现代教学理论指导下的“编译原理”教学综.doc

资源描述

现代教学理论指导下的“编译原理”教学综合改革摘要:本文介绍“编译原理”课程一系列教学综合改革。实践证明,这些改革措施取得了显著成果。 　　关键词:编译原理;教育理论;教学改革 　　 　　引言 　　“编译原理”是计算机科学及相关专业的一门重要专业基础课程,由于涉及形式语言、有穷自动机等抽象内容,学生在学习过程中有困难,曾戏称其为“天书”。作为授课教师,如何使这门课教学的效果得到改观,是一个需要研究的课题。我们以现代教育理论为指导,在教学过程中,针对教材选择、课堂教学、习题指导、课程设计、答疑讨论、网络辅助、教学互动等环节进行探索和创造性的改革与实践,积累了一定的经验,取得了较好的教学效果。 　　1 “编译原理”教学综合改革 　　1.1多角度、全方位立体教学环境的建立 　　人本主义学习理论认为,学生学习主要有两种类型:认知学习和经验学习。其相应的学习方式分别对应于无意义学习和有意义学习。经验学习以学生的自发性和主动性为学习动力,把学习与学生的愿望、兴趣和需要有机地结合起 　　来,能有效地促进个体的发展。 　　因此,人本主义的教学观认为,在教育实践中应倡导以学生经验为中心的“有意义的自由学习”;教师的任务不是教学生学习知识,也不是教学生如何学习,而是为学生提供各种学习的资源,提供一种促进学习的气氛, 　　让学生自己决定如何学习。 　　在人本主义教学理论指导下,我们对“编译原理”课程的教学环境进行了全面的重建。 　　●修订教学大纲,自编教材。 　　根据计算机科学技术发展和本科教学的需要,结合教学、科研实践和多年主讲本课程的体验,在总结国内外优秀教材的基础上,我们重新修订了教学大纲,并根据教学大纲的要求,在将基础性与先进性相结合、理论性与实践性相结合、时代性与实用性相结合、科学性与通俗性相结合的基础上,自己编写了适应本科教学需要的教材。 　　●自编教学辅导书,完善教学辅导环境,利用教学辅导书巩固课堂教学效果。 　　我们先后分别出版了侧重本科教学过程、拓展性补充习题、考研入学指导的一系列教学辅导书。 　　由于本课程的特殊性,学生学习存在一定困难。经常有学生反映课堂上都听懂了,课后复习时又不清楚了。为解决这一问题,我们在教学辅导书中专门安排了“疑点与难点”部分,针对历年教学过程中学生较难理解的问题进行分析。学生利用辅导书既可找到对自己不懂问题的分析,也可了解在自己的学习过程中未发现的问题,对学生完整正确地掌握知识非常有帮助。 　　●自制教学辅助软件,增强教学效果。 　　由于本课程涉及形式语言、有穷自动机等抽象内容,学生在学习过程中接受起来较困难。为了提高学生的学习兴趣、增强课堂教学效果,我们将教学过程中一些需要教师在黑板上动态演示的过程做成了CAI课件,既可在课堂上演示,也可在课后由学生自己观摩,有助于加深学生对所学知识的理解。 　　我们在教学中发现了一些问题,例如如何让学生看到自动机动态地识别字符串、如何利用交互式的方式设计自动机,完成正规表达式向自动机的转换、如何辅助学生设计文法分析表、动态显示文法的分析过程等,这些问题的解决将会非常有效地帮助学生理解形式语言理论。而我们通过汉化两个软件JFLAP和JELLRAP很好地解决了上述问题。该软件能够像向导一样辅助学生完成词法和文法设计的每一步,并且动态演示学生设计的每一个词法和文法分析器的工作过程,通过三届教学实践,学生普遍反映这样的手段对理解抽象的形式理论有非常大的帮助。 　　通过几届学生的使用,学生普遍反映这些辅助教学软件的使用对理解抽象的形式理论有非常大的帮助。 　　●采用有效的辅助手段增强课堂教学效果。 　　为了有效地利用教学资源,扩大学生的知识面,我们建立了一个网络辅助教学环境,包括:(1)编译原理网站;(2)精品课程网站;(3)CMCS网站。 　　(1) 编译原理网站(http://ultra1. ): 　　编译原理教学网站是目前本课程在国内唯一的教学网站,网站收集了完整的编译技术文档、各种程序设计语言的编译器、编译工具、编译用教学软件以及大量的编译源程序,共200多兆字节的内容。 　　该网站开通三年多来,收到了大量同行和学生的来信,对其给予了高度评价。由于我们制作的辅助教学软件是免费放在网站中,所以这些软件被广为使用。例如,华北电力大学就采用byacc和flex作为其教学辅助软件。 　　(2) 精品课程网站(http://jpkc. ): 　　人本主义教学理论认为,教师的任务应该是为学生提供各种学习资源,提供一种促进学习的气氛,让学生自己决定如何学习。建构主义学习理论也认为,知识不是单靠教师传授的,而是在其他人的帮助下,利用学习资料,在学习者自己的经验基础之上建构获得的。 　　在这些理论的指导下,我们开发了“编译原理”网络课程,除了将现实教学中的课堂讲授、作业、答疑、测试、实习、讨论等环节全部在网络课程中予以实现,还提供课程的教学大纲、教学日历、与其他课程的关系、参考资料等诸多信息。学生在课堂内容学习中,既可以观看教师的教学录像,也可以演播关于课堂内容讲述的动画课件。这样一个网络课程的推出,为学生在课堂以外的自学、复习提供了丰富的资源。 　　(3)CMCS网站 　　CMCS网站的目的是为了有效地解决实习中存在的问题。我们在安排课程实习时,提供程序源代码而空缺关键模块,让学生完成关键模块。这样组件式的实习方法,没有降低实习题所涉及问题的难度,但由于学生只需完成关键的组件模块,学生能够集中精力解决关键问题,实现难度有一定程度的降低,这保证了大多数学生能够完成实习任务,解决学生在以往实习中由于畏难而抄袭的问题,真正达到使学生通过课程实习加深对编译过程理解的目的,同时,学生在编译过程的实现中消除对课程的恐惧感,获得成就感,增加学习的信心和兴趣。 　　例如,在学习递归下降分析时,我们采用HTML语言的语法分析器作为编程实例,而其中的词法分析模块的源代码发放给学生,只要求学生完成递归下降语法分析器的设计即可。 　　此外,我们还制作完备的电子教案库,与教材、教学辅导书、教学辅助软件、教学网站及课堂讲授等一起构成全方位、多角度、立体化的教学环境,给学生提供宽广的互动学习空间。 　　1.2以学生为主、师生互动的全新教学模式实践 　　我们以现代教学理论(如人本主义、建构主义学习理论等)为指导,并将其应用到教学实践中,充分发挥学生的学习主动性,注重启发式教学,注重提高学生的素质,培养学生的创新能力。 　　人本主义的学习理论认为,“有意义的学习”具有个人投入的特点,即如果学习者整个(包括情感和认知)都投入到学习中,就会具有很高的卷入度,才会有高效率的学习效果;“有意义学习”的实现条件是教师要重视学生的情感体验和价值观,要以真诚的态度对待学生,做学习的“引导者”而不是“灌输者”。 　　建构主义学习理论认为,学习者与周围环境的交互作用,对于学习内容的理解(即对知识意义的建构)起着关键性的作用。教师应组织和引导学生讨论和交流,共同建立起学习群体并成为其中的一员,共同对课程所涉及内容进行讨论。 　　在这些理论指导下,我们在教学过程中,改变传统教学中老师讲、学生听的教学模式,对于学生自学较容易的章节,采用指导学生备课,然后课堂上由学生讲课、教师总结的方式进行。学生对这种活动积极性很高,报名非常踊跃。 　　对于学生的提问,我们不是简单地给出答案,而是在课堂上 展开师生间的讨论,让所有学生看到问题从提出、分析到解决的全过程。一些学生在讨论的过程中就可以得出结论。这些教学方法可以让学生在课堂学习过程全心投入、回味无穷。 　　人本主义学习心理学理论还认为,教师对学生的尊重、关注和接纳有助于了解学生的内在反应,从而促进教与学的共同提高。 　　在每周一次的课后答疑中,我们尽可能和学生多交流,了解他们的想法,帮助他们分析和解决学习和生活上的问题,让学生对老师不再敬而远之,师生间的距离拉近了,这有利于我们了解学生对教学工作的真实看法。 　　总之,在我们的教学活动中,学生不再是被动的学习者,而是教学活动的参与者与实践者,这大大增加了学生对课程学习的积极性,而教师在与学生的交流中也能受益,教与学相得益彰。“编译原理”课程的教学工作在师生互动交流过程中进行,师生双方都体会到了教学相长的乐趣。 　　1.3反向答疑、注重反馈、教学相长 　　课程的教学过程,是教学内容的传授过程,也是教学方法的实践过程。因此,教学过程实际上是一个教学相长的过程,对 　　于教师来说,不仅要提高自身的专业知识,还应该进行教学方法的研究。 　　目前国际上对教师进行培训的基本模式有六类:知识范式、能力范式、情感范式、“建构论”范式、“批判论”范式、“反思论”范式。 　　我们觉得在实际的教学实践过程中,上述培训模式的“反思论”范式对教师的成长和提高教学效果尤其重要。“反思论”范式主张教师的成长应该培植起“反思”的意识,不断反思自己的教育教学理念与行为,不断自我调整、自我建构,从而获得持续不断的专业成长。这种培养范式正逐渐成为国际教师教育的主流。 　　《学论》中说道:“君子既知教之所由兴,又知教之所由废,然后可以为师也。”然而,“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,教师自我的反思毕竟有其视角上的局限性。在现行的教学过程中,学生是教学服务的直接消费者,他们的评价与建议往往更加具有针对性和建设性。 　　因此,在每学期的课堂教学中,我们会抽出一定时间向学生征求意见——我们称为“反向答疑”。即让学生采用不记名的方式给任课教师提意见和建议,范围不局限于教学方面,甚至涉及到人生理想和为人处世指导等内容。人本主义学习心理学理论认为,教师的真实或真诚是促进学习的主要心理气氛因素之一。不记名的“反向答疑”体现了教师的真诚,这种方式使学生畅所欲言。学生站在学习者的角度,往 数据预处理技术在劳动保障信息系统中的应用 　　关键词:数据预处理;数据挖掘;劳动保障信息系统 摘要:数据挖掘是一种知识发现技术,近年来得到了快速的发展。数据预处理是数据挖掘过程中的一个重要步骤,尤其是在对包含有噪声、空缺,甚至是不一致数据进行数据挖掘时,更需要进行数据的预处理,以提高数据挖掘对象的质量,并最终达到提高数据挖掘所获模式知识质量的目的。本文讨论了在劳动保障数据挖掘工作中,如何应用数据预处理技术。 　　Application of Data Preprocessing Technology in Labour&Security Information System 　　Zhang Jingchun 　　(Nanjing Human Resources&Labour Security Bureau,Nanjing210002,China) 　　Abstract:The data mining is a kind of technique of knowledge,and has got fast development in recent years.The data preprogressing is becoming more useful day by day.Whether to use the technique of datapreprogressing in real subjects of data mining will receive the different out- come.And there give a method in data mining of labour & security information system how to use the technique of data preprogressing. 　　Keywords:Data preprogressing;Data mining;Labour&Security information system 　　 　　近年来,劳动保障系统的信息化建设正由事务处理层面走向集成和数据管理阶段。各应用系统产生和收集数据的能力已经迅速提高,拥有越来越多的数据,可以高效地实现数据的录入、查询、统计等功能,但缺乏从海量数据挖掘出知识的手段,无法全面正确分析和理解数据,无法根据现有的数据预测未来的发展趋势,对管理和决策缺乏有效支持。 　　面对这一挑战,我们引入数据挖掘技术,逐步构建宏观决策支持系统。 　　数据挖掘是指从大量数据中挖掘出隐含的、先前未知的、对决策有潜在价值的知识和规则的高级处理过程。在劳动保障信息系统,多年的应用产生了海量的数据,这给数据挖掘准备好了物质基础,但是目前还没有针对这些海量数据成功地进行数据挖掘的应用项目。如何规划数据挖掘项目工程,如何选择数据挖掘算法、数据挖掘工具和产品,这些都是具有重要的理论研究价值。 　　一、数据挖掘(Data Mining) 　　数据挖掘技术作为基于数据库技术、人工智能、机器学习、神经网络、统计学、模式识别、知识库系统、知识获取、信息提取、高性能计算和数据可视化等学科领域而发展起来的从数据中获取知识的技术,正成为各个科研机构竞相研究的对象,也正在多行业得到广泛的应用。数据挖掘的定义可以从技术和应用两个角度叙述: 　　(一)技术角度的定义 　　数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。 　　(二)劳动保障信息系统应用角度的定义 　　从劳动保障信息系统应用的角度来说数据挖掘从本质上说是一种新的信息处理技术,是对劳动保障信息资源的有效采集和管理、合理衍生和使用、充分挖掘和利用,对大量的数据进行深层次分析以揭示隐藏的、未知的规律性并将其模型化,实现联机事务处理(OLTP)和联机分析处理(OLAP)的合理隔离和有机统一,从而实现对各种业务及其管理的强有力支持,通过定期发布各项统计指标向管理部门提供南京劳动保障工作开展情况及南京市民基础信息、劳动就业和社会保障等各方面情况,并为政府提供政策制定依据。 　　数据挖掘技术把人们对数据的应用,从低层次的联机查询操作,提高到决策支持、分析预测等更高级应用上。它通过对数据进行抽取、转换、分析和其他模型化处理,发现数据间的关联性、未来趋势以及一般性的概括知识等,这些知识性的信息可以用来指导劳动保障管理决策活动,如图1所示。 　　图1数据挖掘和劳动保障管理决策 　　(三)数据挖掘的功能 　　数据挖掘功能用于指定数据挖掘任务中要找的模式类型。数据挖掘任务一般可以分两类:描述和预测。描述性挖掘任务刻划数据库中数据的一般特性。预测性挖掘任务在当前数据上进行推断,以进行预测。 　　数据挖掘功能以及它们可以发现的模式类型有以下六个方面:概念/类描述(特征化和区分)、关联分析、分类和预测、聚类分析、孤立点分析、演变分析。 　　(四)数据挖掘的过程 　　一般的数据挖掘过程中主要有如下四个步骤:数据选择、数据预处理、数据转换和数据挖掘。整个数据挖掘过程是按一定顺序完成的,当然整个过程中还会存在步骤间的反馈。 　　数据挖掘的过程的工作量比例如图2所示。 　　图2 数据挖掘过程工作量比例 　　从图2可以看出,数据预处理环节的工作量占全部工作量的60%,因此,如何提高数据预处理的效率,是加快数据挖掘规则进程的关键。 　　二、数据预处理(Data preprocessing) 　　由于数据库系统中数据量的迅速膨胀(达到GB或TB数量级),现实世界的数据库极易受噪声数据(noise data)(具有不正确的属性值)、空缺数据(missing data)(缺少属性值)和不一致数据(inconsistent data)的侵扰。当进行数据挖掘时,只有进行数据的预处理,才能提高数据挖掘对象的质量,并最终达到提高数据挖掘所获模式知识质量的目的。 　　数据预处理的主要方法包括: 　　(一)数据清理 　　数据清理(data cleaning)例程通过填写空缺值,平滑燥声数据,识别、删除孤立点,并解决不一致来“清理”数据。 　　(二)数据集成与变换 　　数据集成(data integration)就是将多个数据源中的数据结合起来存放在一个一致的数据存储中。这些数据源可能包括多个数据库、数据立方体或一般文件。数据变换(data transformation)主要是将数据转换成适合于挖掘的形式,如规格化和聚集。 　　(三)数据归约 　　数据归约(data reduction)的目的就是缩小所挖掘数据的规模,但能够产生同样的(或几乎同样的)分析结果。数据归约的策略有数据立方体聚集、维归约、数据压缩、数值压缩、离散化和概念分层等。 　　数据预处理的方式如图3所示。 　　图3数据预处理的方式 　　三、数据预处理实例分析 　　(一)劳动保障信息系统简介 　　南京市劳动保障信息系统(Nanjing labour&security information system)采取信息集中管理、统一标准和信息共享的原则,通过光纤、DDN专线等形式连接市委、市政府和相关政府部门、十一区两县劳动和社会保障局、全市所有街道劳动保障所和社区劳动保障站、职业介绍服务机构、定点医疗机构等,为全市企事业单位、全体市民提供全面、快捷、准确、高效的劳动保障服务。由于系统采取数据集中管理、网内共享的设计,所以有关单位和个人信息在系统中及时得到处理,数据保持不间断刷新,保证了数据的及时和准确性,为进一步构建数据仓库及数据挖掘工作提供了良好的条件,为数据深度利用奠定了物质基础。 南京劳动保障信息系统中采用的事务日志主要来源劳动保障各项业务。这些数据的大小总计已经超过1.1TB,并且以大约30GB/月的速率不断增长。目前,大集中数据库选用的是ORACLE9i,在性能、安全性、开放性、兼容性等方面都能够满足数据挖掘工作的需要。 　　(二)数据预处理应用 　　虽然关系数据库中可以通过多种方式约束数据(例如主键Primary Key、外键Foreign Key、非空Not Null、检查Check等),但是仍然不能保证所有数据的格式完全一致。这是因为在现实应用过程中,收集数据的设备可能出故障、人或计算机可能的数据输入错误以及数据传输中可能出现的错误等等情况,会使系统中存在空缺的、含噪声的数据,甚至数据库中的数据记录还存在着一些错误、不寻常(unusual)和不一致情况,所以必须结合劳动保障业务实际,对这些数据进行预处理,然后才能进行后续的数据挖掘工作。 　　数据预处理工作是利用关系数据库系统所提供的算法实施数据清理、集成与变换、数据归约生成的。具体步骤如下: 　　1.构建中间数据表集成数据 　　南京劳动保障信息系统现有的多个子系统主要是业务系统,每个子系统的数据都集中存放。但是对于数据挖掘工作来说,各子系统的数据之间仍然存在着一定的分散性和独立性,甚至不一致情况。 　　根据数据挖掘的需求迫切程度,引入主题化模型概念,新建市民基本信息表及劳动和社会保障信息表,以“人员资源管理子系统”、“就业子系统”、“劳动合同子系统”、“培训鉴定子系统”、“五险统一征缴子系统”、“养老支付子系统”、“医疗支付子系统”、“失业支付子系统”、“工伤支付子系统”、“生育支付子系统”等为基本源数据,将各子系统的数据在上述新建的中间数据表中进行整合、一致性转化与集成。 　　从信息建模的角度来看,主题是一个抽象的概念,是由业务信息系统中的事实数据在一定层次上归纳和综合,并用来分析和利用的对象,它能在较高层次上对分析对象的数据的一个完整、一致的描述,能完整、统一地刻划各个分析对象所涉及的业务各项数据及数据之间的联系。 　　市民信息主题给出了以市民信息为中心的各种分析方面,如图4所示。对市民信息的典型分析问题包括对市民自身基本信息的分析、市民劳动就业行为信息的分析、市民职业技能信息的分析、市民的参保行为信息的分析、市民享受保险待遇信息的分析等5个方面。 　　图4 市民信息主题描述图 　　市民信息主题以社保卡号为主键,其他各栏目记录在某一天是否办理各项劳动保障事宜的日志标志。 　　2.数据空缺、噪声与不一致的处理 　　由于南京劳动保障信息系统源数据来源于多个业务子系统的业务记录数据,如前文所述,由于设备或人为以及数据主键和其他域的命名约定等原因,造成了数据空缺、噪声及不一致。数据清理工作是数据预处理的重点工作,只有将这一工作完善方能进行数据迁移。 　　通过以社保卡号作为主键进行数据比对,去发现异常情况。当发现某些元组的个别属性,如市民 摘要:计算机数据库管理系统是实现数据库管理的有效技术形式,加强计算机数据库管理系统的研究就显得尤为重要。本文首先阐述了计算机数据库管理系统的特点,其次,分析了计算机数据库管理系统发展趋势。同时,对计算机数据库管理系统的典型代表——嵌入式数据库系统进行了详细的探讨,具有一定的参考价值。 　　关键词:计算机;数据库;管理系统;研究 　　 　　Computer Database Management System 　　Guo Xi,Ouyang Xianghua 　　(Guilin Electronic Secondary Vocational College,Guilin541001,China) 　　Abstract:The computer database management system is an effective technique to achieve the form of database management,computer database management system to strengthen the research is particularly important.This paper described the characteristics of a computer database management system,then analyzes the development trend of computer database management system.Meanwhile,the typical computer database management system on behalf of-the embedded database systems are discussed in detail with some reference value. 　　Keywords:Computer;Database;Management system;Research 　　 　　一、前言 　　计算机数据库管理系统是实现数据库管理的有效技术形式,是便利计算机数据库管理的有效途径,因而我们应切实加强研究。 　　二、计算机数据库管理系统的特点 　　数据库管理系统(DBMS)是指对数据进行管理的软件系统,是数据库系统的核心。数据库管理系统实现了数据库的建立、使用和管理。 　　计算机数据库管理系统的优点主要有: 　　1.数据共享整个组织内的数据都是由需要数据的用户来支配的。管理者可以分析的信息与单一记录环境相比要多得多。2.减少数据冗余数据库系统将文件之间的数据重复降低到最小的程度,例如,在纺织企业质量数据库中,某一产品的质量指标只会出现在一个记录中,而不是在各部门的文件中都有。3.提高了数据的一致性。由于减少了数据冗余,数据的不一致性也大大地降低了。数据的不一致往往会产生互相矛盾的报表。4.数据独立性数据库系统将数据的描述与数据的应用相分离,避免了由于数据定义的改变而必须修改与此数据有关的所有应用程序,因而可以大大降低程序维护的开销。同时,由于相应文件结构的改变而修改应用程序的开销也会降低。 　　三、计算机数据库管理系统发展趋势 　　(一)数据库产品差异化发展与数据库技术尖端化发展 　　随着信息技术的发展及数据库应用领域的逐步增加,数据库管理系统产品的差异化发展逐步明显,差异化商品的生产满足了市场的多元需求。 　　(二)数据库技术发展系列化加强 　　数据库技术的发展一方面推动了社会应用的发展,另一方面也促成新技术的诞生和应用。数据库技术从简单到复杂,功能从单一到多元极大地带动了相关技术的发展与变革,促成了相关技术体系的建成。 　　四、计算机数据库管理系统的典型代表——嵌入式数据库系统 　　后PC时代的到来,人类进入信息大爆炸的阶段,各类信息极度丰富,数字信息技术和网络技术高度发达,嵌入式系统获得了越来越广泛的应用。在办公自动化领域,消费领域,通信领域,工业控制领域和军事等领域中,都可以见到嵌入式系统的影子。从手机、PDA到家中的空调、冰箱,从小汽车到波音飞机,甚至是武器库中的巡航导弹,嵌入式产品遍布于人们的日常生活。数字时代的标志不再是一台一台的PC,而是形态各异的嵌入式系统。 　　随着各种移动设备和嵌入式设备进入普通百姓的日常生活,信息共享及交流已成为人们生活中不可缺少的一部分。人们每天面对各种瞬息万变的信息资料,数据处理变得必不可少。同多数计算系统相似,嵌入式系统也常常需要数据库支持来处理数据,这是因为在许多嵌入式应用中,都存在着对设备中的数据的管理问题,并且即使很多情况下可以用文件方式实现部分数据库的功能,但是当应用程序需要执行一些比较复杂的数据操作时,文件方式就无能为力了,对数据处理的不足之处显而易见。在系统需处理的数据量不大的情况下,数据的管理还比较容易,当系统数据量增大到一定规模,一般系统中都将采用文件系统来进行管理。 　　如此造成应用程序维护的工作量加大。因为应用程序的工作是直接建立在文件的基础上的,对文件过分依赖,所以文件结构的每一次修改都将导致应用程序的修改。我们知道,修改程序是很费时费力的事情,如果修改者不是程序的原始设计者,则情况变得更加严峻。修改者不仅要花费很多时间来熟悉原有的程序,而且还要保证修改后不会引起不应该有的副作用。 　　五、结语 　　随着信息化的快速发展及计算机数据库技术的快速升级,数据库目前得到广泛的应用。数据库管理系统是实现数据库应用的有效组织系统,对计算机数据库管理系统进行研究希望能够有助于加深我们对相关知识的了解。 　　参考文献: 　　[1]隽军利,李天燕,王小龙.浅析计算机数据库系统在信息管理中的应用[J].科技创新导报,2008,(12):102-106 　　[2]金彬斌.计算机数据库系统在企业管理中的应用[J].现代商业,2008,(12):115-116 　　[3]罗光,王韬.企业对数据库系统的选择[J].科学学与科学技术管理,2000,(12):140-143 虚拟现实场景中交互式漫游功能的实现 　　关键词:虚拟现实;Vega;交互式漫游 摘要:本文从虚拟现实交互式漫游的实现过程出发,通过Vega软件实现交互式漫游功能。 　　Implementation of Interactive Walkthrough Function in Virtual Reality Scene 　　Lu Hongyan 　　(Armed Policy Engineering College,Xian710086,China) 　　Abstract:The paper introduces the implement of interactive walkthrough,andachieve the functions of Interactive walkthrough by Vega. 　　Keywords:Virtual reality;Vega;Interactive walkthrough 　　虚拟现实场景中常见的交互方式有固定式漫游和交互式漫游两种。交互式漫游方式比固定路径漫游灵活,真实感更强。 　　一、交互式漫游的实现 　　在漫游系统中,用户通过Observer的视角置身于虚拟环境中,通过鼠标和键盘控制视点和行动路线。在这种交互情况下,不需要进行任何的预处理过程,场景分析和路径计算都是在漫游的过程中进行的。交互式漫游的视点是由用户自定义的,有很大的灵活性。如果将Observer与Walk运动模式绑定在一起,就可以用鼠标控制其前进、后退、转向和四处观望的视觉效应。但是作为一个在环境中的观察者来说,能够做到的远不止这些。他可以抬起头看看天空,也可以低下头看看绿地花草。但是,在Vega中却没有一种运动模式符合需要。这就需要编程定义自己的运动模式。在自定义的运动模式中,主要实现10个漫游动作:前进、后退、左移、右移、上升、下降、仰视、俯视、停止和复位。 　　在本系统中,主要以鼠标、键盘作为系统的输入设备,实现与虚拟场景的互动。如表1、表2所示,对鼠标、键盘相应的按键功能进行定义。 　　实现自定义模式可以分以下几个步骤: 　　Step1:使用Vega提供的vgMotionCallbackStruct函数编写自定义的用户运动模型(通过回调函数实现运动模型)。 　　Step2:vgMotRegister函数向系统注册给运动模型、安装模型实现回调函数; 　　Step3:将运动事件属性值VGMOT_MODEL设为用户自定义的模型:VGMOT_USER1,进入主循环。 　　Step4:处理运动事件(在回调函数中实现)。 　　二、查询功能的设计 　　对模型对象实现信息查询功能主要是基于对三维目标的选择和判别。通过鼠标点取窗口中任意一个对象,即可查询该对象的属性,如同在二维地图窗口中一样方便。判断物体是否被选择,拾取技术是关键。 　　模型对象的拾取 　　在Vega中,模型对象的拾取是通过vgPicker提供的类获取鼠标的位置来实现的。vgPicker类提供了函数对角色对象(vgPlayer)、模型对象(vgObject)、模型部件(vgPart)以及pfGeodes和pfGeosets节点等场景元素进行拾取。 　　完成拾取操作有以下几个步骤: 　　Step1:将要拾取的物体作为一个模型对象。 　　Step2:通过函数vgPickerScene(),vgPickerChannel()设置vgPicker作用的场景和通道;设置vgPickerHighLightColor()函数,选择物体显示的颜色。 　　Step3:通过vgPickerClampIsector(),vgPickerIsector()函数显示设置vgPicker的相交矢量。 　　Step4:通过vgProp()函数启用vgPicker。 　　Step5:将鼠标中键设为拾取物体的键。 　　Step6:设置物体mask掩码与vgPicker相一致。 　　vgPicker不能操作静态对象,对于静态对象,使用vgPicker只能间接获取其所在的模型数据库vgDataSet节点等,不能获取对象本身vgObject节点。这时必须采用辅助工具进行操作,常见的方法是采用包围盒[43]。 　　包围盒拾取算法,如图1所示: 　　图1 包围盒拾取算法流程图 　　在拾取物体后的物体显示本建筑的名称、编号和建造时间,在主要建筑,如办公楼等,还可以显示每层楼的信息。 　　查询功能的实现方法 　　在本系统中可以通过基于对象名称的拾取方法实现三维地物的查询功能。实现方法如下: 　　Step1:在Creator中以组(group)的形式为对象命名,作为被查询的关键字。 　　Step2:以模型对象名称作为关键字在Access中建立建筑的属性信息表,用ADO连接。 　　Step3:创建一个vgPicker对象,在postConfig中设置捕捉对象的类型为VG_OBJECT。 　　Step4:在postFrame中用vgMouse实现鼠标点选,调用vgGetPickerPickedProcessing执行捕捉,若成功调用vgGetPickerPickedObject返回捕捉对象的指针,再用vgGetName获取捕捉对象关键字。 　　Step5:在属性表中根据关键字对应的记录显示当前建筑物的信息。 　　当选中目标后,获得目标的标识符,再运用SQL语句从后台数据集中查询与标识符对应的实体属性信息。 　　三、结论 　　本文主要介绍交互式漫游的实现过程,介绍了交互式功能的实现和查询功能的设计。在完成漫游的基础上还要进一步完成碰撞检测这一方面的内容。 　　参考文献: 　　[1]徐诚.虚拟校园漫游系统的研究.硕士研究生学位论文.武汉:华中师范大学,2006 　　[2]肖书立,李世其,王俊峰.基于广义包围盒的交互操作在Vega环境中的应用[J].计算机应用,2006,2.500-501     计算机基础教育在我国经历了三次普及高潮:第一次是在20世纪70年代末至80年代初,主要在学校和科技界,以程序设计为突破口,受众人数为数百万;第二次是在20世纪90年代,主要针对知识界和在职人员,以文字处理和办公软件为突破口,受众人数为数千万;第三次是在21世纪,面向全社会,以普及网络和信息技术为突破口,受众人数将达数亿,计算机及信息知识已成为一切有文化的人的一种基本素养。 　　伴随着我国计算机基础教育的发展,计算机应用能力的各种认证功不可没。类似人力资源和社会保障部组织的“全国计算机信息高新技术考试”,教育部考试中心组织的“全国计算机等级考试”、“全国信息应用技术证书(NIT)考试",各地教委组织的高校计算机等级考试等,对计算机应用的普及起了至关重要的推动作用。 　　IC3是一种在国际上被证明了的权威、有效的能力认证,英文全称为Internet and Computing Core Certifica

展开阅读全文