“交談”。除了手頭項目之外，顧嘉唯還需要第一時間接觸全球領(lǐng)先的研究成果，以及與國內(nèi)外不同高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作。
對于微軟研究院來說，來自全球高校的實習(xí)生是最寶貴的資源之一。所以通常每3至6個月就會有一名新學(xué)生進(jìn)入顧嘉唯的人機(jī)交互組來進(jìn)行課題研究，因此，顧嘉唯的工作中還有很大一部分時間是作為企業(yè)中的導(dǎo)師去指導(dǎo)這些實習(xí)生。
“我的工作環(huán)境很特殊，就像一個高科技企業(yè)里面的象牙塔。”微軟研究院中95%以上的工作人員是博士，他們的很多工作和高校老師是一樣的，搞科研、發(fā)論文、申請專利。顧嘉唯說他與自己的團(tuán)隊成員之間更多的是師生關(guān)系，而不是老板和下屬的關(guān)系。他甚至?xí)录尤氲膶嵙?xí)生排練小組會上20分鐘的英文介紹，糾正其每一個語法和發(fā)音錯誤。
在清華讀研究生期間，顧嘉唯也曾在聯(lián)想設(shè)計中心、諾基亞研究院做過實習(xí)生，他深知一個企業(yè)導(dǎo)師對于實習(xí)生的重要性，因為在短則3個月、長則1年的實習(xí)時間里，導(dǎo)師要幫實習(xí)生找到他們感興趣的研究方向，并利用自己的資源幫他們把學(xué)術(shù)成果轉(zhuǎn)化成可對外發(fā)表的作品。
“研究院的工作就像是拍攝科幻電影，科幻電影鼓勵人們做夢，而研究院不但鼓勵我們做奇怪的夢，還要把夢變成現(xiàn)實。”比如，他和一位實習(xí)生發(fā)現(xiàn)用普通的電容筆在平板電腦上寫字只有一種觸覺反饋，于是他想到將大量直徑為0.03毫米的形變材料塑膠球作為筆觸使用在筆頭上，外面再用一個導(dǎo)電橡膠包裹，當(dāng)微電腦控制的氣泵抽氣時，筆頭上的筆觸就會變形，再配合上不同的視覺效果，用戶在使用電容筆的時候就能產(chǎn)生如毛筆、油畫筆等不同筆鋒的觸感反饋。
互聯(lián)網(wǎng)公司的產(chǎn)品部門大多都有用戶量、點擊率這樣的工作指標(biāo)。但顧嘉唯的研究院工作則少了很多業(yè)績壓力，工作時間也比較自由。而且他的工作是很難量化的，評價體系更多是建立在他發(fā)表的國際學(xué)術(shù)論文、美國專利局的專利申請數(shù)量，以及產(chǎn)品技術(shù)轉(zhuǎn)化的影響力等方面。
顧嘉唯曾擔(dān)心過這種輕松的環(huán)境和研究院扁平的組織結(jié)構(gòu)，讓他以后很難承受其他崗位的高壓和復(fù)雜的人際關(guān)系。不過現(xiàn)在相對輕松的工作環(huán)境激發(fā)他產(chǎn)生了更多的創(chuàng)意，而年輕、有活力的實習(xí)生的不斷加入，也促使他不斷完善自己以扮演好導(dǎo)師的角色。“他們的熱情和勤奮給我們帶來創(chuàng)業(yè)公司的氛圍，我們就像是一個孵化器，每個實習(xí)生都在孵化自己的產(chǎn)品。”顧嘉唯說。
中圖分類號：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00
1、論文研究背景及意義
近多年來，由于計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢就是數(shù)字化，數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)來構(gòu)建數(shù)字城市，近而實現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當(dāng)前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真體驗中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域中的應(yīng)用，表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當(dāng)重要的意義。
2、國內(nèi)、外的視景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實時三維數(shù)據(jù)庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內(nèi)外多項最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真平臺。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現(xiàn)實編輯軟件，可將多種常用文件格式（三維模型、二維圖表、聲音等）整合到一起，并具備交互功能，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產(chǎn)品。
3、本文的研究目的及重要內(nèi)容
本文通過研究虛擬現(xiàn)實視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識，實現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構(gòu)建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進(jìn)行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現(xiàn)三維景觀及模型的交互式（以鼠標(biāo)、鍵盤等交互方式）控制，實現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。
本文主要研究內(nèi)容和所做工作總結(jié)如下：
(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實的發(fā)展，對國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。
(2)對黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。
(3)研究用虛擬現(xiàn)實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對地形、道路、教學(xué)樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進(jìn)行建模，構(gòu)建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進(jìn)行漫游和交互控制。
(4)研究模型數(shù)據(jù)庫建模和優(yōu)化技術(shù)問題，模型數(shù)據(jù)庫的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用，成為目前重要的研究課題。
(5)碰撞檢測技術(shù)。開發(fā)虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)有一個主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場景中的物體直接進(jìn)行交互。要實現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測是計算碰撞反應(yīng)的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。
(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。
校園視景仿真就是在計算機(jī)環(huán)境中對真實校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn)，采用虛擬現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學(xué)校，對本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識。
參考文獻(xiàn)
工程教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)是工業(yè)工程人才培養(yǎng)極其重要的必修環(huán)節(jié)。通過實驗室建設(shè)為加強教學(xué)實驗和項目訓(xùn)練提供基本條件，通過大量的實踐訓(xùn)練，使工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生能夠加深對基礎(chǔ)理論和工程基礎(chǔ)知識的理解提高綜合運用多種工業(yè)工程手段（工程的或管理的）解決實際問題的能力，以適應(yīng)培養(yǎng)高層次應(yīng)用型、復(fù)合型人才的要求。
1.工業(yè)工程專業(yè)實驗室的規(guī)劃
為了建設(shè)高水平的工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)實驗室，我們進(jìn)行了精心的規(guī)劃和反復(fù)論證。我們對國內(nèi)外多所名校的工業(yè)工程系實驗室進(jìn)行了調(diào)查和網(wǎng)上查詢，此外還重點請教了多位國際知名的工業(yè)工程專家。目前，各學(xué)校工業(yè)工程系由于各自的研究側(cè)重點不同，實驗室建設(shè)側(cè)重情況都有所不同。考慮到我系學(xué)生的培養(yǎng)需求以及今后的學(xué)科發(fā)展方向，以及我們現(xiàn)有的情況，發(fā)揮工科背景的后發(fā)優(yōu)勢，取其它學(xué)校之長，制定了比較符合時展要求和我校特點的建設(shè)方案。
我們決定重點建設(shè)3個專業(yè)實驗室：先進(jìn)制造及數(shù)字化企業(yè)實驗室，人因工程實驗室，物流工程實驗室。此外，我們不可能將工業(yè)工程面臨的各種系統(tǒng)都在實驗室建立物理模型，因此利用信息技術(shù)和現(xiàn)代展示技術(shù)彌補這一不足是一個重要解決方法。因此，我們建設(shè)一個全面支持系統(tǒng)仿真與展示的綜合體驗演示中心。利用信息技術(shù)將仿真結(jié)果更加逼真地展示出來，便于學(xué)生理解復(fù)雜企業(yè)大系統(tǒng)的運行情況，同時可支持各類系統(tǒng)的遠(yuǎn)程體驗和演示，演示中心與三個分實驗室用內(nèi)部高速網(wǎng)絡(luò)連接起來。
這些專業(yè)實驗室總面積約600m2，特點在于：一是著重于企業(yè)生產(chǎn)服務(wù)活動的整體；二是立足于教學(xué)，每個實驗室都考慮教學(xué)實驗和案例的建設(shè)；三是可為全校學(xué)生進(jìn)行工業(yè)工程方面知識的教學(xué)和實踐培訓(xùn)；四是可為工業(yè)工程系學(xué)科的發(fā)展提供基本平臺，服務(wù)于長遠(yuǎn)科研基本需求。
2.工業(yè)工程專業(yè)實驗室的建設(shè)情況
2.1 先進(jìn)制造及數(shù)字化企業(yè)實驗室
“先進(jìn)制造及數(shù)字化企業(yè)實驗室”在國家211和清華大學(xué)985有關(guān)經(jīng)費資助下已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模。設(shè)有先進(jìn)制造實驗分室和數(shù)字化企業(yè)實驗分室，面積約30cm2。目的在于全面培養(yǎng)學(xué)生對工廠、企業(yè)車間層的有關(guān)工程知識和實踐技能。為工業(yè)工程系學(xué)生開設(shè)制造、生產(chǎn)系統(tǒng)方面的專業(yè)課以及為全校學(xué)生開設(shè)制造系統(tǒng)方面選修課，并支持有關(guān)課題研究。
實驗室目前擁有一套教學(xué)用微型CIMS系統(tǒng)（包括車中心、銑中心、立體倉庫、自動導(dǎo)引小車、三坐標(biāo)測量機(jī)、機(jī)器人、物料傳輸線）7臺教學(xué)型數(shù)控機(jī)床以及40臺微機(jī)。擁有CAD/CAM軟件和數(shù)字化企業(yè)建模與仿真軟件，如Pro/E、I-DEAS、AutoCAD、FACTO-RY、Flexsim等。全部計算機(jī)、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，并與校園網(wǎng)相連，實現(xiàn)資源共享，形成協(xié)同學(xué)習(xí)的環(huán)境。
利用實驗室條件，學(xué)生可以進(jìn)行CAD/CAM技術(shù)、CNC技術(shù)、NC編程、物流系統(tǒng)控制、FMS技術(shù)、CIMS技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以進(jìn)行實際操作的訓(xùn)練，實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，教與學(xué)一體化。
2.2 人因工程實驗室
人因工程是工業(yè)工程主要的專業(yè)方向之一。建設(shè)人因工程實驗室的目的在于綜合運用人因工程方面的設(shè)備和技術(shù)，教學(xué)上支持人因工程、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用。協(xié)同設(shè)計與制造等方面的工業(yè)工程和制造工程課程實驗，提供學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基本環(huán)境和設(shè)備技術(shù)實施手段，同時支持在虛擬設(shè)計制造、產(chǎn)品快速開發(fā)、勞動作業(yè)安全、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真等方面的研究。
人因工程實驗室面積約156m2，分為4部分：人因工程基礎(chǔ)教學(xué)實驗室、人體測量與生物力學(xué)實驗室、可用性評測與人機(jī)交互實驗室和虛擬現(xiàn)實與人機(jī)界面技術(shù)實驗室。
1）人因工程基礎(chǔ)實驗室建設(shè)
此實驗室主要應(yīng)用是人體和環(huán)境基本測量與分析，工作地設(shè)計等。
主要滿足人因工程基礎(chǔ)實驗教學(xué)要求。主要實驗內(nèi)容包括人體基本測量（形體尺寸、生理參數(shù)、認(rèn)知特性等）、環(huán)境基本測量（溫度、濕度、光照、噪聲、輻射、空氣等）以及工作地基本測量（幾何、物理測量等）等。目的是讓學(xué)生掌握基本的人因?qū)W測量手段和測量概念，強化人因工程的概念，并且能在今后的實際工作中自覺地考慮“人-機(jī)-環(huán)境”的互動關(guān)系，提高工程設(shè)計的人性化水平。結(jié)合這些實驗，本實驗室建設(shè)內(nèi)容主要包括人體生理計測儀器、環(huán)境計測儀器等儀器的購置以及設(shè)計基礎(chǔ)實驗。
2）人體測量與生物力學(xué)實驗室建設(shè)
此實驗室主要應(yīng)用是三維人體測量、建模、應(yīng)用與分析等。
主要針對現(xiàn)代三維無接觸人體測量技術(shù)及應(yīng)用，滿足人因工程高等專題實驗教學(xué)項目要求。建設(shè)內(nèi)容主要包括三維無接觸人體測量設(shè)備的購置、配套硬件建設(shè)和數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用軟件的研究與開發(fā)等。目的是讓學(xué)生掌握先進(jìn)的人體測量手段，了解三維人體數(shù)據(jù)的應(yīng)用，結(jié)合專題設(shè)計實驗或項目充分領(lǐng)會人因工程在工程設(shè)計中的重要性。
3）可用性評測與人機(jī)交互實驗室建設(shè)
此實驗室主要應(yīng)用是用戶研究、心理測試、計算機(jī)人機(jī)交互評測等。
主要針對以下3個方面的內(nèi)容，產(chǎn)品的可用性（易用性）、用戶需求分析及用戶研究以及計算機(jī)人機(jī)交互測評等實驗內(nèi)容。重點針對現(xiàn)代信息產(chǎn)品的可用性測評；如何運用工程手段把握用戶的特征和需求（顯性需求和隱性需求）以保證產(chǎn)品開發(fā)的成功率；針對軟件的界面設(shè)計以及移動商務(wù)、移動設(shè)備進(jìn)行實驗研究。通過這3個方面的實驗，希望能培養(yǎng)學(xué)生運用技術(shù)手段把握客戶需求，特別是針對當(dāng)前流行的電子商務(wù)、軟件和移動設(shè)備進(jìn)行人性化設(shè)計的綜合能力。建設(shè)內(nèi)容包括：用戶測試室和研究觀察室的監(jiān)控設(shè)備集成、人機(jī)交互設(shè)備、移動電子產(chǎn)品評測樣本以及相應(yīng)的記錄和分析軟硬件。
4）虛擬現(xiàn)實與人機(jī)界面技術(shù)實驗室建設(shè)
此實驗室主要應(yīng)用是多通道復(fù)雜人機(jī)交互系統(tǒng)仿真與分析、虛擬體驗教學(xué)實驗、操作行為測評與分析、人體運動跟蹤與仿真等。
主要針對以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)的復(fù)雜“人-機(jī)-環(huán)境”交互系統(tǒng)進(jìn)行模擬、仿真、測評和研究，立足于構(gòu)建各種人機(jī)界面進(jìn)行近似真實場景的測評，并運用多通道人機(jī)界面技術(shù)開展部分虛擬體驗教學(xué)研究，通過“視覺、聽覺、觸覺”的集成體驗來加深理論知識的學(xué)習(xí)并“感知”復(fù)雜的系統(tǒng)或理論。本實驗將作為高等人因工程專題實驗和一系列研究類專題實驗的重要部分，培養(yǎng)學(xué)生運用新技術(shù)解決復(fù)雜問題的思路和基本能力，特別是自己動手進(jìn)行研究類實驗的設(shè)計、運行、總結(jié)、提高的能力。同時本實驗室還作為工業(yè)工程系其他專業(yè)方向教學(xué)和研究用實驗平臺，開展體驗類教學(xué)實驗和成果展示。主要建設(shè)內(nèi)容包括三通道虛擬現(xiàn)實立體投影系統(tǒng)、觸覺人機(jī)交互裝置研制、虛擬現(xiàn)實軟件平臺購置、駕駛行為仿真測試系統(tǒng)研究以及專題實驗設(shè)計。
2.3 物流工程實驗室
物流（廣義包括企業(yè)內(nèi)部物資流動和企業(yè)外部供應(yīng)鏈管理）在現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)活動中占據(jù)日益重要的地位，并已經(jīng)引起政府和工業(yè)界的高度重視。物流實驗室建設(shè)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜的物流系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計、過程優(yōu)化以及流程管理的實際能力。滿足相關(guān)的教學(xué)和科研的需求。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)、仿真技術(shù)、信息管理與決策技術(shù)等多種技術(shù)手段，使實驗室充分體現(xiàn)和展示現(xiàn)代物流技術(shù)。物流實驗室面積約9cm2，硬件設(shè)備主要是二個方面：混流裝配生產(chǎn)線（企業(yè)內(nèi)部物流）物流實驗室商業(yè)物流。
1）混流裝配生產(chǎn)線（企業(yè)內(nèi)部物流）
該生產(chǎn)線是裝配生產(chǎn)線，有8個工位，傳送帶可以連續(xù)移動或節(jié)拍移動。在生產(chǎn)實驗過程中教師可以生產(chǎn)指令、監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)、控制裝配線的運轉(zhuǎn)，讓學(xué)生直觀地看到企業(yè)實際加工的裝配生產(chǎn)線，讓學(xué)生了解和熟悉企業(yè)內(nèi)物流。同時可以進(jìn)行產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)分析與裝配流程規(guī)劃、裝配線配置與布局、裝配線平衡、裝配作業(yè)動作分析時間研究、在線庫存管理與生產(chǎn)現(xiàn)場物流、MRP與JIT生產(chǎn)模式對比、JIT方式下停線實驗、裝配質(zhì)量控制、基于MES實時計劃調(diào)度等實驗。
2）物流實驗室商業(yè)物流部分
物流實驗室商業(yè)物流部分主要由40個貨位的自動倉庫、貨柜、電子標(biāo)簽系統(tǒng)、電動傳輸帶、條形碼系統(tǒng)組成。學(xué)生根據(jù)老師提出的物流系統(tǒng)的需求，自行設(shè)計、分析、建立一個配送中心（倉儲、分揀、搬運、進(jìn)出庫等）規(guī)劃物流系統(tǒng)。提高其運用理論解決實際問題能力，同時，對于現(xiàn)代物流配送有基本認(rèn)識，了解和熟悉庫存管理。對于可以進(jìn)行實驗室實驗、設(shè)計、實施的配送中心部分，在實驗室進(jìn)行，對于不便進(jìn)行實驗室分析、實施的送貨線路部分，采用規(guī)劃及仿真軟件進(jìn)行。
3.工業(yè)工程專業(yè)實驗室的建設(shè)成果
目前，先進(jìn)制造及數(shù)字化企業(yè)實驗室中的先進(jìn)制造實驗分室在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)完善，開發(fā)實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件，増加新的實驗內(nèi)容，擴(kuò)大效益。學(xué)生可在實驗室里進(jìn)行數(shù)控編程及加工，CAD/CAPP/CAM、FMS、機(jī)器人、CIMS、生產(chǎn)調(diào)度及仿真優(yōu)化等反映先進(jìn)制造技術(shù)的單元或系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實踐訓(xùn)練。除為我校學(xué)生提供教學(xué)實踐服務(wù)外，每年都有其他院校（北京農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)、北方交通大學(xué)等）來我系實驗室做實驗和實習(xí)。數(shù)字化企業(yè)實驗分室已經(jīng)實現(xiàn)從零件設(shè)計、工藝分析、工廠設(shè)計、企業(yè)管理到企業(yè)運作仿真的系統(tǒng)集成。學(xué)生可以在實驗室學(xué)習(xí)數(shù)字化時代與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營有關(guān)的幾乎所有軟件系統(tǒng)，進(jìn)行企業(yè)知識的全方位訓(xùn)練。
已經(jīng)建成的人因工程實驗室，是國內(nèi)高校中建設(shè)比較完備的一個人因工程教學(xué)實驗室，而且建設(shè)內(nèi)容突出反映了國際上人因工程專業(yè)方向的發(fā)展趨勢，融入了較多的新技術(shù)和新思路，如信息產(chǎn)品的可用性及用戶研究、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在復(fù)雜人機(jī)界面方面的應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實體驗與展示等。實驗室建設(shè)規(guī)劃內(nèi)容被許多國內(nèi)兄弟院校的工業(yè)工程系索取和參考，為國內(nèi)工業(yè)工程系人因工程方向的教學(xué)改革提供了先例。
物流工程實驗室各個部分設(shè)備已基本建成。物流實驗室的軟件建設(shè)正在進(jìn)行，軟件建設(shè)主要以科研成果為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，形成與實驗設(shè)備配套的軟件，如倉儲管理系統(tǒng)、運輸管理系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)等。這些軟件補充物流實驗室的教學(xué)功能，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅能夠使學(xué)生了解先進(jìn)的物流管理信息技術(shù)，而且通過模擬操作，能夠培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力。同時把實驗內(nèi)容同企業(yè)的實際需要相結(jié)合，能夠大大提高學(xué)生參與實驗的積極性。
通過實驗室建設(shè)，培養(yǎng)和鍛煉了一批研究生和有關(guān)實驗技術(shù)人員。實驗技術(shù)人員結(jié)合實踐教學(xué)基地建設(shè)，包括軟硬件建設(shè)和教學(xué)實驗建設(shè)，熟悉了工業(yè)工程新的學(xué)科方向，主動參與了所有實驗教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備。研究生通過參與開發(fā)教學(xué)實驗，特別是研制實驗系統(tǒng)，不僅為學(xué)校節(jié)省了巨額的資金，而且也培養(yǎng)了獨立從事科學(xué)研究的能力。同時，實驗室的建設(shè)也推動了國際交流與合作，目前承擔(dān)了六項大型國際合作項目，總經(jīng)費約300多萬元。
4.工業(yè)工程專業(yè)實驗室的運行和管理
目前，年輕教師和實驗技術(shù)人員共同參與管理專業(yè)實驗室，以教學(xué)與研究互動的原則運行和發(fā)展實驗室。在教學(xué)實驗的設(shè)計階段是教師、研究生和實驗技術(shù)人員共同策劃開發(fā)，一旦成熟就完全交給實驗技術(shù)人員負(fù)責(zé)運行。
利用現(xiàn)有的專業(yè)實驗室，以教學(xué)計劃為依據(jù)，對學(xué)生進(jìn)行實踐動手能力、協(xié)同合作能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力等全面素質(zhì)的培養(yǎng)。針對不同的實驗對象，我們精心設(shè)計實驗內(nèi)容，包括基礎(chǔ)實驗和提高實驗，單元實驗和系統(tǒng)實驗，以及研究類專題實驗和新技術(shù)含量的專題實驗。采用多種實驗教學(xué)方式，比如看錄相、現(xiàn)場操作演示、學(xué)生動手實踐、計算機(jī)仿真等。與此同時，也將新研究成果引入教學(xué)，不斷更新和豐富教學(xué)實驗內(nèi)容，使實驗教學(xué)始終能夠緊跟學(xué)科的發(fā)展，具有一定的先進(jìn)性和代表性。針對19門課程，我們已新開設(shè)實驗40多個，年接納學(xué)生人數(shù)1000多人次。
配合專業(yè)課程和教學(xué)實驗，實驗室還開發(fā)制作了豐富的多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課件，供學(xué)生自學(xué)。同時實驗室接納本科生的生產(chǎn)認(rèn)識實習(xí)，畢業(yè)設(shè)計（綜合論文訓(xùn)練）SRT項目和研究專業(yè)技術(shù)的研究生論文工作。此外，還對工廠企業(yè)工程技術(shù)人員、大學(xué)、大中專教師進(jìn)行工業(yè)工程專業(yè)相關(guān)技術(shù)的繼續(xù)教育培訓(xùn)。
【關(guān)鍵詞】MSP430F149；電力參數(shù)；諧波
引言
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一方面，造成電能質(zhì)量問題的因素不斷增加，另一方面，各種復(fù)雜的、精密的、對電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷普及，人們對電能質(zhì)量及可靠性要求越來越高，這樣的矛盾越來越突出[1]。
另外，隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展以及電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，電力運行對電力調(diào)度自動化水平和安全性的要求越來越高，為給電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運行提供參考依據(jù)，需要電力監(jiān)控儀表來對電壓、電流、功率、功率因數(shù)、諧波、頻率等電力參數(shù)進(jìn)行實時檢測。為此，本文提出了基于MSP430F149的三相多功能綜合測試儀的總體方案，該方案具有功能全面、成本低、人機(jī)交互性好等特點。下面重點介紹一下三相多功能測控儀的軟硬件設(shè)計。
1.采集器硬件設(shè)計
1.1 硬件總體設(shè)計
整個硬件電路以MSP430F149為核心，由數(shù)據(jù)采集模塊、時鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、人機(jī)對話模塊、通訊模塊和電源管理模塊構(gòu)成，硬件總體設(shè)計如圖1所示。
MSP430系列的單片機(jī)是TI公司生產(chǎn)的一種超低功耗的混合控制器，性能優(yōu)越，具有超低功耗、強大的處理能力、系統(tǒng)穩(wěn)定、方便高效的開發(fā)環(huán)境等特點，結(jié)合本測控儀的功能要求，硬件設(shè)計中主要應(yīng)用了MSP430F149的如下性能：（1）ADC12模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；（2）硬件乘法器；（3）多種定時器；（4）雙路的USART
口；（5）有48個I/O口。
系統(tǒng)的硬件模塊較多，我們以數(shù)據(jù)采集模塊為例，說明它的工作過程。
1.2 數(shù)據(jù)采集模塊
被測三相電流和電壓經(jīng)電流電壓互感器電路轉(zhuǎn)化交流小電壓，經(jīng)低通濾波將系統(tǒng)高次諧波濾掉，后分兩路處理：一路是將濾波后的信號經(jīng)電平抬升送于MSP430F149模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理；另一路是將信號通過過零比較電路轉(zhuǎn)換為與信號同頻率的方波信號，再通過鎖相電路得到頻率為信號頻率64倍的方波信號，用于同步采集瞬時電壓電流信號。其硬件框圖見圖2。
2.測控儀軟件設(shè)計
軟件系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計思想，這樣使得軟件結(jié)構(gòu)簡單清晰，便于修改、調(diào)試和擴(kuò)充。本軟件將系統(tǒng)功能分成初始化模塊、主循環(huán)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊、人機(jī)對話模塊等。系統(tǒng)上電復(fù)位后，主函數(shù)對系統(tǒng)初始化，然后定時對任務(wù)輪巡，當(dāng)查詢到某一任務(wù)條件滿足，該任務(wù)標(biāo)志位置位，則調(diào)用相關(guān)程序模塊，執(zhí)行該任務(wù)并在該任務(wù)完成后返回。軟件總體框架見圖3。
結(jié)束語
基于MSP430F149的三相多功能測控儀對電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、諧波、電度等電力參數(shù)進(jìn)行了測量，在現(xiàn)實中可以廣泛應(yīng)用于城市居民小區(qū)、工廠、農(nóng)村等場合，同時，功能全面、成本低、人機(jī)交互性好等特點使其具有很廣的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]郭先概.電能質(zhì)量參數(shù)檢測系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文.2006,6.
[2]劉玉宏.MSP430單片機(jī)C語言和匯編語言混合編程[J].微計算機(jī)信息,2003,19.
論文摘要：計算機(jī)輔助語言教學(xué)隨著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，方式更加多樣化，同時在語言教學(xué)中也發(fā)揮著越來越重要的作用。交互式理論所倡導(dǎo)的人機(jī)教學(xué)模式強調(diào)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)與學(xué)生之間的交互。對外漢語教學(xué)作為一門正在發(fā)展中的新興學(xué)科，也不斷地吸收新的技術(shù)和經(jīng)驗應(yīng)用于漢語教學(xué)中。
對外漢語教學(xué)自1950年創(chuàng)始以來已經(jīng)走過了五十多年的歷程，在這期間，經(jīng)歷了初創(chuàng)，癱瘓，恢復(fù)以及蓬勃等階段，對外漢語教學(xué)一直在持續(xù)的發(fā)展中。近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速崛起，綜合國力日益增強，漢語在國際交往中的地位，作用和應(yīng)用價值越來越重要，學(xué)習(xí)漢語的外國人越來越多，漢語學(xué)習(xí)也越來越興盛。據(jù)了解，目前英國、泰國、印度尼西亞等許多國家都把漢語納入本國正規(guī)教育體系；美國希望開設(shè)漢語課程的中學(xué)超過2400所；韓國有142所大學(xué)開設(shè)了中文課程，學(xué)習(xí)漢語的人數(shù)超過100萬；拉美、中東和非洲國家學(xué)習(xí)漢語的人數(shù)也在迅猛增長。據(jù)統(tǒng)計，近年每年來中國留學(xué)學(xué)習(xí)漢語的外國人有8萬左右，國外有漢語學(xué)習(xí)需求的約有3000萬人。隨著漢語學(xué)習(xí)持續(xù)升溫，關(guān)于對外漢語教學(xué)各個方面的研究也越來越多。面對越來越多的漢語學(xué)習(xí)者，怎么樣才能幫助他們更好地掌握漢語這門語言一直是大家研究的焦點和重點。
近年來關(guān)于教學(xué)理論和教學(xué)方法的討論雖然多種多樣，但是大家在一個方面卻保持了相似的觀點，那就是拋棄傳統(tǒng)地以老師為中心的課堂教學(xué)方式轉(zhuǎn)移到以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式中來，強調(diào)要充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓其參與其中，以學(xué)生為主體，以老師為指導(dǎo)。
1.交互式教學(xué)法介紹
起源于20世紀(jì)70年代的美國的交互式教學(xué)法正是這種教學(xué)思想的代表。交互式語言教學(xué)（Interactive Language Teaching）是在當(dāng)今越來越被廣泛應(yīng)用的一種教學(xué)方法之一。宮力在《淺談《新時代交互英語》的交互理念與實踐》一文中寫到“對教學(xué)當(dāng)中使用的“交互”一詞的基本理解是：參與活動的對象，通過相互交流和互動而進(jìn)行的活動。”
哈佛大學(xué)語言學(xué)教授Wilga M. River是課堂交互式教學(xué)的主要倡導(dǎo)者，在她的“交互式語言教學(xué)的原則”一文中的第一條原則即是“學(xué)生是語言的主體。”她認(rèn)為，學(xué)生是知識的吸收者，是知識的主體，只有建立以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生主動參與知識的建構(gòu)才能獲得最佳的教學(xué)效果。舊金山大學(xué)語言學(xué)院院長H.Douglas Brown也是這一教學(xué)理論的倡導(dǎo)者。這一理論的出現(xiàn)打破了過去以老師講授為主的教學(xué)方式，讓我們開始更多地思考如何實現(xiàn)互動。交互式三種教學(xué)模式主要是師生互動，即老師和學(xué)生之間的互動；生生互動，即學(xué)生與學(xué)生之間的互動；人機(jī)互動，即網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)等和學(xué)生之間的互動。但是前兩種互動模式在很大程度上都是基于課堂的互動方式。課堂時間畢竟十分有限，學(xué)生能夠在課堂中實現(xiàn)與老師或者同學(xué)之間的互動效果也是十分有限的，如何讓這種互動的效果更加顯著？如何讓學(xué)生更充分地通過互動實現(xiàn)語言的學(xué)習(xí)呢？學(xué)生是不是可以更好地利用充足的課外時間通過互動實現(xiàn)語言學(xué)習(xí)呢？在充足的課堂之外有沒有更好地互動方式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)語言？在這些問題之下，我們可能更多地借助于第三種互動模式——人機(jī)互動，即實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)和學(xué)生之間的互動。
1.1計算機(jī)技術(shù)在語言教學(xué)中應(yīng)用的階段
計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于語言教學(xué)可以追溯到二十世紀(jì)五十年代，計算機(jī)輔助語言教學(xué)（Computer Assisted Language Learning， 簡稱CALL）就是利用計算機(jī)作為媒介和工具，更好地完成語言教學(xué)和學(xué)習(xí)的任務(wù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代社會的不斷進(jìn)步，計算機(jī)輔助語言教學(xué)（CALL）從最初的基于大型機(jī)的語言教學(xué)程序，到70年代個人電腦普及后，視頻光盤技術(shù)的出現(xiàn)以及九十年代多媒體和因特網(wǎng)的發(fā)展和普及，經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由初級到高級的過程。輔助語言教學(xué)的方式也在不斷地更新和發(fā)展變化中。
1.2計算機(jī)技術(shù)在對外漢語教學(xué)中的應(yīng)用
計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于語言教學(xué)，給我們提供了人機(jī)互動的機(jī)會，給我們創(chuàng)建了一個基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。對外漢語作為一個新興的領(lǐng)域，也在積極地使用多媒體和互聯(lián)網(wǎng)強化教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。多媒體技術(shù)可以對音頻、視頻、圖形等多媒體信息進(jìn)行綜合處理。所以在課堂上，為了使學(xué)生全面正確地把握課堂的教學(xué)內(nèi)容，用輕松、愉快的方式學(xué)習(xí)、鞏固課上所學(xué)的內(nèi)容，對外漢語的老師通常會使用多媒體課件或者視頻，音頻等電視錄音等短節(jié)目來激發(fā)學(xué)生的興趣，提高課堂的活躍性。但這些計算機(jī)技術(shù)的運用主要是服務(wù)于課堂教學(xué)。隨著中國社會的不斷發(fā)展，“漢語熱”的興起，學(xué)習(xí)漢語的外國人的數(shù)目與日俱增，但是真正能來到中國學(xué)習(xí)的學(xué)生畢竟只是一小部分，還有很多對中文感興趣的學(xué)習(xí)者分布在世界各地，受到時間和空間的限制。在這種情況下，計算機(jī)輔助語言技術(shù)出現(xiàn)了新的發(fā)展，即以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)輔助語言教學(xué)（Web Assisted Language Learning 簡稱WALL），出現(xiàn)了很多的漢語學(xué)習(xí)網(wǎng)站和漢語學(xué)習(xí)平臺比如中國孔子學(xué)院總部主辦的網(wǎng)上孔子學(xué)院、中央電大漢語中心研發(fā)的MyEchinese等。在這些漢語學(xué)習(xí)網(wǎng)站上可以找到各種可供漢語學(xué)習(xí)的音頻、視頻材料等，還可以在網(wǎng)站的論壇上進(jìn)行群組討論。
2.總結(jié)
交互式語言教學(xué)理論作為在當(dāng)今備受關(guān)注的一種有效的教學(xué)法之一，倡導(dǎo)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理論。而在此指導(dǎo)思想下的計算機(jī)輔助語言教學(xué)也為學(xué)生的語言學(xué)習(xí)創(chuàng)造了更好的語言環(huán)境，這種相互交互的方式調(diào)動了學(xué)生的積極性，使其更廣泛地參與到知識的學(xué)習(xí)和建構(gòu)中，幫助他們更好地掌握語言。而將這種人機(jī)交互的教學(xué)模式帶入對外漢語的教學(xué)中來也豐富了我們的教學(xué)經(jīng)驗，使得對外漢語教學(xué)的手段和途徑也更加多樣化，更加有效。
參考文獻(xiàn)：
[1]Brown H D. 1994. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language Pedagogy[M]. Prentice Hall: Regents.
[2]宮力.《淺談《新時代交互英語》的交互理念和實踐》 清華大學(xué)出版社.
關(guān)鍵詞：師生交互；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)績效
信息化浪潮洶涌而來，課堂學(xué)習(xí)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，越來越多的高校都搭建了自己的教學(xué)管理平臺，開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)課程，然而網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀不容樂觀，尋求有效的解決途徑是教育工作者的責(zé)任，也是學(xué)生的期望。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體的迅速發(fā)展，為教育注入了新的活力，不僅教育信息全球傳播，而且最大限度地實現(xiàn)了全球資源共享。學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)已成為一種全新的學(xué)習(xí)方式，目前人們對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效的關(guān)注，主要集中在對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效影響影響因素方面，但是由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)具有時空分離的特性，這種特性帶來的師生交互的缺失，師生交互和大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效存在什么關(guān)系以及如何從師生交互角度提高大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效，本文試圖對國內(nèi)外關(guān)于師生交互和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料進(jìn)行梳理，來找出兩者之間關(guān)系。
一、 國外相關(guān)研究概述
1. 對交互理論的研究
國外從20世紀(jì)80年代就開始研究“交互"的問題。“交互”一詞最早用在計算機(jī)領(lǐng)域中，一般是指人機(jī)交互。現(xiàn)在，交互被廣泛理解為交流與溝通，包括人機(jī)交互和人人交互。目前得到普遍認(rèn)同的是穆爾（Moore）的交互分類方法，Moore認(rèn)為交互分為三種類型：第一種是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容的交互，第二種是學(xué)習(xí)者與教師的交互，第三種是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的交互。
2.在線交互和學(xué)習(xí)成績的研究
Anderson和Garrison在Moore的基礎(chǔ)上又增加了三種交互類型：“教師之間的交互、教師與學(xué)習(xí)資源的交互、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)資源的交互。”在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的交互水平已經(jīng)得到國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注，Karayan 和Crowe（1997）、Smith和Hardaker（2000）認(rèn)為在線交互能更好地支持以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，激勵學(xué)生的參與，并且能比傳統(tǒng)面對面的教學(xué)20方法產(chǎn)生更多的深層次的和理性的討論。
3.師生交互中某特征與學(xué)習(xí)效果的影響研究
G1enda Cox等人也對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中的交互情況進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為應(yīng)用交換結(jié)構(gòu)分析（Exchange Structure Analysis）和會話活動理論（Communicative Action Theory）兩種理論方法能夠較好評價異步討論組中的交互水平。C.Candace Chou研究了目前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中經(jīng)常使用的同步、異步討論兩種交互對學(xué)習(xí)的貢獻(xiàn)，并將兩種交互進(jìn)行了對比。通過對國外相關(guān)文獻(xiàn)的研究分析發(fā)現(xiàn)：首先，國外對交互理論的研究已經(jīng)有很長一段時間，對交互的概念、類型、方式有了明確的闡述。其次，國外交互的研究大多是從學(xué)生參與的角度出發(fā)，從師生之間交互研究角度較少。
二、國內(nèi)相關(guān)研究概述
1.對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效影響因素的研究
董興國（2003）的研究顯示網(wǎng)頁內(nèi)容豐富度、學(xué)習(xí)環(huán)境的情境威脅、自評學(xué)習(xí)、參與程度、可模擬環(huán)境、個人因素、互動程度是影響網(wǎng)上學(xué)習(xí)績效的因素；網(wǎng)站內(nèi)容豐富度、學(xué)習(xí)者的參與度、互動程度、數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境等與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效有顯著正相關(guān)性，且數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境對其他因素均有影響。應(yīng)小平（2008）則認(rèn)為課程特性、學(xué)生特性、教學(xué)互動、學(xué)習(xí)平臺影響著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效。扈靜靜、魏忠（2012）則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)課的課程內(nèi)容、對課程管理平臺的認(rèn)知性是影響網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)績效的因素。
2.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中交互的研究
鐘志賢教授在《遠(yuǎn)程教育導(dǎo)論――學(xué)與教的原理和方法》一書中闡述了在線學(xué)習(xí)的交互類型、方法與工具。書中指出“協(xié)作學(xué)習(xí)有利于促進(jìn)學(xué)生高級認(rèn)知能力的發(fā)展，有利于學(xué)生健康情感的培育”。書中還指出在線學(xué)習(xí)的交互類型有四種：“自主交互、一對一交互、一對多交互、多對多交互。翟菁研究分析了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)生的交互行為，并討論了學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)動機(jī)等因素對交互行為的影響。
3.網(wǎng)絡(luò)交互與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效的關(guān)系
應(yīng)小平（2008）的研究結(jié)果表明：課程內(nèi)容及其呈現(xiàn)方式、學(xué)習(xí)平臺認(rèn)知有用性對學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)成績都有顯著性影響，課程彈性只對學(xué)習(xí)滿意度有顯著性影響，而學(xué)生網(wǎng)絡(luò)自我效能感、網(wǎng)絡(luò)平臺易用性、平臺的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中的教學(xué)交互對學(xué)習(xí)績效都沒有顯著性影響。胡勇（2007）通過用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法對師生網(wǎng)上論壇上的490個貼子進(jìn)行了編碼，以分析師生網(wǎng)絡(luò)互動特征發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)論壇部分成功的促成了網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體的形成和發(fā)展。劉麗娟（2009）通過實驗研究證實了通過問題引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動和協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)策略方面促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中師生交互水平進(jìn)而提高大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效。
三、總結(jié)
分析綜合以上對國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研，可以發(fā)現(xiàn)：1.國內(nèi)外對于影響網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效因素研究較多，對于交互理論的研究也比較深入2.國內(nèi)外對于師生交互理論是否促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效仍存爭議3.關(guān)于師生交互對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效影響的研究較多，但關(guān)于師生交互過程中具體特征對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效影響的進(jìn)一步研究較為缺乏。世界各地的各國高校都非常重視網(wǎng)絡(luò)對于教育的影響，很多學(xué)校都在傳統(tǒng)面授教學(xué)的基礎(chǔ)上，提供某種形式的網(wǎng)絡(luò)交互方式，作為師生面對面教學(xué)的補充，或者開設(shè)完全基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的課程。因此如何利用師生交互來提高大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效是當(dāng)下主要發(fā)展趨勢。學(xué)習(xí)和績效本來是兩個不同的概念，但是如果能把學(xué)習(xí)和績效結(jié)合起來，會產(chǎn)生更好的價值。從教育技術(shù)領(lǐng)域角度來說，我們所做的就是要讓大學(xué)生在學(xué)習(xí)和績效之間搭建一個橋梁，這樣才能更好的促進(jìn)大學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]董興國.從學(xué)習(xí)理論探討影響網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)績效因素之研究[D].臺灣：傳大學(xué)，碩士論文，2003.
[2]應(yīng)小平.淺析遠(yuǎn)程學(xué)歷教育模式下影響電子化學(xué)習(xí)績效的關(guān)鍵因子[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2008.
[3]胡勇.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體中的師生交互行為個案研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2007.
[4]劉麗娟.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中促進(jìn)師生交互的策略研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2009.
圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱 GUI，）是指采用圖形方式顯示的計算機(jī)操作用戶界面。它是一種結(jié)合了計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、美學(xué)、行為學(xué)，以及各商業(yè)領(lǐng)域需求分析的人機(jī)系統(tǒng)工程，強調(diào)人、機(jī)和環(huán)境三者作為一個系統(tǒng)而進(jìn)行的總體設(shè)計。
這種面向客戶的系統(tǒng)工程設(shè)計主要依靠視覺以及手動控制，實現(xiàn)以圖形用戶界面為載體的人機(jī)交互過程，其操作過程簡潔直觀，易于掌握[1]。如比較成熟的圖形界面有Apple的Mac系統(tǒng)、Microsoft的Windows系統(tǒng)和HTC的Android等。
二、游戲界面設(shè)計的基本原則
游戲界面設(shè)計的核心理念就是使用戶在游戲過程中能夠充分體驗人機(jī)交流和人性化操作所帶來的愉悅感。一個成功的操作界面的布局、色彩的搭配及圖像的使用等要遵循一定的基本原則。根據(jù)調(diào)研結(jié)果與游戲用戶的評價，以及對國內(nèi)外觸屏游戲的分析與參考，簡單概括有以下幾點：
（一）可操作性強，易于使用
根據(jù)游戲的內(nèi)容和適用人群的定位，確定游戲的主要功能和界面的布局。游戲的相關(guān)功能和操作圖標(biāo)，要做到簡潔明了，讓用戶一目了然的知道如何操作，充分享受游戲的樂趣。
（二）界面設(shè)計風(fēng)格要統(tǒng)一
優(yōu)秀的游戲界面設(shè)計的前提是美觀、整體感強。界面的色彩搭配、背景選取和圖標(biāo)的擺放位置要盡量統(tǒng)一，以便加強游戲的整體性，有利于用戶加深對產(chǎn)品的印象。
（三）習(xí)慣性原則
《人本界面》一書闡明[2]：要特別留意利用人們習(xí)慣形成的特性來設(shè)計界面，以使得用戶養(yǎng)成順利進(jìn)行的工作習(xí)慣。鍵盤上的26個字母的排列是無序的，它是按照人們的使用習(xí)慣來設(shè)計的。包括各種網(wǎng)絡(luò)游戲和單機(jī)游戲的基本操作，雖然風(fēng)格和內(nèi)容上各有不同，但基本的操作按鍵都大體相同。
（四）注重可視性
《設(shè)計心理學(xué)》一書提到[3]：注重可視性、給用戶提供正確的操作線索、讓用戶得到操作動作的反饋。這就要求圖標(biāo)的設(shè)計要貼近生活，做到所見即所得。比如音量按鈕的設(shè)計，其外形可借鑒生活中的旋鈕來暗示用戶通過轉(zhuǎn)動來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
三、App游戲設(shè)計及實例分析
用戶在進(jìn)行游戲時，大部分都是些零碎的時間片段，因此不會有太多的精力和耐心去閱讀游戲中大量的文字。這樣的特點注定了游戲界面中圖多字少的設(shè)計。所以，圖文的合理搭配是游戲界面成功的前提。
當(dāng)用戶欣賞完游戲中的CG片頭之后，接觸到的第一個畫面就是游戲的GUI主菜單界面。用戶首先接觸的應(yīng)該是具有可操作功能的圖標(biāo)，當(dāng)點擊相應(yīng)圖標(biāo)后，游戲便執(zhí)行相關(guān)的命令。此時，合理的布局和形象的圖標(biāo)設(shè)計決定了用戶接受信息的效率。所以，優(yōu)秀的GUI設(shè)計會以最簡單的元素、最適宜的色彩風(fēng)格來傳達(dá)信息，讓用戶在操作之前，就已經(jīng)明白該如何使用。
App游戲的類別大致可分為動作游戲、街機(jī)游戲、策略游戲、養(yǎng)成游戲、教育游戲、和探險類游戲等。其中動作游戲和智力游戲受歡迎度較高。它成功的秘訣除了自身的AppStore商店的便捷性運營模式之外，游戲的設(shè)計也有其不可復(fù)制的特點。
（一）App游戲設(shè)計的特點
1.界面美觀，趣味感強
漂亮的事物總會受到關(guān)注與好感，游戲的操作界面和整體風(fēng)格要足夠漂亮。作為一款A(yù)pp游戲，最大的重點就在于人性化的操控界面。同時，有趣的內(nèi)容、搞笑的畫面都會讓玩家充分享受游戲過程。
2.由淺入深，不斷樹立新的目標(biāo)
游戲的設(shè)定要從簡單開始，隨著玩家的深入，在游戲過程中不斷被激勵，從而逐步去挑戰(zhàn)更高的難度。這就需要不斷的為玩家設(shè)立新目標(biāo)，完成一個后，再去做下一個。而缺乏目標(biāo)感的游戲會讓人感覺索然無味。
3.分享與競爭
玩家在每關(guān)結(jié)束后所得的分?jǐn)?shù)，可以通過社交工具分享給好友。獨樂樂不如眾樂樂，玩家受到關(guān)注后，會有一定的認(rèn)同感與存在感。同時，通過排行榜排名的方式，更能激發(fā)玩家的斗志，從而獲得一定競技樂趣。
4.完善的后臺服務(wù)
游戲在進(jìn)行過程中都會遇到一些問題，玩家會將問題及時反饋到客服，即問即答、細(xì)心周到的服務(wù)，是提高游戲認(rèn)可度的關(guān)鍵。
（二）觸屏游戲的市場現(xiàn)狀
目前生產(chǎn)主流觸屏設(shè)備廠商主要有Apple、Samsung、Android等。在其中幾款觸屏游戲中，最受歡迎的是切水果、憤怒的小鳥和跑酷等。經(jīng)調(diào)查分析獲知，玩家之所以喜歡這些游戲，在于游戲操作容易上手，畫面美觀，具有趣味性和競爭性。
但隨著各類公司爭相推出新的觸屏游戲，制作成本大幅的降低，更新周期的不斷縮短，導(dǎo)致一些游戲在內(nèi)容上同質(zhì)化嚴(yán)重，在玩法上沒有任何的創(chuàng)新，游戲的界面設(shè)計不夠美觀，按鈕的比例和擺放位置缺乏人性化以及整體音效的協(xié)調(diào)性一般，都會讓玩家在游戲過程中產(chǎn)生乏味感。因此，針對這些問題，除了完善以往游戲設(shè)計的缺陷，還需考慮不同用戶的審美需求和使用習(xí)慣等因素，充分調(diào)動聽覺、視覺、觸覺及整體的交互性，帶給用戶多感官的體驗。
四、App游戲《國民教育委員會》的概念設(shè)計和需求說明
本游戲是一款基于App應(yīng)用的2D版觸屏游戲，游戲?qū)⑦\行在iPad、iPhone或者IPod Touch平臺上。該游戲類型屬于經(jīng)典的智力問答，即在有限的時間內(nèi)，通過回答從卡通動漫到天文地理的各類問題，采取逐關(guān)升級的方式，從幼兒園開始到大學(xué)直到畢業(yè)，問題全部答對后會自動解鎖下一等級，讓玩家在充滿趣味性的游戲過程中獲取相關(guān)的專業(yè)知識。
（一）游戲的概念設(shè)計
每一款游戲都有自己的設(shè)計風(fēng)格和相應(yīng)主題，在游戲整體風(fēng)格的要求下，設(shè)計者的創(chuàng)作就必須符合整體游戲的需要。
本游戲的設(shè)計概念來源于1993年臺灣街機(jī)版的《民國教育委員會》，以經(jīng)典的智力問答為框架，通過優(yōu)化畫面質(zhì)量、增加題目難度、增添游戲互動性和趣味性，以適配當(dāng)今游戲環(huán)境的各種需要，同時喚起人們的懷舊情結(jié)，滿足人們對時尚、趣味和審美的不斷追求，讓玩家在娛樂中增長知識。
（二）目標(biāo)設(shè)定人群
本游戲目前只在年輕人中最受追捧的蘋果設(shè)備上運行，根據(jù)用戶反饋以后會在多種平臺上運行和推廣。目標(biāo)的受眾人群主要以大學(xué)生和一、二線城市中的白領(lǐng)，因他們的生活規(guī)律比較緊湊，在較快的工作和學(xué)習(xí)節(jié)奏中，往往沒有完整的時間去做自己的事情。游戲通過利用此類用戶的碎片時間，使玩家能夠通過游戲來放松心情。
（三）用戶的體驗設(shè)計
游戲界面是否美觀、是否無障礙操作、能否適應(yīng)目標(biāo)人群，這些都需要經(jīng)過一定的測試和在用戶評論中得知。游戲GUI界面的主要功能就是能夠讓用戶在第一時間快速開始游戲，而不是像普通軟件那樣一頁頁的翻看操作說明。
本游戲集合了現(xiàn)有App軟件的各種特性，在實現(xiàn)畫面和聲音以及操控的和諧統(tǒng)一之外，對游戲菜單的簡潔化處理和圖標(biāo)的直觀化做了相應(yīng)的設(shè)計。通過投擲骰子的方式選擇相應(yīng)問題，解答關(guān)卡的問題后通過投擲骰子的方式繼續(xù)向前直到終點。全部操作過程只需手指觸摸屏幕，游戲過程中玩家可以在了解各種文化知識的同時，結(jié)合詼諧搞笑的畫面讓知識的獲取過程不再枯燥乏味，充分調(diào)動娛樂性與文化性，激發(fā)用戶的學(xué)習(xí)能力以及游戲的創(chuàng)造性，為人與機(jī)器之間搭建情感的橋梁。
結(jié)語
游戲界面的可操作性，包括手眼協(xié)調(diào)、條件反射和難度遞增等，是游戲可玩性的一個基本要素，對于操作復(fù)雜的游戲，還應(yīng)具備供玩家解讀和操作的相關(guān)資料，幫助玩家快速上手。通過對各要素之間的分析與研究，運用設(shè)計心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、設(shè)計藝術(shù)等多方面學(xué)科的理論知識，探索出GUI界面設(shè)計的內(nèi)在規(guī)律和核心理念。
可以預(yù)見，在未來很長一段時間內(nèi)，觸屏類游戲仍處于主流。界面的設(shè)計應(yīng)該追求更佳的可用互效果，作為設(shè)計者還要有敏銳的時尚洞察力才能跟得上時展的腳步。同時，游戲圖形界面的合理性和交互性無疑將是其發(fā)展的重要方向之一。
注釋
[1] 劉金曉：《人機(jī)交互界面定制及生成工具的研究與開發(fā)》，9頁，華北電力大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文，2007。
[2] 拉斯基：《人本界面》，18～19頁，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004。
[3] 唐納德.A.諾曼：《設(shè)計心理學(xué)》，10頁，北京，中信出版社，2003。
參考文獻(xiàn)
1 Alan Cooper：《交互設(shè)計之路》，北京，電子工業(yè)出版社，2006。
2 拉斯基：《人本界面》，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004。
關(guān)鍵詞：微型加速度計 手勢小車 AT指令
中圖分類號：TP334.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0164-01
加速度計是一種應(yīng)用十分廣泛的慣性傳感器，大多采用微機(jī)電技術(shù)（MEMS）進(jìn)行設(shè)計和制造，具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點。對加速度值求二次積分可以得到位移，同時也可以利用MEMS加速度計計算傾角，從而判斷在二維平面中的位置。
手勢控制作為一種正在蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代控制方式，具有操作簡單直觀、靈活性高、科技感強等特點，它建立起了人機(jī)交互，使控制過程更加安全、生動有趣，改善了傳統(tǒng)控制方式的缺陷。
1 系統(tǒng)方案設(shè)計
基于MEMS的藍(lán)牙手勢小車由兩部分組成：發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分由MEMS加速度計ADXL345、STC89C52、5V直流電源、藍(lán)牙主從一體機(jī)模塊HC-05組成；接收部分由2WD小車、直流電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動模塊L298N、兩節(jié)3.7V可充電鋰電池、STC89C52、藍(lán)牙從機(jī)HC-06組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)
2.1 主控器與ADXL345加速度傳感器
本設(shè)計采用STC89C52作為主控芯片，STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器。ADXL345是一款3軸、低功耗、具有C和SPI接口的數(shù)字輸出MEMS加速度計，分辨率高達(dá)13位，測量范圍達(dá)± 16g。
2.2 藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)
藍(lán)牙傳輸系統(tǒng)由主機(jī)HC-05與從機(jī)HC-06組成，其中HC-05是藍(lán)牙主從一體機(jī)，由于它的默認(rèn)模式是從機(jī)模式，因此需要通過AT指令將其設(shè)置成主機(jī)模式。藍(lán)牙被設(shè)置為主機(jī)模式后可主動搜索附近的藍(lán)牙設(shè)備并建立連接，藍(lán)牙主機(jī)與從機(jī)之間未連接成功時，主機(jī)上的LED不停地閃爍，連接成功后長亮。然后主機(jī)將來自手勢控制端的指令發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)處理。
2.3 小車部分
小車部分通過藍(lán)牙從機(jī)接收來自控制端的指令，根據(jù)指令來改變自身的運動狀態(tài)，小車跟隨手勢運動，達(dá)到了與手勢同步的效果。小車速度的調(diào)整由PWM波控制，在本設(shè)計中是通過控制L298N的EN引腳電平高低實現(xiàn)的，EN引腳高低電平持續(xù)的時間不同，就輸出不同占空比的PWM波，不同的占空比的PWM波對應(yīng)著不同的輸出功率，不同的功率下小車速度也就不同。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
控制端主程序包括初始化串口、ADXL345初始化、讀出姿態(tài)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、判斷當(dāng)前姿態(tài)并轉(zhuǎn)化為控制指令。單片機(jī)根據(jù)ADXL345檢測到的當(dāng)前手勢傾角發(fā)送控制指令，總共有9種控制指令，每種控制指令對應(yīng)著一種手勢姿態(tài)。利用活動和非活動檢測功能，為每種姿態(tài)設(shè)定一個閾值來表征該姿態(tài)是否達(dá)到，然后發(fā)送與其對應(yīng)的控制指令。
接收端主程序包括初始化串口和接收數(shù)據(jù)，根據(jù)控制端的手勢來調(diào)整小車的運動狀態(tài)。控制端的3個向前指令分別控制小車勻速向前、以加速度a1向前、以加速度a2向前運動，a1 >a2，這樣達(dá)到手越向前傾小車速度越快的效果，向后的3個指令也是同理。向左指令控制小車左轉(zhuǎn)，向右指令控制小車右轉(zhuǎn)，為了使小車轉(zhuǎn)彎更加緩慢平滑，采用PWM控制速度。控制板的平放手勢對應(yīng)小車的停止?fàn)顟B(tài)。
4 結(jié)語
介紹了一種MEMS微加速度計的藍(lán)牙手勢小車的設(shè)計方案，通過ADXL345加速度傳感器檢測手勢，然后將手勢控制指令通過藍(lán)牙發(fā)送給小車，改變其運動狀態(tài)。經(jīng)過實際制作測試能達(dá)到手勢控制的效果，并且準(zhǔn)確性好、控制靈敏、直觀、操作簡單，有利于實現(xiàn)人機(jī)交互。
參考文獻(xiàn)
[1]張家田，許凱，嚴(yán)正國.基于空中運動/手勢控制接口的空中鼠標(biāo)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，39（6）：143-146.
[2]Analog Devices. ADXL345：3-Axis，±2 g/±4 g/±8 g/±16 g digi tal MEMS accelerometer datasheet [R].US：Analog Devices，2012.
[3]陳建新，卜翔，王榮等.基于MEMS加速度的三維無線鼠標(biāo)設(shè)計與實現(xiàn)[J].無線互聯(lián)科技，2011（8）：22-25.
[4]周獲.基于MEMS技術(shù)的無線空中鼠標(biāo)的研究[C].華僑大學(xué)，碩士論文，2013.
