1. 什麼叫最佳技術原理
在《現代漢語詞典》中,原理是指帶有普遍性的、最基本的、可以作為其他規律的基礎的規律;具有普遍意義的道理。通用技術課程中的內容主要是指較為寬泛的、體現基礎性和通用性並與專業技術相區別的技術,是日常生活中應用廣泛、對學生發展具有廣泛遷移價值的技術。通用技術課程中的技術具有普遍意義的基本規律,經過課程的學習,提高學生技術素養,促進學生全面而有富有個性發展。
《普通高中技術課程標准》指出:高中階段的技術課程要「注重學生對技術的思想和方法的領悟與運用」。其中提到「技術的思想和方法」具有普遍的規律性,指的就是我們通常所說的技術原理。
《普通高中技術課程標准》在實施建議中提出:教師要重視技術思想和方法的學習指導。技術所內含的思想和方法是重要的課程資源,是提高學生技術素養的關鍵。在教學中,讓學生經歷解決具體技術問題的過程,深刻體會其中蘊涵的技術原理,才能更好地運用到日常生活中去。教師在教學時,應重視對學生技術原理方面的學習指導,並把它貫穿在整個教學過程中。技術的思想和方法是通用技術課程的精髓,有利於提高學生的技術素養。為了提高教學質量,結合課程的設計思想和教學實際,在教學過程中,教師注意以下幾點:
一.緊密聯系學生生活實際,關注技術原理使用。
在教學中,教師要精心挑選一些集中體現技術思想和方法的技術設計實例,引導學生聯系生活實際,使用技術思想和方法這把「鑰匙」,去打開技術問題的「大門」,從而去體驗、領悟技術思想和方法的真諦。例如:在討論發現問題時,讓學生結合生活和學習中遇到的問題,從技術角度深入思考如何發現問題;在台燈的設計分析時,引導學生從人機關系角度思考設計要考慮的要求及因素;在方案的比較和權衡時,類比學習和生活中經常會面臨選擇,從而理解比較和權衡,再依據設計要求和設計原則篩選方案,讓學生體會過程,加深印象,把對比較和權衡的技術思想提升到理論高度。
二.進行試驗探究,理解和把握技術原理。
試驗是屬於技術設計過程中一種重要技術方法,是把科學知識和技術原理物化為技術成果的一條基本途徑。在教學中,教師結合教學內容和要求,因地制宜地開展技術試驗或設計試驗項目,讓學生有機會參與試驗。
在技術試驗過程中,首先要激發學生興趣,讓學生積極主動地參與到技術活動中。要明確試驗的目的和要求,了解基本步驟,在試驗過程中主動觀察,最後以實事求是態度寫出簡單的技術試驗報告。例如:在分析構件中的應力問題時,讓學生在親手實踐的過程中體驗合理的結構與強度和穩定性的關系。學生技術試驗探究中,可以獲得直接經驗,理解和把握技術原理。教師應注意指導,培養學生實事求是、嚴謹和負責的科學態度,鼓勵和培養學生在試驗中進行合作性學習,積極培養團隊精神和分工協作的意識。
三.積極參與技術設計實踐,體會技術原理。
設計是技術活動中的核心過程。在教學中,應讓學生親歷由一系列環節組成的設計活動。技術設計實踐中,教師要激發學生對技術問題的興趣和研究願望,並注意發揮每個學生的積極性,最大限度地開發每個學生的潛能,促使其主動、有效地參與設計過程,獲得直接經驗。要強調學生的全程性參與,即每個學生都必須經歷設計方案的形成過程、方案轉化為產品的過程、交流和評價的過程。只有學生積極參與技術設計實踐活動,在活動中注意力集中,專心進行設計實踐,才能獲得比較完整的體驗,從實踐中領悟技術的思想和方法。
四.進行交流和評價,深入理解技術原理。
學生在技術設計實踐中,不僅應學會主動評價自己的設計過程和最終產品,還應該學生評價他人的技術產品。通過評價活動,可以引導學生注重對技術的探究,有利於形成規范的操作行為,實現情感價值觀的體驗,提高學生的設計能力,使學生在現實生活中更好地理解技術、使用技術、應用技術解決實際問題。
學生通過設計的交流和評價,培養合作精神,提高審美情趣,更深刻地理解技術原理,學會多角度地思考問題,提高自身的技術素養,更好地融入技術世界,增強學生的社會適應性。
2. 動作捕捉技術是什麼原理
動作捕捉字面意思可以直觀地理解為通過各種技術手段記錄被觀察對象(人或物,或是動物)的動作,並做有效的處理。從專業角度來看,動作捕捉是一項能夠實時地准確測量、記錄運動物體在實際三維空間中的各類運動軌跡和姿態,並在虛擬三維空間中重構這個物體每個時刻運動狀態的高新技術。
既然是一項技術,那麼總是有各類不同方式實現這項技術的。動作捕捉技術現階段可以分為以下幾種:光學式,慣性式,機械式,聲學式,電磁式。
光學式動作捕捉,顧名思義,是通過光學原理來完場物體的捕捉和定位的。是通過光學鏡頭捕捉固定在人體或是物體上面的marker的位置信息來完成動作姿態捕捉。光學式動作捕捉依靠一整套精密而復雜的光學攝像頭來實現,它通過計算機視覺原理,由多個高速攝像機從不同角度對目標特徵點進行跟蹤來完成全身的動作的捕捉。光學動作捕捉可分為被動式和主動式兩種。這個分類是從marker來區別的。主動式是指marker是主動發光甚至可以自帶ID編碼的,這樣鏡頭在視野中可以通過marker自身發光來觀測它,並記錄捕捉到其的運動軌跡。而被動式光學動作捕捉是通過鏡頭本身自帶的燈板發出特定波長的紅外光,照射到marker上,marker是通過特殊反光處理,可以反射鏡頭燈板發出的紅外光,這樣鏡頭就能在視野里捕捉記錄該marker的運動軌跡。
慣性動作捕捉則是採用慣性導航感測器AHRS(航姿參考系統)、IMU(慣性測量單元)測量被捕捉者或物體的運動加速度、方位、傾斜角等特性。慣性動作捕捉需要各類無線控制項,電池組,感測器等一些配件。類似一個整裝衣服穿在身上,通過各個部位的感測器來捕捉人體或物體的數據。
目前主流的動作捕捉技術是慣性動作捕捉與光學動作捕捉。光學動作捕捉中,由於主動式marker需要供電,在固定marker時需要的配件和線路會影響使用,所以現在主流使用的光學動作捕捉幾乎為被動式光學動捕。與被動式光學動作捕捉亞毫米級的精度相比,慣性動作捕捉的誤差隨著時間而累積,精度上不如被動式光學動作捕捉;在使用環境上,由於慣性動作捕捉的感測器長時間暴露在磁場中可能會造成感測器磁化,所以在使用時要遠離磁場(包括但不限於電腦、鍵盤、電視等)。在自動化控制、運動分析、步態分析、虛擬現實、人機工效、影視動畫等領域,被動式光學動作捕捉往往更具優勢。考慮到慣性動作捕捉相對被動式光學動作捕捉具有的價格優勢,在一些對精度要求不那麼高的領域(如部分電影電視中的人群的動作捕捉),往往會選用慣性動作捕捉。