文摘
为了解决集成信息技术和教育的价值,主要体现在容器储存和传播信息,问题在于学习者缺乏适当的自学习能力,提出交互式知识可视化系统基于物联网和增强现实技术。根据适用的特点,增强现实技术应用于物联网数据表示和交互,该方法可以分析和描述中的应用可能性。交互式电子技术设计的基于网络的计算机辅助教学系统平台,该系统硬件结构由用户界面层、业务选择层和数据层管理。教师和学生等用户输入自己的身份信息在用户界面层系统登录并输入业务选择层,然后单击相应的程序根据他们的应用程序需求,服务选择层传输用户的选择指令数据管理层和数据管理层选择相应的资源根据用户的需求和提要返回给用户。系统的交互主要是反映在互动教学和信息交互,和交互式教学是体现在教师和学生的网上教学。信息交互体现在信息传输系统的信息交互模型。实验结果表明,应用系统后,高自我效能感的学生人数从11个增加到21个,比例从21.4%上升到34.8%。系统由作者设计antipressure能力强,可以响应应用程序指令的实时大量用户,具有良好的互动教学效果,提高学生的自我效能感。
1。介绍
随着信息技术的发展,促进教育现代化、多样化的学习技术工具已经应用于教育领域如教育技术和学习设计1,2]。近年来,“互联网+教育”背景下的互联网技术和教育不断整合,以及信息技术在教育中的应用越来越频繁。然而,研究表明,当前集成信息技术和教育的价值主要体现在容器来存储和传播信息,也就是说,在师生对话结构集中在教师,将电子教材上运行的学习工具,如平板电脑,数字协同软件,或者在线概念地图的数字化教学材料和使用学习工具作为辅助教具准备演示教学内容。物联网已广泛应用在许多行业,传感,收集大量的数据。大型物联网系统包含很多模块,每个模块由多个物联网设备提供不同的信息,这使得传统的数据表示方法,如发光二极管,米,显示无法检测和合成为大量的设备异常值。支持分析、绩效评价、问题的位置,等等,这是不可能之间随意切换不同的细粒度的信息展示,将挑战数据监测、分析和设备维护。迫在眉睫的是支持物联网以用户友好的方式。同时,增强现实(AR)技术有很强的能力将虚拟现实内容。在这种情况下,有必要探索基于“增大化现实”技术的使用技术来优化和扩大物联网数据的展示和互动。增强现实(AR)技术是一种新兴技术,添加到现实世界和计算机生成的虚拟信息是虚拟现实技术的一个重要分支。 It improves the user’s perception of the real world and provides a new way for humans to communicate with the world and has received extensive attention from researchers in recent years.
尽管先进的教育技术用于加强传统教育模式,这样一个复杂和抽象的知识是在学生没有任何部门,学习只被视为教师的外部知识的输出对象,工具和人分道扬镳,和学习者面对沉重的低级思维活动,很难直观地感知事物的本质从隐喻认知模式构建的主要自然表示。课堂教学的建设在未来应该打破上述情况;即,信息技术的应用应该反映出教学建构主义设计理念,和外部的知识应该呼应学习者的内部认知结构(3- - - - - -5]。作为一种新的信息技术和课程整合的方式,视觉认知工具用于模仿思维过程从信息处理的角度减少认知负荷和帮助学习者处理信息来构建自己的认知模式(6]。目前,随着信息技术的发展,研究认知工具开发了从最初的概念探索阶段实证案例应用研究阶段基于认知工具(7]。作为一种新的媒介或知识表示方法,大部分的知识可视化研究并不能解决的问题通过可视化技术如何构建知识在知识(组8,9]。视觉认知工具的产品组合的知识可视化理论和教育认知工具;在教育和教学中,视觉认知工具使用其固有的语义网络工具,动态建模工具,和信息的解释工具来实现具体的认知和想象学习者的内部知识结构;因此,科学地构建认知结构的影响,促进无形知识的明确性,减少学习者的认知一致性。然而,无论是知识的研究建筑可视化模型或特定应用程序的视觉认知工具,研究人员倾向于探索知识可视化技术的应用。
2。文献综述
目前,在许多社会领域,教育领域有很强的集成程度和与网络平台的兼容性10]。净的集成平台和计算机教学系统极大地改善了学校的教学效果,解决“实际困难”的问题学生,降低了学生学习知识的门槛,促进了创新发展的教学体系11]。信息技术教育的普及,有越来越多的类型的教育技术工具;然而,一些研究表明,集成信息技术和教育的价值主要体现在容器储存和传播信息,和学习者缺乏独立学习的能力12]。课堂教学建设的未来应该反映教学建构主义设计理念,和外部的知识应该呼应学习者的内部认知结构(13,14]。在过去,传统的课堂教学主要是由教师在黑板面前,这不仅限制了课堂时间,但也有可怜的教师和学生之间的互动,和学生的学习积极性很低,探索方法,通过在线互动教学提高教学质量,使有效eduacational资源发挥充分作用问题值得思考。
知识可视化的本质是一个图形化交互流程和谈判小组成员之间的互动和相互转换的显性知识和隐性知识,这是一组聚合思维和认知结构(15]。然而,在解释、建设和发展的知识,知识可视化并没有有效地解决如何更好地代表之前的问题通过可视化建设集团知识认知;对于教师和学生来说,知识可视化是视为新媒体或呈现知识的一种方式,和新的研究需要在此基础上进行。认知工具的作用是指由多个人们共享的技术工具,可以构建环境促进学习者之间的互动行为;的帮助下,知识的共享和内部通信技术的技术工具,学习者可以实现自我构建知识的链接中学习者通过互动行为如“知识共享”,“冲突的意见,”“谈判知识,”和“达成共识”,构建一个三位一体的教室技术学习环境的“学习者成组技术工具application-classroom主题”(16,17]。
网络平台可以被理解为一个联系人之间的桥梁,信息,和相关设备(18]。微软。网络也被称为微软XML Web服务平台。这个平台确保系统实现沟通,互动,和基于互联网的信息共享,无论是否有不同的操作系统和编程语言。XML Web服务可以使应用程序进行交流和共享数据在互联网19]。从用户的角度来看,. net平台是透明的。用户只需要输入应用程序和命令,程序将运行快速响应用户的操作指令。没有威胁到. net平台由于时间、空间,或外部环境因素,操作简单,数据处理性能很好。作者设计一个交互式电子技术基于。net平台的计算机辅助教学系统,为了实现交互式电子技术计算机辅助教学。
3所示。方法
3.1。交互式电子技术计算机辅助教学系统的设计
3.1.1。系统硬件设计
交互式电子技术计算机辅助教学系统基于网络平台属于微软的Web应用程序。净,系统采用B / S结构模式,可以降低开发成本(20.]。系统的用户登录界面都是一样的;通过一个简单的登录方法,带有不同身份的用户可以进入系统在不同的位置与他们的身份相匹配的用户名。在正常情况下,客户端不需要安装其他软件,它只可以通过安装一个浏览器,服务器和客户端之间的联系减少,使用程序代码的危险降低,也有利于系统的安全数据库。
交互式电子技术计算机辅助教学系统基于网络平台是由三层结构组成的系统,其次是用户界面层、业务选择层,数据层管理。教师和学生等用户可以输入自己的身份信息在用户界面层登录系统,进入业务选择层(21]。教师、学生和其他用户可以点击相应的项目业务选择层根据自己的应用需求,和业务选择层传输用户的选择数据管理层的指令。数据管理层选择相应的教育资源向用户反馈根据用户的需求。
3.1.2。用户界面层
用户接口层主要是用于管理用户信息和为用户提供人机交互功能和系统22]。其中,用户注册模块、登录模块和管理模块。当用户注册时,需要实名认证;用户注册信息后,用户信息存储在数据管理系统的层。用户登录模块有两个单位:正面和背面。前面的单位是用户登录界面;用户输入自己的身份信息,登录界面的程序,然后单击提交按钮进入系统的服务选择层。后端单元使用。net技术响应用户操作和身份验证用户的输入的正确性及时、快速地根据net形式验证插件,以避免盗窃和非法用户侵入。用户管理模块为用户提供修改和查看用户信息等功能。有三种身份的教师、学生和系统管理员在用户界面层,其中系统管理员有权管理老师和学生的身份信息。
3.1.3。业务选择层
业务选择层和用户界面层之间设置数据管理层和属于系统的中间层(23]。业务选择层包括功能,如教学、自我评价、质疑、分配和资源管理。当用户进入服务选择一层一层从用户界面,用户可以点击相应的程序根据他们的需求,用户的选择和服务选择层传输指令数据管理层。业务选择层主要完成有效的访问数据管理通过。net技术层(24]。有一些差异选择不同身份的用户服务的;以资源管理功能为例,教师应用的原理图中的资源管理功能服务选择层如图1。
在图1,老师的用户名和密码进入用户界面层和进入系统服务选择层,进入资源在系统频道服务选择层;在资源渠道,您可以选择课程或修改课件根据自己的需要,你也可以上传课件课程资源为后续应用程序(25]。
3.1.4。数据管理层
数据管理层属于系统的核心,和不同的数据之间的关系表的数据管理层充分反映出整个系统的应用程序之间的关系。数据管理中的数据层属于教学资源;在获得项目选择指令的业务选择层,数据管理层选择相应的教育资源根据用户的需求和反馈回用户。有12个表,按照以下顺序:用户表来保存用户信息,department表保存部门信息,当然数据表来保存数据,公布信息表用于保存公告信息表用于保存课件,课件作业表用于保存作业信息,在线交流表用于保存在线交流的交互信息,用户响应信息表用于保存用户的响应信息,用户选择课程表用于保存用户的选择课程,用户登录信息表来保存用户登录信息,操作历史信息表保存用户操作历史信息,以及在线考试问题表保存在线考试的问题。
3.2。系统交互设计
系统软件设计主要围绕互动设计,主要反映在互动教学和信息交互。
3.2.1之上。互动教学
互动教学用例图的交互式电子技术基于网络的计算机辅助教学系统平台如图2。
互动教学用例图描述了交互式教学系统的功能。从用例图可以看出,教师分享通过聊天工具,视频、音频、学生管理、课程计划、程序共享、教学辅助资源,白板教学实现互动教学与学生。最直接的互动学生和教师之间的沟通方法是聊天工具。学生互动教学的接受者。
3.2.2。信息交互
物联网设备产生的数据实时的特点。结合AR技术实时自然交互的支持,它开辟了新的可能性更直观和全景数据分析和互动行为。通过基于“增大化现实”技术的本质叠加虚拟内容的物理空间,可以实现无缝集成两个方面的相互作用物理设备的基础上,基于“增大化现实”技术的设备和提供实时反馈的相互作用的结果,提供无价的信息检测和分析在复杂的业务系统或缺乏支持。同时,还可以为物联网提供重要的上下文信息交互的数据表示和数据筛选提供了重要依据。交互式电子技术计算机辅助教学系统软件程序基于网络平台包括交互式管理服务器、数据库服务器、Web服务器和节点计划。交互管理服务器主要用于协助和管理研究小组的成员和组织之间的信息交互;其功能主要包括以下方面:
课程组管理:例如,用户登录、注册、注销、用户身份管理
控制信息发布:添加和删除并停止课程管理研究小组成员信息
讨论管理:讨论每个用户上传的信息转移到客户不同的小组成员
节点的函数程序包括以下:收购和恢复的视频和音频数据,压缩和解压缩,和采集和传输;小组成员申请学习的传播信息;小组成员信息管理;学习和传播信息文本的讨论。
基于上述分析,信息交互模型的交互式电子技术计算机辅助教学系统基于。net平台如图3。
从图可以看出3,信息交互管理服务器和节点之间的相互作用主要是通过《乌利希期刊指南/ TCP混合连接模式和TCP连接模式。
3.2.3。数据协会
AR-based物联网数据呈现空间集成功能,基于距离信息筛选能力,和多样化的信息表示方法,它可以支持物联网设备数据的叠加表示复杂系统相关数据,历史数据,和参考数据,并支持自由切换不同的细粒度,从而能够将数据与多维多层次的细节。(1)关联数据:通过分析相关的数据(输入和输出的关系,影响关系,类似关系,等等),综合参数输入,设备连接,等等,来呈现数据之间的关系,可以放置在一个数据环境,协助进行更改和准确的判断(2)控制演示:历史数据和指标数据叠加的数据表示关注设备及其相关设备支持现场当前数据的比较分析(3)相关的演示与全球数据:关联的本地数据与全局数据的可视化为当地提供上下文数据分析
3.3。增强现实技术的关键技术
增强现实技术是计算机图形学的基础上发展,计算机图像处理和机器学习。描实体信息最初在现实世界中通过一些计算机技术向现实世界被人类感官,从而达到一个感官体验超越现实。为了让用户与虚拟物体进行交互,增强现实系统必须提供高帧率,高分辨率的虚拟场景,跟踪和定位装置,以及交互式传感装置。
作为一个身临其境的学习方法,增强现实技术可以将丰富的资源信息和其他数据集成到真实的场景,用户可以观察,为教师和学生提供一个身临其境的学习环境,激发学生的学习兴趣,提高主观积极性。同时,增强现实技术可以构建和显示目标对象的三维模型,和学生可以提高他们对目标对象的理解,从不同的角度观察模型和与虚拟交互模型。此外,增强现实系统的实时交互削弱了地点和空间的限制。教师可以引导学生在课堂上或远程,弥补了缺乏设备在现实环境和实现资源共享。
3.4。系统测试
3.4.1。模块功能测试
高级一分之二的学生某个类的大学为例,应用系统在这所学校的信息技术课程;当学生和教师进入系统通过用户登录界面,设置6个模块功能:用户管理、管理员权限测试,学生自主学习,学生课件应用,教师课程管理,和老师互动问答;测试这个系统的相应模块功能是否有效。测试结果如表所示1。根据测试结果表1,六个不同的应用程序的结果系统功能与理想效果是一致的,表明系统的模块功能有效性测试已经过去了。
3.4.2。交互式测试
交互式测试主要是测试在两个方面:一个是人机交互,这是反映通过用户登录系统,用户可以访问系统根据登录界面。第二个是老师和学生之间的互动教学;作者需要学生提交答案,老师收到答案板和回复为例,验证系统交互性。当学生提交答案板系统中,老师可以在线回答学生提出的问题,表明系统具有更好的交互性。
4所示。结果与讨论
因为系统的用户角色不仅是一个学生,权限设置多样化,数据处理体积也是巨大的。当学生和老师教交互地使用这一系统,使用微软Web应用程序压力工具作为一个测试工具,线程的数量设置为50,和线程的数量反映出的细节由系统处理的数据量;系统压力测试,结果如表所示2。
自我效能感是指学生对自己行为的控制效果,反映了学生的自主学习能力。在本节内,组织高自我效能感的数量,数量的组与一般自我效能感、自我效能感较低的和群体的数量被用来描述应用系统,学生和老师的互动学习方式是否对学生有积极影响;结果如图所示4。
从图可以看出4系统的应用程序后,高自我效能感的学生人数从11个增加到21日,这个比例从21.4%上升到34.8%;可以理解,系统的应用程序增加了自我效能感高的人的数量。学生的数量与一般自我效能感和自我效能感较低的学生人数略有下降,表明系统的应用程序后,互动教学方法提高学生的自我效能感,学生的自主学习能力大大提高,系统应用效果更好。
5。结论
本文提出了交互式知识可视化基于物联网和增强现实技术。成熟的信息和通信技术和互联网的快速发展,智能交互和集成教育管理是当前教育体制的核心方向研究和开发领域。本文设计的基于网络的交互式电子技术计算机辅助教学系统平台。系统的硬件结构由一个用户界面层、业务选择层,数据层管理。教师、学生和其他用户在用户界面层输入自己的身份信息登录系统,输入业务选择层,然后单击相应的程序根据应用程序需求。选择相应的资源向用户反馈。系统的交互主要是反映在互动教学和信息交互。互动教学是体现在教师和学生之间的网上教学;信息交互体现在信息传输系统的信息交互模型。
环境物联网已广泛应用,AR技术可以集成到生产、使用和维护过程无需更改现有的基础设施或者只添加识别标志、摄影器材等和呈现数据和数据分析结果。这提供了重要的援助;通过应用协同运行在分布式物联网环境中,它可以突破空间的壁垒,减少时间和劳动成本的合作;对于难以和高风险环境,它还可以提供直观、有效的远程增强和远程操作。增强现实技术在物联网数据呈现广阔的应用空间,数据关联、数据交互、数据仿真、远程增强,协同操作,等更多不同形式的演讲和互动帮助建立一个更聪明的和易于使用的物联网系统。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。