浅谈信息科学与现代教育手段

     　随着科学技术的飞速发展和信息技术、网络、多媒体的广泛应用，人类社会的发展呈现出知识的经济化和信息的全球化趋势。我国作为发展中国家，要想适应人类社会的发展，必须依靠教育，及时调整学校教育目标，使信息科学与学校教育手段相结合，培养“知识型人才”转向培养认知型、能力型、创新型、素质型的“世界公民”。
　　信息科学 学校教育手段 调整目标
　　随着通信、网络、信息、多媒体以及虚拟现实等新技术的出现与高速发展，教育方式正面临着一场巨大变革。与传统课堂教育方式相比，新教育方式最重要的特点在于它突破了时间和空间的限制，不再需要教师和学生面对面地教与学，而且也打破了实物与虚物的界限，让学生沉浸在营造的真实情景中。在新的教育方式下，学生可根据自己的实际情况确定学习方式和内容、安排学习进度。从而满足了社会普通性和个体独立性学习的需要，实现继续教育和终身教育。
　　一、教育技术进入革命性的阶段
　　教育技术经过视觉教育，视听教育发展到以视听媒体为主的教育技术。上世纪80年代后期，世界各国对教育的发展非常重视，投入大量资金进行教育的改革，计算机教育首当其冲的摆在了最前头。日本文部省每年投入20多亿日元推动计算机教育，美国中学三分之一以上的学科教师在教学中应用了计算机，而一些学科教学中有近五分之一的教师经常应用计算机，并且计算机应用的内容也逐渐渗透到各学科教学内容之中。进入上世纪90年代以来，计算机教育应用进入综合化、网络化、智能化的发展阶段。
　　传统的课堂教学是以教师为中心的灌输式的教学，极大地限制了学生的自主学习。互联网的出现改变了这种状况。
　　二、信息的高速发展提出了虚拟现实技术
　　1.虚拟现实技术的产生和基本特征
　　由于半导体、计算机和通信技术的日新月异，以微电子技术为基础的数字化信息技术得到迅猛发展。但是，人们发现，目前通用的冯·诺依曼式计算机处理的仅仅是单维的数字化信息，而人们往往擅长并习惯于通过人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉以及形体、手势或口令这种多维的形式，渗入到信息处理的环境中去。于是，虚拟现实技术应运而生。
　　2.虚拟现实技术的基本目标
　　虚拟现实技术的基本目标主要有两个，一个是实物虚化，一个是虚物实化。实物虚化是指将现实世界中的真实事件和对象转换成虚拟世界中的事件和对象的过程。通过实物虚化，用户可以操作虚拟环境中的物体，并突破物理空间、时间的限制，获得“超越现实”的虚拟性；虚物实化是指让虚拟环境中的某些物体具有一定的真实特性，并将虚拟世界中的事件和作用转换成真实世界中的事件的过程，使得用户在虚拟环境中获得的感受与他在真实系统中所得到的感受尽可能相同，有“身临其境”的真实感受。
　　3.存在的问题
　　虚拟现实研究的重点和难点主要集中在两个方面：智能化的人机交互界面；仿真与建模。
　　（1）智能化的人机交互界面
　　参与者与虚拟环境之间需要通过智能化的人机构通，使他们能够相互理解、相互作用、相互影响。智能化的人机接口是以人为中心的，在人与虚拟环境之间交互时，采用人与真实世界之间的自然的交互方式。
　　（2）仿真与建模
　　虚拟现实是人类认识和改造世界的工具。因此，在实现虚拟现实系统时，不仅需要虚拟现实与真实世界在外表上相似，而且需要使虚拟现实遵循世界真实的物理规律，以便合理地外推，帮助人类更深层次地认识自然。要做到这一点，除了需要建立虚拟环境的几何模型外，还需要建立虚拟环境的物理模型，结合必要的计算机仿真技术，使虚拟环境随时间的推移及人的参与而发生的变化符合真实世界中的客观规律。
　　4.虚拟现实技术与教育培训
　　虚拟现实技术所创造的教学情景与以往不同。我们通过它，利用计算机技术可观看不存在的事物。网络教学中的虚拟现实突破了传统教科书的限制，使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识，提高了学习效率，扩展了学习者的视野，培养了创新意识和实践能力。特别是对一些危险的实验，或者代价巨大的实验，通过虚拟现实技术，我们既得到了真实的感受与结果，又比较安全，花费较少的代价。