數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別精選(九篇)

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第1篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

Abstract： 3D printing technology is another name for the additional material manufacturing technology， and is widely used in aerospace， automotive， electrical， medical， cultural creativity industries. In the course of computer-aided manufacturing， 3D printing technology is introduced， the content of additional material manufacturing is arranged， and flexible teaching method is used， which is helpful to improve students' learning initiative and enthusiasm， and to improve students' innovative design and practical ability.

關(guān)鍵詞： 3D打印技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助制造；教學(xué)改革

Key words： 3D printing technology；computer-aided manufacturing；teaching reform

中圖分類(lèi)號(hào)：G434；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）10-0167-02

0 引言

算機(jī)輔助制造課程是機(jī)電一體化技術(shù)、模具設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控技術(shù)等機(jī)械制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，課程主要學(xué)習(xí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助制造軟件（Master CAM、CAXA、Pro/E、Solid Works、CATIA、UG）對(duì)復(fù)雜零件的先進(jìn)制造進(jìn)行工藝規(guī)劃、刀具路徑計(jì)算、加工仿真、程序輸出、后置處理等，是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的的課程，內(nèi)容抽象難懂，需要學(xué)生具備良好的空間想象能力和形象思維能力。然而教學(xué)現(xiàn)狀是學(xué)生對(duì)于零件的認(rèn)識(shí)處于識(shí)別圖紙、建立三維模型階段，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，成就感不足，把課程當(dāng)成一種負(fù)擔(dān)。因此不能滿足學(xué)習(xí)、教學(xué)、生產(chǎn)的需求。

如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味性、主動(dòng)性、積極性，學(xué)生能夠具備計(jì)算機(jī)輔助制造基本知識(shí)、基本技能、掌握新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。為此將3D打印技術(shù)引入計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)活動(dòng)中，設(shè)置增材制造教學(xué)內(nèi)容，采用靈活教學(xué)方法，促使學(xué)生參與全過(guò)程，學(xué)生能夠使用3D打印機(jī)制造出自己設(shè)計(jì)的三維模型，對(duì)難懂的知識(shí)有更加直觀的了解，也拓展了專(zhuān)業(yè)視野，從而增強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助制造原理、制造工藝、制造過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

1 計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前的教學(xué)是以工作過(guò)程知識(shí)為系統(tǒng)的課程內(nèi)容，將機(jī)械制圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、零件數(shù)控加工工藝、UG NX8.0軟件的使用、設(shè)備通信操作等知識(shí)在計(jì)算機(jī)輔助制造的工作過(guò)程中重構(gòu)，通過(guò)課程學(xué)習(xí)使學(xué)生了解只有具備這樣的知識(shí)才能完成工作任務(wù)。具體教學(xué)過(guò)程如圖1所示。

教學(xué)中呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：①知識(shí)體系內(nèi)在聯(lián)系較為松散、邏輯性不強(qiáng)，涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)內(nèi)容繁多、深度不夠；②學(xué)習(xí)能力較差、數(shù)控加工工藝的缺乏，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度停滯在三維建模階段，未完成教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果較差；③由于教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的單一，數(shù)控機(jī)床不足以滿足每位學(xué)生的數(shù)控加工需求，不能制造學(xué)生自行設(shè)計(jì)三維模型的實(shí)物，致使學(xué)習(xí)積極性不高、成就感不足；④教學(xué)手段和形式較為單一，未能充分利用UG CAM功能，刀具軌跡的規(guī)劃能力不足，不能很好地進(jìn)行數(shù)控程序的后期處理，不會(huì)數(shù)控機(jī)床的基本操作，涉及具體操作過(guò)程僅靠老師侃侃而談，學(xué)生難于理解教學(xué)內(nèi)容，致使學(xué)生上課興趣不高。

如何在教學(xué)過(guò)程中，將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，加強(qiáng)師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生將自行設(shè)計(jì)的模型實(shí)物化，為計(jì)算機(jī)輔助制造課程尋求新的創(chuàng)新教學(xué)培養(yǎng)模式，使學(xué)生更好地掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高綜合素質(zhì)。3d打印技術(shù)的迅猛發(fā)展，為計(jì)算機(jī)輔助制造課程的教學(xué)活動(dòng)提供了新的思路、新的方案、新的方法。

2 3D打印技術(shù)概況

3D打印技術(shù)是增材制造技術(shù)的別稱(chēng)，它以正向建模或逆向掃描等方式建立的3D模型文件為基礎(chǔ)，按照某一坐標(biāo)軸切成有限多個(gè)剖面，然后逐層通過(guò)數(shù)字化疊加材料而形成三維實(shí)體的技術(shù)。根據(jù)3D打印機(jī)使用的材質(zhì)，可以將3D打印技術(shù)劃分為箔材粘接技術(shù)、光固化成型技術(shù)、粉末激光燒結(jié)技術(shù)、噴射成型技術(shù)、熔融沉積造型技術(shù)、氣溶膠打印技術(shù)、生物繪圖技術(shù)等。它直接由三維建模軟件生成任意形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

隨著工業(yè)級(jí)、桌面級(jí)打印機(jī)的快速發(fā)展和3D打印技術(shù)的日趨成熟，3D打印技術(shù)在大學(xué)課堂中充分發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)。3D打印進(jìn)入課堂成為現(xiàn)代高職教育教學(xué)改革的一個(gè)新舉措。目前，我國(guó)許多高校已采用3D打印技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)。利用3D打印機(jī)，可以將微觀的零件放大并呈現(xiàn)出來(lái)，可以將復(fù)雜的零件快速制作出來(lái)，可以將學(xué)生自行設(shè)計(jì)的個(gè)性化模型打印出來(lái)。一方面可以使教學(xué)更加可視化，更加具有可操作性，更加具有吸引力；另一方面為學(xué)生提供更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)。

3 基于3D打印技術(shù)的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)目標(biāo)

融入3D打印技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助制造教學(xué)主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握CAD/CAM最新應(yīng)用技術(shù)，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與3D打印設(shè)備操作技能，成為從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和生產(chǎn)管理的技術(shù)技能型人才。具體教學(xué)要求如下。

①了解3D打印技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、發(fā)展方向的基本知識(shí)。

②掌握當(dāng)前主流3D打印方式：FDM、SLA、SLS、3DP 、LOM、EBM、DLP等的成型方法、工藝過(guò)程、工藝特點(diǎn)。

③重點(diǎn)掌握FDM（熔融沉積成型）的相關(guān)知識(shí)，主要包括能夠熟練使用3D打印設(shè)計(jì)軟件（UP！、MakerWare）、會(huì)3D打印機(jī)（UP mini、UP PLUS2）的基本操作、能使用三維掃描儀、合理選擇3D打印工藝參數(shù)、后期處理等內(nèi)容。

④熟練掌握逆向工程軟件Geomagic Studio 、正向建模軟件UG NX8.0 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件Image To STL Converter-master及其他設(shè)計(jì)軟件。

3.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

3D打印技術(shù)在教學(xué)內(nèi)容上主要分為三部分：一是建模軟件Geomagic Studio 和UG NX8.0的應(yīng)用。二是3D打印技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。三是基于FDM原理的設(shè)計(jì)軟件的使用，桌面級(jí)3D打印機(jī)的操作、維護(hù)、保養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容的安排上按照練、學(xué)、思、拓的能力訓(xùn)練模式展開(kāi)：第一階段，以照片、視頻和實(shí)物的形式，讓學(xué)生對(duì)3D打印技g有一個(gè)基本的認(rèn)知，用直觀形象的表達(dá)方法極大地激發(fā)學(xué)生對(duì)3D打印技術(shù)的興趣和學(xué)習(xí)熱情；第二階段，通過(guò)任課教師對(duì)具體技術(shù)、原理、思路和方法的講授使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)涉及到的技術(shù)環(huán)節(jié)，熟悉整個(gè)設(shè)計(jì)流程；第三階段，以常見(jiàn)機(jī)械零件為例熟練使用Geomagic Studio 和UG NX8.0的逆向工程功能、正向建模功能、裝配功能、仿真加工功能，具備相關(guān)知識(shí)后，學(xué)生能夠自行設(shè)計(jì)個(gè)性化的創(chuàng)意工藝品、通用零部件、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的零件；第四個(gè)階段，學(xué)生們進(jìn)入實(shí)質(zhì)的設(shè)計(jì)階段，通過(guò)分配給自己的設(shè)計(jì)題目，各自搜集整理相關(guān)資料，理出設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)行具體設(shè)計(jì)并進(jìn)行加工裝配；第五階段，學(xué)生用UP！軟件進(jìn)行STL文件校核與修復(fù)，確定模型擺放方位，選擇切片參數(shù)與打印工藝參數(shù)，存儲(chǔ)分層文件進(jìn)行模擬加工，根據(jù)預(yù)打印效果修正參數(shù)，將整理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴C(jī)UP mini打印所設(shè)計(jì)的作品，再進(jìn)行表面處理去除支撐和打磨，如圖2所示。

3.3 教學(xué)能力訓(xùn)練

3D打印技術(shù)涉及多門(mén)交叉型學(xué)科，包括材料學(xué)科（金屬、非金屬、尼龍、石膏、高分子、陶瓷），金屬加工工藝學(xué)科（等材制造、減材制造、增材制造），自動(dòng)化控制學(xué)科，正向建模與逆向掃描工程軟件學(xué)科，機(jī)電設(shè)備拆裝調(diào)試學(xué)科，三維實(shí)體的測(cè)量學(xué)科。采用團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)機(jī)制可以降低學(xué)員的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)員間的團(tuán)隊(duì)合作能力。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)機(jī)制是指一個(gè)指定的設(shè)計(jì)項(xiàng)目或研究方向，由3～4人構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)來(lái)完成，1人為領(lǐng)隊(duì)，其他為隊(duì)員。上課時(shí)每個(gè)團(tuán)隊(duì)安排在同一個(gè)區(qū)域，以方便交流、討論。領(lǐng)隊(duì)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作，隊(duì)員間分工明確，任務(wù)到人，主要內(nèi)容分為：設(shè)計(jì)和加工，即一人負(fù)責(zé)整體設(shè)計(jì)，一人負(fù)責(zé)參數(shù)確定與加工，一人負(fù)責(zé)打印機(jī)調(diào)試和應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)機(jī)制使學(xué)習(xí)過(guò)程更接近企業(yè)的實(shí)際情況，人與人之間的工作既相互區(qū)別又相互聯(lián)系，這就使學(xué)員的學(xué)習(xí)更加深入，學(xué)員間合作更加緊密，小組最終的作品也更加豐富和多元化，如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)融入3D打印技術(shù)，極大豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性、主動(dòng)性、動(dòng)手能力，開(kāi)闊了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)視野，對(duì)進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)輔助制造課程教學(xué)有一定推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王可欣，張紅哲，梁延德，唐勇超.工程訓(xùn)練中設(shè)置“3D打印技術(shù)”實(shí)訓(xùn)課程的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2015，18（4）.

[2]張海靈，張?jiān)鲽P，郭睿智.基于3D技術(shù)機(jī)械類(lèi)“3+1”人才培養(yǎng)模式教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013（34）.

[3]莫文鋒.基于能力本位的《計(jì)算機(jī)輔助制造》課程改革與實(shí)踐[J].裝備制造技術(shù)，2010（8）.

第2篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞：藝術(shù)設(shè)計(jì) 參數(shù)化 思路與創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（b）-0136-02

參數(shù)化設(shè)計(jì)中的參數(shù)是將視線、環(huán)境、地形等諸多影響設(shè)計(jì)的因素，通過(guò)軟件⑵渲匭鹵嗯拋櫓并轉(zhuǎn)化成圖像信息，生成新的形態(tài)模型，以此來(lái)改變?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)果。參數(shù)化設(shè)計(jì)在形態(tài)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)、建筑表皮、建造過(guò)程、3D建模等很多方面都被廣泛運(yùn)用。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的根本是把影響設(shè)計(jì)的主要因素組織到一起，把影響設(shè)計(jì)的因素看作一個(gè)變量或參數(shù)形成參數(shù)模型，并用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行描述，以此得到一種新的規(guī)則或關(guān)系，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)把變量、參量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像。這樣的設(shè)計(jì)更像是用一種沒(méi)有形式邏輯的設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)得到一個(gè)意料中的形式結(jié)果，在結(jié)果產(chǎn)生的過(guò)程中，根據(jù)各種制約性的條件產(chǎn)生意料之外的設(shè)計(jì)變化，比如模型的定位、曲度、長(zhǎng)度等因素都會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生詳細(xì)的數(shù)據(jù)，因?yàn)槟Ｐ偷母淖兒蛥?shù)化信息的變動(dòng)，模型的零部件信息就會(huì)自動(dòng)更新和調(diào)整，這樣通過(guò)參數(shù)化的設(shè)計(jì)就會(huì)讓設(shè)計(jì)模型不斷改變，得到想要的最終狀態(tài)，大大節(jié)約了設(shè)計(jì)成本和時(shí)間成本。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

參數(shù)化設(shè)計(jì)在過(guò)去十幾多年探索過(guò)程中，涌現(xiàn)了多位建筑師大師的作品。人們逐漸開(kāi)始意識(shí)到參數(shù)化在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的極大潛力，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程技術(shù)融入藝術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)演化，運(yùn)用幾何規(guī)律、算法邏輯、編程設(shè)計(jì)等參數(shù)化思維方式作為設(shè)計(jì)的原動(dòng)力進(jìn)行數(shù)字化的探索，為藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展指引新的方向。

參數(shù)化設(shè)計(jì)在過(guò)去十多年的探索過(guò)程中，涌現(xiàn)出了多位建筑師大師的作品。西方參數(shù)化建筑教育已經(jīng)相對(duì)成熟，計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的極大潛力逐漸被人們意識(shí)到。參數(shù)化工具在具體項(xiàng)目中的應(yīng)用方法在新一代數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)師身上充分拓展了，大量人為無(wú)法處理的信息在參數(shù)化軟件的處理中只需要短暫的時(shí)間。

目前，參數(shù)化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)大多存在于全球先鋒的建筑事務(wù)中，這是因?yàn)樵诮ㄖO(shè)計(jì)領(lǐng)域中，建筑結(jié)構(gòu)、建筑表皮的模型設(shè)計(jì)需要結(jié)合創(chuàng)意思維進(jìn)行多套數(shù)據(jù)模型的導(dǎo)出和調(diào)整，如扎哈的Computer Design小組，主要研究如何將設(shè)計(jì)師作品的風(fēng)格同參數(shù)化技術(shù)結(jié)合在一起，這其中包括計(jì)算機(jī)建模、計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)用、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、軟件開(kāi)發(fā)等研究性工作。通過(guò)從數(shù)字模型中導(dǎo)出技術(shù)參數(shù)和施工圖數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)以及建造過(guò)程的數(shù)字化信息控制。國(guó)外知名的設(shè)計(jì)公司都致力于參數(shù)化設(shè)計(jì)的軟件，使之能更好地控制復(fù)雜建筑形體在建造過(guò)程中的成本和時(shí)間。同時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)會(huì)從概念設(shè)計(jì)一直到施工現(xiàn)場(chǎng)，參與到設(shè)計(jì)的所有階段。三維建模的每一個(gè)構(gòu)件都必須定制，這為整體設(shè)計(jì)提供了更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)也極大地提高了施工效率和生產(chǎn)速度。

中國(guó)的建筑設(shè)計(jì)環(huán)境正在經(jīng)歷一個(gè)快速發(fā)展的階段，新生力軍大多也是從Berlage、UCL、AA等國(guó)外知名建筑院校畢業(yè)的海歸派建筑師。參數(shù)化設(shè)計(jì)在中國(guó)的十年發(fā)展，數(shù)字建筑展已經(jīng)到了第五屆，未來(lái)的10年，我們很難想象中國(guó)的參數(shù)化設(shè)計(jì)會(huì)發(fā)生什么樣的變化。在互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)通下，計(jì)算機(jī)技術(shù)與全球化的教育不斷加速新知識(shí)新文化的傳播，這使得國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域也都受到了不同方面的影響，國(guó)際化的設(shè)計(jì)風(fēng)潮也不斷涌入國(guó)內(nèi)。在中國(guó)，參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法大多被海外歸來(lái)的設(shè)計(jì)師、留學(xué)生應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的參數(shù)化設(shè)計(jì)還不能夠提供更為專(zhuān)業(yè)和系統(tǒng)的研究平臺(tái)，很多參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的知識(shí)和內(nèi)容還是以個(gè)體為單位展開(kāi)，更多的是學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，但是新一代的設(shè)計(jì)師更多的是對(duì)其創(chuàng)新，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的手段加速這一設(shè)計(jì)風(fēng)潮的延續(xù)。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的特征

參數(shù)化設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，已經(jīng)將圖像、文本、聲音、音頻、動(dòng)畫(huà)等多種元素或形式融合在一起，形成了以多種學(xué)科為載體的一門(mén)技術(shù)，為當(dāng)代藝術(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了新的發(fā)展思路和方向，為藝術(shù)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新提供了設(shè)計(jì)介質(zhì)、設(shè)計(jì)行為、新材料、新工藝。同時(shí)，參數(shù)化設(shè)計(jì)在藝術(shù)設(shè)計(jì)的運(yùn)用中也越來(lái)越多要求學(xué)科之間的綜合和交叉，在新時(shí)代的背景下，參數(shù)化設(shè)計(jì)作為一個(gè)綜合性很強(qiáng)的方法系統(tǒng)和一種全新的設(shè)計(jì)方法，新的設(shè)計(jì)形式和設(shè)計(jì)方式打破了傳統(tǒng)學(xué)科之間的專(zhuān)業(yè)界限，在形式中結(jié)合最新數(shù)字技術(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，給人們帶來(lái)無(wú)限的新鮮感。在數(shù)字藝術(shù)時(shí)代，參數(shù)化設(shè)計(jì)有著強(qiáng)烈的藝術(shù)設(shè)計(jì)特征。

2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)師的認(rèn)知與表達(dá)的提升

社會(huì)的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的傳播、信息的膨脹讓設(shè)計(jì)師清醒地意識(shí)到要在數(shù)字藝術(shù)時(shí)代不斷地提高自我認(rèn)知。參數(shù)化藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的藝術(shù)設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)師必須在技術(shù)信息與藝術(shù)信息之間以大量的實(shí)踐來(lái)填補(bǔ)技術(shù)空白。技術(shù)的更新和軟件的更新也要求設(shè)計(jì)師要不斷地提升自我認(rèn)知以適應(yīng)新時(shí)代下的挑戰(zhàn)，無(wú)論是軟件的進(jìn)一步改良改進(jìn)還是硬件性能的進(jìn)一步攀升。

2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的表達(dá)與創(chuàng)新

隨著參數(shù)化設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展，多種藝術(shù)設(shè)計(jì)表現(xiàn)形式不斷涌現(xiàn)，計(jì)算機(jī)硬件軟件的發(fā)展也不斷地配合參數(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)展。參數(shù)化能夠從傳統(tǒng)的二維表現(xiàn)到數(shù)字技術(shù)的三維空間表達(dá)到在復(fù)雜的思維空間、動(dòng)態(tài)空間、多維度空間形象而直觀地表達(dá)出來(lái)，在今天來(lái)說(shuō)已經(jīng)是一件非常簡(jiǎn)單的事情。隨著參數(shù)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，設(shè)計(jì)表達(dá)方式不斷得到突破。在未來(lái)勢(shì)必會(huì)有更多的表達(dá)形式及技巧出現(xiàn)在藝術(shù)設(shè)計(jì)作品中。

2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)的審美特征

參數(shù)化時(shí)代的到來(lái)為藝術(shù)設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的設(shè)計(jì)手段和空間。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，形式與功能、空間與體量、人與物的關(guān)系都將是藝術(shù)家在作品中著重處理的部分。參數(shù)化時(shí)代下設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)行為、設(shè)計(jì)介質(zhì)等與傳統(tǒng)審美標(biāo)準(zhǔn)不大相同，產(chǎn)生了一種使得當(dāng)代設(shè)計(jì)具有了區(qū)別于以往的新的審美形式。這種審美環(huán)境下必須注重創(chuàng)造性思維的提高和作品的意義，不能過(guò)于依賴數(shù)字技術(shù)帶給我們的無(wú)窮變化，雖然美學(xué)范式和新藝術(shù)觀念已經(jīng)產(chǎn)生，但他們還是以傳統(tǒng)藝術(shù)為本質(zhì)特征的。

3 參數(shù)化與藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合

數(shù)字化藝術(shù)設(shè)計(jì)更趨向?qū)Α胺俏镔|(zhì)性”的描繪或設(shè)計(jì)，看起來(lái)是真實(shí)的，但是現(xiàn)實(shí)中不一定存在。數(shù)字技術(shù)使藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)作不必拘泥于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式，這擴(kuò)大了設(shè)計(jì)創(chuàng)作的空間。這也要求傳統(tǒng)的藝術(shù)設(shè)計(jì)院校能夠推陳出新，加強(qiáng)數(shù)字化專(zhuān)業(yè)教學(xué)，將參數(shù)化與藝術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合在一起朝著更廣闊更高層次發(fā)展。

藝術(shù)設(shè)計(jì)在數(shù)字技術(shù)的推動(dòng)下了更大范圍地?cái)U(kuò)，數(shù)字技術(shù)在新興的專(zhuān)業(yè)方向中更加活躍，其他藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域如室內(nèi)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)也都在教學(xué)內(nèi)容中推陳出新。在參數(shù)化設(shè)計(jì)的教學(xué)和理論應(yīng)用中，建模過(guò)程中創(chuàng)意思維更加靈動(dòng)也會(huì)到導(dǎo)致理性思維的隨意性，尤其是理論基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生，這就要求在加強(qiáng)培養(yǎng)數(shù)字技術(shù)的同時(shí)，還要對(duì)建構(gòu)有較強(qiáng)的控制力，將自身的創(chuàng)意思維和創(chuàng)造力通過(guò)扎實(shí)的數(shù)字機(jī)能綜合表現(xiàn)出來(lái)，增強(qiáng)教學(xué)的體驗(yàn)性。

3.1 參數(shù)化與建模工作的結(jié)合

除了在游戲、建筑、工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用之外，參數(shù)化設(shè)計(jì)同樣被藝術(shù)家們所關(guān)注。對(duì)于藝術(shù)家來(lái)說(shuō)，計(jì)算幾何模型可以做更膽大的設(shè)計(jì)，通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)可得到更個(gè)性化的形態(tài)，這其中包括裝置藝術(shù)、行為藝術(shù)、概念設(shè)計(jì)等，當(dāng)然也包括更細(xì)致的尺寸。三維建模的工作大概分為兩個(gè)部分，一個(gè)是對(duì)方案里面復(fù)雜形體的一些參數(shù)化設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行分析，另外一個(gè)就是簡(jiǎn)單建模下的大眾化設(shè)計(jì)。二者的技術(shù)含量雖然不同，但為當(dāng)代藝術(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)共存的關(guān)系，甚至所有的設(shè)計(jì)和制作流程中所運(yùn)用的軟件，都會(huì)通過(guò)獨(dú)特的參數(shù)化模式派生而來(lái)。

3.2 參數(shù)化與平面藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合

參數(shù)控制同樣可以控制產(chǎn)品的裝飾圖案，這就解決了圖案復(fù)雜程度、圖案色彩變化、圖案肌理密度、圖案樣式等。圖案的逼真程度往往是由點(diǎn)的數(shù)量決定的，一個(gè)圖像的控制參數(shù)既包括點(diǎn)的厚度又包括點(diǎn)的數(shù)量，點(diǎn)的數(shù)量的選擇在圖案設(shè)計(jì)的參數(shù)化設(shè)置中至關(guān)重要，圖案想要更細(xì)致精確，點(diǎn)的數(shù)量也就要越多，反之，圖案質(zhì)量會(huì)下降。

3.3 參數(shù)化與新媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合

多種數(shù)字媒體帶來(lái)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)上的互動(dòng)，新的傳達(dá)形式對(duì)舊媒體形式產(chǎn)生巨大的沖擊，從而極大地豐富了設(shè)計(jì)創(chuàng)作形式。新媒體藝術(shù)設(shè)計(jì)在參數(shù)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用中會(huì)使數(shù)字動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、電子游戲等行業(yè)的外延藝術(shù)設(shè)計(jì)有更廣的發(fā)展領(lǐng)域。參數(shù)化設(shè)計(jì)在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)新的設(shè)計(jì)風(fēng)潮，未來(lái)的藝術(shù)和設(shè)計(jì)將被程序、數(shù)字、規(guī)律所解釋、演繹和替代，參數(shù)化設(shè)計(jì)將是藝術(shù)設(shè)計(jì)的一個(gè)新時(shí)代。

4 創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)與參數(shù)化藝術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合的意義

參數(shù)作為一種前沿的建筑設(shè)計(jì)手段是將設(shè)計(jì)中的各種條件利用計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)進(jìn)行改變，使設(shè)計(jì)結(jié)果發(fā)生改變，設(shè)計(jì)效果煥然一新。參數(shù)化設(shè)計(jì)顛覆了傳統(tǒng)的思維方法和創(chuàng)作方式，讓設(shè)計(jì)師的思路和個(gè)性和有了更廣闊的發(fā)揮空間，它還是技術(shù)層面的革新。在參數(shù)化設(shè)計(jì)方法中同樣也沒(méi)有拋棄傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，更多的是在一定程度上解放了設(shè)計(jì)師的頭腦，提高設(shè)計(jì)師工作效率和控制力。在某些領(lǐng)域中是以理想設(shè)計(jì)方式用新的數(shù)字技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用“文化+科技”的創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)模式，成功地構(gòu)建了以動(dòng)漫、網(wǎng)絡(luò)影視、音樂(lè)制作出版、時(shí)尚設(shè)計(jì)、軟件服務(wù)、開(kāi)發(fā)，建筑設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)等方面具備發(fā)展?jié)摿Φ奈幕瘎?chuàng)意產(chǎn)業(yè)鏈。

由于參數(shù)化設(shè)計(jì)環(huán)境在國(guó)內(nèi)不成熟，被人們認(rèn)為是以計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于復(fù)雜體面形態(tài)的機(jī)構(gòu)和表皮進(jìn)行計(jì)算，得到基本數(shù)據(jù)，它只是把根深在程序或函數(shù)的關(guān)系作用于建筑建?；蛳嚓P(guān)技術(shù)延伸本身。也因?yàn)槔碚摻虒W(xué)的不深刻導(dǎo)致設(shè)計(jì)類(lèi)學(xué)生對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)有很多誤解。但是隨著教育方式的發(fā)展和改變，國(guó)內(nèi)的很多專(zhuān)業(yè)類(lèi)院校已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到這一“新潮”的技術(shù)，這來(lái)自于工作的需要和世界的大同，參數(shù)化設(shè)計(jì)雖然目前還不能承擔(dān)設(shè)計(jì)的全部意義和工作，卻是一個(gè)非常有潛力的思路，為未來(lái)開(kāi)拓設(shè)計(jì)行業(yè)更廣闊的領(lǐng)域做好了準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵韋平.數(shù)字化背景下建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的新機(jī)遇[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2011（3）：25-28.

第3篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞 三維數(shù)字地形圖；三維空間數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)獲取

中圖分類(lèi)號(hào) TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2014）106-0217-03

0 引言

三維數(shù)字地形圖是三維GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR的技術(shù)與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是能夠?qū)崟r(shí)獲取三維空間數(shù)據(jù)的重要手段，由此可以進(jìn)一步開(kāi)展三維空間數(shù)據(jù)的可視化操作，或者讓三維影像地圖得以制作出來(lái)。較之于傳統(tǒng)的二維數(shù)字地形圖，三維數(shù)字地形圖是一種使用更加簡(jiǎn)便，應(yīng)用更廣泛的矢量或線劃地形圖，它不受繪圖空間的局限，促使二維數(shù)字地形圖被三維的地理空間信息所取代，進(jìn)而能夠從三維空間的角度對(duì)真實(shí)復(fù)雜的客觀世界進(jìn)行理解和表達(dá)。

從現(xiàn)實(shí)層面來(lái)看，現(xiàn)實(shí)世界不僅有鱗次櫛比的地上高樓大廈，而且還有密如蛛網(wǎng)的低下管線，立體化呈現(xiàn)縱深發(fā)展趨勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)立體表達(dá)、精細(xì)管理和科學(xué)決策之目標(biāo)，就迫切需要三維地理空間對(duì)這些“上天入地下海”的現(xiàn)代人類(lèi)活動(dòng)進(jìn)行支撐。三維數(shù)字地形圖能夠使計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、運(yùn)算、處理信息的能力和屏幕可視化表達(dá)的優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步發(fā)展，在具體操作上， 能夠通過(guò)人機(jī)交互方式來(lái)便捷地應(yīng)用于查詢、瀏覽、分析立體地圖甚至動(dòng)態(tài)地圖信息，并使操作者能夠更直觀、更豐富地對(duì)空間地理環(huán)境信息進(jìn)行模擬再現(xiàn)，因此，在計(jì)算機(jī)三維可視化發(fā)展基礎(chǔ)上，用大比例尺針對(duì)小區(qū)域地理空間信息（例如：物體的空間立體結(jié)構(gòu)、形狀以及所處地形的高低起伏細(xì)節(jié)）進(jìn)行形象、完整、直觀、精細(xì)地表達(dá)。可見(jiàn)，三維數(shù)字地形圖是實(shí)施獲取三維空間數(shù)據(jù)的一個(gè)有效方法。

1 三維數(shù)字地形圖的主要特征

其一，三維數(shù)字地形圖不僅能夠準(zhǔn)確地將制圖區(qū)域內(nèi)地表中的微小的高低起伏狀態(tài)準(zhǔn)確定位，而且還能對(duì)其地上物的空間立體形狀和結(jié)構(gòu)給予準(zhǔn)確體現(xiàn)。

其二，三維數(shù)字地形圖的表達(dá)媒介將是電子形式或者數(shù)字形式取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)形式的模式。

其三，三維數(shù)字地形圖較之于三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS），兩者之間既有聯(lián)系，也有區(qū)別，具體而言，三維數(shù)字地形圖主要用于工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)，主要關(guān)注的是實(shí)時(shí)獲取三維空間信息，并且涵蓋三維地形可視化以及地物的繪制等工作，從而使三維數(shù)字地形圖的可編輯、可操作功能得以實(shí)現(xiàn)，而三維地理信息系統(tǒng)則主要側(cè)重于實(shí)現(xiàn)三維地理信息的數(shù)據(jù)管理與分析的功能，側(cè)重于三維空間數(shù)據(jù)建模領(lǐng)域。

其四，三維數(shù)字地形圖通過(guò)對(duì)三維離散點(diǎn)采用矢量或者線劃地圖的形式來(lái)顯示地形以及其地上物的空間立體結(jié)構(gòu)，在反映地上物的平面位置以及垂直方向的高度時(shí)，比例尺一般為1：1。

其五，三維數(shù)字地形圖能夠?qū)臻g地理信息進(jìn)行較為直觀、細(xì)致、精確、細(xì)致的反映。常用的三維數(shù)字地形圖比例尺為諸如 1：500、 1：1000和 1：2000的大比例尺。

2 三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取技術(shù)

三維數(shù)字地形圖在對(duì)地形地物進(jìn)行精細(xì)、直觀、形象、完整表現(xiàn)的同時(shí)，促使測(cè)繪技術(shù)面臨著更大的挑戰(zhàn)。因?yàn)槿S空間數(shù)據(jù)對(duì)地理信息完整、精細(xì)的表達(dá)建立在大量和細(xì)致的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，因此較之于二位數(shù)字地形圖，采樣點(diǎn)相對(duì)更加密集，這就決定了三維數(shù)字地形圖不但要對(duì)地物與地形的特征進(jìn)行收集，而且還要涵蓋地物的高度。所以，下文將具體論述目前常用的三維數(shù)字地形圖空間數(shù)據(jù)。

2.1 基于點(diǎn)方式的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)

1）傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)。

即使在測(cè)繪技術(shù)快速發(fā)展的今天，作為空間定位的基本手段之一的傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)仍然無(wú)法被其它手段取代。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)主要包括全站儀測(cè)量技術(shù)、數(shù)字化水準(zhǔn)儀技術(shù)、電子經(jīng)緯儀技術(shù)以及被稱(chēng)之為“測(cè)量機(jī)器人”的全自動(dòng)電子全站儀測(cè)量系統(tǒng)，特別是針對(duì)全站儀測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)，它是比較理想的方式，在采集三維數(shù)字地形地圖方面，不僅可以直接獲取2D坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x，y），還能夠直接在自然表面上測(cè)量和獲得被測(cè)點(diǎn)的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x，y，z）。此外，全站儀測(cè)量技術(shù)能夠針對(duì)高程數(shù)據(jù)z坐標(biāo)值獲取高精度數(shù)據(jù)，因此適用于大比例尺、小范圍的要求高精度的三維數(shù)字地形圖。因此，全站儀定位測(cè)量技術(shù)至少包括如下優(yōu)勢(shì)：一是效率高，不同于傳統(tǒng)的人工數(shù)據(jù)采集方法，該項(xiàng)技術(shù)所采集的全部測(cè)量數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，并自動(dòng)成圖；二具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，這項(xiàng)技術(shù)能夠自動(dòng)化的實(shí)時(shí)的對(duì)3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，所以在提高工作效率之時(shí)有效降低資源耗費(fèi)；三具有較高的可靠性，因?yàn)橐^測(cè)每一條邊長(zhǎng)，所以抵抗粗差的能力得到了明顯提高；四有較高的精度，全站儀適合用于大比例尺、小范圍的精度高的空間數(shù)據(jù)更新，因?yàn)樗韧燃?jí)的三角鎖/網(wǎng)的點(diǎn)位精度提高；五是具有靈活的布點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)區(qū)別于三角鎖/網(wǎng)要求具備有利的幾何圖形，所以在礦井、林區(qū)等復(fù)雜的情況下都能進(jìn)行定位測(cè)量。

2）衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)

衛(wèi)星定位與全站儀集成的技術(shù)會(huì)成為未來(lái)測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一， GPS（Global Positioning System）最初是由美國(guó)國(guó)防部研制開(kāi)發(fā)的，能夠進(jìn)行授時(shí)與導(dǎo)航定位功能，等距分布在6個(gè)軌道面上的高度約20200km的24顆衛(wèi)星構(gòu)成了它?，F(xiàn)今，正在運(yùn)行的全球定位系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）有俄羅斯的全球定位系統(tǒng)（GLONASS）和美國(guó)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），前者因?yàn)榻?jīng)濟(jì)上存在問(wèn)題，所以沒(méi)有連續(xù)性的進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。此外，我國(guó)在2001-2002年期間成功研制了” 中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航廣域增強(qiáng)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)中國(guó)及周邊海域的區(qū)域定位導(dǎo)航功能。

在具體工作的實(shí)踐運(yùn)行過(guò)程中，傳統(tǒng)控制測(cè)量工作的工作量和工作強(qiáng)度都很大，尤其是在地標(biāo)不明顯以及不具備地面測(cè)量控制點(diǎn)的情況下，測(cè)量工作面臨著極大的困難， GPS定位的優(yōu)勢(shì)也就由此得到了體現(xiàn)，在沒(méi)有遮蔽的條件下實(shí)時(shí)定位速度快，抗干擾性能好，幾乎不受地形、地物、天氣的限制，能夠在不依靠地面控制點(diǎn)的狀態(tài)下開(kāi)展工作，因此大大提高了傳統(tǒng)測(cè)量工作的效率。

GPS目前在我國(guó)已成為控制測(cè)量的主要手段，自GPS技術(shù)出現(xiàn)之時(shí)至今，國(guó)內(nèi)科研人員研制成功了差分GPS 技術(shù)，使GPS的定位精度得到進(jìn)一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也進(jìn)一步被拓寬，同時(shí)也大大提高了原有GPS的精度。隨后又產(chǎn)生了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（Real Time Kinematic，RTK），但由于該項(xiàng)技術(shù)受制于城市中衛(wèi)星信號(hào)接受不足以及高程異常等不利條件的限制，因此在獲取地物的高度值h時(shí)，還存在一些障礙，這也是今后需要進(jìn)一步研究的地方。

3）激光測(cè)量技術(shù)

激光和電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，讓激光測(cè)量技術(shù)朝著動(dòng)態(tài)性的實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量的方向邁進(jìn)，并且逐步出現(xiàn)了三維立體量的測(cè)量。早在20世紀(jì)末，法國(guó)的MENSI公司和美國(guó)的CYRA公司將激光技術(shù)運(yùn)用在了3D測(cè)量領(lǐng)域中。借助于高速激光掃描測(cè)量的手段，激光測(cè)量技術(shù)高分辨率、大面積地被測(cè)空間對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)（x ，y，z）進(jìn)行迅速獲取，從而促使物體的三維模型能夠迅速構(gòu)成。由此可見(jiàn)，激光測(cè)量技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是實(shí)時(shí)性：激光測(cè)量技術(shù)不用考慮空間與時(shí)間的因素，借助于自身發(fā)射的光對(duì)相關(guān)的空間信息進(jìn)行真實(shí)的獲取；二是穿透性：激光掃描技術(shù)能夠在一瞬間在某區(qū)域內(nèi)能夠獲取大量的、能夠反映目標(biāo)地物不同層面采樣信息的采樣點(diǎn)；三是高密集性，借助于對(duì)地物目標(biāo)進(jìn)行直接掃描的手段，激光掃描技術(shù)能夠得到空間信息的基本特征，能夠得到點(diǎn)距很小的采樣點(diǎn)，因此密集程度高；四是不需接觸：激光測(cè)量技術(shù)可以在不用接觸被測(cè)量的對(duì)象的情況下，獲取所需要的空間數(shù)據(jù)信息，因此可以為具有危險(xiǎn)性的測(cè)量區(qū)域的數(shù)據(jù)采集工作提供了方便；五是迅速性：激光測(cè)量技術(shù)可以在更大的程度上采集目標(biāo)空間的數(shù)據(jù)，然后迅速獲取地物目標(biāo)空間的立體結(jié)構(gòu)。

從實(shí)際應(yīng)用層面來(lái)看，機(jī)載激光測(cè)量技術(shù)在目前是一項(xiàng)新興的應(yīng)用技術(shù)，具體而言，這項(xiàng)技術(shù)是繼航空攝影測(cè)量之后又一項(xiàng)新的先進(jìn)的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于地球科學(xué)領(lǐng)域。從構(gòu)成要件的角度來(lái)看，該技術(shù)有三大核心系統(tǒng)，一是GPS全球定位系統(tǒng)，二是激光測(cè)距儀，三是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS），這就決定了該項(xiàng)技術(shù)在獲取地面及附屬物的數(shù)字影像數(shù)據(jù)以及三維坐標(biāo)方面能體現(xiàn)出可準(zhǔn)確、快速、高效的優(yōu)勢(shì)，尤其是在測(cè)量地形復(fù)雜多樣，或地面被被森林大面積覆蓋、或因地理?xiàng)l件惡劣二導(dǎo)致人力不能及的特殊地區(qū)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)能夠體現(xiàn)得更加明顯。

2.2 面狀方式獲取技術(shù)

1）遙感技術(shù)

作為一門(mén)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，遙感（Remote Sensing）利用紅外、可見(jiàn)光、微波以及干涉雷達(dá)等電磁波探測(cè)儀器，從外層空間和遠(yuǎn)距離高空的多種平臺(tái)上借助于掃描、信息傳輸、攝影以及信息處理等各項(xiàng)工作流程，對(duì)地面物體的形狀、所處環(huán)境、位置和大小等信息進(jìn)行獲取，并由此進(jìn)行后續(xù)研究。

遙感技術(shù)一致被得到廣泛應(yīng)用。從實(shí)際層面來(lái)看，例如，土地荒漠化的不斷演進(jìn)是全球共同面對(duì)的一個(gè)重大環(huán)境問(wèn)題，這一生態(tài)換進(jìn)的不斷惡化趨勢(shì)同樣也對(duì)我國(guó)造成了很大的威脅，因此，土地荒漠化檢測(cè)的重要性也就不言而喻。對(duì)土地荒漠化的發(fā)生和發(fā)展情況予以及時(shí)和準(zhǔn)確地掌握無(wú)疑是有效防止和治理土地荒漠化的首要條件，在這一領(lǐng)域，遙感技術(shù)的眾多優(yōu)點(diǎn)也就得到了充分的體現(xiàn)，一是信息監(jiān)測(cè)覆蓋面廣，二是能夠?qū)Ρ粰z測(cè)目標(biāo)快速獲取有效信息，三是信息獲取量大，并且，遙感技術(shù)能夠在具體工作過(guò)程中環(huán)節(jié)人力物力不足等限制因素，因此，在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，遙感技術(shù)一直被視為監(jiān)測(cè)土地荒漠化動(dòng)態(tài)演變的重要甚至不可替代的技術(shù)手段。

從發(fā)展現(xiàn)狀分析來(lái)看，多分辨率、多波段、多時(shí)相以及多種傳感器相融合成為遙感技術(shù)發(fā)展的方向，例如，遙感技術(shù)能夠和GIS、GPS集成，并由此形成多信息量、高精度的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。值得注意的是，因?yàn)槭艿椒直媛屎途鹊鹊挠绊?，在三維模型的構(gòu)建之時(shí)，遙感技術(shù)對(duì)大地測(cè)量的數(shù)據(jù)信息具有恒強(qiáng)的依賴性，這就決定了遙感技術(shù)適用于對(duì)較大場(chǎng)景、較大區(qū)域以及精度要求相對(duì)不高的地區(qū)開(kāi)展測(cè)量工作。

2）攝影測(cè)量技術(shù)

攝影測(cè)量技術(shù)是借助于其他傳感器或者光學(xué)攝影機(jī)，采集被測(cè)物體的數(shù)據(jù)信息，并且對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以獲得被攝物體的形狀、空間位置、各因素之間的相互關(guān)系以及大小等合理的信息。攝影測(cè)量技術(shù)可按照如下指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)：一是距離指標(biāo)，包括地面攝影測(cè)量技術(shù)、近景攝影測(cè)量技術(shù)，顯微攝影測(cè)量技術(shù)、航天攝影測(cè)量技術(shù)以及航空攝影測(cè)量技術(shù)；二是技術(shù)方法指標(biāo)，包括采用光學(xué)和機(jī)械方法的模擬攝影測(cè)量技術(shù)、根據(jù)被測(cè)物像點(diǎn)與相應(yīng)地面點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系的剖解數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù)。特別是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，能夠基于計(jì)算機(jī)對(duì)被攝對(duì)象的形狀、大小、空間位置及其之間相互關(guān)系進(jìn)行高效率、高質(zhì)量地測(cè)量。從目前來(lái)看，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)能夠開(kāi)展空中三角測(cè)量、自動(dòng)正射影像圖制、自動(dòng)定向以及自動(dòng)數(shù)字地面模型生成（輔以交互式編輯）等一系列工作，因此是目前應(yīng)用較為廣泛的一種舌音測(cè)量技術(shù)。

從實(shí)際應(yīng)用層面來(lái)看，水下攝影測(cè)量技術(shù)是舌音測(cè)量技術(shù)在空間范圍維度的進(jìn)一步拓展，該技術(shù)是近景攝影測(cè)量中一種特殊的測(cè)量技術(shù)，即被測(cè)量物體存在于水中、也能夠像該物體存在于空氣中一樣，通過(guò)相對(duì)便捷地拍攝到所需的圖像來(lái)精確定位水下被攝目標(biāo)的幾何特性，從而以此對(duì)被測(cè)物展開(kāi)進(jìn)一步研究。因此，海洋工程、水生物研究、水深測(cè)量以及海底測(cè)圖等相關(guān)測(cè)量工作中，都能夠發(fā)揮水下攝影測(cè)量技術(shù)的重要功能。、

3）多傳感器集成技術(shù)

前文所述的攝影測(cè)量技術(shù)以及遙感技術(shù)有很多的優(yōu)勢(shì)，但在三維空間數(shù)據(jù)的更新與采集方面仍然有很多亟待解決的問(wèn)題。詳細(xì)一點(diǎn)來(lái)講，比如，遙感技術(shù)盡管可以獲取所提供的目標(biāo)物的空間數(shù)據(jù)，但缺少空間立體信息，側(cè)重于對(duì)目標(biāo)物頂面信息的采集；再如，盡管激光掃描儀LRS可以運(yùn)用三維手段描述得到的數(shù)據(jù)，可是在拓?fù)潢P(guān)系以及目標(biāo)物的空間信息方面存在一定難度；又如，地面攝影測(cè)量?jī)H僅側(cè)重于提供目標(biāo)地物的立體造型?？梢?jiàn)，如果把上述不同的方法進(jìn)行整合，將會(huì)在更大的程度上提高技術(shù)水平，所以，在采集多元數(shù)據(jù)之時(shí)，可以運(yùn)用多傳感器集成技術(shù)，并且運(yùn)用融合手段，建立三維模型，這可以成為現(xiàn)在乃至未來(lái)研究的重要課題。

既然多傳感器集成技術(shù)在采集三維空間數(shù)據(jù)時(shí)，可以借助于多種傳感器，這就表明不同的傳感器可以組合成多樣的多傳感器集成空間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于此，本文對(duì)多傳感器集成體統(tǒng)進(jìn)行如下三個(gè)層面的分類(lèi)：一是機(jī)載激光掃描系統(tǒng)：這項(xiàng)系統(tǒng)借助于激光測(cè)量技術(shù)，對(duì)目標(biāo)物的三維坐標(biāo)（x，y，z）以及數(shù)字地面模型DTM進(jìn)行高分辨率和高精度的測(cè)量，結(jié)合目標(biāo)地物的光學(xué)成像結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步獲取地表目標(biāo)物的垂直結(jié)構(gòu)形態(tài)，從而顯著提高對(duì)目標(biāo)物的識(shí)別水平；二是地面車(chē)載測(cè)量系統(tǒng)：該系統(tǒng)一般由車(chē)輛等移動(dòng)載體、車(chē)載計(jì)算機(jī)、多傳感器以及數(shù)據(jù)采集軟件構(gòu)成，是一種多傳感器集成的數(shù)字成圖系統(tǒng)；三是星載測(cè)圖系統(tǒng)：星載多傳感器集成具有大范圍、大比例、高效率優(yōu)勢(shì)，該系統(tǒng)由此已成為研究焦點(diǎn)。

2.3圖像掃描數(shù)字化技術(shù)

由于現(xiàn)有的紙質(zhì)地圖對(duì)地形表達(dá)的手段是圖解形式，因此無(wú)法被計(jì)算機(jī)接受和解析，而將現(xiàn)有地形圖用數(shù)字化儀表達(dá)，則其負(fù)載的大量信息能夠被轉(zhuǎn)換成能夠被計(jì)算機(jī)處理和接受的數(shù)字信息。在這一技術(shù)前提下，能夠檢測(cè)出地形圖中包含的非常重要的數(shù)據(jù)信息，其一，含有諸如高程點(diǎn)、等高線等3D空間數(shù)據(jù)所需要的幾何信息，二是含有地理目標(biāo)的平面、高度或?qū)訑?shù)等不同緯度的坐標(biāo)數(shù)值，三是含有被測(cè)物目標(biāo)的名稱(chēng)、用途、結(jié)構(gòu)等屬性信息。

對(duì)地圖數(shù)字化的坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度的影響，主要來(lái)自于三個(gè)層面，一是掃描儀的分辨率高低，二是掃描過(guò)程的規(guī)范性程度，三是地圖中數(shù)據(jù)源本身的精度以及控制點(diǎn)的精度，上述三個(gè)因素自然成為了圖像掃描數(shù)字化技術(shù)的約束條件，因此，該盡管能夠?qū)Ρ粶y(cè)物的高度獲得概略性信息，但在高度準(zhǔn)確測(cè)量方面卻有著較大的困難，因此借助于這種手段無(wú)法對(duì)三維數(shù)字地形圖獲得較高的精度。所以，測(cè)繪機(jī)構(gòu)常用的手段就是運(yùn)用AutCAD 軟件對(duì)地形圖數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)和管理，這也是值得在今后繼續(xù)深入研究之處。

3 結(jié)論

較之于側(cè)重于三維空間數(shù)據(jù)建模的三維地理信息系統(tǒng)（3DGIS），三維數(shù)字地形圖側(cè)重于對(duì)三維空間信息的實(shí)時(shí)獲取以及對(duì)三維地形的繪制和可視化表達(dá)，由于這項(xiàng)技術(shù)還比較新穎，現(xiàn)在還在研究的初期階段。本文對(duì)三維數(shù)字地形圖獲得三維空間數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探討，實(shí)際上，今后還有必要針對(duì)集成匹配優(yōu)化技術(shù)和地物地形的繪制技術(shù)等方面，對(duì)三維數(shù)字地形圖進(jìn)行更加全面的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]Kadobayashi，R.，Kochi，N. Obtain，H. Comparison and evaluation of laser scanning And photogrammetric and their combined use for digital recording of cultural heritage[J]，Remote Sensing and Spatial Information Science，2004，35（5）： 401-406.

[2]Kraus，K.PrinciPles of airborne laser scanning，Journal of the Swedish Society For Photogrammetric and remote sensing，2002：1，2002： 53-56.

[3]李清泉，楊必勝，史文中.三維空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、建模與可視化.武漢：武漢大學(xué)出版社，2003.

[4]朱軍輝.三維城市建模與基本作戰(zhàn)能力分析[D].鄭州：信息工程大學(xué)，2006年碩士畢業(yè)論文.

[5]李成名，王繼周，馬照亭.數(shù)字城市三維地理空間框架原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[6]周愛(ài)華.基于大比例尺地形圖的三維地理場(chǎng)景快速構(gòu)建方法研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2008年碩士畢業(yè)論文.

[7]梁鵬帥，馮冬敬.三維可視化的研究現(xiàn)狀和前景[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009（19）：134-135.

[8]編寫(xiě)組（朱列克主編）.第三次全國(guó)荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)報(bào)告.我國(guó)荒漠化和沙化狀況及動(dòng)態(tài)變化分析[M].中國(guó)荒漠化和沙化動(dòng)態(tài)研究.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

第4篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

隨著科技的不斷發(fā)展，算法技術(shù)作為一種全新的技術(shù)，已經(jīng)越來(lái)越多被設(shè)計(jì)行業(yè)所利用，其本質(zhì)是從技術(shù)層面衍生出來(lái)的一種思維方式。不但能夠使用該技術(shù)進(jìn)行科研、制造，同樣在現(xiàn)代首飾的設(shè)計(jì)中可以被應(yīng)用。以科技代替原有思維的局限性，以科學(xué)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)手段的不足，將這種技術(shù)引用到現(xiàn)代首飾的創(chuàng)作中是具有一定必然性的，它的參與不但可以輔助設(shè)計(jì)而且可以更高效地運(yùn)用設(shè)計(jì)，使現(xiàn)代首飾藝術(shù)具有當(dāng)代社會(huì)特質(zhì)。

關(guān)鍵詞：

算法技術(shù) 現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

一、算法技術(shù)的概念

基于“非線性科學(xué)”的算法技術(shù)在一定程度上深受現(xiàn)代主義哲學(xué)思想的影響，其設(shè)計(jì)思想能充分呈顯出自組織性、動(dòng)態(tài)性以及不規(guī)則性等特質(zhì)。實(shí)際上，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，算法技術(shù)將會(huì)在未來(lái)設(shè)計(jì)中得到廣泛的推廣與應(yīng)用。

在時(shí)下流行的參數(shù)化設(shè)計(jì)中，算法技術(shù)是其重要組成部分，如下式為參數(shù)化設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單表達(dá)式：A=F（X1，X2，……，Xn）。其中A是生成的最終模型；X為影響模型形態(tài)生成的參數(shù)，它是一個(gè)具體的參數(shù)數(shù)值，可以是一些直接可測(cè)量的參數(shù)，如曲率、重量等，也可以是某些抽象參數(shù)，如理念等；而F則稱(chēng)為算法（algorithm），是模型生成的規(guī)則。由此可見(jiàn)，參數(shù)化的設(shè)計(jì)重點(diǎn)無(wú)非就是兩要素：算法與參數(shù)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是由設(shè)計(jì)者確定方法與規(guī)則，然后由計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算取得最終的模型結(jié)果。

算法技術(shù)設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)者設(shè)定相應(yīng)的算法邏輯，然后確定相應(yīng)的量化參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件得到難以量化的多元結(jié)果，這就意味著生成的結(jié)果會(huì)大大超出人們思維的想象，所以這使得首飾設(shè)計(jì)師獲得了巨大的創(chuàng)作空間，只要在多種結(jié)果中，選擇其一進(jìn)而深化設(shè)計(jì)，就可設(shè)計(jì)出有高度復(fù)雜性的作品。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)策略，可以使設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)形式多樣性的探索，與以往的由平面到立面或者從剖面到透視的設(shè)計(jì)思路會(huì)有很大差別，其作品一改傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的比例、尺度等概念，也與現(xiàn)代主義中的“盒子”式設(shè)計(jì)原型有所區(qū)別開(kāi)來(lái)，所以這種創(chuàng)作彰顯了涌現(xiàn)性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性三大特征。算法技術(shù)設(shè)計(jì)可以使原本的設(shè)計(jì)工作獲得更加值得深入的研究，符合藝術(shù)院校側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)意想象空間和獨(dú)特審美需求的教學(xué)宗旨，為高等藝術(shù)院校設(shè)計(jì)行業(yè)教學(xué)改革工作做出積極的推動(dòng)作用。

二、算法技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

1.高效地生成多種選擇方案

算法技術(shù)可以自由生成多組設(shè)計(jì)方案，而且這些方案主要是由于構(gòu)思的角度不同、形體操作不同而形成的，這些方案從概念設(shè)計(jì)到最后完成都能平行發(fā)展。如建筑領(lǐng)域，美國(guó)某建筑事物所就Bishopgate大廈設(shè)計(jì)提出了幾百個(gè)方案供相關(guān)人員選取，在方案的深入過(guò)程中，通過(guò)軟件評(píng)估測(cè)試不斷地對(duì)方案加以否定和優(yōu)化，最后就有了如下的“尖塔”塔樓（詳見(jiàn)下圖1）。

2.快速及時(shí)的方案調(diào)整適應(yīng)各種需求

算法技術(shù)一改以往線性設(shè)計(jì)無(wú)法逆轉(zhuǎn)的流程。在整個(gè)設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，即使修改最開(kāi)始的參數(shù)，只要算法依舊采用，設(shè)計(jì)結(jié)果自動(dòng)跟隨調(diào)整，甚至還可通過(guò)細(xì)部設(shè)計(jì)表現(xiàn)出來(lái)，而整個(gè)過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間并不多。在首飾設(shè)計(jì)行業(yè)中，利用算法技術(shù)可以將設(shè)計(jì)師的工作重心轉(zhuǎn)移到探索和總結(jié)作品的邏輯算法，算法可以形象地比喻成首飾的DNA，然后將大量的計(jì)算、模型生成工作交給計(jì)算機(jī)。最終在生成的不同結(jié)果中，選取造型及結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)理念的結(jié)果進(jìn)行深入優(yōu)化和完善。

3.實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的形態(tài)需求

首先，算法技術(shù)能夠挖掘出設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造潛力，給予設(shè)計(jì)師更加豐富的想象空間，尤其是立體結(jié)構(gòu)以及細(xì)節(jié)推敲方面都發(fā)揮有重要作用；其次，作品的風(fēng)格及紋理等除了滿足工業(yè)創(chuàng)造的條件，還富有獨(dú)特的美感，符合當(dāng)代審美對(duì)多元化的需求，如美國(guó)設(shè)計(jì)工作室“神經(jīng)系統(tǒng)”（Nervous System）在設(shè)計(jì)眾多優(yōu)秀創(chuàng)意首飾之后，又通過(guò)算法與3D打印技術(shù)，創(chuàng)造出了塑料制造的衣服（參見(jiàn)圖2），借助算法技術(shù)能夠進(jìn)一步分離模具，分成若干三角片，中間由鉸鏈連結(jié)。設(shè)計(jì)師能夠自由控制三角片的規(guī)模、個(gè)數(shù)以及位置，且可以預(yù)先觀賞改變之后的效果。

4.優(yōu)化設(shè)計(jì)使其達(dá)到最高效

就定量計(jì)算分析方面而言，與人工操作速度相比，計(jì)算機(jī)的速度更快且工作更加精準(zhǔn)化。在計(jì)算機(jī)調(diào)整方案或者自動(dòng)生成方案時(shí)，生成的模型結(jié)果不僅高效，而且更容易符合設(shè)計(jì)者的預(yù)期目標(biāo)。

5.高效共享設(shè)計(jì)信息

由于計(jì)算機(jī)是輔助算法設(shè)計(jì)全部工作的完成者，因此，不僅設(shè)計(jì)師之間可以在首飾設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中不斷根據(jù)最新的想法隨時(shí)對(duì)模型進(jìn)行修改，在進(jìn)行最后的3D打印或者鑄造的環(huán)節(jié)中也可以借助于互聯(lián)網(wǎng)和制造商共享模型，共同優(yōu)化設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，并對(duì)其中的結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行完善，降低反復(fù)修改工作的幾率，及時(shí)進(jìn)行交流與反饋，在最大程度上提升設(shè)計(jì)工作的效率。

三、算法技術(shù)得以應(yīng)用的背景

在早期的首飾設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)對(duì)首飾的設(shè)計(jì)工作并沒(méi)有發(fā)揮太大的幫助。那個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴并且操作麻煩設(shè)計(jì)師的很多工作不能在計(jì)算機(jī)上完成，計(jì)算機(jī)僅僅代表了新可能、新方向。在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)功能不斷完善，而且價(jià)格也在不斷降低，產(chǎn)品化的個(gè)人電腦在全球得以普及專(zhuān)為不同設(shè)計(jì)領(lǐng)域而開(kāi)發(fā)的軟件不斷出現(xiàn)，這促使計(jì)算機(jī)成為首飾設(shè)計(jì)師的理想工具。其不僅在傳統(tǒng)方式的起版建模中起到重要幫助，算法技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)也給首飾設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)完全不同的、新的思維方式?！皬默F(xiàn)代社會(huì)來(lái)看，信息化社會(huì)不斷在發(fā)展，計(jì)算機(jī)不僅可以輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，而且已經(jīng)成為設(shè)計(jì)師無(wú)法逃脫的生活方式，因?yàn)橛?jì)算機(jī)已經(jīng)深深地影響了人類(lèi)的社會(huì)文明，計(jì)算機(jī)不再是只影響設(shè)計(jì)師的工作，而是對(duì)設(shè)計(jì)師的思想和認(rèn)識(shí)上有巨大影響?！?/p>

上世紀(jì)七十年代以后，科學(xué)研究的對(duì)象逐步轉(zhuǎn)變成不規(guī)則、無(wú)序、非線性、不可邏輯分析、非平衡態(tài)、不確定的對(duì)象。此外還生產(chǎn)了新的學(xué)科――拓?fù)鋵W(xué)、分形幾何學(xué)等，用于分析復(fù)雜系統(tǒng)。很多設(shè)計(jì)師開(kāi)始轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思維，讓作品更具創(chuàng)造力，能直接體會(huì)到的就是許多復(fù)雜形體結(jié)構(gòu)的作品出現(xiàn)在我們的視野中。

復(fù)雜的形體結(jié)構(gòu)不能借助傳統(tǒng)幾何詞匯進(jìn)行表達(dá)，也不能將其簡(jiǎn)化與分離。在造型設(shè)計(jì)中“折疊”、“分離”等拓?fù)鋵W(xué)中的詞匯被運(yùn)用得越來(lái)越廣泛，隨之而來(lái)的大量造型復(fù)雜的首飾作品呈現(xiàn)在我們面前。

作為復(fù)雜形體的理論依據(jù)，分形幾何學(xué)可謂是一門(mén)新興的數(shù)學(xué)分支，多用在闡釋自然界中好似復(fù)雜無(wú)規(guī)則的現(xiàn)象。分形幾何學(xué)的種種規(guī)則逐步被發(fā)掘，這無(wú)疑會(huì)直接影響到先鋒設(shè)計(jì)師們的造型創(chuàng)作。如今，人類(lèi)愈發(fā)追求真實(shí)的、天然的事物，伴隨著后現(xiàn)代時(shí)期推崇仿生、自然、解構(gòu)等設(shè)計(jì)思想的產(chǎn)生，分形幾何學(xué)的成果被運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去已成大勢(shì)所趨，成為算法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵理論源頭。它們形成的兩門(mén)學(xué)科――拓?fù)鋵W(xué)與分形幾何學(xué)，這兩門(mén)學(xué)科與算法技術(shù)聯(lián)系緊密，在很大程度上幫助了設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)造，提高了創(chuàng)造的效率，改進(jìn)了設(shè)計(jì)效果。

四、算法技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景

現(xiàn)如今，現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)的方法與手段已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，首飾的設(shè)計(jì)理念及制作方式也與時(shí)俱進(jìn)。新時(shí)期的現(xiàn)代首飾，應(yīng)該在科學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)這三個(gè)方面做到和諧統(tǒng)一。設(shè)計(jì)師可以把科學(xué)和技術(shù)作為新時(shí)期下的創(chuàng)作工具來(lái)尋求更加豐富的表達(dá)手段。

就目前國(guó)內(nèi)首飾設(shè)計(jì)行業(yè)而言，僅僅通過(guò)計(jì)算機(jī)將建模作為批量化生產(chǎn)的一種快速打板成型手段。對(duì)于前期的設(shè)計(jì)，往往仍是停留在紙面二維空間內(nèi)，因此首飾很難在空間關(guān)系以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)上做出精彩的內(nèi)容，所以現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新便顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)算法技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域仍是建筑行業(yè)，隨著鳥(niǎo)巢、水立方、銀河SOHO等利用算法技術(shù)設(shè)計(jì)的建筑不斷地走入人們的視線。大眾對(duì)于這種非線性結(jié)構(gòu)的品味也在逐步提高。算法技術(shù)在現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，目前行業(yè)內(nèi)仍處于試驗(yàn)階段，仍有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走。僅有部分建筑從業(yè)者的跨界首飾作品問(wèn)世，但無(wú)論從形式到創(chuàng)意都受建筑作品很深的影響，往往忽略了首飾自身的屬性與美感（參見(jiàn)圖3）。也有個(gè)別首飾業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)師利用算法軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的案例，但設(shè)計(jì)理念仍局限于傳統(tǒng)首飾設(shè)計(jì)方式的思維模式，僅僅是為了追求造型上的標(biāo)新立異，其設(shè)計(jì)理念與流程同算法技術(shù)的思維方式大相徑庭。因此算法技術(shù)在首飾設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)的研究與推廣具有相當(dāng)?shù)囊饬x。

對(duì)于現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)而言，基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新顯得十分重要。算法技術(shù)作為新的技術(shù)手段成為首飾設(shè)計(jì)師的輔助工具，它的參與對(duì)于現(xiàn)代首飾的設(shè)計(jì)與制作而言都是積極而正面的?，F(xiàn)代首飾的設(shè)計(jì)與制作也不應(yīng)局限于在工作臺(tái)上敲敲打打，作為一名首飾藝術(shù)家或是首飾設(shè)計(jì)師應(yīng)思考如何充分利用當(dāng)下的科學(xué)技術(shù)手段來(lái)不斷完善自己的表現(xiàn)手段。

第5篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

【關(guān)鍵詞】：計(jì)算機(jī)；圖形圖像；處理技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)包括圖像處理二維制作技術(shù)和圖形處理三維制作技術(shù)兩個(gè)大方面。圖形處理是利用三維制作技術(shù)造出各種物體，然后為它設(shè)計(jì)動(dòng)作，它的整個(gè)制作過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上完成的。圖像處理是對(duì)已生成好的圖像的處理。

二、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的基本概念

1.概念

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理是指把由概念或數(shù)學(xué)描述所表示物體的幾何數(shù)據(jù)或幾何模型，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、修改、完善及進(jìn)行圖形處理的操作過(guò)程。

2.主要內(nèi)容

圖形圖像處理包括的主要內(nèi)容：(1)圖像數(shù)字化、圖像編碼、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割和圖像分析等；(2)幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影等；(3)建?；蛟煨驮O(shè)計(jì)；(4)隱線、隱面消除，明暗處理等；(5)曲線和曲面擬合(6)色彩設(shè)計(jì)。各種圖形圖像處理軟件也是以這兩種技術(shù)為基礎(chǔ)，利用圖形圖像處理技術(shù)改造、創(chuàng)造圖形、圖像的整個(gè)過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。例如把一個(gè)蘋(píng)果漸變成球體，同時(shí)材質(zhì)也會(huì)跟著變化。兩個(gè)物體都是在計(jì)算機(jī)上制作出來(lái)的。另外對(duì)已生成好的圖像的作圖像技術(shù)處理，俗稱(chēng)“變臉”。比如把小孩臉變成大人臉，是先將拍攝好的照片輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)的二維處理軟件將所輸入圖像進(jìn)行漸變即可[1]。

3.圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

(一)數(shù)據(jù)來(lái)源不同：圖像數(shù)據(jù)來(lái)自客觀世界；圖形數(shù)據(jù)來(lái)自主觀世界。

(二)處理方法不同：圖像處理方法包括幾何修正、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像理解、圖像識(shí)別等；圖形處理方法包括幾何變換、開(kāi)窗和裁剪、隱藏線和隱藏面消除、曲線和曲面擬合、明暗處理、紋理產(chǎn)生等。

(三)理論基礎(chǔ)不同：圖像處理主要用到數(shù)字信號(hào)處理、概率與統(tǒng)計(jì)、模糊數(shù)學(xué)等理論；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要用到仿射與透視變換、樣條幾何、計(jì)算幾何、分形等理論。

(四)用途不同：圖像處理主要用于遙感、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、航天航空、軍事等。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要用于CAD/CAM/CAE/CAI 計(jì)算機(jī)藝術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)等[2]。

在實(shí)際應(yīng)用中，圖形、圖像技術(shù)又是相互關(guān)聯(lián)的。把圖形、圖像處理技術(shù)相結(jié)合，可以使視覺(jué)效果和質(zhì)量更加完善，更加精美。目前許多廣告、片頭都是把兩種處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，以取得相當(dāng)完美，逼真、生動(dòng)的效果。例如1994年榮獲奧斯卡最佳特技效果獎(jiǎng)的《侏羅紀(jì)公園》是一個(gè)最典型的范例。影片中的恐龍是真實(shí)生活中所不存在的，它是由三維制作技術(shù)造出模型，設(shè)計(jì)它的各種動(dòng)作；影片中的人是用電影手法拍攝的，兩部分的圖像生成之后，由二維處理技術(shù)把兩者進(jìn)行合成，就產(chǎn)生了人與恐龍共生的場(chǎng)面。它充分運(yùn)用了計(jì)算機(jī)圖形、圖像處理技術(shù)和各種電影手法，是一都精彩的科幻影片。

三、 運(yùn)行環(huán)境

1.軟硬件配置

硬件配置基本上可分為兩大類(lèi)，工作站和微型機(jī)。軟件配置：工作站的軟件包括TDI和Alias，它們都是工作站上的專(zhuān)門(mén)圖形制作軟件，功能上各有所不同 ；微型機(jī)上的軟件包括3D Studio MAX(簡(jiǎn)稱(chēng)3DS)的各種版本，Photoshop，Winmorph等，3D Studio MAX是微型機(jī)上所使用的圖形制作軟件，目前已在我國(guó)廣泛應(yīng)用。Photoshop是一個(gè)專(zhuān)門(mén)處理圖像的專(zhuān)業(yè)軟件。Winmorph是一個(gè)二維圖像處理軟件，功能是把一幅圖像變成為另一幅圖像[3]。

2．功能比較

工作站無(wú)論從CPU 的速度，內(nèi)存容量和圖形顯示等方面都具有下列微型機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)越性：

(一)工作站所生成的圖像質(zhì)感(指運(yùn)用不同的表現(xiàn)手段，表現(xiàn)出各種不同物體所具有的特質(zhì))優(yōu)于微型機(jī)，這是因?yàn)閮煞N系統(tǒng)對(duì)于圖像處理的計(jì)算方法和計(jì)算參數(shù)的數(shù)量上有很大不同。TDI全稱(chēng)Transport Driver Interface，它指的是WindowsNT操作系統(tǒng)中各種運(yùn)輸層協(xié)議（如SPX、TCP等）與接收軟件（或重定向軟件接口）之間的接口層。對(duì)于圖像的每一像素點(diǎn)，TDI采用了每一像素點(diǎn)又細(xì)分成許多小塊分別計(jì)算顏色的方法，因此一幅720*576的標(biāo)準(zhǔn)圖像，工作站的計(jì)算量遠(yuǎn)超過(guò)微型機(jī)。圖像的總體質(zhì)感要比微型機(jī)好。

(二)從造型方面來(lái)看，3DS沒(méi)有曲面造型功能，對(duì)于一些復(fù)雜的曲線曲面來(lái)講，這就不太方便了。而TDI提供了強(qiáng)大的曲線曲面造型功能。

(三)從用戶界面來(lái)看，用過(guò)3DS的制作者都會(huì)感到物體上材質(zhì)是比較困難的，你必須在一個(gè)模型上調(diào)好材質(zhì)，然而材質(zhì)在物體上的效果是看不到的，只有在圖像生成之后才能看到真正的效果。而在TDI中的IPR模塊提供了直接在最后的圖像上調(diào)物體和光源材質(zhì)的方法，因而具有最快的視覺(jué)反饋，所得到的結(jié)果與最終的生成效果是一樣的。

(四)3DS與TDI對(duì)自然世界物體的仿真效果相比，3DS缺乏一些真實(shí)感。比如對(duì)于生成植物的處理，3DS只是對(duì)真實(shí)事物的模擬。而TDI中的AMAP吸收了植物學(xué)家對(duì)自然界中植物的研究成果，通過(guò)計(jì)算機(jī)把它表現(xiàn)出來(lái)，因此由它所生成的植物與自然界中的植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完全相同，因而TDI的仿真效果相當(dāng)好，且真實(shí)生動(dòng)。

3DS與TDI的區(qū)別內(nèi)容甚多，就不一一列舉了。盡管TDI的制作效果比3DS要好一些，但是3DS在我國(guó)還是相當(dāng)流行的，這主要是因?yàn)?DS所要求的硬件基本配置是80386以及完全兼容的個(gè)人電腦。一個(gè)數(shù)字浮點(diǎn)運(yùn)算器、4MB存儲(chǔ)器、20MB硬盤(pán)、VGA顯示器及顯示接口卡、DOS3．3以上的操作系統(tǒng)等，這對(duì)于微型機(jī)比較普遍的今天是容易實(shí)現(xiàn)的。而且一些好的3DS作品可以達(dá)到以假亂真的效果。同時(shí)我們也可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在工作站和微型機(jī)之間建網(wǎng)，以充分發(fā)揮兩種資源的優(yōu)越性。

四、Photoshop功能簡(jiǎn)介

對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)，最熟悉的計(jì)算機(jī)圖像處理軟件就是Photoshop了，Photoshop的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛的，在圖像處理、視頻、出版各方面都有涉及。因此筆者在此特別介紹Photoshop的基本情況。Photoshop是Adobe公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)跨平臺(tái)的平面圖像處理軟件。PS的專(zhuān)長(zhǎng)用于圖像處理，而不是圖形創(chuàng)作。圖像處理是對(duì)已有的位圖圖像進(jìn)行編輯加工處理以及運(yùn)用一些特殊效果，其重點(diǎn)在于對(duì)圖像的處理加工。從功能上看，該軟件可分為圖像編輯、圖像合成、校色調(diào)色及特效制作部分等。

圖像編輯是圖像處理的基礎(chǔ)，可以對(duì)圖像做各種變換如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜、鏡像、透視等。也可進(jìn)行復(fù)制、去除斑點(diǎn)、修補(bǔ)、修飾圖像的殘損等。這在婚紗攝影、人像處理制作中有非常大的用場(chǎng)，去除人像上不滿意的部分，進(jìn)行美化加工，得到讓人非常滿意的效果。

圖像合成則是將幾幅圖像通過(guò)圖層操作、工具應(yīng)用合成完整的、傳達(dá)明確意義的圖像，這是美術(shù)設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；該軟件提供的繪圖工具讓外來(lái)圖像與創(chuàng)意很好的融合，使圖像天衣無(wú)縫的合成變?yōu)榭赡堋?/p>

校色調(diào)色是該軟件中深具威力的功能之一，可方便快捷的對(duì)圖像的顏色進(jìn)行明暗、色偏的調(diào)整和校正，也可在不同顏色進(jìn)行切換以滿足圖像在不同領(lǐng)域如網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、印刷、多媒體等方面應(yīng)用。

特效制作在該軟件中主要由濾鏡、通道及工具綜合應(yīng)用完成。包括圖像的特效創(chuàng)意和特效字的制作，如油畫(huà)、浮雕、石膏畫(huà)、素描等常用的傳統(tǒng)美術(shù)技巧都可藉由該軟件特效完成。而各種特效字的制作更是很多美術(shù)設(shè)計(jì)師熱衷于該軟件的研究的原因。

而Photoshop的具體功能更是涉及到我們生活的方方面面，主要有：專(zhuān)業(yè)測(cè)評(píng)、平面設(shè)計(jì)、修復(fù)照片、廣告攝影、包裝設(shè)計(jì)、插畫(huà)設(shè)計(jì)、影像創(chuàng)意、藝術(shù)文字、網(wǎng)頁(yè)制作、后期修飾、繪畫(huà)、視覺(jué)創(chuàng)意等等。

五、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

圖形圖像處理技術(shù)正以意想不到的方式和速度滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域。在生產(chǎn)活動(dòng)中，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有計(jì)算機(jī)輔助制造CAM、計(jì)算機(jī)輔助沒(méi)計(jì)CAD、計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)輔助教育CAI、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)藝術(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬等。其中最常用到的領(lǐng)域是CAD輔助設(shè)計(jì)，而CAD和CAM是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的工具。

計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)被設(shè)計(jì)師們廣泛的應(yīng)用于室內(nèi)建筑設(shè)計(jì)、工程施工圖紙的設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)。其中，幾乎所有的飛機(jī)、輪船、動(dòng)車(chē)、汽車(chē)的外形設(shè)計(jì)都涉及圖形的處理。在電子工業(yè)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)被更大規(guī)模的運(yùn)用到集成電路、電子線路、印刷電路板以及網(wǎng)絡(luò)分析等方面，發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)十分明顯。

六、結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密切的關(guān)系，在這一領(lǐng)域我們要力爭(zhēng)趕上直至超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家，在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的研發(fā)方面，必須隨時(shí)掌握國(guó)際動(dòng)態(tài)，才能把握好方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 王應(yīng)榮.計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù).天律理工學(xué)院學(xué)報(bào).2005,11(3).

第6篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

近年來(lái)， 全球熱火朝天的創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)和經(jīng)久不衰的學(xué)習(xí)科學(xué)研究， 在教育領(lǐng)域制造了一波又一波的熱點(diǎn)話題，成為教師、教學(xué)研究者和教育管理者關(guān)注的重點(diǎn)。創(chuàng)客活動(dòng)不僅僅是創(chuàng)造本身，也是和創(chuàng)造活動(dòng)有關(guān)的所有因素： 從好奇心的激發(fā)到初步調(diào)查和動(dòng)手搗鼓， 到制定計(jì)劃和仔細(xì)研究， 到借鑒其他項(xiàng)目，到反復(fù)嘗試甚至失敗，到制作出原型，到獲取反饋，再到反復(fù)改善直到成為更好的物品。所有上述活動(dòng)在很大程度上都和教育、學(xué)習(xí)密切相關(guān)，因此，建構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)， 以呼應(yīng)并促進(jìn)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)在校園中的發(fā)展尤為重要。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)研究表明， 通過(guò)基于創(chuàng)客活動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生得到了創(chuàng)造和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)了自信，培養(yǎng)了創(chuàng)造性，激發(fā)了對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科以及學(xué)習(xí)自身的興趣。并且，校園創(chuàng)客活動(dòng)也促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和雙創(chuàng)時(shí)代創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)， 為培養(yǎng)未來(lái)新經(jīng)濟(jì)和多樣化工作環(huán)境下的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才， 從理念和能力發(fā)展上打下了基礎(chǔ)。因此，有必要在創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)深入發(fā)展的大環(huán)境下，對(duì)校園創(chuàng)客教育進(jìn)行探索。

二、創(chuàng)客教育的演進(jìn)過(guò)程和在全球的發(fā)展

一般認(rèn)為，創(chuàng)客教育是對(duì)基于設(shè)計(jì)、電子電路技術(shù)、傳統(tǒng)手工和桌面制造系統(tǒng)的獨(dú)特結(jié)合而開(kāi)展的針對(duì)性創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)。姜強(qiáng)和趙蔚認(rèn)為，創(chuàng)客教育是指培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)所需的知識(shí)、能力和視野等方面的教育。祝智庭和孫妍妍通過(guò)對(duì)中外相關(guān)文獻(xiàn)的綜述和分析，總結(jié)了創(chuàng)客教育的內(nèi)涵，對(duì)創(chuàng)客教育在我國(guó)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了深層次解讀，并把創(chuàng)客教育界定為信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育。其實(shí)，自從人類(lèi)開(kāi)始制造工具以來(lái)，通過(guò)制造或?qū)嵺`進(jìn)行學(xué)習(xí)一直是人類(lèi)學(xué)習(xí)、發(fā)展的主要手段，創(chuàng)造或制造是讓學(xué)生的思考或使思想呈現(xiàn)在人們眼前， 在此意義上，創(chuàng)客活動(dòng)成為紀(jì)錄學(xué)生在創(chuàng)造或制造物品時(shí)的思考或思想的方式。正如有學(xué)者指出，創(chuàng)客教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判思維、設(shè)計(jì)思維、計(jì)算思維和可視化表達(dá)能力。

繼2014 年6 月白宮首次舉行創(chuàng)客大會(huì)，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布在全國(guó)范圍內(nèi)倡導(dǎo)并實(shí)施創(chuàng)客教育行動(dòng)后，并于2014 年12 月正式成立創(chuàng)客學(xué)校高等教育聯(lián)盟，了美國(guó)高等教育機(jī)構(gòu)第一份《全國(guó)創(chuàng)客教育現(xiàn)狀》報(bào)告。報(bào)告以全美40 家高等教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)客實(shí)踐為基礎(chǔ)，采用景觀分析法，介紹了大學(xué)里的創(chuàng)客教育現(xiàn)狀以及大學(xué)對(duì)校園創(chuàng)客文化的深層次思考和具體支持措施， 并重點(diǎn)描述了美國(guó)高等教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)客教育的方法、創(chuàng)客活動(dòng)參與度和支持創(chuàng)客教育的校園資源， 成立了聯(lián)盟網(wǎng)站MakeSchools.org 作為開(kāi)放式平臺(tái)，匯聚、分享并探討高等教育機(jī)構(gòu)創(chuàng)客活動(dòng)的結(jié)果、資源和最佳實(shí)踐。

目前，除蓬勃發(fā)展的中小學(xué)創(chuàng)客活動(dòng)外，全美各地成百上千家高等教育機(jī)構(gòu)也紛紛擎起創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的大旗，倡導(dǎo)創(chuàng)客精神，建立創(chuàng)客空間，提供創(chuàng)客活動(dòng)所需工具、課程、項(xiàng)目和指導(dǎo)老師，以鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)客活動(dòng)。同時(shí)，這些高等教育機(jī)構(gòu)也支持教師對(duì)創(chuàng)客活動(dòng)進(jìn)行研究和實(shí)踐，并在學(xué)校、當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和全國(guó)性機(jī)構(gòu)之間建立聯(lián)系以創(chuàng)建創(chuàng)客生態(tài)體系。在創(chuàng)客教育研究與推廣方面， 近年來(lái)發(fā)展迅速的教育技術(shù)信息公司EdSurge，在延續(xù)其對(duì)慕課和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的重點(diǎn)關(guān)注和報(bào)道外， 了大量針對(duì)創(chuàng)客和DIY 學(xué)習(xí)的文章和報(bào)告。

在各高校紛紛建設(shè)校園創(chuàng)客空間， 開(kāi)展校園創(chuàng)客活動(dòng)，探索實(shí)施創(chuàng)客教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的同時(shí)，全國(guó)各地中小學(xué)也順勢(shì)而為， 利用信息技術(shù)課堂和第二課堂開(kāi)展活動(dòng)。比如，針對(duì)中小學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和興趣愛(ài)好，展開(kāi)了3D 打印、開(kāi)源軟件程序設(shè)計(jì)應(yīng)用、機(jī)器人搭建及競(jìng)賽、拼搭模塊的創(chuàng)意搭建、科學(xué)DV、創(chuàng)意七巧等課程，讓學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、探究、游戲等形式多樣的創(chuàng)客教育。在中小學(xué)創(chuàng)客教育走在前列的溫州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)，專(zhuān)門(mén)為熱愛(ài)編程、熱衷創(chuàng)新、樂(lè)于交流的學(xué)生建設(shè)了創(chuàng)客空間， 并開(kāi)設(shè)了創(chuàng)客教育課程和午間開(kāi)放創(chuàng)客主題活動(dòng)。

可見(jiàn)，在全球創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)和大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新國(guó)家戰(zhàn)略推動(dòng)下， 創(chuàng)客教育正日益成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、教育變革和社會(huì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，這為各級(jí)各類(lèi)學(xué)校和全社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供了新的選擇。

三、校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成要素

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算、設(shè)計(jì)媒體等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用， 社會(huì)整體信息化程度不斷加深，技術(shù)賦能的學(xué)習(xí)、技術(shù)賦能的教學(xué)、技術(shù)賦能的學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)和教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)， 正在全球各地重新定義21 世紀(jì)的教育、教學(xué)。通過(guò)應(yīng)用信息技術(shù)和桌面制造技術(shù)以培養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生創(chuàng)意創(chuàng)新能力為宗旨的創(chuàng)客教育， 成為近年來(lái)引領(lǐng)教育教學(xué)創(chuàng)新的變革性力量?？v觀國(guó)內(nèi)外，各高等教育機(jī)構(gòu)以及不少中小學(xué)， 正加大投資力度以建設(shè)智慧校園和新的學(xué)習(xí)空間、開(kāi)發(fā)新的課程體系、培育創(chuàng)客教育教師以發(fā)展校園創(chuàng)客文化、實(shí)施創(chuàng)客教學(xué)。

國(guó)內(nèi)外校園創(chuàng)客教育實(shí)踐表明， 校園創(chuàng)客教育的推動(dòng)和發(fā)展， 離不開(kāi)擁抱創(chuàng)客精神、支持創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)、踐行創(chuàng)客教學(xué)實(shí)踐的教師和學(xué)生，也離不開(kāi)發(fā)展校園創(chuàng)客教育、配置相應(yīng)資源的校園創(chuàng)客環(huán)境和空間。同時(shí)，創(chuàng)客課程建設(shè)也是促進(jìn)校園創(chuàng)客教育可持續(xù)發(fā)展的條件和要素。

然而， 現(xiàn)有校園創(chuàng)客教育實(shí)踐研究還缺少對(duì)發(fā)展校園創(chuàng)客教育的系統(tǒng)分析， 尤其是缺少對(duì)校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素的識(shí)別和分析。因此，我們?cè)诰C合國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育研究文獻(xiàn)和創(chuàng)客教育實(shí)踐的基礎(chǔ)上，把學(xué)生創(chuàng)客、創(chuàng)客教育教師、創(chuàng)客教育課程和校園創(chuàng)客空間， 作為校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成要素，從創(chuàng)客教育視角對(duì)校園創(chuàng)客的界定、創(chuàng)客教育教師及素養(yǎng)、校園創(chuàng)客環(huán)境與空間和創(chuàng)客課程建設(shè)等四個(gè)方面，并對(duì)上述要素展開(kāi)詳細(xì)論述。

(一)創(chuàng)客教育視角下對(duì)校園創(chuàng)客的界定

對(duì)大多數(shù)人而言， 創(chuàng)客一詞讓人想起那些利用工具和資源親自設(shè)計(jì)、建造或創(chuàng)作的人。從這個(gè)意義上看，創(chuàng)客是一名詞，特指某種身份或職業(yè)。因此，創(chuàng)客可以是面包師、插畫(huà)師或者木工師傅等熱衷于動(dòng)手實(shí)踐的人。正如德比查克拉(Debbie Chachra)所說(shuō)，創(chuàng)客泛指任何制造物品的人。然而，各類(lèi)文獻(xiàn)，包括新聞媒體、博客、報(bào)告或研究文章中所談到的創(chuàng)客，往往特指在機(jī)器人技術(shù)、工程技術(shù)、電子技術(shù)等方面具備專(zhuān)門(mén)知識(shí)，并能夠使用諸如3D 打印機(jī)、微電子儀器、數(shù)控機(jī)床、開(kāi)源平臺(tái)等創(chuàng)新工具和技術(shù)的人。因此，克里斯安德森把創(chuàng)客界定為：利用互聯(lián)網(wǎng)、3D 打印機(jī)和各種桌面設(shè)備與工具將自身各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際產(chǎn)品的人。楊現(xiàn)民和李冀紅把創(chuàng)客界定為：喜歡或享受創(chuàng)新的人，是一種文化、態(tài)度和學(xué)習(xí)方式。

但是，上述對(duì)創(chuàng)客的狹義理解受到了李別克利(Leah Buechley)的批評(píng)，她認(rèn)為，對(duì)創(chuàng)客的狹隘理解不只是產(chǎn)品和項(xiàng)目問(wèn)題， 而是對(duì)創(chuàng)客這一身份或職業(yè)的限制。[18]當(dāng)前，對(duì)創(chuàng)客一詞的混亂使用和理解，造成了錯(cuò)誤的二分法，即，參加創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的是創(chuàng)客，不參加創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的就不是創(chuàng)客。因此，就創(chuàng)客教學(xué)而言， 有必要重新明確并把重點(diǎn)放在什么是創(chuàng)客學(xué)習(xí)? 如何進(jìn)行創(chuàng)客學(xué)習(xí)? 而不是把關(guān)注點(diǎn)聚焦在誰(shuí)是創(chuàng)客? 這一身份或職業(yè)標(biāo)簽上。正如大衛(wèi)蘭格(David Lang)所指出，對(duì)創(chuàng)客而言，在承認(rèn)創(chuàng)客空間和創(chuàng)客教室里的活動(dòng)具有自身獨(dú)特文化和精神的前提下，需要拓寬對(duì)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)、創(chuàng)客文化和創(chuàng)客的包容性理解， 而不只是狹義地把創(chuàng)客理解為某一身份或職業(yè)。

也有人認(rèn)為，如何界定創(chuàng)客并不重要，只是某些吹毛求疵之人的語(yǔ)言文字游戲。然而，作為教師、學(xué)生、教育研究人員，應(yīng)當(dāng)從學(xué)科、專(zhuān)業(yè)或職業(yè)的視角審慎思考創(chuàng)客一詞，畢竟用詞的精確至關(guān)重要，尤其是在考慮到測(cè)評(píng)、學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)、課程設(shè)計(jì)和教師培訓(xùn)等創(chuàng)客教學(xué)內(nèi)涵時(shí)。因此， 對(duì)校園創(chuàng)客概念的界定，有利于創(chuàng)客教育的實(shí)施和健康發(fā)展。目前，人們普遍認(rèn)為，創(chuàng)客通過(guò)參與大眾化的以生產(chǎn)為導(dǎo)向的生產(chǎn)制造系統(tǒng)變革， 甚至顛覆了傳統(tǒng)的消費(fèi)導(dǎo)向的大規(guī)模生產(chǎn)制造時(shí)代， 并且， 創(chuàng)客文化、創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的最終結(jié)果與項(xiàng)目和創(chuàng)造力、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)精神相關(guān)。創(chuàng)造力大師、心流理論的提出者、積極心理學(xué)奠基人米哈里希思贊特米哈伊(MihalyCsikszentmihalyi)經(jīng)過(guò)30 余年的潛心研究，在深入訪談近百位卓越創(chuàng)新者和數(shù)十位諾貝爾獎(jiǎng)得主的基礎(chǔ)上，指出有創(chuàng)造力的人風(fēng)格多樣，即，可以是修士、也可以是唐璜，唯一的共同點(diǎn)就是復(fù)雜：他們是相互矛盾的兩個(gè)極端，卻能夠在兩者之間自如轉(zhuǎn)換。換句話說(shuō)，人人都是矛盾體，那些無(wú)法駕馭矛盾、在矛盾中試圖尋求不變或確定性并因此感到不適的是普通人;而在矛盾中轉(zhuǎn)換自如的人，則能夠充分利用矛盾，并把矛盾變成其創(chuàng)造力的源泉。

在綜合創(chuàng)客研究專(zhuān)家觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上， 我們嘗試用文學(xué)性的語(yǔ)言，把校園創(chuàng)客界定為：熱愛(ài)創(chuàng)新和技術(shù)應(yīng)用的復(fù)合體。就像白色包含了光譜中的不同色調(diào)，他們把各種可能性集于一身，既思維縝密又感性熱情，既活力四射又安靜恬淡，既專(zhuān)注持久又靈活多變， 既外向好客又內(nèi)向冷漠， 既驕傲自信又謙遜低調(diào)， 既聰慧敏感又遲鈍木訥， 既超脫客觀又斤斤計(jì)較， 既嬉戲無(wú)常又嚴(yán)于律己， 既傲慢自尊又彬彬有禮，既桀驁不馴又溫和謙讓。總之，他們充滿創(chuàng)意，行動(dòng)能力強(qiáng)， 并熱衷于用自己的雙手在現(xiàn)代桌面制造工具的幫助下，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成實(shí)物。

(二)創(chuàng)客教育教師及素養(yǎng)

2016 年6 月，教育部在最新的《教育信息化十三五規(guī)劃》中明確指出，面向未來(lái)培養(yǎng)高素質(zhì)人才，教師能力是關(guān)鍵。尤其是2015 年5 月，國(guó)務(wù)院《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》，要求健全創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系、加強(qiáng)教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)能力建設(shè)。自國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)所觸發(fā)的校園創(chuàng)客教育日益普創(chuàng)客教師需要什么素養(yǎng)? 具備傳統(tǒng)教育背景的老師，能夠成為合格的創(chuàng)客教師嗎? 外部創(chuàng)客專(zhuān)家能夠成為校園創(chuàng)客空間或創(chuàng)客教室中的教師嗎? 創(chuàng)客教育研究人員艾米哈克金(Amy Hachigian)指出，學(xué)生的創(chuàng)客學(xué)習(xí)結(jié)果和教師行為密切相關(guān)。此外，創(chuàng)客教師在創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)中扮演著復(fù)雜角色， 并隨著環(huán)境和學(xué)生需要的變化而變化。

然而，長(zhǎng)久以來(lái)，灌輸式、說(shuō)教式教學(xué)主宰著課堂教學(xué)，而忽略了教師的其它角色和職責(zé)。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，教育在很多方面突破了傳統(tǒng)的束縛， 實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足的發(fā)展，包括人們對(duì)教師角色的認(rèn)識(shí)，教學(xué)也日益遵循新的教學(xué)理念和實(shí)踐，比如，合作學(xué)習(xí)和項(xiàng)目學(xué)習(xí)，教師在教室里的角色也越來(lái)越接近賦能者、促進(jìn)者。創(chuàng)客空間或創(chuàng)客教室環(huán)境下的教師顯然承擔(dān)了更多的職責(zé)和角色，正如艾米哈克金(Amy Hachigian)研究表明，創(chuàng)客教師是：引導(dǎo)者、拉拉隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、激勵(lì)者、聯(lián)系人、倡導(dǎo)者、楷模、學(xué)習(xí)者、良師益友、朋友、批評(píng)者、咨詢師、心靈導(dǎo)師、合作者、教練。

在上述眾多角色中，教師作為像學(xué)生一樣的學(xué)習(xí)者角色，是創(chuàng)客教學(xué)環(huán)境下教師職責(zé)和身份的一個(gè)較大轉(zhuǎn)變。設(shè)想某物理教師未能解決某一物理問(wèn)題，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中， 學(xué)生不可避免會(huì)質(zhì)疑其權(quán)威和專(zhuān)業(yè)水平， 但在創(chuàng)客教學(xué)環(huán)境下， 這是學(xué)生擺脫傳統(tǒng)灌輸式、說(shuō)教式教育而進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，有助于其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)客社區(qū)其他專(zhuān)業(yè)人士或同學(xué)幫助，發(fā)展信息獲取能力，共同探討問(wèn)題的解決方案，而不是傳統(tǒng)遇到難題只能尋求教師幫助的問(wèn)題解決模式。這一角色轉(zhuǎn)變，有助于培養(yǎng)師生間的良好互動(dòng)關(guān)系，有助于師生合作探究答案、解決難題，強(qiáng)化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。第二個(gè)教師角色的較大轉(zhuǎn)變是作為聯(lián)系人的教師職責(zé)和作用。在創(chuàng)客教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生有機(jī)會(huì)稱(chēng)為特定技能或?qū)I(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)家， 教師不再是唯一的信息和知識(shí)來(lái)源;相反，教師承擔(dān)了擁有不同技能的學(xué)生之間聯(lián)系人的角色，促進(jìn)學(xué)生之間的合作互學(xué)，這有助于增強(qiáng)學(xué)生探索新知、學(xué)習(xí)新技能的信心。教師也可以在學(xué)生、外部專(zhuān)家、企業(yè)、其它創(chuàng)客空間資源之間搭建橋梁。教師作為聯(lián)系人的這一新角色，有助于引入新思想、新思維模式以開(kāi)拓學(xué)生視野、豐富其學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

對(duì)教師來(lái)說(shuō)，創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)人的興趣、熱情，以及隨時(shí)隨地解決問(wèn)題、制作物品的能力，這和人類(lèi)傾向于通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)行學(xué)習(xí)的本性一脈相承。因此，倡導(dǎo)并激勵(lì)學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中直面挑戰(zhàn)、克服困難的教師和教學(xué)環(huán)境， 有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的信心和能力。這對(duì)習(xí)慣了順從教師要求的學(xué)生而言是全新的開(kāi)始，也讓支持創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)、擁抱創(chuàng)客精神的教師思考并采取更加有效、基于真實(shí)情景的教學(xué)模式和方法， 以及尋求更合適教學(xué)效果的測(cè)評(píng)手段。孫穎指出，理想的創(chuàng)客教師相當(dāng)于中介，管理并促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生評(píng)估創(chuàng)意設(shè)想、分析技術(shù)難點(diǎn)，以及尋找可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意的技術(shù)、專(zhuān)家和方案， 從而實(shí)現(xiàn)資源整合。杰西卡羅斯(JessicaRoss)指出，在創(chuàng)客學(xué)習(xí)環(huán)境下，由于創(chuàng)客活動(dòng)往往不是課程表所要求的學(xué)習(xí)科目， 沒(méi)有相應(yīng)的教學(xué)大綱，也不是正式的學(xué)科專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有校方系統(tǒng)的、正式的組織支持和保障，因此，成立并發(fā)展創(chuàng)客教學(xué)小組或聯(lián)盟以支持各自為戰(zhàn)的創(chuàng)客教師，形成互通有無(wú)、取長(zhǎng)補(bǔ)短的平臺(tái)，對(duì)促進(jìn)創(chuàng)客教學(xué)至關(guān)重要。

2015 年5 月，麻省理工學(xué)院AbD 實(shí)驗(yàn)室(Agencyby Design)在加州舊金山市舉辦了創(chuàng)客教師大會(huì)(Maker Educator Convening)，討論了在創(chuàng)客學(xué)習(xí)環(huán)境下建設(shè)創(chuàng)客教學(xué)小組、創(chuàng)客社區(qū)聯(lián)盟的重要性。這和哈佛大學(xué)教育研究院零項(xiàng)目(Project Zero)長(zhǎng)期以來(lái)所倡導(dǎo)并推行的成立教師研究小組， 以支持他們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中的有效應(yīng)用，并對(duì)新理念、新挑戰(zhàn)一脈相承。在國(guó)內(nèi)，為促進(jìn)創(chuàng)客教育的發(fā)展，清華大學(xué)、北京大學(xué)、陜西師范大學(xué)和中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)等九家單位的創(chuàng)客教育專(zhuān)家，于2015 年7 月發(fā)起成立了全國(guó)教師創(chuàng)客聯(lián)盟，該聯(lián)盟由全國(guó)高校及中小學(xué)教師、創(chuàng)客企業(yè)和支持創(chuàng)客教師培養(yǎng)的機(jī)構(gòu)和個(gè)人組成， 旨在共建共享創(chuàng)新教育思想和方法的創(chuàng)客教師學(xué)習(xí)型共同體。這一類(lèi)似創(chuàng)客教育論壇的活動(dòng)或創(chuàng)客教師自發(fā)成立的組織， 為志趣相投的教育工作者提供了相互學(xué)習(xí)、啟發(fā)的機(jī)會(huì)。綜上，實(shí)施創(chuàng)客教育的創(chuàng)客教師和傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的教師之間的區(qū)別，括生物醫(yī)學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)等眾多軟硬件設(shè)備和技術(shù)，不是一般個(gè)體教師能全面掌握并勝任的。對(duì)此，有創(chuàng)客教育專(zhuān)家建議，政府相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)該發(fā)揮行政力量，統(tǒng)籌建設(shè)跨地域、跨學(xué)科的創(chuàng)客專(zhuān)家資源庫(kù)，協(xié)助解決學(xué)校創(chuàng)客教育中的困難和障礙?；蛘咄ㄟ^(guò)政府購(gòu)買(mǎi)社會(huì)服務(wù)的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客專(zhuān)家資源的調(diào)劑與運(yùn)用，既可以解決學(xué)校創(chuàng)客教育師資短缺的問(wèn)題， 也可以幫助學(xué)校培養(yǎng)自己的創(chuàng)客師資。

(三)創(chuàng)客教育課程建設(shè)

課程是教育教學(xué)的核心要素， 創(chuàng)客教育也不例外。因此，針對(duì)不同創(chuàng)客活動(dòng)或項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)相應(yīng)創(chuàng)客課程，成為創(chuàng)客教育可持續(xù)發(fā)展的必須。針對(duì)創(chuàng)客課程， 創(chuàng)客教育研究和實(shí)踐人員從不同的角度進(jìn)行了界定，如，楊現(xiàn)民把創(chuàng)客課程分為廣義創(chuàng)客課程和狹義創(chuàng)客課程，他認(rèn)為，廣義的創(chuàng)客課程既包括電子創(chuàng)意類(lèi)課程，又包括手工制作、陶瓷藝術(shù)、繪畫(huà)等傳統(tǒng)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力為導(dǎo)向的各類(lèi)課程;而狹義的創(chuàng)客課程特指以智能化信息技術(shù)等應(yīng)用為特征的電子創(chuàng)意類(lèi)課程。同濟(jì)大學(xué)創(chuàng)客空間數(shù)制 工坊針對(duì)大學(xué)生或中小學(xué)生等不同年齡段學(xué)習(xí)者，開(kāi)設(shè)了數(shù)控切割(研究2D 設(shè)計(jì)工具以及激光切割機(jī)， 學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的核心理念以及將2D 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為3D 實(shí)物，理解激光切割的可能性及局限)、增加制造和3D 打印(不同3D 打印技術(shù)入門(mén)， 了解3D打印的局限，以及從設(shè)計(jì)到打印的工作流程，分析、調(diào)試排除打印錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)思維，快速構(gòu)思、設(shè)計(jì)、3D打印成型)、減式制造或銑削(銑削基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，使用Roland 銑床加工三維型面造型，自己動(dòng)手體驗(yàn)從3D 設(shè)計(jì)到刀具路徑生成以及最終完成軋制成品或設(shè)計(jì)副本的過(guò)程)、電子產(chǎn)品[制作Fab(小型)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)電路程序， 使用網(wǎng)頁(yè)Fab 模型及RolandSRM-20 完成預(yù)備設(shè)計(jì)，觀察標(biāo)準(zhǔn)電子元件，解釋其工作原理以及功能，歐姆定律、基爾霍夫(電路)定律的簡(jiǎn)單介紹]、電子設(shè)計(jì)(使用電子設(shè)計(jì)工具，如Eagle、KiCad 或者KoKopelli Retro 等，設(shè)計(jì)或修改原電板)、嵌入式編程[ATtiny 44 數(shù)據(jù)手冊(cè)、C 語(yǔ)言和Makefile 簡(jiǎn)介，學(xué)習(xí)ATtiny44 微控制器的基本特征，使用文本編輯器或集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(簡(jiǎn)稱(chēng)IDE)軟件，編寫(xiě)或修改微控制器的程序， 修改一個(gè)生成文件上傳至微控制器]等創(chuàng)客課程。

蔣莘和謝作如從創(chuàng)客教育課程特征上， 指出創(chuàng)客課程具備跨學(xué)科(機(jī)械、電子、藝術(shù)、控制、計(jì)算機(jī)等)、智能化[運(yùn)用互動(dòng)媒體、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)(AR)等智能技術(shù)]和軟硬結(jié)合(電子與編程技術(shù)等)三個(gè)核心特征。在綜合前人研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，楊現(xiàn)民用整合性(創(chuàng)課的設(shè)計(jì)打破了學(xué)科界限，不再僅局限于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)、物理、生物等單一的課程模式，而是整合藝術(shù)、電子、控制、網(wǎng)絡(luò)等不同學(xué)科知識(shí))、研創(chuàng)性(學(xué)研創(chuàng) 是實(shí)施創(chuàng)客教育的理想模式，學(xué)習(xí)、研究和創(chuàng)造形成一個(gè)良性循環(huán)，持續(xù)提升學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造力)和協(xié)同性(創(chuàng)課的內(nèi)容與活動(dòng)設(shè)計(jì)更多圍繞復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題展開(kāi)， 鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合興趣組成項(xiàng)目小組， 在指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)的集體指導(dǎo)下開(kāi)展協(xié)作探究)進(jìn)一步歸納了創(chuàng)客課程的特征。此外，他還從課程目標(biāo)定位、內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)、開(kāi)展方式和評(píng)價(jià)方式等四個(gè)維度指出了創(chuàng)客課程和傳統(tǒng)課程之間的顯著差異，[當(dāng)前， 在國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育實(shí)踐中主要有兩種課程形式：一種是單一式創(chuàng)客課程，即，學(xué)習(xí)、實(shí)踐以3D 打印、3D 建模、Arduino 電子電路等軟硬件使用、開(kāi)發(fā)為導(dǎo)向的創(chuàng)客學(xué)習(xí)體驗(yàn); 另一種是融合式創(chuàng)客課程，即，在單一式創(chuàng)客課程教育的基礎(chǔ)上，整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等不同領(lǐng)域和專(zhuān)業(yè)，為學(xué)生創(chuàng)客提供跨學(xué)科創(chuàng)客學(xué)習(xí)體驗(yàn)。上述兩種創(chuàng)客課程的目的是一致的，即，用創(chuàng)新思維、設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和問(wèn)題解決能力，從而培養(yǎng)具有創(chuàng)客精神和思維的創(chuàng)意創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

(四)校園創(chuàng)客環(huán)境與空間

1.創(chuàng)客環(huán)境與空間模型

研究國(guó)務(wù)院辦公廳在《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》(〔2015〕36 號(hào))強(qiáng)調(diào)，要通過(guò)加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和訓(xùn)練中心建設(shè)以及促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)共享等手段強(qiáng)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐。最重要的是創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)和創(chuàng)客文化所引發(fā)的校園創(chuàng)客活動(dòng)，也日益促使學(xué)校管理者和教師用前瞻性眼光，來(lái)看待創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)對(duì)現(xiàn)有教育理念和實(shí)踐以及作為傳統(tǒng)學(xué)習(xí)空間的教室所必然帶來(lái)的影響和改變。需要借鑒創(chuàng)客大會(huì)和創(chuàng)客空間的學(xué)習(xí)理念和實(shí)踐，創(chuàng)造新的學(xué)習(xí)空間以促進(jìn)并激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行

2.建造校園的創(chuàng)客空間可行性建設(shè)

校園創(chuàng)客空間并非困難重重、異想天開(kāi)，實(shí)際上， 絕大多數(shù)大學(xué)校園里都有利用不足或者甚至被遺棄的場(chǎng)所， 無(wú)需高昂的花費(fèi)就可以改造成滿足學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)客學(xué)習(xí)、活動(dòng)的場(chǎng)所。比如，美國(guó)巴爾的摩市的高中信息技術(shù)課教師和數(shù)字港基金會(huì)執(zhí)行總裁安德魯柯伊(Andrew Coy)把學(xué)校廢棄不用的娛樂(lè)活動(dòng)中心大樓， 改造成了全市第一個(gè)面向?qū)W生和公眾開(kāi)放的免費(fèi)創(chuàng)客空間。加州塞瓦斯托波爾市的高中數(shù)學(xué)教師凱西希爾(Casey Shea)把教室變成了創(chuàng)客課堂， 成功地說(shuō)服了學(xué)校管理者同意其清理閑置不用的一處儲(chǔ)物空間， 把它改造成一個(gè)創(chuàng)客空間。在帶領(lǐng)學(xué)生清理過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該儲(chǔ)物間原本也是學(xué)校的木工房，師生利用挖掘出來(lái)的木工工具和材料，制造了桌椅板凳，對(duì)空間進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)以適應(yīng)創(chuàng)客教學(xué)的需要。加州圣何塞市的中學(xué)教師和華盛頓創(chuàng)客車(chē)間的創(chuàng)始人里克謝特爾(Rick Shertle)另辟蹊徑，從學(xué)校附近的教堂免費(fèi)獲得了一處空間，并改造成當(dāng)?shù)貙W(xué)生和社區(qū)居民進(jìn)行制造活動(dòng)和學(xué)習(xí)的創(chuàng)客空間。上述校園創(chuàng)客空間建造案例， 為國(guó)內(nèi)校園創(chuàng)客空間建設(shè)提供了借鑒和啟發(fā)。作為校園核心建筑之一，圖書(shū)館的部分區(qū)域和功能在經(jīng)過(guò)改造后，成為舉辦校園創(chuàng)客活動(dòng)、傳播創(chuàng)客文化、進(jìn)行創(chuàng)客教學(xué)的最合適場(chǎng)所之一。首先，圖書(shū)館是學(xué)校的地標(biāo)性建筑，更是校園生活和活動(dòng)的中心，在此建設(shè)創(chuàng)客空間，便于師生員工以及本地社區(qū)居民進(jìn)出、使用;其次，圖書(shū)館具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)， 主要體現(xiàn)在人力資源、時(shí)間資源、信息資源和技術(shù)資源方面。在很多學(xué)校，圖書(shū)館是全天開(kāi)放時(shí)間最長(zhǎng)，甚至是24 小時(shí)開(kāi)放的場(chǎng)所，不像教室、實(shí)驗(yàn)室或其他建筑空間有專(zhuān)門(mén)的用途和固定的開(kāi)放、使用時(shí)間。并且，圖書(shū)館作為學(xué)術(shù)資料中心或集散地， 具有校園其他場(chǎng)所無(wú)法比擬的信息和技術(shù)資源優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，除了圖書(shū)館外，還可以借鑒美國(guó)校園創(chuàng)客空間建設(shè)實(shí)踐，按照當(dāng)前創(chuàng)客空間建設(shè)理念，重新設(shè)置傳統(tǒng)教室也是建設(shè)校園創(chuàng)客空間的可行方案。此外，校方也可以通過(guò)和所處周邊社區(qū)合作，利用社區(qū)空間資源，把創(chuàng)客空間建在社區(qū)里，在社區(qū)居民中傳播創(chuàng)客活動(dòng)理念，以促進(jìn)全社會(huì)創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的發(fā)展。四、校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建創(chuàng)新是民族之魂， 是國(guó)家發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的引擎，當(dāng)今世界國(guó)與國(guó)之間的競(jìng)賽，本質(zhì)上是其國(guó)民創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)。因此，在教育信息化時(shí)代構(gòu)建基于創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育的校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)，是高等教育機(jī)構(gòu)和中小學(xué)踐行歷史使命， 也是順應(yīng)時(shí)代要求的基礎(chǔ)和保障。眾所周知，創(chuàng)客教育是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及諸多要素，比如，學(xué)生創(chuàng)客、創(chuàng)客教育教師、創(chuàng)客課程和創(chuàng)客空間等，這些要素在創(chuàng)客教育系統(tǒng)內(nèi)有著緊密的聯(lián)系， 而不是零散的掛著創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教學(xué)的3D 打印、桌面制造，或者是虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)和工具的展示或相關(guān)技能培訓(xùn)。

因此， 學(xué)校在實(shí)踐創(chuàng)客教育時(shí)需要全面考慮其要素構(gòu)成，從創(chuàng)客教育的本質(zhì)出發(fā)，建構(gòu)校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)。然而，國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育研究和實(shí)踐還處于探索階段，對(duì)創(chuàng)客教育的研究，還主要集中在創(chuàng)客教育的概念、價(jià)值和意義等方面。校園創(chuàng)客空間建設(shè)不足，跨學(xué)科創(chuàng)客教育實(shí)踐還停留在計(jì)劃草案階段，鮮有從校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素角度研究并實(shí)踐校園創(chuàng)客教育的文獻(xiàn)和記錄。在識(shí)別并分析校園創(chuàng)客教育核心要素的基礎(chǔ)上， 建構(gòu)校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)， 是對(duì)基于知識(shí)傳授和知識(shí)消費(fèi)的傳統(tǒng)校園生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新，對(duì)促進(jìn)校園創(chuàng)客教育和創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育，也具有理論和實(shí)踐意義。綜上，在校園創(chuàng)客教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素中，學(xué)生創(chuàng)客、創(chuàng)客教育教師、創(chuàng)客教育課程和校園創(chuàng)客空間， 構(gòu)成了高等教育機(jī)構(gòu)和中小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育的生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，培養(yǎng)具有創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)思維和能力的學(xué)生創(chuàng)客， 是創(chuàng)客教育的出發(fā)點(diǎn)、中心，也是最終目的。因此，高等教育機(jī)構(gòu)和中小學(xué)以及創(chuàng)客教育教師在實(shí)施創(chuàng)客教育過(guò)程中， 要轉(zhuǎn)變把學(xué)生視作被動(dòng)的知識(shí)接收者和消費(fèi)者的傳統(tǒng)教育理念，代之以技術(shù)賦能的教育信息化和大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新時(shí)代新的創(chuàng)新教育教學(xué)理念，把學(xué)生視作知識(shí)的創(chuàng)造者，激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)意、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)思維和能力， 為個(gè)人和國(guó)家參與未來(lái)全球化競(jìng)爭(zhēng)奠定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié)語(yǔ)

第7篇：數(shù)學(xué)建模和3d建模的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞　物體識(shí)別；背景效應(yīng)；場(chǎng)景

分類(lèi)號(hào)　B842

我們生活在復(fù)雜的環(huán)境中，眼睛每天接觸到大量的信息，視覺(jué)系統(tǒng)和大腦會(huì)對(duì)其有選擇性地進(jìn)行加工。從進(jìn)化的角度而言，人類(lèi)在加工視覺(jué)環(huán)境信息時(shí)，會(huì)從一個(gè)視覺(jué)環(huán)境中有選擇地精細(xì)加工和知覺(jué)一個(gè)核心物體，而其他的信息往往會(huì)作為背景被忽略，這種從背景中覺(jué)察和識(shí)別物體的能力對(duì)于人類(lèi)的生存具有重要的意義(Blanchette，2006)。比如：當(dāng)我們?cè)谝巴庑凶邥r(shí)，從視野所及的范圍中及時(shí)覺(jué)察和識(shí)別出獅子、蛇等危險(xiǎn)的動(dòng)物，這種從背景中識(shí)別危險(xiǎn)動(dòng)物的能力對(duì)人類(lèi)的生存至關(guān)重要(LoBue & DeLoache，2008)。隨著研究的深入，研究者越來(lái)越關(guān)心我們?nèi)绾卧趶?fù)雜而真實(shí)的環(huán)境中識(shí)別物體，物體所出現(xiàn)的背景對(duì)物體的識(shí)別起什么樣的作用。

1　場(chǎng)景知覺(jué)中的背景效應(yīng)

最近，場(chǎng)景知覺(jué)研究成為國(guó)外研究關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。場(chǎng)景知覺(jué)主要關(guān)注人如何從復(fù)雜和真實(shí)的場(chǎng)景中加工物體和知覺(jué)背景(中文綜述見(jiàn)：白學(xué)軍，康廷虎，閻國(guó)利，2008；王福興，田宏杰，申繼亮，2009)。Henderson和Hollingwoml(1999)將場(chǎng)景定義為由空間分布合理的背景和離散的物體構(gòu)成的真實(shí)環(huán)境(real-wodd environment)的連貫圖像。以往研究中普遍把場(chǎng)景區(qū)分為背景和物體兩個(gè)組成部分，背景和物體具有相對(duì)性，場(chǎng)景中的背景是指寬廣的、靜止的表面和結(jié)構(gòu)，而物體是指那些比例較小的不連續(xù)物體(Henderson & Hollingwonh，1999)。已有的研究表明，在場(chǎng)景中識(shí)別物體的過(guò)程會(huì)受到其出現(xiàn)的背景的影響，場(chǎng)景中物體的識(shí)別是物體的視覺(jué)信息和場(chǎng)景的背景信息相互作用的結(jié)果，物體出現(xiàn)的背景會(huì)影響對(duì)物體的知覺(jué)(Davenport，2007；Lofhls & Mackworth，1978)。這種背景對(duì)物體識(shí)別的影響受到了很多研究的關(guān)注，研究者把它界定為背景效應(yīng)(context effect)。簡(jiǎn)言之，場(chǎng)景中的背景效應(yīng)是指與場(chǎng)景中的物體相伴隨出現(xiàn)的場(chǎng)景背景對(duì)物體加工所起的作用，這種場(chǎng)景背景對(duì)物體識(shí)別的影響作用在大量的視覺(jué)搜索和場(chǎng)景物體識(shí)別研究中得到了證實(shí)(chun，2000;castelhano & Henderson，2005，2007；Hollingwonh，2009；Neider & zelinsky,2008)。在視覺(jué)搜索中，一個(gè)大致的空間結(jié)構(gòu)以一種前瞻的機(jī)制選擇場(chǎng)景區(qū)域，將注視引向物體最有可能出現(xiàn)的區(qū)域(castelhano & Henderson，2005；Oliva & 1brralba，2006；H秈ula，Tranel， & cohen，2006)。比如Tbrralba等人(2006)的研究表明，當(dāng)要求被試在一個(gè)客廳場(chǎng)景知覺(jué)中物體加工的背景效應(yīng)場(chǎng)景中搜索杯子時(shí)，其注視點(diǎn)一般落在圖片的中下部支撐面的上方；而要求被試在這個(gè)場(chǎng)景中搜索墻壁上的掛飾時(shí)，其注視點(diǎn)則落在圖片的中上部。此外，有研究者發(fā)現(xiàn)場(chǎng)景知覺(jué)中存在著對(duì)物體識(shí)別的預(yù)示效應(yīng)，即在實(shí)驗(yàn)提供預(yù)示刺激的條件下，被試對(duì)物體的識(shí)別更快。重要的是，這種對(duì)物體的預(yù)示效應(yīng)受到被試對(duì)場(chǎng)景整體視覺(jué)表征變化(比如：對(duì)場(chǎng)景的視覺(jué)表征被另一種相同知覺(jué)形式的視覺(jué)表征所取代)的影響(Henderson & Hollingwonh，2003；Henderson & Siefert，2001)。

背景效應(yīng)關(guān)注在場(chǎng)景中的物體與背景的一致性關(guān)系對(duì)物體加工的影響。研究發(fā)現(xiàn)，物體與場(chǎng)景的一致性會(huì)對(duì)物體的識(shí)別和搜索產(chǎn)生促進(jìn)作用(LoftIIs & Mackwonh，1978；Hollingworth，Williams， & Henderson，2001；B0yce & Pollatsek，1992)。比如，Loftus和Mackworth(1978)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)觀看圖畫(huà)時(shí)，相對(duì)于其中出現(xiàn)的與背景一致的物體(比如農(nóng)場(chǎng)上有一個(gè)拖拉機(jī))，被試對(duì)圖畫(huà)中不一致的物體(比如農(nóng)場(chǎng)上有一條章魚(yú))注視次數(shù)更多，注視時(shí)間更長(zhǎng)。Boyce(1992)等人的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體處于一個(gè)一致(物體放在此場(chǎng)景中是合理的)而有序的場(chǎng)景中時(shí)，被試對(duì)物體的命名快于當(dāng)它處于無(wú)意義或不一致的場(chǎng)景中。Hollingworth等人(2001)也探索了場(chǎng)景的語(yǔ)義一致性效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，被試對(duì)于語(yǔ)義一致的場(chǎng)景的視覺(jué)表征要比語(yǔ)義不一致場(chǎng)景的視覺(jué)表征更加完整、精細(xì)。對(duì)于這一問(wèn)題，最近KawahaTa等人(2007)的研究表明，人類(lèi)有能力從場(chǎng)景中提取出具有一致性的信息以用來(lái)為視覺(jué)注意提供線索。當(dāng)背景中的視覺(jué)信息與聽(tīng)覺(jué)信息相一致時(shí)，背景信息有助于被試對(duì)于物體的搜索與反應(yīng)，反之則會(huì)產(chǎn)生阻礙作用。因此注意不僅受到視覺(jué)功能的引導(dǎo)作用，同時(shí)也能受到與聽(tīng)覺(jué)等多種感官的聯(lián)合引導(dǎo)。

對(duì)于背景是否會(huì)促進(jìn)物體的識(shí)別，也有一些研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體獨(dú)立出現(xiàn)時(shí)，對(duì)其識(shí)別的速度反而比物體處于一致的場(chǎng)景中要快(Davebdort & Potter，2004；Davenpon，2007)。從這些結(jié)果上推論，與物體一致的背景可能會(huì)阻礙對(duì)物體的識(shí)別。但是，很難通過(guò)這些研究來(lái)否定背景的作用，物體在一致性場(chǎng)景中識(shí)別的速度變慢可能是其他原因?qū)е碌?。首先，在一個(gè)場(chǎng)景中識(shí)別物體時(shí)。需要先將物體從場(chǎng)景中分離出來(lái)，這需要額外的加工，尤其在一致的場(chǎng)景中更是如此。另外，在場(chǎng)景中識(shí)別一個(gè)物體時(shí)，被試可能會(huì)分配一些注意給場(chǎng)景中的其他物體，這也可能會(huì)導(dǎo)致識(shí)別的速度減慢。

基于不同的研究設(shè)計(jì)，研究者得出了不同的結(jié)論。對(duì)于背景是否會(huì)促進(jìn)物體的識(shí)別、在多大程度上促進(jìn)物體的識(shí)別以及這種促進(jìn)作用究竟是發(fā)生在知覺(jué)加工階段還是在反應(yīng)選擇階段，研究者提出了一些相關(guān)的理論和假設(shè)進(jìn)行解釋?zhuān)疚膶⒃谙旅娴牟糠謱?duì)這些理論和假設(shè)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

2　有關(guān)物體視覺(jué)加工背景效應(yīng)的理論

對(duì)于物體視覺(jué)加工的背景效應(yīng)，不同的研究者提出了不同的理論。歸納起來(lái)可以區(qū)分為三種不同的理論，即功能獨(dú)立理論、相互作用理論和背景引導(dǎo)理論。

2.1　功能獨(dú)立理論

功能獨(dú)立理論(Funlctional Isolation Model)認(rèn)

為物體識(shí)別和場(chǎng)景背景之間是相互獨(dú)立的，背景只在物體識(shí)別后期的語(yǔ)義加工階段起作用。這種觀點(diǎn)認(rèn)為有些研究中所提到的場(chǎng)景促進(jìn)作用是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不合理而帶來(lái)的反應(yīng)偏向(Henderson & HoIlingworth，1999；Kunar’Flusberg，Horowitz， & wolfe，2007)。場(chǎng)景的一致或不一致不是有利于知覺(jué)過(guò)程，而是影響了做出反應(yīng)的過(guò)程。也就是說(shuō)，如果被試識(shí)別了一個(gè)場(chǎng)景背景，他就可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)場(chǎng)景中某個(gè)位置上的物體做出反應(yīng)，而不管他有沒(méi)有注意到這個(gè)物體。

HendeTson等人(1999)認(rèn)為，識(shí)別物體的提示線索出現(xiàn)在場(chǎng)景前還是后，以及提示線索的設(shè)置不同都會(huì)導(dǎo)致被試的反應(yīng)偏向。他們對(duì)這種反應(yīng)偏向進(jìn)行了控制和研究，在此基礎(chǔ)上提出了功能分離理論。然而，仍然有很多證據(jù)支持背景在物體的識(shí)別過(guò)程中是有作用的(alvarez，Konkle， & oliva，2007；Brady & chun，2007)。因?yàn)閷?duì)反應(yīng)偏向的批評(píng)集中于對(duì)可能出現(xiàn)的目標(biāo)物位置的批評(píng)，但是場(chǎng)景可能提供的作用不止這些。Biederman等人(1982)總結(jié)了可能性、大小、支撐等場(chǎng)景的五種特征對(duì)物體識(shí)別的影響，而位置特征只是其中的一種。所以即使關(guān)于位置的批評(píng)是合理的，它仍然無(wú)法否定其他的幾種場(chǎng)景特征的作用。

2.2　相互作用理論

正如上面所提到的，對(duì)位置反應(yīng)偏向的批評(píng)并不能完全否定物體加工的背景效應(yīng)。Davenpon的研究中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)偏向雖然能在一定程度上影響背景效應(yīng)，但在對(duì)反應(yīng)偏向性進(jìn)行了控制后，背景仍然顯著地促進(jìn)物體識(shí)別(Davenpon & P0tter，2004：Davepport，2007)。另外，研究還發(fā)現(xiàn)物體的識(shí)別也可以促進(jìn)場(chǎng)景背景的識(shí)別，也就是說(shuō)物體識(shí)別和場(chǎng)景背景的識(shí)別是一個(gè)相互促進(jìn)的過(guò)程，并不是背景對(duì)物體識(shí)別的單方向的促進(jìn)。相互作用理論(Intemctive M0del)認(rèn)為，背景與物體之間是存在相互作用的。根據(jù)作用的方式，又可以將這種理論分為兩種觀點(diǎn)：一種是圖式激活理論，另一種是視覺(jué)表征理論。

圖式激活理論(scheme Activated Theory)認(rèn)為，在觀看場(chǎng)景的過(guò)程中，會(huì)形成關(guān)于場(chǎng)景的圖式。這些圖式包含了物體及背景空間關(guān)系的信息，能對(duì)場(chǎng)景中物體的識(shí)別產(chǎn)生一種預(yù)期效果。當(dāng)一個(gè)場(chǎng)景圖式被激活時(shí)，對(duì)于其中可能出現(xiàn)物體的表征也會(huì)被激活。因此，當(dāng)外界輸入的視覺(jué)形象刺激與記憶匹配時(shí)，物體就能更快地被識(shí)別，并且相對(duì)于視覺(jué)形象刺激與記憶不相匹配的情況，物體的識(shí)別也更加準(zhǔn)確、更加精細(xì)(Bar，2004；Biedeman，Mezzanotte， & Rabinowitz，1982)。

視覺(jué)表征理論(visual Representation Theory)認(rèn)為，視覺(jué)系統(tǒng)中同時(shí)存在著低水平的視覺(jué)感覺(jué)表征和儲(chǔ)存在視覺(jué)短時(shí)記憶與視覺(jué)長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)中的高水平視覺(jué)表征。在一次注視中，視野中首先會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)感覺(jué)表征。如果在這一過(guò)程中，場(chǎng)景被移走或知覺(jué)加工被其他行為打斷，對(duì)于物體的感覺(jué)殘留就會(huì)迅速削弱，而且這種表征不能和其他注視中獲得的視覺(jué)表征相結(jié)合。然而，如果在這一過(guò)程中，場(chǎng)景沒(méi)有被移走、知覺(jué)加工沒(méi)有被其他行為打斷，觀察者自然地會(huì)將注意在不同的物體間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，那么，當(dāng)觀察者的注意由一個(gè)物體轉(zhuǎn)向另一個(gè)物體時(shí)，對(duì)前面注意的物體就會(huì)產(chǎn)生較高水平的物體視覺(jué)表征，而且這種表征能在視覺(jué)短時(shí)記憶中得以鞏固。這時(shí)保持在視覺(jué)短時(shí)記憶中的視覺(jué)表征是從初始的感覺(jué)殘留中抽象出來(lái)的，但它包含了很多關(guān)于物體細(xì)節(jié)的信息，足以對(duì)物體的形式變化和方向變化加以識(shí)別(Hollimgworth & Henderson，2002；Honingworth，2009)。另外，當(dāng)視覺(jué)短時(shí)記憶中激活的對(duì)物體高水平的視覺(jué)表征與場(chǎng)景表征中的位置相聯(lián)系后，這種表征將會(huì)被儲(chǔ)存在視覺(jué)長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)中。所以，這一理論認(rèn)為場(chǎng)景表征有利于物體視覺(jué)表征的提取。

2.3　背景引導(dǎo)理論

相對(duì)于功能獨(dú)立理論和相互作用理論，背景引導(dǎo)理論(Contextllal Guidance M0del)是TorraIba和Oliva(2006)等人最近提出的一個(gè)理論模型。這一理論在貝葉斯等級(jí)模型(Bayesian HierarchicalModel)的基礎(chǔ)上，試圖從數(shù)學(xué)計(jì)算和建模的角度闡釋背景信息是如何影響觀察者對(duì)于場(chǎng)景以及物體的識(shí)別與再認(rèn)的。相對(duì)而言，貝葉斯等級(jí)模型只適用于背景信息較少，內(nèi)容簡(jiǎn)單、單一的場(chǎng)景。或者在沒(méi)有要求觀察者執(zhí)行具體任務(wù)條件下的場(chǎng)景知覺(jué)加工(Li & Perona，2005)；而背景引導(dǎo)理論則更適用于信息量豐富的真實(shí)自然場(chǎng)景。背景引導(dǎo)理論認(rèn)為，在加工與識(shí)別場(chǎng)景中的物體時(shí)會(huì)受到物體背景信息與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的雙重作用。觀察者的認(rèn)知系統(tǒng)中同時(shí)存在兩條平行的加工通路：局部特征加工通路和整體特征加工通路。觀察者對(duì)場(chǎng)景與物體的識(shí)別就是通過(guò)這兩條加工通路的整合而實(shí)現(xiàn)的，而這一整合過(guò)程發(fā)生在視覺(jué)加工的早期。首先，這兩種加工通路都要通過(guò)視覺(jué)加工的最初階段。在這一階段中，場(chǎng)景信息通過(guò)一系列多量程、多方向的過(guò)濾器得以過(guò)濾。之后，局部特征加工通路以場(chǎng)景中的局部信息為基礎(chǔ)影響觀察者的信息搜索與物體再認(rèn)；而整體特征加工通路則是從整體上提取出背景信息以助于觀察者對(duì)于場(chǎng)景的識(shí)別與再認(rèn)，同時(shí)在視覺(jué)搜索過(guò)程中，場(chǎng)景中的背景信息也能為觀察者提供一定的預(yù)期線索。

對(duì)比這三種理論，研究爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于背景效應(yīng)到底體現(xiàn)在哪些方面，并起到怎樣的作用。功能獨(dú)立理論認(rèn)為背景信息與物體的識(shí)別是分離的，相互之間不存在影響；而交互作用理論認(rèn)為背景效應(yīng)的影響主要是源于觀察者對(duì)場(chǎng)景知識(shí)的預(yù)期與對(duì)物體的知覺(jué)分析之間發(fā)生了相互作用：背景引導(dǎo)理論則認(rèn)為這種影響主要體現(xiàn)為觀察者對(duì)物體的識(shí)別受到了局部特征加工和整體特征加工的雙重影響，并通過(guò)自上而下和自下而上兩種加工方式在場(chǎng)景知覺(jué)中起調(diào)節(jié)作用。三種理論的詳細(xì)介紹可以參照閱讀白學(xué)軍、康廷虎、閆國(guó)利2008年的綜述，此處不再贅述。

3　不同類(lèi)型背景對(duì)物體視覺(jué)加工的作用

由于研究的不同需要和技術(shù)的進(jìn)步，物體背景效應(yīng)的研究材料也存在很大的差異。根據(jù)已有研究中場(chǎng)景材料的復(fù)雜程度和與真實(shí)生活的相似性，大體可以將這些材料分為兩類(lèi)：非自然場(chǎng)景背景和自然場(chǎng)景背景。非自然場(chǎng)景背景包括簡(jiǎn)單的無(wú)意義圖形、字母和物體序列，比如，在一些色塊構(gòu)成的背景中搜索中間帶點(diǎn)的色塊，那么目標(biāo)物體以外其他的色塊就構(gòu)成了背景(Jiang，Olson， & Chun，2000]；在多物體序列中，要求被試搜索或記憶其中的一個(gè)目標(biāo)物體，那么目標(biāo)物體以外其他的物體就構(gòu)成場(chǎng)景背景(Hollingwornl，2007；zelinsky & Loschky，2004；zelinsky &

Loschky ，2005)。另外一類(lèi)是自然場(chǎng)景背景，這種場(chǎng)景一般為日常生活中的一些景物，具有實(shí)際的意義，材料一般采用彩色圖片或3D模擬的形式呈現(xiàn)，比如客廳場(chǎng)景、辦公室場(chǎng)景、教室場(chǎng)景等。物體處于自然場(chǎng)景中時(shí)，場(chǎng)景的所有布置和其他物體的分布都對(duì)這個(gè)目標(biāo)物構(gòu)成背景(Becker & Rasmuissen，2008；Davenport，2007；Henderson & Hollingwonh，1999；Hollingwortb，2004)。已有的研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同場(chǎng)景背景的研究得到背景效應(yīng)的結(jié)果存在一定的差異。

3.1　不同場(chǎng)景條件下的背景效應(yīng)

對(duì)非自然場(chǎng)景的研究發(fā)現(xiàn)，背景對(duì)于物體的識(shí)別是否起到作用存在不同的觀點(diǎn)。相關(guān)的研究表明，對(duì)目標(biāo)物的加工可能與整體背景無(wú)關(guān)，而只與分散在目標(biāo)物周?chē)钠渌麕讉€(gè)物體有關(guān)，即局部背景才是影響物體識(shí)別的重要因素(Chun & Jiang，1998；Jiang & Wangner 2004；Wheeler & neisman，2002)。例如，Jiang和Wagner的研究(2004)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)整體場(chǎng)景背景變化而周?chē)木植繄?chǎng)景背景不變時(shí)，背景對(duì)目標(biāo)物識(shí)別的作用仍然存在；但是當(dāng)整體場(chǎng)景背景不變而周?chē)木植肯嚓P(guān)物體變化時(shí)，背景對(duì)目標(biāo)物識(shí)別的作用消失。甚至當(dāng)搜索序列的整體背景為線條時(shí)，整體背景仍然不能對(duì)目標(biāo)物識(shí)別產(chǎn)生作用，被試依然使用局部信息來(lái)定位目標(biāo)物。這些研究發(fā)現(xiàn)，在簡(jiǎn)單的非自然場(chǎng)景材料中，只有和目標(biāo)物體相關(guān)的局部背景才影響物體的識(shí)別，整體背景的作用可能不夠顯著。

但其他的一些研究表明，對(duì)單個(gè)物體的記憶也并不是完全獨(dú)立于整體背景之外的，整體背景仍然對(duì)物體加工產(chǎn)生影響。相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，變化不同的整體背景仍然會(huì)影響到物體的識(shí)別。對(duì)非自然場(chǎng)景中物體記憶和搜索的研究表明，對(duì)物體的識(shí)別和加工受到了周?chē)尘暗挠绊?Jiang，olson & Chun，2000)。研究要求被試在由不規(guī)則L構(gòu)成的空間背景中搜索目標(biāo)物體T，并判斷T的方向。同時(shí)，研究者對(duì)背景信息也進(jìn)行了兩種操縱，一種是將作為背景信息的干擾項(xiàng)進(jìn)行相應(yīng)的空間位置變化，成為新背景組；另一種對(duì)背景信息不做改變，成為舊背景組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試對(duì)于舊背景中物體的識(shí)別要快于新背景(Chun，2000)。這一結(jié)果說(shuō)明，目標(biāo)物與特定背景的重復(fù)出現(xiàn)會(huì)利于視覺(jué)搜索，背景信息可以促進(jìn)被試對(duì)于場(chǎng)景中物體的加工。Kunar等人則針對(duì)背景的總體特征能否加速物體的搜索作了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，背景的特征能夠大大加速被試對(duì)物體的反應(yīng)。顯著地降低被試對(duì)于物體加工的反應(yīng)時(shí)。相比之下，這種背景信息對(duì)于目標(biāo)物可能出現(xiàn)的位置所能提供的指導(dǎo)作用卻要微弱的多。然而，當(dāng)物體出現(xiàn)前把信息性的背景呈現(xiàn)給被試，或提供明確的線索時(shí)，背景信息對(duì)于目標(biāo)物可能出現(xiàn)的位置所能提供的指導(dǎo)作用就顯著提高了(Kunar.Flusberg， & wolfe，2006)。

相對(duì)于非自然場(chǎng)景材料，自然場(chǎng)景材料一般為日常生活中真實(shí)情景的再現(xiàn)，具有一定的意義。隨著研究技術(shù)的改進(jìn)和高生態(tài)效度的要求，大部分的研究都以自然場(chǎng)景作為刺激材料。對(duì)于自然場(chǎng)景背景與物體的關(guān)系，不同的研究所得到的結(jié)果不同。有的研究認(rèn)為物體表征與背景表征是綁定在一起的，物體表征會(huì)受到背景表征的影響；而有的研究則認(rèn)為物體表征與背景表征是獨(dú)立的，對(duì)背景的表征不會(huì)影響到對(duì)物體的表征。Tlanaka和sengco(1997)考查了被試對(duì)面部特征(鼻子、眼睛、嘴)和房子特征(窗戶和門(mén))的記憶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某一面部特征出現(xiàn)在原來(lái)的面部背景時(shí)比這一特征單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)的記憶成績(jī)要好，但是對(duì)房子特征的再認(rèn)卻沒(méi)有出現(xiàn)這種背景效應(yīng)。但是Donnelly和Davidoff的研究(1999)中有關(guān)房子記憶的結(jié)果卻有不同的結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)房子特征的再認(rèn)也存在著整體背景的促進(jìn)作用。Brockmole等人(2006)的研究中使用真實(shí)自然場(chǎng)景為材料，也發(fā)現(xiàn)了場(chǎng)景背景對(duì)于物體記憶的影響作用。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)物所在的局部區(qū)域特征發(fā)生改變而整體特征沒(méi)變時(shí)，被試在之前練習(xí)中習(xí)得的背景線索效應(yīng)可以發(fā)生轉(zhuǎn)移；當(dāng)局部特征不斷重復(fù)，而總體場(chǎng)景變化時(shí)，被試很難習(xí)得背景線索效應(yīng)。因此研究認(rèn)為，在自然場(chǎng)景中觀察者是將物體的位置與整體的場(chǎng)景聯(lián)系在一起的。

可以看出，自然場(chǎng)景的復(fù)雜性使得很多的研究者致力于探討并揭示自然場(chǎng)景條件下的背景效應(yīng)問(wèn)題，研究者也提出了不同的理論來(lái)解釋背景效應(yīng)的作用，具體見(jiàn)本文的第2部分。對(duì)于背景從哪些方面對(duì)物體識(shí)別產(chǎn)生影響，Biedeman在其研究(1982)中給出了一個(gè)總結(jié)。他把自然場(chǎng)景對(duì)物體的識(shí)別的影響歸結(jié)為五個(gè)方面：支撐(大多數(shù)的物體是有物理支撐的，而不是漂浮的)；相互位置(有的物體在另一物體前時(shí)，會(huì)對(duì)另一物體有遮擋)；可能性(場(chǎng)景中包括這一物體的可能性，比如；章魚(yú)不可能出現(xiàn)在農(nóng)場(chǎng)場(chǎng)景中)；位置(一些物體在一些典型場(chǎng)景中的可能位置，比如：椅子一般在辦公室場(chǎng)景的下半部分)；大小(我們所熟悉的物體在相對(duì)位置時(shí)視覺(jué)上的大小，比如：一頭牛在近景中是非常大的，而在遠(yuǎn)景的草地上是非常小的1。當(dāng)物體在場(chǎng)景中違反了這些規(guī)則時(shí)，被試對(duì)物體的加工一般會(huì)變慢，而且更容易出錯(cuò)。這些規(guī)則表明場(chǎng)景的信息可以在知覺(jué)加工的早期被抽取出來(lái)，并且以一種“自上而下”的加工方式影響單個(gè)物體的知覺(jué)和加工。3，2自然場(chǎng)景與非自然場(chǎng)景提供的背景信息差異

從以上的介紹可以發(fā)現(xiàn)，兩類(lèi)場(chǎng)景的研究結(jié)果在背景作用的認(rèn)識(shí)上存在差異。在無(wú)意義圖形或物體序列材料的研究中，得到的結(jié)果大多是，對(duì)目標(biāo)物的加工只與分散在目標(biāo)物周?chē)钠渌麕讉€(gè)物體有關(guān)，而與整體背景之間是相互獨(dú)立的(Jiang & Wangner,2004；wheeIer & Treisman，2002)：而在自然場(chǎng)景的研究中卻比較肯定整體的場(chǎng)景背景在物體視覺(jué)記憶中的作用(Biedeman，et al.，1982；BrOcbnole，CastelhanO， & HendersOn，2006；Donely & Davidoff，1999；Tanaka & Sengco，1997)。究其原因，場(chǎng)景的差異是一個(gè)主要的因素。下面以已有的研究為基礎(chǔ)，對(duì)比了兩種不同場(chǎng)景所提供的背景信息差異。

第一，與非自然場(chǎng)景(無(wú)意義圖形或物體序列)相比，自然場(chǎng)景的全局背景可能比局部背景能夠提供更多的信息。在無(wú)意義圖形或物體序列中，不能通過(guò)元素間的排列來(lái)生成預(yù)期。但在自然場(chǎng)景中，物體間卻以某種約定俗成的方式分布(Hendcrson & Hollingworth，1999)，這意味著在自然場(chǎng)景中局部物體的分布需要在物理和語(yǔ)義上滿足場(chǎng)景的特征和背景的要求。因此，雖然局部物體還沒(méi)有被識(shí)別，但是自然場(chǎng)景的特征和分類(lèi)信息已經(jīng)形成了關(guān)于其物體分布和成分的預(yù)

期(Brockmole，et al.，2006；Brockmole & HendersOn， 2005； Hoffmam & Sebald， 2005；Niiboer，et al.，2008)。所以，物置與背景信息之間的聯(lián)系使得個(gè)體可以將注意迅速指向目標(biāo)物。而在物體只與局部信息聯(lián)系的情況下，則不會(huì)有這么大的影響(Hollingworth & Henderson，2002；Hollingwoth，2006)。

第二，自然場(chǎng)景背景可以提供關(guān)于再認(rèn)和目標(biāo)物位置的提取線索。觀察者可以對(duì)成百上千張圖片在一瞥之后進(jìn)行外顯地再認(rèn)，而對(duì)隨機(jī)字母序列的記憶卻很難在大量學(xué)習(xí)后再認(rèn)(Brockmole，et al.，2006；Jiang & Song，2005)。同時(shí)研究表明，在自然場(chǎng)景中，目標(biāo)物周?chē)木植繄?chǎng)景不變但是全局場(chǎng)景變化的情況下，很大程度地降低了之前學(xué)習(xí)產(chǎn)生的前后線索效應(yīng)。這可能是由于場(chǎng)景內(nèi)大輪廓的變化或物體數(shù)的變化比一小部分物體的變化更容易導(dǎo)致場(chǎng)景特征的變化，使得關(guān)于場(chǎng)景的提取線索消失。此外，場(chǎng)景知覺(jué)中物體識(shí)別背景效應(yīng)的生理基礎(chǔ)也可能是造成全局信息優(yōu)先加工的重要因素之一。

第三，兩類(lèi)場(chǎng)景背景的熟悉度存在差異。自然場(chǎng)景一般采用彩色圖片或3D模擬的形式呈現(xiàn)，這些場(chǎng)景一般都是日常生活中真實(shí)環(huán)境的再現(xiàn)，具有實(shí)際的意義，觀察者具有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)(Davenport，2007；Henderson & Hollingwonll，1999；Hollingwonh，2004)。相對(duì)于非自然場(chǎng)景而言，觀察者對(duì)自然場(chǎng)景背景有著較高的熟悉度，因此對(duì)于背景中的物體能夠快速的識(shí)別或精準(zhǔn)的再認(rèn)。而對(duì)于不熟悉的場(chǎng)景，被試則需要花費(fèi)一定的認(rèn)知資源來(lái)對(duì)背景信息進(jìn)行熟悉與適應(yīng)。

第四，其他差異。除了在目標(biāo)物學(xué)習(xí)過(guò)程中涉及的認(rèn)知因素及“自上而下加工”因素外，可能還存在著大量其他的視覺(jué)因素，如照明、對(duì)比、成分的空間密集度及顏色等。同樣，在自然場(chǎng)景和人工刺激序列中這些差異也存在。另外，這兩種場(chǎng)景中所表現(xiàn)出來(lái)的各自成分的視覺(jué)同質(zhì)性場(chǎng)景知覺(jué)中物體加工的背景效應(yīng)可能也存在著區(qū)別。例如，人工刺激序列中的材料視覺(jué)同質(zhì)性要比自然場(chǎng)景中的高。這樣，材料間的不同可能導(dǎo)致目標(biāo)物與背景聯(lián)系的緊密程度差異，進(jìn)而導(dǎo)致了對(duì)其認(rèn)知加工的策略上存在差異。

4　場(chǎng)景知覺(jué)中物體識(shí)別背景效應(yīng)的生理基礎(chǔ)

近來(lái)，一些研究者關(guān)注在場(chǎng)景知覺(jué)的過(guò)程中哪些腦區(qū)參與了這個(gè)過(guò)程，以及背景效應(yīng)的生理基礎(chǔ)，為理解場(chǎng)景知覺(jué)中物體識(shí)別的背景效應(yīng)的生理機(jī)制提供了依據(jù)。

在場(chǎng)景知覺(jué)的過(guò)程中，背景效應(yīng)激活了大腦中不同的腦區(qū)。有研究者針對(duì)掃視任務(wù)中背景效應(yīng)對(duì)視覺(jué)行為與大腦活動(dòng)的影響作了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與掃視有關(guān)的視覺(jué)行為以及神經(jīng)通路都受到背景信息的影響，但受到激活的腦區(qū)卻不盡相同。具體來(lái)說(shuō)，楔前葉(precllneus)、前額(preflrontalcortex)以及額葉眼動(dòng)區(qū)(frontal eye fields，F(xiàn)EF)與被試受到背景信息影響后的視覺(jué)反應(yīng)行為密切相關(guān)，而附屬眼區(qū)(supplemensy eye fields)等其他腦區(qū)則可能與反應(yīng)傾向更加相關(guān)(Dyckman，c鋤chong，Clememz， & McDoweIl，2007)。Hayes等人則運(yùn)用功能磁共振成像技術(shù)(fmRI)對(duì)編碼以及檢索過(guò)程中背景變化的情況下，被試對(duì)物體再認(rèn)成績(jī)下降現(xiàn)象的神經(jīng)基礎(chǔ)作了進(jìn)一步研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大腦中的PHc(parabippocanpla cortex)區(qū)域與場(chǎng)景中背景圖式的激活密切相關(guān)。同時(shí)。這一區(qū)域在編碼記憶以及提取記憶等記憶活動(dòng)中都占有相當(dāng)重要的地位(Hayes，Nadel， & Ryan，2007)。

不僅如此，最近相關(guān)的研究還發(fā)現(xiàn)不同腦區(qū)的激活程度與背景信息的類(lèi)型有關(guān)。Eichenbaum和Lipton的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體與場(chǎng)景中的背景信息密切相關(guān)時(shí)，PHc就會(huì)被激活。但對(duì)于空間和非空間的場(chǎng)景信息，這一區(qū)域被激活的程度卻是不同的。后海馬旁皮質(zhì)(posterior parahippocampalcortex)與空間背景信息的關(guān)系密切，激活程度最高；而前海馬旁皮質(zhì)(anterior parahippocampalcortex)與抽象背景信息的關(guān)系密切，激活的程度較高(Eichenbaum & Lipton，2008)。這一結(jié)果說(shuō)明，被試在加工非自然場(chǎng)景和自然場(chǎng)景時(shí)，PHc區(qū)域的反應(yīng)程度以及PHC內(nèi)受激活的腦區(qū)可能不完全一致，被試對(duì)全局信息的反應(yīng)要強(qiáng)烈的多(BesAminof & Schacter，2008)。這可能是因?yàn)?，在自然?chǎng)景中，物體與周?chē)尘爸g的關(guān)系更多、更密切；但對(duì)于非自然場(chǎng)景，這種物體與背景之間的關(guān)系則要微弱的多。另一種原因是，人類(lèi)的大腦中有專(zhuān)門(mén)的腦區(qū)負(fù)責(zé)加工全局場(chǎng)景信息，尤其是位于下顳葉上的PPA(the parahippocanpalplace area)。它是人類(lèi)大腦皮質(zhì)中對(duì)視覺(jué)場(chǎng)景信息(例如：城市、鄉(xiāng)村風(fēng)景)反應(yīng)較強(qiáng)的一個(gè)區(qū)域，而它對(duì)其他視覺(jué)刺激的反應(yīng)則相對(duì)較弱。研究者提出假設(shè)：PPA這一區(qū)域的主要功能是編碼場(chǎng)景中與物體同時(shí)出現(xiàn)的背景信息，但這一假設(shè)還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證(Epstein & ward，2009)。FMRI的研究表明，這一區(qū)域可以對(duì)所看到的圖片做出選擇性的自動(dòng)反應(yīng)。當(dāng)個(gè)體觀看包括結(jié)構(gòu)和幾何特征的場(chǎng)景信息時(shí)這一區(qū)域會(huì)被激活，而觀看抽離了全局結(jié)構(gòu)的物體時(shí)不會(huì)被激活(Epstein & Kanwisher，1998)。因此，它可能是全局信息優(yōu)先加工效應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的一部分。

從上面的介紹可以看出，場(chǎng)景中物體識(shí)別的背景效應(yīng)不僅在行為研究中得到證實(shí)，同時(shí)有關(guān)生理的研究也發(fā)現(xiàn)了不同的腦區(qū)定位，為行為研究結(jié)果找到了生理基礎(chǔ)。相信隨著這些研究的深入，研究者能夠揭開(kāi)背景效應(yīng)在大腦中的生理機(jī)制。

5　小結(jié)與展望

我們生活的真實(shí)環(huán)境是復(fù)雜而多變的，物體出現(xiàn)的背景始終在影響著我們對(duì)處在其中物體的識(shí)別和加工。雖然現(xiàn)有的研究提出了很多的理論解釋?zhuān)瑫r(shí)進(jìn)行了很多生理的研究，但是縱觀現(xiàn)有的研究，仍有一些問(wèn)題需要以后的研究來(lái)解決。

首先，背景效應(yīng)發(fā)生在知覺(jué)加工的哪個(gè)階段仍需要進(jìn)一步的研究。雖然現(xiàn)在的很多研究都證明了背景效應(yīng)的存在，但是縱觀現(xiàn)在的研究結(jié)論發(fā)現(xiàn)，很多的研究仍有爭(zhēng)議(Bar 2004：Hollingworth & Henderson，2002；HOIHngworth，2009)。這個(gè)爭(zhēng)議的一個(gè)重要議題是有關(guān)背景對(duì)物體識(shí)別的影響發(fā)生在知覺(jué)加工的哪個(gè)階段。背景對(duì)其中的物體產(chǎn)生影響，是作用于早期感知階段，還是后期的決策階段，這個(gè)問(wèn)題有待于進(jìn)一步的研究來(lái)證實(shí)。尤其是涉及到不同的研究目的和材

料，背景起作用的階段可能不同，所以很可能這種階段性在不同的研究中是有差別的。這也可能正是現(xiàn)有對(duì)背景效應(yīng)進(jìn)行解釋的理論之間差異的一個(gè)主要原因。

其次，仍需要建立一個(gè)同時(shí)考慮感覺(jué)刺激和原有經(jīng)驗(yàn)的理論來(lái)解釋背景效應(yīng)的發(fā)生過(guò)程。雖然研究者針對(duì)場(chǎng)景知覺(jué)中物體識(shí)別的背景效應(yīng)提出了三種不同的理論模型，但三種理論模型在有些方面還存在較大的分歧。背景引導(dǎo)理論雖然考慮到了前面兩種理論的不足，試圖從局部加工和整體加工的角度來(lái)解釋背景的作用問(wèn)題，并試圖用整體加工來(lái)考慮經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題，但是這個(gè)理論更多從數(shù)學(xué)計(jì)算和模擬的角度來(lái)探討背景效應(yīng)，而對(duì)觀察者所具有的經(jīng)驗(yàn)考慮不足(T0mlba，et aL.，2006)。畢竟我們生活在一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境中，大腦對(duì)物體的識(shí)別不像計(jì)算機(jī)那么嚴(yán)格地依照計(jì)算，而是更多地依賴主觀的判斷。對(duì)于這一理論還需要更多的研究對(duì)其進(jìn)行論證與完善。

再次，不同場(chǎng)景材料的背景效應(yīng)仍需要進(jìn)一步探討?，F(xiàn)在的研究更多地是用自然場(chǎng)景或非自然場(chǎng)景來(lái)單獨(dú)的探討背景效應(yīng)問(wèn)題，并且提出一些假設(shè)和理論來(lái)解釋背景效應(yīng)。但是從兩類(lèi)場(chǎng)景研究的結(jié)果對(duì)比來(lái)看，不同的場(chǎng)景間發(fā)現(xiàn)的背景效應(yīng)有很大的差別。這可能說(shuō)明了一個(gè)很重要的問(wèn)題，即場(chǎng)景的真實(shí)程度和背景的熟悉程度可能會(huì)影響到背景效應(yīng)的作用。因此，仍需要一些研究能夠?qū)⒉牧系男再|(zhì)作為一個(gè)變量來(lái)考慮，整合已有的研究結(jié)果以解釋不同背景類(lèi)型下的背景效應(yīng)問(wèn)題。從研究的效度分析，自然場(chǎng)景更接近真實(shí)的生活，研究的外部效度比較高，但是實(shí)驗(yàn)的控制相對(duì)較差。雖然非自然場(chǎng)景控制比較好，但是外部效度又相對(duì)較弱。所以如何能在嚴(yán)格控制的基礎(chǔ)上，探討自然生活場(chǎng)景中背景對(duì)物體視覺(jué)加工的作用是目前該領(lǐng)域研究的一個(gè)重要議題。