李曉茹

(太原大學 外語師范學院，山西 太原 030012)

0 引言

信息科技蓬勃發(fā)展，學習者已習慣通過網絡接收多元信息，而計算機新科技的發(fā)展也使教學有了更多發(fā)揮的空間.在多樣的教學工具中，如何選擇新手段并通過該手段應用在教育領域，來達到更好的教學效果，一直是教師與學者致力研究的目標.教學形式從面對面授課演變?yōu)橛嬎銠C輔助教學(Computer assisted association ，CAI)，直到最近幾年被管廣泛討論的3D擴充實境(Virtual Reality，VR)的情境式學習，已經完全突破了傳統(tǒng)的教學模式.［1］研究利用擴充實境技術建立古民居學習觀賞系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅能夠重現古民居在漫長歷史歲月中的不斷變遷，而且還可以采集用戶使用系統(tǒng)的過程信息，經過智能化數據挖掘分析，根據用戶喜好進行應用推薦.

1 文獻探討

1.1 擴充實境

擴充實境為(Augmented Reality，簡稱AR)在同一接口空間結合虛擬和真實對象的數字技術，在視覺上會感覺虛擬的對象存在于現實的對象中，虛擬對象會根據角度改變大小與光影，視覺上與實體對象緊密結合.故在系統(tǒng)中讓使用者感知到真實與虛擬的環(huán)境，即為擴充實境.［2］也就是其產生的影像，為實體對象與系統(tǒng)加上去的虛擬對象的組合.主要技術為根據擴充實體的對象來增加使用者的感知.

1.2 情境學習

情境學習(Situated learning)是由美國加利福尼亞大學伯克利分校的讓·萊夫(Jean Lave)教授和獨立研究者愛丁納·溫格(Etienne Wenger)于1990年前后提出的一種學習方式.［3］

簡單說來，情境學習是指在要學習的知識、技能的應用情境中進行學習的方式.也就是說，你要學習的東西將實際應用在什么情境中，那么你就應該在什么樣的情境中學習這些東西.為什么要這樣學習呢?因為在萊夫和溫格看來，學習不能被簡單地視為把抽象的、去情境化的知識從一個人傳遞給另外一個人;學習是一個社會性的過程，知識在這個過程中是由大家共同建構的;這樣的學習總是處于一個特定的情境中，滲透在特定的社會和自然環(huán)境中.

2 系統(tǒng)開發(fā)流程

本研究利用擴充實境所具有的三大特點，結合真實與虛擬，實時互動，空間定位針對古建筑領域的內容做出探討.［4］本系統(tǒng)在用戶端使用擴充實境技術重現古民居歷史變遷的軌跡，系統(tǒng)根據用戶希望觀察古民居的位置及方位，在畫面上呈現出古民居在數十年中相對角度影像，讓用戶對于古民居的演變可以有更加具體的了解.

在系統(tǒng)存儲部分使用MySQL構建數據庫，通過無線網絡或移動網絡與數據庫進行聯網，用戶瀏覽古民居時，系統(tǒng)會自動記錄用戶的習慣，用Web Service技術在數據庫服務器上進行數據挖掘，推測出用戶最想知道那些信息，并且將結果傳回用戶欣賞界面.本研究的系統(tǒng)開發(fā)步驟如圖1:

圖1 系統(tǒng)開發(fā)步驟

3 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要分為“用戶系統(tǒng)接口”以及“數據庫模塊”兩個核心部分，圖2為本系統(tǒng)架構圖:

圖2 系統(tǒng)架構圖

3.1 用戶接口

系統(tǒng)以展示極具北方建筑特色的北京四合院為例.根據北京四合院的位置及方位，觀賞角度，在畫面上重現北京四合院百年歷史變遷的過程.

1.歷史風貌:以每秒幾年為單位播放此觀看角度的古民居風貌變化，讓用戶有穿越時代看到古民居歷年來改變的動態(tài)情景.

2.古民居多媒體演示:利用數據挖掘技術分析用戶的習慣，提供個性化的介紹.在用戶使用系統(tǒng)時，適時的自動出現用戶喜好或習慣選擇項信息，讓用戶更快速地收到自己有興趣的內容，讓系統(tǒng)的使用更加個性化、更貼近用戶.

3.分類介紹:分類提供古民居的相關信息，本系統(tǒng)將古民居的介紹簡單地分類為:古民居歷史、古民居風格、古民居傳奇等等.當觀看分類介紹時，系統(tǒng)也會記錄用戶的觀看習慣，提供給系統(tǒng)數據挖掘技術的數據資料.

4.趣味答題:利用定位的技術，制作游戲要求用戶找到位于古民居的建筑特色或景點.例如，題目為“這個建筑物是何種風格”，用戶必須比對古民居的參數，系統(tǒng)會適時給予提示或是導引，當用戶找到目標時，給予適當的回饋.如此一來，用戶可以從游戲中學習，提升學習的效果，對于古民居可以有更進一步的認識.

5.歷史留念:用戶在觀看古民居幾十年前或幾百年前影像的同時，可以與虛擬的古古民居合影.增加系統(tǒng)與用戶的互動性，也讓用戶在學習古民居歷史與各年代相關人物的認識，帶來更多樂趣，對于古民居的演變也有更深刻的印象.

圖3 現今的北京四合院

圖4 早期的北京四合院

3.2 數據庫模塊

A.用戶數據庫:存放用戶的個人數據以及學習歷程，利用數據挖掘技術分析用戶的學習歷程，找出使用者最想獲得的信息，通過個性化服務的功能提供給用戶.

B.古民居數據庫:存放古民居的數據，例如:各風格各方位角度的古民居照片、古民居歷史、古民居特色、藝術文物等，并存放古民居的位置坐標，供定位使用.

4 結論

基于擴充實境技術設計的古民居觀賞系統(tǒng)，不僅可以呈現不同視角和歷史時期下的古民居歷史風貌，而且系統(tǒng)還同時提供給用戶古民居的當代歷史、社會背景等相關介紹.我們還利用了數據挖掘技術針對用戶的習慣，智能選擇每個用戶可能感興趣的古民居信息與古民居外貌呈現方式、適時調整呈現手段，使用戶最大程度的獲得感興趣的古民居信息.

［1］徐 娟，董 政，曹 鋼.基于智能手機的情境漢語移動學習［J］.中國教育信息化，2010(17):72-79.

［2］邱茂慧.基于GIS的廣東省嶺南古民居旅游文化景點競爭力分析［J］.安徽農業(yè)科技，2009(8):36-40.

［3］高蓉蓉，呂森林.基于手機的移動學習——教育技術研究的新熱點［J］.現代教育技術，2006(6):70-76.

［4］Richard Sandford.走出教室，回歸現實世界:用手機和擴充實境技術傳授科學課程［J］.科普研究，2011(S1):102-110.