科学技术与多功能设计

科学技术与多功能设计（精选十篇）

科学技术与多功能设计 篇1

大学生具有相似的消费心理、共同的生活环境、生活方式,且大多数交易物品都是学生自身需要的,交易商品具有共性,使得学生之间交易频繁。建立高校二手交易网络平台服务公司,发挥互联网创业优势,采用“1+N”模式,即“一个平台+N个实体店”经营模式从根本上解决传统的校园二手信息发布交流、交易方式的弊端,发挥互联网交易平台以及实体店销售双重优势,为学生提供个性化优质服务,着实方便学生,让学生如意查找购买所需物品和快速卖掉自己闲置的物品,从而达到节省物品资源浪费、节约消费成本双重目标,真正实现节约、绿色、环保消费。

1 高校二手交易网络平台功能分析

高校二手交易网络平台功能应该包括前端和后台两部分,根据公司业务需求设计平台功能模块图如下:

WEB前端功能主要包括:注册登录、发布信息、页面浏览、商品管理、商品交易等,其中发布信息、页面浏览、商品管理、商品交易是用户必须成功登录平台后才能进行的功能操作,现对前端功能简单介绍如下:

注册登录:学生用户可打开公司网络平台主页,进行注册,注册时需填写所在高校名称、姓名、性别、身份证号码、地址、联系电话、QQ号码、邮箱等信息,注册审核通过,登录验证通过后方可进入交易平台。

发布信息:学生用户可发布销售商品信息(包括商品名称、品牌、新旧程度、功能状况、价格、联系人、QQ、付款方式等),也可发布求购商品信息(包括商品名称、价格、联系人、QQ、付款方式等),还可发布购买心得交流、商品推介信息、投诉、建议留言等。

页面浏览:学生用户可全部浏览、分类浏览销售、求购的商品信息,还可查看购买者发布的心得交流和销售者发布的商品推介信息等。

商品管理:学生用户可查询、浏览自己所发布的销售、求购信息,并对信息进行更改,比如对商品价格、联系方式、付款方式等进行更改,还可以对销售者或者购买者的留言信息进行回复,对交易成功的商品信息还可以打分评价。

商品交易:学生用户对自己喜欢的销售商品可以进行购买操作,如果商品库存足量,购买操作会生成订单,否则显示缺货,需待库存足量方能生成订单,并进入结算操作。对发布的求购商品信息,用户如果有商品可以满足求购者的愿望时,可以选择销售操作,则生成订单给买家,卖家进入结算操作。用户也可以查询、删除自己的商品交易记录。

WEB后台功能主要包括:网站管理、订单管理、会员管理、交易信息管理、采购库存管理、售后管理、数据分析等,以上均是管理员成功登陆后台管理平台后方能进行的功能操作,具体简单介绍如下:

网站管理:包括管理员管理、网站模块信息管理等功能。其中管理员管理指超级管理员进入后台后可以对商品管理员、订单管理员等所有管理员用户进行增加、删除等操作;网站模块信息管理指超级管理员或者管理员进入后台后可以对网站的模块进行添加、删除等操作,还可以对各个模块下的信息进行查找、删除等操作。

订单管理:指管理员可进行订单查询、汇总、导出、修改、删除等操作,其中订单查询操作,可以根据订单号、商品名称、新生成、待处理、已送货、待送货等字段进行订单查询;订单汇总操作,可以根据商品名称、订单人、日期等字段进行订单汇总;订单导出操作可以导出自己查到的或者选择的订单信息;订单修改操作可以编辑修改订单信息,修改订单信息后订单备注栏显示已于何时何人编辑修改过;订单删除操作可以删除自己选择的订单。

会员管理:指管理员可以对WEB前台申请的会员信息进行审核操作,也可以对会员申请的密码修改等申请进行处理,重置会员密码等,或者对某会员进行封号处理。

交易信息管理:指管理员对用户发布的销售、求购交易信息进行查询、修改、删除等操作,其中查询操作可以根据商品种类、交易者姓名、订单号等进行查询交易信息;修改操作可以对不符合交易规则要求的交易进行修改,使之符合交易规定;删除操作可以删除选择的交易信息。

采购库存管理:指管理员可以进行商品库存查询、进货管理、出货管理、库存增加或者删除、生成采购单等功能操作。其中商品库存查询操作可以查询商品库存信息;进货管理操作可以对收购的商品信息录入到系统平台(数据库中),并生成进货单记录,相应增加商品库存数量;出货管理可以输入出货信息,并生成送货单记录,相应减少商品库存数量;库存增加或者删除操作可以对库存信息进行增加、删除等操;生成采购单操作可以对库存不够的商品信息进行统计,生成采购单。

送货管理:指管理员可以进行送货单查询、修改、删除等操作。其中送货单查询操作可以查询送货单信息,包括送货时间、商品种类、送货地点、送货状态等;送货单修改操作可以对送货单信息进行修改;送货单删除操作可以删除选中的送货单信息。

售后管理:指管理员可以进行商品售后管理,包括送货查询、客户评价、信用等级评定、星级会员管理等操作。其中送货查询操作可对商品送货状态进行查询,可以查询到何时送达客户手中等信息;客户评价操作是对客户评价留言进行查询、统计、修改、删除等;信用等级评定操作是对顾客信用等级进行查询、评定、修改等操作;星级会员管理操作是指对会员的级别、优惠层次进行查询、评定、修改等操作。

2 高校二手交易网络平台总体技术框架

经过比较分析研究,拟设计高校二手交易网络平台总体技术框架如下图所示:

高校二手交易网络平台从下至上分为网络设施、数据库、后台管理、前台服务四层,现简单介绍如下:

网络设施:为方便学生能够随时随地通过网络接入交易平台,平台支持移动网、以太网、无线网、校园网等多种网络接入,确保平台运行的网络运行稳定性。

数据库:为确保平台数据稳定安全,本公司采用具有开放源代码、支持多线程、多处理器、跨平台的Mysql数据库,并定期进行数据备份与恢复;随着公司业务的发展,将逐步运用云计算、大数据等技术为客户提供更好的个性化服务,并对公司交易海量数据进行分析处理,提炼有价值的信息供公司决策使用。

后台管理:主要采用简单、面向对象、支持分布式处理、跨平台的Java语言技术开发订单管理系统、采购管理系统、送货管理系统、售后管理系统、会员管理系统等,实现对交易平台信息的精准管理,确保交易平台能让顾客用的满意。

前台服务:主要采用HTML+Java Script+CSS技术设计实现美观实用、安全可靠的公司交易平台主页,为学生用户提供注册登录、商品信息发布、用户信息管理、商品交易支付等功能服务。

信息标准与规范:为确保交易平台各项功能能够顺利进行以及各系统模块的数据能够互通共享,公司将建立符合网站平台及信息系统运行要求的信息标准与规范,包括统一数据标准、数据字典的制定等。

运行维护与安全体系:网站平台安全关系到顾客用户的切身利益,公司将采取防火墙、网络准入检测、用户身份认证、数据信息加密等措施,确保用户私人信息不被窃取,让用户用得放心;并对数据库进行加密处理,定期进行备份操作,确保交易等信息安全,防止信息泄露给用户造成损失。

3 高校二手交易网络平台流程图

经过研究分析,拟确定用户管理流程、商品管理、商品交易流程如下图所示:

4 结束语

校园二手交易网络平台功能较多,涉及网站开发、信息系统开发、网络、数据库、信息安全、支付安全等多种计算机信息技术,必须准确分析、定位交易平台功能,选择合适的技术框架,设计合理的流程,方能确保交易平台的顺利搭建,既节省开发成本,又能满足用户的实际需要。

参考文献

[1]张磊.校园二手交易网的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2011.

科学技术与多功能设计 篇2

在科学技术迅速发展的带动下，整个工程技术的领域也快速发展，随着新工艺和新器件的涌现，在满足新的工程标准的同时，对于中等专科院校人才的培养要求也越来越高，而国家中等专科院校进行实践教育的这一环节相对比较薄弱，原因之一是教学经费比较少，另一原因就是教学经费得不到有效利用。现阶段中等专科院校实验室的重要建设工作就是研发新的节约资金却高效利用的实验装置。

1.设计的具体思路

必须要符合国家各类型的中等专科院校的《电工技术》、《电路分析》以及电工基础或是其他的相互关联课程的教学大纲，满足大纲里对实验实训部分的要求。必须要将传统电工基础实验方面精华的部分完全保留，确保学生能够利用分离元件进行实际动手操作，进一步提高实践能力，将试验台作为媒介，培养学生综合运用的技能，同时不断创新和改革电工基础的实验课程，使得电工基础实验的课程有一个全新的平台。

2.设计的具体流程

2.1框架的设计

为将电器元件更加便捷、直观地呈现到学生面前，在设计中进行框架设计的部分就必须采用箱式分层型的模块化的结构。相较于同类的产品，该装置的体积相对较小，重量相对较轻，成本也不太高，相对来说功能更加齐全，同时进行模块更换的时间比较短，这些都是采用箱式分层型结构的优势，并且能够进一步减少实验准备的工作量，有效减少实验设备的投入经费，更加便利于组建流动的实验室。

2.2针对不同原件进行布局

在完全了解各个元件的属性信息的情况下，才能够在不同的模块中进行元件的布局。元件的属性信息主要包括：引脚距离、外观尺寸以及电器性能等，按照以下原则进行设置：电平相差较大和容易互相干扰的电路互不靠近，对于各个电路之间的衔接必须要得当，避免迂回的传递电信号，将信号的走线尽力变短；一般情况下按照信号的流向排列元器件，初始是输入级，终止为输出级，尽量在方便于调节的情况下布置可调控的元器件；尽可能地将有铁芯的电感线圈相互垂直放置并且相互远离，使得彼此间的耦合减小；必须要将元器件排列的紧凑、整齐以及均匀，同时密度保持一致，避免将元器件进行交叉排列或者是斜排；对于处在边缘位置的元器件，距离模块电路板的边缘必选要超过10mm，对于需要固定电路板的位置，必须要留下足够进行紧固的位置，注意这个留下的位置必须方便拆卸和安装。

2.3设计并且制作出模块电路板

根据实验的内容以及项目的具体要求，综合性地运用线路和元器件，用心设计出比较实用、简单的`模块电路板，进而利用计算机的软件以及绘制元件将其安装在基板上（模块电路板中的一块绝缘的板），从而成功制作出模块电路板。模块电路板主要的模块可以分为四块，并且在不同的实验内容下，可以进行相互间的更换。

2.4外围的电器控制部分与电器元件的连接

为了使得整个实验实训的装置更加可靠，必须要以插接件的方式进行设计，既可以使得各个电器的接线端子与接点的相连较为可靠，延长电器的使用寿命，同时又为组成不同内容的实验线路的部分提供了更加便利的条件[1]。

2.5具体的安全措施

在组合式的多功能的电子技术实验实训装置中，最为重要的就是安全措施。结合实践的经验可以知道，只有长期培养学生的安全意识，并且反复多次地灌输才能逐步养成良好习惯，所以在实验实训的整个过程中，对学生安全意识的培养都贯穿其中。这个装置是利用三项五线制进行电源的输入，并使用开关、按钮以及接触器进行操作，进行相关的控制，面板上会通过三相电压进行指示。内部会放置电压型和电流型的过流保护器和漏电保护器，当出现输出的短路、负载过重以及漏电现象的时候，这个装置就会及时报警，如果电流值超过了既定的设定值时，就会自动将电源切断，使得操作者人身安全得到保障[2]。

3.实验实训装置的功能及使用效果

3.1具体的功能和特点

在该试验装置的实验器件以及仪器仪表的部分，都使用了组合式分层的结构，进行每层设计的时候，都有功能互不相同的模块，需要单独设计不同的元器件，不能够使用准备好的实验电路，所有进行实践实训的电路都必须通过学生进行独自组建，这样既可以训练学生的基本实验技能，同时也可以锻炼学生独立设计实践电路，构建电路的模型，为学生研究性的实践以及设计性的实践都开辟出了新的道路，从而增强了学生的开拓创新精神以及综合性思维的能力。

3.2实际的使用效果

制作完成组合式多功能电工技术实验实训装置后，在进行试用的过程中，学生以及教师都有良好的反馈，同时大大地便利了教学。这个装置的实际操作比较方便，使得实验的内容变得丰富，加强了学生综合性知识的学习，使得课程的学习事半功倍，更加透彻[3]。

4.结语

在中等专科院校中，对组合式多功能电工技术实验实训装置进行研发以及应用可以使得电工基础实验课程中的所有项目都能得到良好的实践，进一步提高了实践教学的效率，并且为课程相关的科研工作和教学改革提供了全新的工作平台。目前，研制成功的实训装置已经在中等专科院校的相关课程中得到广泛应用。

参考文献

[1]孙玉红.电工技术实训装置改进初探[J].广西教育，2015（12）：189-190.

[2]王晓刚，夏洪永，罗谧.电工技术实验实训装置构建研究[J].中国电力教育，2012（33）：67-68.

科学技术与多功能设计 篇3

关键词：手指 康复训练 压力传感器 趣味性 准确性

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0068-02

手指的运动功能是日常生活中非常重要的功能，然而，疾病、意外事故等伤害往往会使得人们的运动功能出现障碍，甚至丧失部分运动功能，严重影响患者的生活质量和康复过程。针对这类病患，目前临床上通过一定的康复训练可以使得运动功能得到一定程度的恢复。近年来，随着体感技术的发展，体感游戏进入了大众生活。利用互动体感游戏进行运动功能康复的研究已经起步。体感技术又称为动作感应控制技术，通过各类传感器对人体的感官动作进行识别、解析，并按照预定感测模式做出反馈。初步的研究表明，体感游戏可以进一步改善患者运动功能。然而，康复训练对于运动量和动作往往会有特殊的要求，为健康人群设计的体感游戏并不适合于运动功能障碍者使用。因此，需要设计开发适合于运动功能障碍者者使用的康复训练平台，满足康复医疗的需求。

1 对需求分析

通过查阅资料，研究人员发现中风、脑梗塞、神经源性肌萎缩、肌源性肌萎缩、废用性肌萎缩和其他原因性肌萎缩引起的肌萎缩、外伤引起的手指肌腱断裂等疾病都能使手指的运动功能受到不同程度的损伤，而这些疾病是日常生活中常见的疾病，同时这些疾病可以通过一定的康复训练让患者恢复健康。虽然患者可以通过康复训练减轻病情，但是在恢复的过程中依旧存在很多问题，比如康复训练的训练过程枯燥无味，容易让患者产生懈怠心理，导致康复结果不理想；医生需要每天记录患者训练的情况，增加了医生的工作量，大大降低了医生的工作效率。为此，研究人员专门针对手指部分的康复训练设计了基于体感技术的运动功能康复训练系统，用于解决以上出现的问题。

2 基于体感技术的运动功能康复训练系统的设计与实现

2.1 系统组成原理

患者给压力传感器施加不同大小的压力，可以产生不同的模拟信号，压力传感器将产生的模拟信号传送到变送器中，变送器将模拟信号经过A/D转换器变成容易处理的数字信号，并发送到游戏软件中。由于C#也具有跨平台的特点，所以选择C#编写游戏软件。游戏软件根据患者的病情设有不同的游戏时间长度，游戏时间长度由医生控制，到了规定的时间会自动退出。游戏内设有不同的关卡和不同的奖励机制，患者通过完成关卡可获得不同的奖励，游戏界面上除了显示游戏内容，还会显示可玩游戏时间和剩余游戏时间。同时，游戏软件会将患者每天是否完成游戏以及完成关卡的速度传送到医院里相应的数据库。由于SQL Server具有编程接口工具丰富、伸缩性好、能提供数据仓库功能、支持OLE DB和多种查询等优点，所以系统数据库由SQL Server完成。由C#进行编写的游戏平台的数字处理后的数据通过利用Connection、Command和DataReader对象与SQL Server数据库进行连接，再用.open（）打开数据库后，前端的游戏平台即可与数据库进行数据的交互，如数据存储、查询、删除及综合数据分析。

2.2 系统工作流程

医生根据患者的病情为患者制定运动处方，患者通过用不同的力度抓握压力传感器达到康复训练的效果。在游戏中，飞机因不同力度抓握产生不同信号处于不同的高度，患者通过控制飞机的高度穿过设置在游戏中的不同障碍，如导弹、山峰、河流等，通关后过获得不同的奖励，家人和医生可分别通过游戏软件和系统数据库看到患者的完成情况，之后医生针对患者的具体康复情况制定下一步康复计划，把下一次患者需要完成的游戏时间设定好，患者再根据医生第二次开的运动处方完成康复训练，由此形成一个完善的循环运动功能康复训练系统，周而复始，直到患者的康复程度让家属满意为止。

2.3 系统的特点

（1）在无人看管患者做康复训练的时候，患者手指无力容易造成器械脱离手掌砸到自己的身体，或者别的物体。为此，我们专门把压力传感器设计得轻巧灵便，以防脱离患者手掌，造成不必要的损伤和损失。

（2）传感器的反映灵敏度会被设计得较高，这样可以预防设备反应迟钝造成的数据错误，也可以预防由此进一步导致的医生判断失误所造成的误诊对患者的伤害和对医患关系紧张状态的进一步加剧。

（3）医生和家属可直接通过患者锻炼的游戏时间长短和完成的游戏数量直观地看出患者在做医疗康复前的状态和做康复医疗之后的状态的差别程度，由此判断患者病情的康复情况。

（4）运动功能康复系统与游戏的结合，符合现代医疗设备的发展方向，这一做法不仅降低了康复训练的枯燥程度，而且还增加了患者对康复训练的兴趣，使患者做康复训练这一行为由被动变成主动，减小了家属和医生的压力和负担。

（5）设备成本低，患病严重者可在医院进行康复训练，患病较轻者可花少量的钱将设备买回家进行训练，通过减少住院的费用减少治疗总体花销。

3 运动康复的发展趋势

3.1 康复全面化

新技术的应用，让运动康复不再局限于头痛医头，脚痛医脚的局部治疗模式，而是让患者从单纯地以肢体活动为主的被动运动到以功能训练为中心的主动运动，提高了功能水平和活动力，同时从生理、心理和社会功能等方面进行整体康复，使患者的生活质量尽可能达到正常水平，增加重返社会的几率。

3.2 康复专业化

随着康复医学的不断发展，特别是新技术的实现让康复医学的专业分支结构不断完善和精细，康复的专业化更强，专业研究更深入，效果更显著，符合了康复医疗的多元化要求。

3.3 康复社会化

传统的医疗康复局限于医院和专门的医疗康复中心，而运动康复新技术的实现打破了空间的局限，让运动康复逐步渗透到社会的社区、家庭，让患者在社区医院甚至家里就能轻松有效地进行运动康复，从而真正实现了“康复到社区，服务到家庭”的康复新理念。

4 结语

结合压力传感器和SQL Server数据库，设计一个专门应用于手指肌肉运动功能康复训练系统。有助于患者提高对康复训练的信心，使患者的病情得到好转的同时还可以让患者失落的心情有所提升；在家属医疗知识背景不充分的情况下，也可以通过该系统直观地看出患者的康复情况，使家属对患者的病情有更简明易懂的了解；与此同时，医生可以在患者不方便来医院复诊的情况下，直接通过运动功能康复训练系统了解患者的病情，精确地做出进一步的诊疗分析。

随着现代医疗技术的不断发展，在现代科技中，人们将看到越来越多的医疗器械与游戏相结合的治疗方法。总之，基于体感技术的手指运动功能康复训练系统在医疗康复领域中的应用是具有参考意义的。

参考文献

[1]康淑琛，王蔚.基于体感技术的儿童运动协调能力测评系统设计[J].中小学电教月刊，2014（8）：16-17.

[2]马军.SQL语言与数据库操作技术大全[M].北京：电子工业出版社，2008.

科学技术与多功能设计 篇4

物证技术实验中心LIMS系统的功能设计

物证技术实验中心LIMS系统设计应实现以下功能:

1.链接式网络服务管理功能

在物证技术实验中心LIMS系统的构建中, 相关物证技术专业实验室的人员管理数据、仪器管理数据、样品管理数据、痕迹物证信息管理数据、网络安全管理数据和质量管理数据等都要通过计算机服务管理网络链接起来。

2.集成式数据库服务功能

数据库管理平台是物证技术实验中心LIMS系统构建中的中心环节, 负责数据的采集、处理和传输。由于各专业实验室汇总到管理中心的信息类型具有数据来源和格式的多样性:文字处理文档、电子表格、演示文档、图片、影音文档、数据流等, 因此, 集成的信息管理系统要能同时管理不同媒体、不同格式的数据对象。LIMS系统的数据库服务应当是自动化、动态化的整合型管理模式, 通过实验管理中心控制平台的数据库对所有的功能模块、目标应用、管理工具、信息存储、信息发布、信息传输、安全服务进行数据监控、管理、优化和分析预测。

3.分布式信息档案管理功能

物证技术实验中心LIMS系统的信息档案的存储可以根据不同的需求进行分布管理。如根据实验操作服务对象的不同, 分为学生实验管理信息、科研课题管理信息、司法物证鉴定管理信息;根据实验室物证检验专业不同, 分为指纹检验信息、足迹检验信息、工具痕迹检验信息、枪弹痕迹检验信息、文件检验信息、理化检验信息、法医物证检验信息、图像资料检验信息、计算机犯罪信息等;根据信息数据来源, 分为文字信息、图形信息、影像信息、语音信息、痕迹信息等;根据信息流程的逻辑结构, 分为采集源信息、加工性信息、共享性信息、反馈性信息等;根据用户的权限和密码, 规定四级即实验操作员、专业实验室负责人、实验中心管理人员以及实验中心负责人的权限, 确保信息的完整、准确、可靠。

4.级别化查询检索功能

信息查询是信息系统必需的功能, 信息查询的性能在某种程度上决定了系统的整体性能, 查询模块提供了对系统内所有信息的查询, 并且按照各类信息的特点进行了分类, 每一类形成一个独立的模块, 便于迅速从系统中找到所需信息, 避免多余信息的出现, 同时还提供一个查询模块, 方便用户进行特定的、自定义查找。

5.自动化工作统计分析功能

统计分析功能主要作为物证技术实验中心LIMS系统内部管理的需要, 实现管理工作的自动化。通过LIMS系统的子系统在相应的检查点上形成相应的统计分析报告表单, 依据数据库操作对人员、设备、耗材、程序、内容等自动形成管理方面所需要的信息。如实验中心及各专业实验室开通实验流量统计与查询、任务分配管理统计、学生实验考核评价统计分析、科研课题申报与运行状态统计、鉴定工作总量的统计、鉴定人员的工作量统计与查询、物证状态鉴定查询、鉴定时间预警提示、大型仪器运转状态报告、配套实验设备及耗材运转状态报告、综合分析检查校验评审工作流量统计等。

6.高密度系统安全监控功能

系统数据信息的安全监控, 是物证技术实验中心LIMS系统有效运行的保障。通过用户验证、地址管理、数据加密、数据备份、客户端和服务器的加密密钥更新、固定协议传输控制、系统内部访问和公众数据网物理上隔离, 远程访问账户和网络操作系统用户C2安全级绑定, 建立多用户的数据读写安全机制、分布式数据余技术、数据容错技术、计算机病毒查防技术, 使系统数据库在高密度安全监控下发挥服务器的共享和并发机制作用。

物证技术实验中心LIMS系统的运行

LIMS系统运行主要解决校级物证技术实验中心的动态综合管理问题, 就是要把设备流信息、人流信息、资金流信息、物证流信息和动态的运行信息整合起来, 建设一个既符合国家重点实验室标准, 又能与公安物证信息管理部门有标准接口的综合实验室管理系统。系统平台的运行环境建立于校局域网络上, 以各专业实验室为网络链接基本单位, 通过实验教学信息数据库、基础管理数据库、物证数据库、物证鉴定数据库的分布数据信息服务交换, 以基本TCP/IP网络协议为标准通信协议与公安网搭载, 实现域内外信息的传递。

针对物证技术实验中心建设和鉴定工作的现实需求和未来的发展要求, 物证技术实验中心LIMS系统在数据信息运行结构上分为7个层次:信息资源层、源数据库层、目标数据库层、功能模块层、数据工具层、信息接口层、实体层。将各层按业务实体部门的功能需求和按数据所需, 依靠模块化的组合完成相关单位对物证实验信息的计划、采集、处理、统计、交换、协作等工作流程, 成为实验中心LIMS系统管理工作的应用平台。资源信息层是能为应用系统提供数据来源的各个信息终端和数据库, 主要来源于各专业实验室基础工作、实验教学管理、物证检验等信息管理工作;源数据库层是由实验教学信息数据库、基础管理数据库、物证流数据库、物证鉴定数据库共同组成的, 此结构的目的是为了保证物证实验教学信息与公安实战信息管理的一致性, 为物证技术实验中心LIMS系统的集中存储提供集散源, 减轻跨网络数据传输对数据抽取的影响, 提高数据处理效率;目标数据库层是通过数据建模工具、信息加载和转换工具以及数据库管理工具实现对源数据库的抽取和转换, 完成LIMS系统目标数据库的建立;功能模块层是LIMS系统使用用户对目标数据库进行数据查询、数据处理、数据挖掘的操作服务平台;信息接口层是实现采集信息、分析信息、交流信息等信息数据传输的网络链接口, 主要通过实验室网、校园网、公安网实现物证实验信息的内外交互与共享;实体层是应用LIMS系统实现物证实验任务的组织机构管理。

物证技术实验中心LIMS系统的系统结构

物证技术实验中心LIMS系统根据管理任务的不同分为4个信息单元:基础管理信息单元、实验教学管理单元、物证鉴定信息单元、物证库信息单元。

1.基础管理信息单元

基础管理信息单元由制度管理、队伍管理、设备管理、耗材管理、用户管理等子系统组成。制度管理子系统存储实验室管理规定、行业管理规定、仪器设备管理规定、实验室环境安全管理制度等信息;队伍管理子系统存储物证实验中心人员信息、学校物证技术专业教师信息、大型仪器主责教师信息、校内外物证专家信息;设备管理子系统存储设备基础数据、使用动态管理、维修状况管理;耗材管理子系统存储负责对实验室购进的实验耗材及物证样本进行入库、出库管理, 通过耗材库存状况变化信息统计, 结合实验教学任务的管理系统生成耗材使用方案, 及时向管理者发出预警信息;用户管理可以通过基础管理信息单元系统完成查询、链接、发布、编辑、打印等工作。

2.实验教学管理单元

实验教学管理单元由实验用户管理、实验任务管理、实验配套管理、实验评价管理、统计分析管理等子系统组成。实验任务管理子系统负责管理各专业实验室承担的实验任务。实验配套管理子系统包括实验教材管理、经典案例、主要实验设备和耗材信息、实验所需检材和样本信息、参考信息。实验评价管理子系统包括学生信息管理、学生出勤管理、成绩管理等。统计分析管理子系统主要对实验室开通率、各专业实验室分组运行数量、实验人数进行统计分析, 提示实验室最大开通容量预警, 保证实验教学工作的高效和统一。

3.物证鉴定信息单元

物证鉴定信息单元主要由收案信息管理、检验流程信息管理、检验物证信息管理、查询统计管理等分系统组成。收案信息管理:实现统一收案, 以物证属性作为类别单位, 采集送检人、单位名称、联系电话、送检日期、鉴定要求、送检材料等信息, 生成收案号、物证编号等信息。检验流程信息管理:实现对送检案件的物证进行分拣, 确定鉴定专业实验室及鉴定流程, 对检验过程实行全程状态管理, 生成检验点编号、物证类别、检验手段、检验应用设备、应用时间、初检结论、复检结论、检验结论、鉴定报告等信息。检验物证信息管理:物证在检验过程中, 物证所处的状态 (收案状态、检验中、检验完成) 通过条码接收进行实时显示其信息状态。统计查询管理:包括案件统计查询、检验状态统计查询 (收案统计查询、检验统计查询) 、物证状态查询、鉴定结论统计查询等。

4.物证库信息单元

此单元作为物证实验教学、物证鉴定、案件侦破工作的连接单元, 实现物证数据从逻辑上直接进入专业数据库进行查询、比对等一系列的检验工作, 提高学生实验教学实战性及为一线办案提供案件的物证综合检验、鉴定。

参考文献

[1]傅学胜.实验室信息管理系统 (LIMS) 的进展与发展趋势[J].上海计量测试, 2003, 3.

[2]蔡明山, 彭楚武.高校实验室综合管理系统研究与设计[J].长沙大学学报, 2004, 4.

教学设计的功能与局限性 篇5

(1)教学设计的功能有哪些？

教学系统设计主要是以促进学习者的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等环节进行具体计划，创设有效的教与学系统的“过程”或“程序”。它既是教学中的一个重要环节，也是一项复杂的教学技术。学习教学设计具有十分重要的意义。①有利于教学理论与教学实践的结合

为了使教学活动高效、有序，人们一直致力于探讨教学的机制，对教学过程、影响教学的因素及其相互关系进行研究，并形成了一套独立的知识体系——教学理论。但这种理论偏重于理论上的描述和完善，对于教学的改进产生的是非直接的作用，因为理论到实践仍然是有距离的，而且实践是有丰富情境、发展变化的，有些时候也不完全能够套用现成的理论。学习理论亦是如此。被称为“桥梁学科”的教学设计学起到了沟通教学理论与教学实践的作用。一方面，通过教学设计，可以把已有的教学理论和研究成果运用于实际教学中，指导教学工作的进行；另一方面，也可以将教师的教学经验升华为教学科学，充实和完善教学理论，这样就把教学理论与教学实践紧密地结合起来。

②有利于教学工作的科学化，促进青年教师的快速成长

教学既是一门科学也是一门艺术。说它是一门科学，乃是因为教学是在科学理论的指导下进行，是能够通过建立在系统论思想基础上的科学方法——教学设计使理论转化为实践；说它是一门艺术，是因为教师可以凭借自己的经验和直觉选择适合的教学策略，通过自己的言传身教取得良好的教学效果，教师在教学中所展示的人格、语言魅力以及表现出来对课堂的游刃有余都给人一种艺术般的享受。要掌握这门艺术固然有天生的成分，但对于绝大多数教师来说却不是几年内所能达到的，尤其是对于青年教师。长期以来，青年教师的培养大多通过模仿和经验积累的方式，这种师傅带徒弟式的做法有其积极意义，但是对于提高青年教师教学水平的效果却是缓慢的，因为这种“只可意会，不可言传”的艺术往往很难通过传授得到，而连教学基本技能都不高的教师在教学中是很难有艺术可言的。

③有利于科学思维习惯和能力的培养，提高发现问题、解决问题的能力

教学设计是系统解决教学问题的过程，按照问题解决的一般过程：发现（鉴别）问题、选择和建立解决问题的方案、试行方案及评价与修改方案，可见教学设计和传统的备课有明显的差别。在利用教学设计优化学习的过程中，设计人员一方面要善于发现教学中的问题，用科学的方法分析问题，谋求解决的方案，另一方面需要在设计、试行过程不断地反思解决方案，在这个过程中科学思维习惯得以有效的培养，发现、解决教学问题的能力也会逐渐提高。此外，这种解决问题的方法、技术和思维方式具有很强的迁移性，可用于其他相似的问题情境和实际问题。因此，教学设计所带来的不仅仅是教学设计的基本原理和必要的知识，更重要的是设计人员从中领会到的解决问题的思维方式和科学态度，他将从中学会创造性地解决问题的原理和方法。

④有利于现代教育技术应用的不断深化，促进教育技术的发展

近年来，我国教育技术发展迅速，关注新技术应用研究的不仅仅是教育技术专业人员，教育技术实践应用的领域大大拓宽了。在这个广阔的研究与实践群体中，不乏那些仅仅将现代教育技术当作教学手段的改进、补充的人，由于对技术的盲目热衷而经历一些失败的尝试后，有人就开始怀疑一切新技术的应用，怀疑教育技术的存在价值。然而现代教育技术尤其是以多媒体和网络为核心的信息技术给教育所带来的不仅仅是手段上的革新，更重要的是对信息时代人才培养观念、人才培养方式的转变，引发了教育观念、教学内容、教学方式的深刻变革。教学设计作为教育技术学科体系的重要组成部分，是开发、管理、应用、评价其他四个研究范畴的基础，它将教学当作社会大系统中的一个子系统，强调在社会大背景下从整体出发来创设教与学的系统，关注技术要素对教学系统中其他要素（教学内容、教与学的方、评价手段等）所产生的重要影响，这使得人们对现代教育技术的认识更加深刻，关注深层次的信息技术与课程整合，关注多种学习方式的融合（即 Blending Learning 的思想）。因此，教学设计是一门将教育技术理论和思想方法运用于教学实践中的新学问，它有利于现代教育技术应用的不断深化，同时也使教育技术理论在总结实践经验的基础上得到升华与完善，从而促进教育技术的深入发展。⑤有利于教学过程最优化 ⑥有利于因材施教

⑦有利于大面积提高教学质量

⑧有利于让学生学会学习，发挥学生的主体作用 ⑨有利于教学反思，提高教学质量

教学反思是指教师依凭其课堂教学行动，不断探索和解决在教学实践中出现的问题，使自己的教学行为努力适应教师“学会教”和学生“学会学”的需要，从而努力提升教学实践的理解层次，并使自己成为学者型教师的过程，它是一种教学行为研究。教学反思开始于“问题”，实践于“探究”，结果于发现。如果说“问题”是展开反思的前提的话，“探究”就应该处于核心地位。教学反思本身就是一个探究的过程，在这个过程中，教师既是引导者，又是评论者，既是教育者，又是受教育者。通过反思，教师不断更新教学观念，改善教学行为，提升教学水平，同时形成对教学现象、教学问题的深层次思考和创造性见解，使自己真正成为教学的实践者和教学的研究者。

教学设计是指教师依据教育教学原理，教学艺术原理，为了达到教学目标，根据学生认知结构，对教学过程、教学内容、教学组织形式、教学方法和需要使用的教学手段进行的策略。

(2)如何认识教学设计的局限性？

科学技术与多功能设计 篇6

摘 要：科学设计是现代室内设计的基本方针。本文从功能分区在现代室内设计中的重要意义出发，分析了室内空间设计中功能分区的表现形式，提出了在科学设计理念引导下的室内空间功能设计手法，旨在为室内设计的科学发展提供多元化的理论支持，明确现代室内设计的发展方向。

关键词：室内设计；空间艺术；功能分区；设计手法；科学设计

功能分区是室内设计中极为重要的内容。随着社会的发展变化，空间功能分区问题已成为室内设计活动中的重中之重。设计师为使设计趋于科学化、规范化、合理化，满足业主的功能需要，常常在此耗费大量的时间和精力，寻求解决空间功能问题的最佳方案。然而，一些设计师却没有意识到功能分区的重要性，对空间功能的分析淡漠草率，产生了许多不合理的室内空间功能设计，导致设计方案失败。一个缺少合理规划的功能分区设计方案只会给人以华而不实的感觉，无法深层次地揭示空间的属性和用途。因此，设计师们需要在科学设计的引导下，对室内空间功能分区进行创新与发展，以满足当代社会人们的多重需求。而如何实现现代室内设计的科学发展，成为学术界和专业人士亟待解决的问题。

1 科学设计是现代室内设计的基本方针

室内设计要满足现代科学技术要求，符合现代社会生活气息，总是与社会生产力的发展相适应。现代室内设计处在建筑艺术与工程技术、社会科学与自然科学的交汇点，既有很高的艺术要求，又有很高的技术含量，并与一些新兴学科和技术因素的关系极为密切。其目的是创造出一个科学合理、功能完善、舒适健康、安全高效的空间环境，把满足人们在室内生产、生活、工作、学习、休息、娱乐等要求置于优先地位。

室内设计不仅是一门艺术，更是一门科学，是现代科技和文化艺术的综合产物，科学设计理念是现代室内设计的基本方针，对预示未来室内设计的发展趋势有着极其重要的作用。可以看到，在室内设计的发展过程中，各种设计风格不断兴起，设计方法和设计理念也在不断地优化和延伸，只有高度重视和尊重科学设计，才会对设计的发展起到积极的推动作用。然而，在社会不断发展变化的今天，人们的需求也在不断改变。对于正确设计方法的探究，没有一个恒定的标准可言，但是永恒不变的是对人的全力关注，充分考虑空间功能要求，满足人们的物质和精神功能的双重需要。

现代室内设计，重点是在科学技术的基础上追求技术与艺术的结合。因此，对于现代室内设计的研究，必然受到新兴科学发展的影响。室内设计置身于现代科学技术的背景之中，人们的价值观和审美观发生了改变。要更好地创造出适于人们使用的空间，就必须最大限度地积极运用现代科学技术的最新成果。

2 功能分区在现代室内设计中的重要意义

功能分区是室内设计中首先要考虑的重要问题，是整个室内空间设计的精髓所在。处在科学技术快速发展的今天，人们对自身存在的空间功能要求也越来越高，设计师需要充分了解原有建筑设计的意图，对建筑的总体布局、功能分析、人流动向、结构体系等有深入的理解，然后对室内空间和平面布置予以完善、调整或再创造，才能实现、协调好空间功能之间的转换关系。因此，为了适应现代室内设计的更新变化，在平面布置和功能分区时，设计师应遵循“适用、经济、绿色、美观”的八字方针，掌握空间的性格特征和设计的主旨思想，做到对空间功能的科学规划和巧妙构思，根据室内的空间条件以及人们的行为规律和生活方式，创造出一个科学合理的空间环境。

室内设计的发展历史悠久，时代的变迁留下了诸多的思考内容。室内空间环境不同，使用要求也各不相同。在现代室内设计中，应该遵循满足功能要求的基本原则，了解目标对象的经营模式、行为规律和生活方式，利用好空间中的每一寸面积，认真思考，严密推敲，努力探究，创造出更适用于人们生产、生活、工作、学习、休息、娱乐的空间环境。在这样的室内空间中，人们才会从生理和心理上产生更加惬意舒适的感受，体验到设计的科学性、先进性和优越性，享受设计给人们带来的高品质生活。

3 在室内空间设计中的功能分区表现形式

功能分区是根据每个空间的设计要素，经过对空间功能的分析得出的相应空间安排和功能划分，将室内空间有序组织起来。其最终结果直接受到设计师对功能的界定和理解的影响，避免了不同行为之间的相互干扰。以“功能要求”为目的，使得设计目标更明确。在室内空间设计中，针对功能分区的不同需求，得出以下的表现形式：

3.1 空间结构的改造

室内设计不仅是对空间环境的美化装饰，更是对空间功能的合理利用。科学划分空间区域，已经不仅局限于技术和艺术的领域，还应体现人的空间视觉感受和行为知觉。因此，空间结构的改造是在分析空间功能的基础上，为了满足使用特性以及空间最大化利用所采取的措施，从而建立一个相辅相成的空间环境。空间结构的改造，主要是空间的加减法运用。例如，墙体的整体移动或部分移动；墙体的部分凹入或凸出；对原来墙体进行整体加厚或削薄；对某些墙体的一部分保留，另一部分在空间结构允许的情况下拆除掉；也有一些公共空间为了体现内部形象更加直观的表达，保留结构本身的特点，对室内空间进行维护和修整，从而带来品牌上的新的体验；为了更好地适应室内空间系统，一些空间会在形式上进行改变或重塑，这对空间结构的改造较大，完全抛开了旧空间的特征，赋予其全新的功能，从而展现出自身独特的魅力。

3.2 平面布置的组织

平面布置的组织是室内设计中最常见的一种空间规划方式。基于空间功能的结构分析，塑造空间的和谐稳定要主次分明，整体布局要注重功能完善和比例协调，摒弃完全靠感觉来划分空间的方式，通过对空间区域进行定性与定量分析来规划其体量大小、虚实交替和构造疏密。相互作用的空间关系应满足对称均衡、调和对比、节奏韵律和多样统一的形式美法则，这样的空间处理会给人充分的满足感和意境美，明确表达出空间的层次关系。另外，平面布置形成的空间形态会带给人不同的心理感受，為了规避一些不良设计产生的空间矛盾，设计师需要巧思构想，注重把握平面布置的组织，遵循创造性思维的科学方法，才能使功能分区保持合理性。

3.3 立体布局的规划

在室内设计中，其功能要求仅靠平面布置组织的方式是远远不够的，需要运用立体布局的规划来改造和完善空间。例如，一些较大的空间在组织人的活动流线时，常把人流量大的空间从立体关系中错开，将人们大量使用的空间按照一定的立体方式进行安排。然而，一些空间的使用性质不同，人的活动也有动静之分，最普遍的方式为封闭式分隔、半开放式分隔、象征式分隔、弹性分隔、局部分隔、列柱分隔、绝对分隔、相对分隔、利用基面或顶面的高差变化分隔等。其中，象征式分隔、弹性分隔、局部分隔、相对分隔等属于虚空间，可以运用不同的材料来隔断与使用者主要活动的区域。例如，花格、绿植和移动的屏风，融合使用者的感觉，体现空间活力；而橱柜隔断的镂空设计能够增添室内的通透感和层次感，成为空间中的一道风景线。

3.4 综合形式的运用

功能分区中合理划分空间的方法很多，而一些空间需要充分考虑其内部功能。这就要求运用综合形式来处理一些复合的空间，即有的空间要按平面布置方式来设计，而有的空间要按立体布局方式来处理。例如，酒店空间设计除了满足人的住宿之外，还应满足人在商务活动和娱乐活动中的各项要求，既要保证有安静舒适的休息环境，又要有公共活动的使用场所。需要考虑到本身建筑的特点，对空间内部的结构修整完善，分析功能要求，采用平面组织方式将其内部空间合理划分，达到空间上的平衡关系，再对主要活动区域作进一步规划，协调主次，减少功能空间的相互影响，以避免造成室内人群活动的不便。因此，协调空间综合形式的运用十分重要，它既能保持每个功能空间的独立性，也能增加每个功能空间的灵活性。

4 科学设计引导下室内空间功能设计手法

科学设计引导下的室内空间功能设计，正成为一种独特的设计手法，在与空间的功能要求融合中不断发展，而功能分区是以使用者的物质需求为基准，包括生产、生活、工作、学习、休息、娱乐、饮食等生活方式。想要完善室内空间功能的设计手法，调整其平面布置，让功能分区更符合人的空间活动尺度，使人们对生活的理解更加真实，就要根据不同的功能空间，根据使用者各不相同的要求，表现出多样化的功能形式，科学规划整体空间区域，减少空间的相互影响，真正达到科学合理利用空间的目的。

4.1 功能分区，准确定位

对室内空间进行功能分区，需要着重分析空间内部的功能要求，在弄清空间的构成元素之后，可以先对空间区域功能进行分析，深刻了解此空间内应设置的一些功能需要，从空间的不同层面入手，探究空间的主次、疏密、动静、公共与私密等关系，以符合人的行为活动和使用者的要求。例如，居室住宅中的功能分区，应考虑设有玄关、客厅、餐厅、厨房、卧室、卫生间、书房、阳台等基本功能空间。

4.2 结构改造，塑造空间

明确了功能空间的关系，需要进一步分析空间是否需要进行结构改造。因为，空间中原来的构造总有或多或少的缺陷，当然客户对自己的房屋也有不满意的结构处理，想要创造一个舒适温馨的家庭，彰显自己独特的个性，塑造符合自身风格的空间环境。另外，也有业主对个人房屋内部采用不同的装饰技法，要求在色彩和灯光的处理十分严格，这种情况下的空间关系会发生改变，也就使得实体空间发生根本性的转变。

4.3 空间走向，综合分析

空间走向受到人的活动范围和行为规律的影响，往往需要进行全面的综合分析，这是设计师必须考虑的关键问题。例如，客厅作为休息、会客的重要场所，是室内使用率最高的空间，其朝向非常重要，朝南方向的客厅不仅给室内空间以充足的阳光，也显得该空间内部整洁明亮、健康舒适；在一般的住宅设计中，卧室也是以南向为最佳朝向；而厨房和卫生间也值得人们关注和重视，厨房多油烟，短时间内很难依靠自然风将油烟全部排出，最好不要选择北向，卫生间比较潮湿，为保持通风和采光，最好要避免选择西向。

4.4 空间尺度，把握平衡

空间对人的精神层面有很大的影响，空间尺度在室内设计中也有重要的意义，尤其是要考虑好空间中的绝对高度和相对高度。对于空间中高度的把握，应根据人的活动情况和行为规律来分析。人们在高度相对较低的空间中，会产生压抑感和紧张感，而空间高度过高甚至于空间空旷，则会让人没有安全感。另外，要控制好空间高度，还要与空间的面积比例相协调，注重内部的尺寸，保持适当的比例关系，营造温馨又亲和的空间氛围。

4.5 空间分隔，科学规划

在对室内空间作出相应的功能分析之后，就应综合考虑空间的设计元素，采用娴熟的设计技巧，对空间环境的色彩、材料、光影、陈设等进行设计，并对空间功能进行分隔，主要有绝对分隔、局部分隔、弹性分隔等方式。无论哪种空间分隔，都应充分考虑空间特征、功能要求和使用性质，考虑到艺术造型特点和生理心理感受，将空间分隔与功能分区联系起来，合理设计空间形状和空间大小，完成室内空间功能分区的科学规划。

4.6 流线组织，布局合理

流线组织主要考虑人的交通流线，是功能分区中需要重点解决的问题。在对室内空间进行功能分区时，应使流线组织直观而不散乱，做到导向明确、布局合理、科学规划，用草图的方式对功能空间进行分析，模拟不同空间的组织情况，或对功能空间划分的数据进行认真分析，做出柱状图或饼状图来表达每个功能空间在整个大环境中所占的比例关系，突出主次，优化选择，并且协调相互之间的作用和影响。例如，餐厅中用餐者流线、商店中顾客流线、展览中参观路线等，空间功能特征是完全不同的，这就出现了一些集中式的流线方式和分散式的流线方式，但都有一个合理组织大量人流进出的问题，必须满足各种工作模式和使用程序的功能要求。

5 结语

室内设计是一个内涵深广、边缘综合的专业。面临一个新的发展时期，我们更加需要明确室内设计所承担的责任和义务，使室内设计向专业的深度、广度的方向发展。现代室内设计充分运用当今最新的设计原则和设计手法，贯彻科学发展观，坚持生态文明、以人为本的设计理念，体现绿色设计、人文设计、科学设计的现代精神，创造出科学合理、功能完善、舒适健康、安全高效、适用经济、满足人们物质和精神功能需要的适用于人类生产、生活、工作、学习、休息、娱乐等要求的空间环境，社会必然朝着更好的趋势发展。研究室内空间功能分区的设计手法，需要更加合理的科学设计理念，才能设计出优秀的作品。本文旨在为室内设计的科学发展提供多元化的理论支持，希望设计师们能够明确现代室内设计的发展方向。

参考文献：

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科学技术与多功能设计 篇7

随着职业教育教学理论的不断改革与发展, 逐渐产生了面向职业教育的教育技术应用范式, 即将“技术 (Tech-nology, T) ”、“学习者 (Learner, L) ”、“职业行为 (Vocation-al Behavior, VB) ”和“职业文化 (Vocational Culture, VC) ”四要素相整合, 简称“T-L-B-C”研究范式。该范式吸收了人类学、生态学、社会学等相关理论的思想, 在情境学习、体验学习、活动理论等基础上提出。它既能反映教育技术学本身的研究属性, 又能在职业行为视野下强调技术、理论、技能和学习者之间的契合, 从而深层次地关注职业教育学习者。基于此范式, 信息技术与职业教育正走向融合, 尤其是虚拟现实技术正逐渐成为职业教育教学环境创设的主流技术。基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学 (简称I-VRVE) 在学习内容表征、学习环境设计、学习过程体验、实践共同体重构等方面都有较大差异。本文基于“T-L-B-C”研究范式, 论述“I-VRVE”的内涵、功能、教学设计结构和模式。

1 基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学:内涵与功能

1.1 基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学内涵

职业教育一体化教学是指以职业技能为培养目标, 以职业需求为导向, 以技能训练为核心, 将理论与实践内容一体化设置, 讲授与技能训练一体化实施, 教室、实验室和实习工厂车间一体化配置, 专业知识、操作技能与职业要求一体化训练的教学模式。

而基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学是指实习者在在虚拟环境下中构建动态的实践共同体, 参与到工作任务、过程和环境中进行交互、操作和体验, 从而实现职业知识与技能、职业过程与方法、职业情感与文化统一的学习过程;是促进学生认知能力发展和建立职业认同感相结合, 理论性与实用性相结合, 符合职业能力发展规律与遵循技术、社会规范相结合的方法论。

从“T-L-B-C”研究范式出发, 可以得到对该内涵的清晰理解:

(1) 技术 (T) 。主要包含两层含义:1 虚拟现实物化技术;2教学方法、设计与策略等智化技术。通过一体化教学实现物化与智化技术融合, 为个体与职业文化的融合、理论多形态表征、技能多形式训练与交互、实践共同体协作与构建提供平台。

(2) 学习者 (L) 。学习者是学习的主体, 是个体与共同体的融合, 是教师、学生及企业 (社会) 人员的融合, 实现了学校教育、基于工作场所和基于社会三层职业教育形式的融合[1]。

(3) 职业行为 (VB) 。职业行为不是简单的工作行为, 而是以职业技能活动为逻辑体系, 实现理论与技能训练的融合, 形式化与缄默知识的融合, 以及听觉、视觉、触觉和感觉的融合, 是理论与技能的一体化表现形式。

(4) 职业文化 (VC) 。主要包含5层涵义:1学习者成长历程所赋予的个体文化属性;2学习者学习相关知识的前认知水平;3行业所孕育的职业文化和企业文化;4虚拟现实技术所模拟的岗位属性;5学习主体各成员之间的文化碰撞所产生的新文化。通过一体化教学, 实现个体文化与职业文化-个体属性与岗位属性-虚拟与现实情境-前认知与学习内容的融合。

1.2 基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学功能

一体化教学是职业教育中的典型教学模式, 虚拟现实技术为其提供了技术可能性和现实操作性。在“T-L-B-C”范式下, “I-VRVE”具备以下功能和特点:

(1) 情境创设:感知性与过程性。虚拟现实技术能创设情境, 解决职业教育教学中学习场景与工作场的鸿沟问题。学习者通过多感知能解决以下两类问题:1实操实训中危险太大的问题, 如化工流程、运载工具驾驶、高压线路维修等;2小概率事件再现难、一现就损的问题。其所创设的情境突破了时空限制, 一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程, 能在很短时间内呈现给学习者。同时, 学习者可进入物体内部进行观察, 如进入虚拟的分子、原子、航天工作站等, 如同在工作场一样, 与工作过程进行交互。基于虚拟现实技术的一体化教学为学习者构建了一个真实的学习环境。

(2) 技能训练:交互性与智能性。虚拟现实技术具有强大的交互功能, 面对高额的训练成本, 学习者可通过虚拟交互解决以下3 类问题:1 实操实训中成本太大的问题, 如实操实训实施设备投入大, 现阶段无法满足需要;2实操实训周期长, 教学时间难以支持的问题;3实操实训中需要反复练习的问题。同时, 虚拟现实技术能将技能训练过程智能化, 及时跟踪、反馈学生的实践结果, 就像一个无形的教师在身边随时提供个性化指导, 以帮助学生建立正确的映像, 将头脑中的定向映像以外显的职业行为表现出来, 提高技能训练的效率和效益。

(3) 情感浸润:沉浸性与体悟性。虚拟现实技术创设了真实的情境, 职业道德、情感、纪律浸润其中, 学习者通过操作体验, 可解决以下两类问题:1职业道德虚幻问题;2职业身份认同缺失问题。同时, 虚拟现实技术为学习过程体验提供了可能性。体验是一种思维方式和学习过程, 能体验职业行为的过程性和历时性, 职业内容的有象性和具体性、职业情感的可体验性和可感受性、职业技能构成的多样性、职业智慧的灵活性。体验是一种认识活动, 学习者已有的认知结构与新对象交互作用, 经由体验、觉悟、重组而能达到新的认知结构和操作水平[2]。

(4) 因材施教:自主性与缄默性。虚拟现实技术创设了个人学习空间, 学习者可以根据实际情况自由掌握学习进度与深度, 通过自主操作为因材施教提供了现实可能性。同时虚拟现实技术为缄默知识的习得提供了机会。缄默知识是无法用语言表达的非系统化知识, 其具有情境性、默会性、个体性、非逻辑性、偶然性等特征[3]。每一位学习者在学习过程中所获取的缄默知识都是有差异的, 而对职业生涯的发展又非常重要。

(5) 学校-工作场- 社会:社会性与联通性。职业是职业教育的起点, 职业教育的社会功能是使人与职业相结合。这一结合高于人与知识、人与技术、人与技能的结合, 故而职业教育的层次和范畴必然高于学科教育、技术教育、技能教育。这一结合是自然人变成社会人的必经阶段, 是形成社会现实生产力的主要途径。基于虚拟现实技术的一体化教学, 特别是网络协同分布式技术的应用, 联通了学校、工作场和社会3个层面的职业教育, 为人的社会属性的转变提供了一条通道。

综上所述, 情境创设与技能训练一方面充分体现了技术的功能, 另一方面实现了文化的习性。情感浸润再一次实现了文化的影响功能, 而因材施教体现了学习者中心。“学校-工作场-社会”的联通, 真正实现了教育培养“完整人”的终极目标。

2 基于虚拟现实技术的一体化教学:教学设计

2.1 基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学理论基础

“T-L-B-C”研究范式认为学习是学习者在实践共同体[4]中通过活动与体验[5]实现理论与技能相融合的过程, 强调“四要素”的统一。因此, 虚拟现实技术支撑下的一体化教学强调学习者的体验, 强调学习者在此过程中的交互、活动与反馈。

2.1.1 活动理论

活动理论是前苏联心理学家鲁宾斯坦、维果茨基、列昂节夫等根据辩证唯物主义哲学体系对心理学认知观点的重构, 是分析和理解人类活动的一般性概念框架, 也是一个描述性工具。当前, 诸多学者都在用活动理论分析和研究各种不同形式的人类实践活动。活动理论同样可以用来分析与指导基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学, 具体体现在以下几个方面:

(1) 活动理论研究的基本内容是人的活动过程, 其把人类的一切行为都看作是活动并加以分析, 包含6个系统要素 (主体、客体、共同体、工具、规则和劳动分工) 。对于教学这一具体形式而言, 也可以把教学活动划分为对应的要素[6]:1主体即学习者;2客体即职业行为;3共同体即教师、伙伴及其他人员;4工具即虚拟现实环境;5规则即教学交互中协调主体与共同体的一种约定或协议;6分工即学习者与伙伴共同完成目标而协作完成的任务。

(2) 活动理论认为人的心理发展与人的外在活动是辩证统一的, 而虚拟现实教学环境为认知结构、心理活动及其职业行为的外显提供了平台。

(3) 活动理论强调中介工具的作用, 虚拟现实技术恰好扮演了这样的角色。

(4) 活动理论中对内化与外化的强调通过虚拟现实技术去促进学习者对知识的理解和技能的形成。

(5) 活动理论中共同体与分工合作的思想, 启示教师应与学习者一起参与到学习过程中, 同时通过分工合作的方式解决个体差异的问题。

(6) 活动理论中关于活动层级的主张要求一体化教学中的项目和任务应该切割成不同层级、不同形式的微观活动。

2.1.2 体验学习理论

关于体验学习, 美国心理学家库伯用4个元素构建了理论模型。该模型中体验学习追求的不是对知识体系的现成储存, 而是强调学习主体的感性参与, 它关注教学的过程及情感体验, 注重个体经验与新知识的互动来促进学习, 特别注重利用技术对社会情境的营造和模拟。

学习者作为场景中的角色直接参与到共同体 (工作或生活) 的实践中, 在一次次观察、行为、体验、反馈、修正中逐渐积累作为共同体成员的经验, 逐渐从边缘到共同体的中心。虚拟现实技术为体悟学习认知活动提供了技术支持, 一体化教学为认知过程提供了教学形式。

2.1.3 反馈原理

反馈原理是系统科学的主要原理之一, 其认为任何系统只有通过反馈才能控制系统以及最优化。一体化教学也是一个系统, 它是一个由教师、学生、职业行为、虚拟环境四大要素构成的信息传播系统。具体的课堂教学反馈证明[7]课堂反馈对教学有明显的促进作用, 一方面可以使学习者在学习活动中不断地调整行为, 始终指向学习目标和方向;另一方面可以使教师掌控教学情况, 改进教法, 提高质量。在I-VRVE中, 技术为反馈提供了物化技术, 反馈将有效促进职业教育一体化教学。

2.2 基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学设计模式

“T-L-B-C”研究范式认为, 只有在职业文化背景中的、以活动为导向的教学才是最自然和最有意义的活动。虚拟现实技术环境下的教学活动设计都是建立在对教学系统内部复杂关系分析这一基础上的。结合以上教学结构模型, 本文总结出虚拟现实技术支撑下的职业教育一体化教学设计模式, 如图1所示。

此教学设计模式具有以下内涵:1遵循“以学为主体、以教为主导”的原则。教师在教学过程中, 主要承担教学、布置任务、演示讲解、现场指导和总结启发的作用, 学生主要通过“观、做、探、思”等参与教学活动, 体悟学习内容和过程;2遵循迪克—凯瑞模型的教学设计分5个阶段:分析、设计、开发、实施与评价。职业研究是职业教育教学中的特殊内容, 也是一体化教学的起点, 属于职业文化 (C) ;3职业资格研究是为了分析行业目前的发展特点、经济运行、主要竞争企业等, 全面了解获取与工作有关的详细信息的过程, 得出典型工作任务, 从而为教育教学作准备。在此基础上, 分析教学目标、学习者特征和虚拟现实环境, 描述学习任务;4在设计与开发阶段, 即要设计情境以多形式表征理论知识, 设计工作过程让学习者体验并训练技能, 设计学习者与学习资源、师生、生生、人机等之间的交互反馈形式, 一体化综合设计表现出真实的职业行为;5学习者在虚拟现实环境中, 根据教师布置的任务, 进行自主学习, 提出教学反馈;6学生在教师的课堂讲授下进行仿真训练, 即一体化教学;在教学活动中融合知识点和操作技能, 学习者初步掌握理论知识和操作技能;7经过过程性评价合格后, 学习者进入独立或与其它同层次学习者协作操作训练阶段。若不合格, 在教师或同伴的帮助下继续进行上一个学习活动;8过程性评价和终结性评价合格的学习者进入下一个学习项目, 不断修正、提高和完善;若不合格, 则返回上面两个学习活动中的一个。

3 结语

在“T-L-B-C”研究范式下, 虚拟现实技术作为一种新兴的教学媒体应用到职业教育一体化教学中, 将带给职业教育崭新的思维, 具有较强的教育和社会意义:一是虚拟现实技术突破了时空的限制, 构建了开放而真实的学习环境[9];二是虚拟现实技术让学习者在体悟中改变了学与教的方式, 符合职业教育强调生产实践的要求, 培养了学习者解决实际问题的能力;三是虚拟现实技术改变了实践共同体内部约束方式, 给“体悟”的管理与制度创新带来了契机[10]。实践共同体的建构并不意味着学习者一定要同时存在, 也不是绝对的个性化学习, 它意味着对学习活动系统的参与与体悟, 其中学习者共享着对学习内容、学习方式的理解, 知道他们的所作所为在生活中意味着什么, 个体在情境中体悟时是更大的集体的一部分, 同时一个实践共同体也是更大的集体———产生意义或价值的社会———的一部分;四是基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学联通了学校、工作场和社会, 为国家职业教育顶层设计的重构提供了现实基础;五是虚拟现实技术为学习理论的新发展提供了空间。基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学与学习科学的原理是一致的。它为学生创造一种能够在做中学、能够及时得到反馈并不断地提炼个人的理解, 以及便于建立新知识的环境。其能帮助学习者把难以理解的概念可视化[11], 能够用虚拟现实工具提高学习者对概念的理解以及从学校环境迁移到社会和工作场的可能性。

摘要：基于“T-L-B-C”研究范式, 从职业行为与体验的角度, 分析了基于虚拟现实技术的职业教育一体化教学过程;以学习者为中心为出发点, 阐释了该过程的内涵与功能, 构建了教学设计模式, 进一步丰富和发展了职业教育一体化教学体系。

关键词：虚拟现实技术,职业教育,一体化教学,教学设计

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科学技术与多功能设计 篇8

关键词：工程技术研究中心,网络信息管理系统,B/S模式

甘肃省于1996拥有第一个工程技术研究中心 (以下简称“工程中心”) 。在十几年的建设实践与探索中, 秉承“创新、产业化”的工作方针, 探索科技与经济结合的新途径, 加强科技成果向生产力转化的中间环节, 已取得了显著的成效, 为提高全省的科技创新水平, 增强经济发展后劲发挥了积极作用[1]。截至2011年, 甘肃省共建设工程中心99个。随着甘肃工程中心建设规模的快速发展以及各工程中心科技产出的层出不穷, 而目前工程中心管理工作的人工操作, 费时费力, 工作效率远远不能适应其内部业务发展以及科技管理部门评估管理的需求, 在一定程度上影响了管理效率和发展。因而, 建立一种规范、便捷的网络数字化管理系统, 实现工程中心内部管理以及科技管理部门评估管理的规范化、数字化、科学化, 提高工程中心的管理效率, 促进工程中心的规划发展已显得刻不容缓。目前, 国内还没有此类网络信息评估管理系统的研究成果可供借鉴, 因而, 本文根据甘肃省工程中心建设和发展的特点, 研究开发适应甘肃省工程中心评估管理需求的网络信息系统, 以期实现全省工程中心内部管理以及科技管理部门评估管理的数字化、科学化, 提高全省工程中心管理效率, 促进工程中心的快速发展, 为甘肃省的科技合作与创新提供强有力的信息基础支撑环境。

1系统模块的确定

根据工程中心的目标、任务、发展状况以及今后发展需要, 经过细致的调研, 筛选确定系统模块结构如图1所示。

2系统功能分析

针对甘肃省工程中心内部管理以及科技评估管理部门的需求, 此系统设计了数据填报子系统 (用户版) 和评估管理子系统 (管理版) 。

2.1数据填报子系统 (用户版)

此系统主要是工程中心用户按年度填报数据和上报提交的平台, 它主要由用户登录、数据填写、数据上报、历史查询、报表打印等功能组成。

用户验证:为了避免用户的重复注册, 系统采用《甘肃省科技计划项目管理系统》账号实现身份验证, 并获取相关的用户数据。

数据填写:工程中心用户按年度填报相关统计数据, 要求各数据项能用标签分类, 表格页封和基本情况可导入上年度的填写数据, 各数据项均有数据平衡检查功能, 特别是科技产出中的获奖情况和人才培养与队伍建设中的人才队伍情况数据, 要关联验证获奖成果登记表和人才队伍情况一览表。

数据提交:用户填写数据完成后提交系统。管理版系统将把用户提交的信息汇聚为正式的统计数据。

历史查询:用户可以查询到各年提交的数据信息。

数据打印:用户数据提交后, 可以用WORD格式下载打印已填写的报表数据。

2.2评估管理子系统 (管理版)

此系统主要是科技管理用户汇总、评价工程中心成果数据的管理平台。它主要由管理员登录、查询、数据审核退回、分类数据统计、数据格式转换、指标维护、模板控制等功能组成。

管理员登录:通过系统设定的管理用户, 科技管理人员可凭相关的用户名和密码登录系统, 进行各项管理操作;

查询:管理人员可根据名称和年度查询各工程中心正式提交的实验室数据, 能够进行数据的修改和查看操作;

数据退回:对不符合要求的数据可进行退回修改的操作;

分类数据查询统计:此功能是本系统的核心功能, 可按照工程中心类型、技术领域、名称、数据统计起始年度和截止年度选项, 组合查询所需要的数据;同时按照人员基本情况、人员学历与职称情况、固定人员年龄职称结构、收入与支出情况、资产与负债情况、50万元以上设备情况、承担科研任务情况统计、资金到位情况、研究成果情况、获奖成果情况、课题开放情况、学术交流情况、高层次人才情况、学位点建设与人才培养情况、问题及发展对策类别, 进行数据的汇总统计。

数据转换:系统将用户填报的html的结果格式转换为Word和Excel数据格式供用户打印和管理用户二次统计加工。

数据指标维护:可对实验室的各类统计数据项进行添加和删除, 便于对指标体系进行即时更新。

模板控制:用于控制用户数据填报表格样式和用户检索结果的输出基本版面的数据项。

3系统的实现

3.1系统开发环境

1) Web及应用服务器采用Apache 2.0, 客户端计算机使用IE5.0以上的浏览器。

2) 服务器端数据库选择Microsoft SQL Server 2005, 改数据库具有如下特点:对指定数据存取快;保证数据库一致性和完整性;统一的语言, 可用于所有用户的DB活动模型;所有主要的关系数据管理系统都支持SQL语言[2]。

3) 使用PHP 5.0和Javascipt 2.0作为开发语言。

3.2系统体系结构 (如图2所示)

系统采用B/S/D三层体系结构, 客户 (请求信息) 、程序 (处理请求) 和数据 (被操作) 被物理地隔离。客户层由Web浏览器组成[3], Web浏览器用于显示系统的界面。三层结构具有更好的移植性, 可以跨不同类型的平台工作, 允许用户请求在多个服务器间进行负载平衡。三层结构中安全性也更易于实现, 因为应用程序已经同客户隔离。

3.3系统组件

3.3.1 数据填报组件

数据填报组件是用户填报数据的处理程序, 主要有以下组件或文件构成, 见表1。

3.3.2 评估管理组件

管理组件是科技管理人员审查数据并进行汇总评价的处理程序, 主要有以下组件或文件构成, 见表2。

3.3.3 采用的关键技术

1) 基于XML格式存储和XQuery数据检索技术

在本系统中, 对任意建立的工程中心数据记录内容采用了统一的XML格式进行存储, 各资源字段内容统一存放在XML格式的字段中, 具体格式见表3。

与传统结构化的sql查询不同, 要提取中xml字段内的内容, 必须采用XQuery查询语法和单独的数据库库驱动程序, 在Microsoft SQL Server Driver for PHP Team中所提供的专用驱动程序中, 重要的数据记录定位函数没有提供, 使得本系统不能以传统方式提供分页查询, 在实现这个系统时, 主要依托了sql server中的T-SQL给予解决。此外, 由于XQuery与XPath检索技术中并不支持字段的分组功能, 采用T-SQL和XQuery相结合的办法实现了XML格式下的分组查询。

2) HTML、WORD、EXECL数据转换技术

利用XML支持多种应用格式的特点, 以XML格式为转换重点, 实现了数据从HTML格式向Word、Excel格式转换, 方便用户对于最终数据的打印和二次处理, 极大的简化了系统用户操作。

4结语

采用基于B/S模式的体系结构, 能够发挥B/S模式在Web技术中的优点, 实现易维护和易操作性, 界面友好、信息查询灵活、方便, 数据存储安全可靠, 具有较高的实用价值。随着工程中心的发展, 数量不断增多, 此系统大大提高工程中心内部管理和科技部门评估管理的效率, 在社会上将有一定的推广应用价值。

参考文献

[1]甘肃省工程技术研究中心管理办法[Z].

[2]王权.基于B/S+C/S模式的期刊网络采编系统研究及其应用[J].图书与情报, 2010, 23 (6) :94-96.

语音合成技术的功能设计和实现 篇9

现在, 随着电脑的普及和互联网的广泛应用, 网络上的资源越来越丰富、越来越全面, 越来越多爱好读书的人将目光从以前的纸制书本投向了电子书籍, 这不仅节省了寻找书本的时间, 而且节省了读书的开支。可是, 问题也随之而来, 长时间使用电子设备看书对人们的视力影响极其不好, 越来越多的年轻人早早地戴上了厚厚的近视镜。如果有一种方法, 既能满足人们阅读网络上种类齐全、价格便宜的电子书籍, 又能很好地保护人们的视力, 该有多好。

利用语音合成就能满足人们的这个需求。语音合成就是人工通过一定的机器设备产生出语音, 它是人机语音通信的重要组成部分。语音合成研究的目的就是制造一种会说话的机器, 解决的就是如何能够让机器像人那样说话的问题, 使一些以其他方式表示或者存储的信息能够转换成语音, 让人们通过听觉而方便地获得这些信息[1]。

现在, 科学家们已经搜集并录制了大量的不同语种的单词和词汇到合成的语音库中, 一些技术成熟的公司已经将所需的关键技术点封装成函数供语音开发人员调用, 编程开发人员只要掌握了调用该函数的方法和相关的注意事项, 通过相应的SAPI接口正确调用函数就能够完成文本到语音的转换[2]。

目前, 语音合成技术已经十分广泛地应用到了各个领域上。语音合成技术比较成熟的有美国微软公司、我国科大讯飞公司等, 其中微软已经公布了部分语音合成及识别所调用的函数和相应的调用文档, 现在市面上一般的语音方面的产品也主要以微软提供的SDK为根本。因此笔者以微软的SDK为例, 讲述如何完成文本到语音的转换。

2 SDK和SAPI

2.1 SDK简介及其配置

Microsoft Speech SDK (微软标准语音开发工具) 是微软公司为开发Windows平台上的语音应用程序而提供的软件开发包, 它主要兼容了Win32的语音应用程序编程接口 (Speech Application Programming Interface, SAPI) 、编译和调试语音应用程序的工具以及帮助文档。目前几乎所有的文本朗读工具都是使用这个SDK开发的, 语音合成已经在一定程度上得到了广泛使用[3]。

Microsoft Speech SDK可以在微软的官方网站上免费下载, 目前的版本是5.1, 为了支持中文或者其他语种如日文, 还要把附加的语言包 (LangPack) 一起下载。然后安装Microsoft Speech SDK version 5.1后在C:Profram FilesCommon FilesMicrosoft SharedSpeech目录下找到sapi.dll, 并将sapi.dll复制到项目文件下。还有一种方法是使用向导将sapi.lib手动添加到项目中去, 如果下载不到sapi.dll, 可以采用添加sapi.lib的方式下面介绍的例子都是采用第二种方式, 注意只有正确配置SDK才能完成文本到语音的成功转化[4]。

2.2 SAPI简介

SDK提供的Speech API (SAPI) 的两种基本类型是API for Text-to-Speech和API for Speech Recognition。其中API for Text-to-Speech就是文本语音转换 (Text To Speech, TTS) 引擎, TTS可以将文本中的字符或者文档合成为语音并“说”出来, 通过它可以很容易地建立功能强大的文本语音程序[5]。

应用程序可以通过ISp Voice COM接口控制使用TTS。应用程序一旦建立了ISp Voice对象, 它只需调用ISp Voice::Speak来从文本数据生成语音。另外, ISp Voice接口同样提供了多种方式来改变程序所发出的声音、音调和其他属性, 例如IS-p Voice::Set Rate改变语音速度, ISp Voice::Set Volume改变语音音量等[6]。

除了ISp Voice接口之外, SAPI同样提供更多的高级TTS应用———通过手动控制COM接口。

3 ISp Voice接口详解

3.1 ISp Voice接口调用步骤

ISp Voice是COM标准提供的一组对语音操控的接口, 它是由微软架构在COM之上的SAPI实现的。调用ISp Voice接口大致分为5个步骤:一是初始化COM (由于ISp Voice是COM标准中提供的接口) ;二是获取指向ISp Voice接口的指针;三是通过该指针控制TTS引擎;四是释放指针;五是关闭COM接口[7]。

3.2 ISp Voice接口调用代码示例

下面这段代码示例就是为了让大家更清晰更具体地了解如何获取ISp Voice接口指针, 并利用其操作SAPI中的TTS (文本合成语音) 引擎, 同时作为初学者也可以在这个基础上练习如何使用此接口。

注意:一定要先释放指针, 然后再关闭COM接口, 否则程序很有可能会发生崩溃。

3.3 Isp Voice接口常用方法

成功调用ISp Voice接口后, 接下来就可以使用ISp Voice的主要函数控制语音阅读了, 下面给出的是ISp Voice的几种常用控制方法[8,9]。

Set Voice () :设置综合文本所使用声音的特性。默认时, ISp Voice可以使用控制面板里面的语言属性来进行设置里面的设定。

Speak () :阅读文本或文档的内容, 其中它的第二个参数可以设置为同步或者异步, 两者的主要区别在于, 同步不可以实现对语音的适时控制, 而异步则可以实现对语音的适时控制, 大多数程序使用的都是异步方式。

Set Rate () :设置实时阅读速度。

Set Volume () :设置实时阅读音量。

Set Voice () :设置发音人。

Get Status () :获取当前所读状态信息。

Pause () :暂停发音。

Resume () :恢复发音。

……

4 语音阅读的实现

笔者基于微软Speech SDK中的SAPI内TTS引擎, 设计实现了语音阅读系统及其软件。TTS引擎可以根据输入的字符串自动合成与之相对应的语音并输出。该语音阅读系统能够将接收到的文字 (AN-SI或UNICODE标准) 串或者字符串传入引擎内来完成文本到语音的转换。该语音阅读系统的界面开发应用微软基础类 (Microsoft Foundation Classes, MFC) 完成[10,11,12]。

该语音阅读软件主要实现对输入字符或从电脑上载入的文本文档等进行汉语、英语、日语以及混合发音的阅读, 并且可以随意切换发音人, 调节阅读的语音音量和语音速度, 还可以将音频保存到WAV文件中[13]。

4.1 主要功能

要实现一款好的语音阅读软件, 只是能够实现文本到语音的转换是远远不够的, 还需要具备其他多种功能。图1为笔者设计的语音阅读软件的主要功能。

笔者设计的软件使用的主要开发工具是Microsoft Visual Studio 2010, 如果没有此开发系统, 也可以使用Microsoft Visual Studio 2008或者VC++6.0进行开发, 使用MFC模式, 建立基于对话框的工程[10]。

4.2 相关类介绍

语音阅读实际上就是对语音接口的成功调用, 而与之相关的主要有3个类:CSAPIWrapper, CSAPI4Wrapper和CSAPI5Wrapper。还有一个比较重要的类即CSpeech Controller类, 以下对这4个类分别予以介绍。

4.2.1 CSAPI4Wrapper和CSAPI5Wrapper

由于CSAPI4Wrapper和CSAPI5Wrapper这两个类结构相似, 所以在这里将它们一并介绍, 它们的区别在于第一个类使用的是SAPI4, 其对TTS引擎的调用没有像SAPI5那样的方便, 最主要应用到的接口有ITTSCentral和ITTSAttributes, 下面先来看一看他们的相同点。

它们都采用异步方式对文档内容进行阅读, 以便能够在阅读的同时对语音等进行控制, 主要包含以下操作。

Speak Text () :读出输入的文本。

Stop Speak () :停止读文本。

Pause Speak () :暂停读文本。

Resume Speak () :恢复读文本。

Set Volume () :设置声音大小。

Set Rate () :设置语速。

Change Voice () :改变发音者。

……

以上方法都是在CSAPI5Wrapper通过IS-p Voice*类型的成员变量m_p Voice指针来调用SAPI5的TTS引擎来实现发音的。而对于CSAPI4Wrapper则略有不同, 它需要调用多个接口, 主要有ITTSCentral和ITTSAttributes。

通过ITTSCentral接口可以控制TTS引擎的阅读、暂停等功能, 主要包含以下操作。

Text Data () :读文本。

Audio Pause () :暂停。

Audio Resume () :恢复。

Audio Reset () :停止。

……

通过ITTSAttributes接口可以调用TTS引擎的音量、语速等控制功能, 主要包含以下操作。

Speed Set () :设置语速。

Volume Set () :设置音量。

……

4.2.2 CSAPIWrapper

它涵盖了以上两个类的所有操作, 其作用就是将操作细节封装起来, 让对它的使用变得更方便而不用在意下面是如何运行的。它对两个SAPI的集成是通过一个枚举类型WRAPPERTYPE作为其私有变量来完成的, 当WRAPPERTYPE等于SAPI4时则调用CSAPI4 Wrapper对象的方法, 否则调用CSAPI5 Wrapper对象的方法。

4.2.3 Cspeech Controller

这个类位于逻辑控制层, 它提供了用户界面对语音控制所需要的所有接口, 其最重要的成员变量就是CSAPI Wrapper对象m_c SAPIWrapper Obj, 该对象会提供具体的执行动作。这个类主要包含以下操作。

Play () :播放。

Pause () :暂停。

Resume () :恢复。

Stop () :停止。

Change Announcer () :变换发音人。

Save File () :保存文件。

……

这个类会把用户进行的操作通过m_c SAPI-Wrapper Obj转换成具体的底层操作, 转换过程都在各个成员函数内部中进行。具体示例如下。

该函数就把用户需要的变换发音人的操作转换成了停止发音和设定新的发音人两个操作。这个类是为了联系上层界面和连接底层语音控制而设计的, 它与底层具有一对一的聚集关系。

4.3 阅读内容的存储方式

笔者把阅读的内容存储在一个CString类型的向量容器vector中, 因为无论是CString还是vector都是通过动态分配内存存储的自动管理, 所以不必过分关注内存组织或异常情况。把每一次打开的文件内容都先加载到一个临时CString中再存入vector内并将其显示在主界面文本框中, 在每一次重新读文本时, 都会用文本框的内容刷新当前所读CString并换掉vector中相应位置元素, 这样就实现了对文本的修改与读音同步。这种存储方式不仅对文档的内容进行了存储, 还轻松地实现了对所加载的多篇文档进行切换[14]。

5 结束语

鉴于语音合成技术的广泛应用, 笔者以微软的SDK为例, 为编程开发人员或者有一定软件相关基础的初学者讲述了开发文本到语音转换相关系统的一些基本知识, 设计了语音阅读系统的基本功能框架。笔者的主要工作和成果如下。

1) 讲述语音合成技术使用的SDK工具以及相应接口。

2) 列举文本到语音转换时经常用到的相应的接口和相关的函数, 使读者基本了解到要使用语音合成开发语音方面的软件基本要做的工作。

3) 设计语音阅读系统的基本功能框架, 方便读者根据股票功能框架了解基本的技术点, 减少了开发中的工作。

居家多功能茶室设计与应用 篇10

1 设计理念

1.1 设计风格

陆羽《茶经》:“茶之为用,味至寒,为饮,最宜精行俭德之人”。茶室的设计应不悖“精俭”的茶道精神。借鉴日本茶室设计的经验,选用最普通的自然材料,木头、竹、土、石头等,因为茶室不是炫耀财富的场所,不需要任何豪华的装饰[2]。例如芦苇所编的帘子,蔺草的榻榻米,蒲草和秸秆的蒲团、楠竹的茶桌与壁挂,松木的搁板书架,从河边寻回的奇石,林间寻回的枯木,原野常见的蕨类,进入这样的茶室还未品茗俭朴与回归自然的感受已始。

1.2 功能性

从功能上看,设计居家茶室不需要配备“结合处”与“水屋”,客人可以在客厅的玄关处放好雨具、皮包等,并在客厅稍作休息。在茶室里如果需要脱鞋,不妨设置一张换鞋凳。若考虑茶室还要作书房、休息室使用,清理与供水就合在厨房,茶室里兼备有储水器、茶具、花器、香具的储物空间。

1.3 泡茶席的设置

泡茶席又称茶席,是茶室品茗与举办茶会功能的核心。泡茶席是提供方便泡茶、饮茶与奉茶三项功能的的场所。要求有泡茶的地方、客人就坐的地方[3]。居家茶室在举办茶会时,客人若围坐于茶桌旁,品茗的杯子就在茶桌上,可以不考虑奉茶。若是客人多,客座设在离茶席较远处时,需要以奉茶盘奉茶。

多功能茶室的休憩功能要求地面能躺卧。譬如采用榻榻米、地台、大炕床等形式,椅子可改为蒲团、坐墩,甚至可以直接坐在榻上。直接铺于地面的榻榻米需选择厚型的,若订做榻榻米地台,可选用薄型榻榻米。茶桌能方便移动为宜,若具折叠功能,收纳就更方便。

为达到泡茶的目的,泡茶席上必须具备下列四大项目的茶器[3]

(1)主茶器:用以泡茶的各式冲泡器,如茶壶、茶碗或冲泡杯,以及搭配的茶盅、茶船、壶垫、盖置、茶杯(或含托)、奉茶盘等。

(2)辅茶器:用以方便泡茶的辅助性茶具,如茶荷、茶巾、渣匙、茶拂、计时器等。

(3)备水器:用以准备泡茶用水与弃置茶渣、茶水的茶器或设备,如煮水器、水瓶、水盂。

(4)储茶器:用以存放茶叶或茶粉的器具,如茶罐、茶瓮等。

泡茶席的功能除了泡茶之外,还可以具备塑造品茗气氛的任务。选用适当的茶具,设置适当的花艺作品,悬挂适当的字画,熏点适当的香料,摆放适当的雕塑、饰品等。为品茗与看书让人能感受到沉静、宁静的氛围。

1.4 相关艺术的应用

焚香、挂画、插花在茶室设计上应用,是茶道精神表现的助力。

就气味来说,最好的气味是清新没有杂气。茶道点香是在珍惜这样的气味之中加上一点飘忽而令人怀念的瞬间色彩[4]。如果是迎客香,客人到来之前在茶室门口或茶席中薰香,以清新淡雅,似有似无的香气,使茶席安详而宁静。如果想让客人鉴赏香具,陈设的香具应与整个茶室茶席的风格相配。

茶室的挂轴,可以美化茶室同时也是构成茶席的重要部分[4]。原则上挂轴只要是好的值得鉴赏的字画,都可以悬挂。为举行茶会而挂时,主人可以挂上能表达自己最诚挚心意的掛轴。例如重阳茶会,挂上一副墨菊,配上主人自书一首“九月山僧寺,东篱菊也黄,俗人多泛酒,谁解助茶香”,茶会就更具趣味了。根据茶会与茶席的设置选择一副,再配上插花,茶室在一年中就不会单调。

茶室插花在于回归自然与清净身心,也是美化茶室很好的材料。传统的茶室花一般分为文人茶花与禅茶花两种类型[4]。文人插花讲究灵性,花不在多,忌对称,求自然。日本茶室的茶花属于禅茶花。茶室的插花不一定都是花,可以用叶子,甚至只用叶子、枝条,还可以使用枯枝、果实,甚至石头,但绝不能用假花假草。居家的茶室主人能亲手插花能为茶会增色不少。现场的插花表演也可作为茶会中的一项活动。普通茶人布置时不妨去林间寻觅枯枝,去河边寻找石头。用粗陶的碗或缸养上的蕨类、藤蔓、浮萍等野外常见植物,既好养活又增加了回归自然的意境。

2 茶室基本设置

依照设计理念,设置了一间崇尚自然、俭朴,既舒适又经济的多功能茶室,并示范茶室多种功能的应用。

茶室全景,空间:长3m,宽2.5 m,墙高2.8 m。

2.1 墙面的设计

(1)墙纸:选用立体草编纹,营造田园清爽自然的氛围。三面墙纸一面保留白色,达到柔和而不暗的室内光线。墙上挂木质与土陶花器,花器中插枯枝,表现“空寂”的意境。当客人居于茶室门口首先看到白墙与枯枝,能让人的心情平静,茶室书法挂轴采用沉稳的隶书“宁静致远”也体现了追“静”的效果。

(2)窗帘:芦苇帘,增强田园气息,可升降,透光性和通风性均好。

(3)壁挂:墙上的壁挂与松木书架是合理利用空间的设计。

2.2 泡茶席

榻榻米和方便移动的茶桌让茶室的多功能成为可能。

(1)地面:设置三张榻榻米(70cm×140cm)并列排放作为泡茶品茗的场所,也是看书练字的场所、休憩、留宿的床。因直接放于地板的选择厚型的榻榻米,蔺草席面,稻草为芯,厚5.5cm。

(2)茶桌:楠竹材质,长宽高分别为97×57×32(cm),基于对榻榻米的保护,桌脚套上桌脚垫。榻榻米宽140cm,茶桌横放后还余40cm可作为榻榻米上的通道。茶桌上放置主茶器和辅茶器,储茶器、水盂等也可放于桌下的榻榻米上。

(3)蒲团:蒲草所编,内填蒲草与玉米秆。1-2位客人时可为客人备两个蒲团,一个坐,一个作为背靠,若嫌蒲团不够高时可两个叠加。

2.3 茶室其它设计

(1)磐石:放在茶室入口的左侧,提醒客人不要跨入榻榻米,需到换鞋凳处脱鞋后入座。

(2)换鞋凳:窗户的右下,为竹制双层。主人客人在此处脱鞋并放置拖鞋。平时可作为书桌(电脑桌)的凳子使用。

(3)自书书法:客人脱鞋后进入草席,抬头可见主人所书茶诗如《寒夜》,领会主人的待客之心。

(4)草席、草垫:客人脱鞋后,先进入草席(传统蔺草席),在此处抬头停留一分钟左右观赏主人书法或壁挂上的茶具、插花。草席上靠榻榻米方向为玉米秆编的草垫,指引客人进入榻榻米。

(5)储物柜:位于窗下左侧,可存放茶具、书画用具、插花与香道用具。此处顶层为书画用具,第一层为香具和书籍,第二层为花道用具和室温储存的茶叶和近期饮用茶品。柜口设蓝绿色遮盖布防尘又遮杂。

储物箱:选用防水材料制。置于壁挂下的榻榻米上,箱内置煮水器,以防煮水时水溢于榻榻米。箱盖上田园风格的盖布。旁边置储水器。

2.4 相关艺术应用

挂画、焚香与插花需与茶会茶席的主题来灵活搭配应用。

书画:依季节或茶会的主题挂不同的画与书法。茶桌右侧墙壁上挂画,选用与茶性相宜的“梅兰竹菊”四君子之一。客座背面的墙上挂一幅“宁静致远”的书法作品,增强了茶室的宁静与文雅之氛围。

插花:选择与茶席茶会主题相宜的当时令花材为佳,在茶会前插好。壁挂的花器内插枯枝最长久,且和茶道的枯寂之美相应;摆上鲜活的绿萝或蕨类可为茶室增加生气。

焚香:因茶室不大,焚香时间不宜长,5—10min即可。当空气清新自然时,不用焚香也可。

2.5 书桌(电脑桌)

为居家上网、办公所设,材质与色调选用木质,深卡其色木纹,与茶室风格不悖。书桌上方可设置松木搁板的书架。若空间更小可购规格小的电脑桌。

3 茶会的流程与居家的品茗泡茶法

3.1 茶会流程——以2位客人为例

(1)发出邀请,确定茶会时间。

(2)茶会前设置好茶席,焚香10min,营造沉静的氛围。煮水器内装五分水,保温瓶备2升开水。

(3)客人到,主人于客厅玄关处接待,让客人在客厅小坐。

(4)引客人进到茶室门口,抬头见“静室茶香”的茶室名。

(5)主人开茶室门,可见室内榻榻米旁磐石,示意客人沿过道至窗下换鞋凳处脱鞋。客人进入草席,抬头可欣赏主人自书的茶诗。客人转身进入榻榻米可见墙上挂轴,主人介绍挂轴。

(6)客人从茶桌左侧入座,观摩茶桌上的茶席设置。主人介绍茶席上的茶具、插花和将要泡的茶。

(7)主人开始泡茶,客人关注主人专注地泡茶过程,主人示意品茶后饮茶并交流。

(8)泡完一种茶后让客人在茶室内观摩。

(9)客人回座后,换上新茶,或将茶具也同时更换。

(10)泡完第二种茶后,主人奉上茶食。两个人的茶会在1一2个小时内结束,送客人出茶室。

(11)收拾整理。

3.2 居家品茗法泡茶

(1)居家品茗

居家品茗法泡茶在会客的正式场合或个人品茗磨练时程序要完整。基本程序:客人入座、翻杯、备水、行礼、温壶、备茶、赏茶、温盅、置茶、闻干香、温杯、注水、计时(数呼吸)、出汤、备杯、斟茶、奉茶、品茗、冲第二道茶、冲第三道茶、去渣、涮壶、赏叶底、清盅、品泉。

(2)个人品茗的最简法

居家个人品茗法,从方便清理的角度,采用盖碗作为主泡器。程序可省略翻杯、奉茶,最简时可省略温壶、温盅、温杯,冲泡时适当提高水温。后半段去渣亦可去水房清理。

不论如何精简,泡茶的茶况、茶量、水温、时间都要严谨对待。

例如居家品茗,一壶茶通常喝上半天甚至一天,泡第二道与第一道间隔久时需重新审视茶况。茶若泡过第一道,有客人来访,可接着泡第二道,取出奉茶盘和杯子奉茶。

摘要：茶室设计首先考虑个人与家人品茗或举办茶会的功能,从风格与氛围来看应不悖“精俭”的茶道精神。从居家的角度考虑,茶室要舒适、多用途、节省空间、造价经济。运用草、竹、木等普通自然材料,充分考虑茶室个人品茗、举办茶会功能并兼顾待客、休憩、看书等多功能进行设计。依照设计理念打造俭朴、自然、舒适的多功能茶室,并示范茶室的多种功能的应用。推广此设计意在让居家百姓也能拥有精致的茶文化生活空间。

关键词：茶室,泡茶席,茶会,多功能

参考文献

[1]蔡荣章主编.中国人应知的茶道常识.中华书局,2012.

[2]足立香里.论“间”及其对日本审美与设计的影响.艺术百家,2007(6):136-140.

[3]蔡荣章主编.茶席·茶会.安徽教育出版社,2011.