人机交互技术范文1
摘要：随着社会的发展，人机交互技术不断改变着人类的生活，本文将未来人机交互技术的发展趋势做一个探讨，主要从以下三个方面来展开，一是对人机交互的理解；二是人机交互技术的发展：三是对未来发展的展望。最终得出结论：未来的人机交互技术是朝着自然化、智能化的方向发展的。本文的创新点是分析人机交互技术在发展过程中的优缺点，通过分析比较得在人机交互技术发展过程中需要解决的核心问题，并在此基础上对未来的发展做一个展望。
关键词：人机交互；人机界面；虚拟现实；趋势
一、对人机交互的理解
人机交互是指人与计算机的信息交换，包括计算机通过输出或显示设备给人提供信息，以及人通过输入设备向计算机输入有关信息。人机交互的目的就是讨论如何使设计的计算机能够帮助人们更加安全可靠，更加有效率地完成所要完成的任务。从以上概念可以看出，人机交互是指用户和机器之间相互交换信息。但尽管计算机的功能现在变的十分强大，用途也越来越广，但归根到底它仍是人类的工具，不能在没有人控制的情况下独立完成任务，因此它同样受到人的支配、控制。
二、人机交互技术的发展
2.1语言形式用户界面的低效性
人机交互开始于世界上第一台计算机ENIAC的出现，操作系统是以下命令的方式来完成是，当时带给人们更多的是对计算机的神秘感，语言上的障碍给人很强的专业感。但由于语言的特殊性，人们必须主动去适应这样的情况才能正确的操作计算机。因而在这样的过程中，复杂的计算机以及难以让人理解的语言使得人与机器在交互的过程中显得极为困难，加上在操作过程中的低效和枯燥性使得当时人们开始寻找更好的方式来实现人机交互。
2.2图像形式用户界面的操作性
随着人们的探索发现，人的行为方式需要进行必要的研究，于是认知心理学开始逐步运用到计算机的设计中，人机交互的重要性开始受到人们的关注。图像形式的用户界面是当前用户界面的主流，以美国微软作为代表，它从根本上改变了以前要记大量的语言形式的情形。当前的图形用户界面都有一个的共同特征就是通过窗口来传达和显示信息，另外都是用键盘和鼠标来操作，由于图像形式用户界面在人机交互的过程中很大程度上依赖视觉上的识别以及用手动来控制，因此这种界面的操作性强。
2.3多媒体形式用户界面的立体性
多媒体技术是在自然化交互设计技术出现之前的一种过渡技术。在多媒体用户界面出现之前，用户界面设计已经完成了从语言到图形的转变。但随着多媒体技术的发展，动画、音频、视频等媒体被引入到这种技术中来，特别是音频媒体的引入，从很大程度上丰富了计算机传达信息的表现形式，为人们更好的控制和传达信息创造了很好的条件，极大的提高了人机交互的效率。在人机交互中多媒体用户界面的优势主是它能提高人对信息的识别及其选择，同时还有对信息的控制能力，另外计算机在信息传达方面的表现形式与人识别的交互程度也会有很大的提高，同时多媒体技术也能锻炼人们综合处理信息的能力。
三、人机交互技术未来发展趋势展望
3.1自然化的人机交互技术
当今时展的条件下，人的感受已经成了设计需要考虑的重要问题，同样人机交互也不例外。由于人适应了这样一种通过多种方式来共同控制客观对象，并同时希望快速看到控制结果的状况。使得自然化的用户界面成了一个快速发展的趋势，比较明显的就是虚拟现实技术的发展。用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感觉和体验。虚拟现实是多媒体发展的高级阶段，是人与机器无障碍交互的自然境界。
3.2智能化的人机交互技术
智能化使设计主要是使人在任何情况下都能感觉自己处于一个最佳的状态。其中改变的主要是机器，而不是人本身。一方面智能化交互设计将提高人的生活质量和改善人的生活环境。在这样一个交互设计的环境下人与人之间的距离将会变得很近，人在使用过程中将体会到极大的愉悦性，提高了他们对生活的热情度；另一方面智能化人机交互设计将实现尼葛洛庞蒂“界面应该设计得像人一样，而不是像仪表板一样”的愿望，因为“这种设计不仅了解人的需求和感觉，而且表现出超凡的聪明才智，以至于物理界面本身消失不见了。”当然这里的物理界面并没有真正的消失，相反是在随时随地都能出现，这种状况更加体现了人在其中的作用，即让所有的机器都调整好最佳的状态来适应人的需要，那时的界面可以是任何一个平面，这样的面不仅传达一个视觉效果，而且还会有听觉、嗅觉等多通道的方式。
人机交互技术范文2
关键词：触摸屏；显示屏；交互技术；Move&Touch
中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)08-1893-02
The Research of Human-computer Interaction Based on Touch-screen Technology of Move & Touch
WANG Hui, YAO Xiao-hui, JI Bo, RUAN Han-qing
(Information and Control Institute, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China)
Abstract: In recent years, the touchscreen-phone is becoming increasing popularity.The interactive technology based on touch-screen has been penetrated into every aspect of people's lives because of it's natural and comfortable. Based on the research of primary interaction techniques for displays, the thesis present Move&Touch: a novel interaction technique for displays based on touchscreen-phone. Move & Touch use touchscreen-phone as an interaction device, users achieve the remote control and manipulation of large displays through operations such as sliding and tapping on mobile phone's touchscreen, the control and manipulation they can achieve including cursor position, object selection and scrolling. Move&Touch is a natural and intuitive interaction technique for displays, it has the features of well-use, universality and extensibility.
Key words: Touchscreen; Display; Interaction techniques; Move&Touch
随着科学技术的进步，在许多公共和非公共场所，随处可见显示屏的应用，显示屏的尺寸变得越来越大，而分辨率也越来越高，显示效果越来越好，社会的发展使得显示屏深入到了人们生活的方方面面。与此同时，针对显示屏的交互技术也被众多的国内外学者所关注，各种不同的交互技术相继出现，如何使显示屏和用户之间的交互更加稳定、方便、直观和自然是当前显示屏交互技术的重点研究方向。
对于当前存在的许多显示屏交互技术，或多或少都存着一些不足之处，有些交互方式不够自然，有些交互方式不够精确稳定，还有些严重缺少便携性等。虽然有着各式各样的缺点，但是在各自适合的场景，都可以发挥技术本身的优势来实现人机交互。新的人机交互技术的出现可以补充当前显示屏交互技术的不足，丰富显示屏交互技术的特性，在越来越多的场合提供更为便利的交互方式，以满足社会不断发展的需要。
国内在显示屏远程交互方面的研究比较少，与国外的差距也比较大。清华大学计算机系媒体所提出了一种基于激光笔的远程人机交互技术[4]。该系统只需要添加一个摄像机和视频采集卡就可以实现远程的人机交互。
国外的HCI学者在这方面的研究比较多，其中，Sweep and Point & Shoot[5]是一种基于手机相机的显示屏交互技术，该技术利用手机拍照功能完成显示屏上指针的控制以及对象的选择和操作。
C-blink[6]通过将手机的彩色液晶显示屏作为一种可见光源可以产生光信号，然后利用安装在显示屏上方的摄像头不断地检测和接收光信号，通过处理光信号产生相应的控制信息，从而实现对显示屏的操作和控制。SnapAndGrab[7]提出了一种新颖的大型公共数字显示屏交互技术。该系统允许用户通过带有蓝牙和照相功能的手机来访问和共享公共多媒体信息系统的丰富的多媒体信息，例如上传和下载图片。该系统的易用性在于不需要在手机上安装任何软件即可访问显示屏。
1 Move&Touch技术的功能设计
1.1 指针定位
在指针定位是指远距离控制显示屏光标的移动。用户通过在手机触摸屏上移动手指，来相应地控制显示屏光标的移动，显示屏光标的移动方向与用户手指的移动方向相同，同时光标的移动距离与手指的移动距离成比例。
1.2 对象选取
通过对象选取功能，我们可以对显示屏端的图标，菜单等进行直接操作，这是通过模拟鼠标左键单击和双击操作以及右键单击操作来实现的，用户使用触摸屏与显示屏交互时，必须能实现传统的鼠标所能实现的基本操作。
1.3 滑动滚屏
在与显示屏进行交互的过程中，有时需要对显示屏当前窗口内容进行滚屏操作，Move&Touch技术允许用户在特定区域滑动手指来实现类似鼠标滚轮的操作，从而达到翻页的效果。通过记录手指滑动时的轨迹坐标，来判断当前是否需要进行滚屏操作，以及滚动的行数或列数。滑动滚屏功能类似于笔记本触摸板的滚动翻页操作，通过统计实验结果，电容屏上实现的滑动滚屏功能在效果上优于笔记本触摸板。
2 Move&Touch技术原型的实现
2.1 坐标映射算法
通当手指在触摸屏上进行滑动时，显示屏上的指针移动速率需要适应不同的场景。例如在像素面积较小的区域进行最小化，关闭的操作，或者在播放器中调节音量时，指针的移动要做到精确、平稳，而当我们需要将光标从显示屏的一端移动到另一段时，受到触摸屏面积小的限制，要想以较少的滑动次数达到长距离移动的效果就必须设置相应的加速系数。因此，手指移动轨迹和显示屏光标移动轨迹的映射关系需要设计相应的坐标转换算法来实现。
图1为手机和显示屏的坐标系统。当手指在触摸屏上滑动时，将会产生连续的指针拖动事件，手指接触点的坐标值也在不断变化，相邻两次事件间的坐标变化值记为ΔX、ΔY。显示屏原坐标值为Xprev、Yprev，新坐标值为Xnew、Ynew，则新坐标值Xnew、Ynew由以下公式计算：
ST为转换系数， ST的大小主要与手机屏幕分辨率和显示屏的分辨率，以及需要的精确度和移动效率有关。
当手指滑动时，产生连续的MT_MOUSEMOVE事件，手指接触点的坐标值也在不断变化，相邻两次事件间的坐标变化值记为ΔX、ΔY。显示屏指针原坐标值为Xprev、Yprev，新坐标值为Xnew、Ynew，则新坐标值Xnew、Ynew由公式（1）和（2）计算：
（1）
（2）
SV为加速系数，SV的大小决定了手指滑动速度对显示屏指针移动速度的影响。SV的大小是由相邻两次事件间的坐标变化值ΔX、ΔY决定的，ΔX、ΔY的绝对值越大，表示手指滑动速度越快。因此，SV的大小可由公式（3）和（4）计算：
（3）
（4）
SV'为常量，其大小依赖于特定设备上ΔX、ΔY的大小。最终，新坐标值Xnew、Ynew由公式（5）和（6）计算：
（5）
（6）
2.2Move&Touch的标准输入事件流
Move&Touch标准输入事件流作为一种中间性的数据结构存在，使得Move&Touch在不同的操作系统之间具有好的可移植性，所有基于Move&Touch技术的系统平台只要能够处理标准的事件结构就能够很好的响应用户的操作。我们定义的Move&Touch标准输入事件流的数据结构包含五个数据项：事件类型EventType、横坐标x、竖坐标y、加速系数SV以及转换系数ST。下面是每个数据项对应的鼠标动作：
事件类型EventType的数据类型为整形，包括五种值：MT_LBUTTONDOWN（按下左按键事件）、MT_RBUTTONDOWN（按下右按键事件）、MT_MOUSEMOVE（鼠标移动事件）、MT_LBUTTONDBLCLK（鼠标左键双击）、MT_MOUSEWHEEL（滑动滚轮）。
3 功能性测试
指针定位和对象选取的性能对系统的可用性有重要影响,具体测试方法如下：
测试任务为分别使用Move&Touch技术、笔记本触摸板、蓝牙鼠标进行对象选取操作。实验对象要求完成一个基于ISO 9241-9标准的多方向点击测试，此标准用于测试操作可视显示终端的无键盘输入设备的性能。如图2所示，多方向点击测试程序在窗口中显示一系列小圆圈，这些小圆圈均匀排列成圆形，圆圈之间的距离相等。圆圈大小、数量、圆圈之间的距离、点击顺序都可以由程序控制，以改变任务的复杂度。若小圆圈被点击中，则变成灰色。
在本系统的测试中，圆圈数量为19个，圆圈直径为60像素，圆圈中心之间的距离为600像素，实验对象要求按图中所示顺序依次点击小圆圈，直到所有小圆圈都变成红色即完成任务，指针初始位置在圆形中心。
4 结论与展望
本文研究了Move&Touch这种新颖自然的触摸屏交互技术，为用户提供了一种新得人机交互设备，系统具有较好的可用性，但尚需就以下问题进行进一步的研究：
1) 安全性。当前显示屏交互技术存在的一个重要问题就是安全性。如果用户可以随意控制公共显示屏，那么某些用户可能会恶意修改显示屏的信息和数据，因此，应建立一个完善的安全机制来约束用户的使用权限。
2) 多点触摸功能。多点触摸功能的应用可以让用户直接对显示屏端的对象进行放大、缩小、旋转等操作，将极大地提高用户的操作体验。
3) 多用户同时交互。目前该技术只支持单用户交互，基于蓝牙支持多个设备同时通信的特点和共享显示屏的多用户交互技术，将来的系统可以扩展为多用户交互系统。
参考文献：
[1] Alan D,Janet F,Gregory D A,et al.人机交互[M].蔡立栋,方思行,周继鹏,译.3版.北京:电子工业出版社,2006.
[2] Mark W.The computer for the 21st century[J].Scientific American,1991,265(3):94-104.
[3] Brad M,Jim H,Isabel C,et al.Strategic directions in human-computer interaction[J].ACM Computing Surveys,1996,28(4):794-809.
[4] 刘芳,林学,史元春.基于激光笔的远程人机交互技术[J].中国图象图形学报,2003,8(11):1856-1360.
[5] Rafael B,Michael R,Jennifer GS.Sweep and point & shoot:phonecam-based interactions for large public displays[C].CHI 2005,2005:1200-1203.
人机交互技术范文3
1.骨传导交互技术
骨传导交互技术主要是一种针对于声音的交互技术，将声音信号通过振动颅骨，不通过外耳和中耳而直接传输到内耳的一种技术。骨传导振动并不直接刺激听觉神经，但它激起的耳蜗内基底膜的振动却和空气传导声音的作用完全相同，只是灵敏度较低而已。
在正常情况下，声波通过空气传导、骨传导两条路径传入内耳，然后由内耳的内、外淋巴液产生振动，螺旋器完成感音过程，随后听神经产生神经冲动，呈递给听觉中枢，大脑皮层综合分析后，最终“听到”声音。简单一点说，就是我们用双手捂住耳朵，自言自语，无论多么小的声音，我们都能听见自己说什么，这就是骨传导作用的结果。
骨传导技术通常由两部分构成，一般分为骨传导输入设备和骨传导输出设备。骨传导输入设备，是指采用骨传导技术接收说话人说话时产生的骨振信号，并传递到远端或者录音设备。骨传导输出设备，是指将传递来的音频电信号转换为骨振信号，并通过颅骨将振动传递到人内耳的设备。
目前在智能眼镜、智能耳机等方面，骨传导技术是比较普遍的交互技术，包括谷歌眼镜也是采用声音骨传导技术来构建设备与使用者之间的声音交互。
2.眼动跟踪交互技术
眼动跟踪，又称为视线跟踪、眼动测量。眼动追踪技术是一项科学应用技术，通常由三种追踪方式：一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。眼动追踪技术是当代心理学研究的重要技术，已经存在着相当长的一段时间，在实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域有比较广泛的应用。随着可穿戴设备，尤其是智能眼镜的出现，这项技术开始被应用与可穿戴设备的人机交互中。
眼动跟踪交互技术的主要原理是，当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生可以提取的特征，计算机可以通过图像捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。
通常眼动跟踪可分为硬件检测、数据提取、数据综合3个步骤。硬件检测得到以图像或电磁形式表示的眼球运动原始数据，该数据被数字图像处理等方法提取为坐标形式表示的眼动数据值，该值在数据综合阶段同眼球运动先验模型、用户界面属性、头动跟踪数据、用户指点操作信息等一起被综合实现视线眼动跟踪功能。
3.AR／MR交互技术
增强现实(AR)，是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖，如将图形、文字、声音及超文本等叠加于真实环境之上，提供附加信息，从而实现提醒、提示、标记、注释及解释等辅助功能，是虚拟环境和真实环境的结合。介入现实(MR)，则是计算机对现实世界的景象处理后的产物。
AR/MR技术可以为可穿戴设备设备提供新的应用方式，主要是在人机之间构建了一种新的虚拟屏幕，并借助于虚拟屏幕实现场景的交互。这是目前智能眼镜、沉浸式设备、体感游戏等方面应用比较广泛的交互技术之一。
4.语音交互技术
语音交互可以说是可穿戴设备时代人机交互之间最直接，也是当前应用最广泛的交互技术之一。尤其是可穿戴设备的出现，以及相关语音识别与大数据技术的逐渐成熟，给语音交互带来全新的契机。新一代语音交互的崛起，并不是识别技术上取得了多大的突破，而关键是将语音与智能终端以及云端后台进行了恰到好处的整合，让人类的语音借助于数据化的方式与程序世界实现交流，并达到控制、理解用户意图的目的。前端使用语音技术，重点在后台集成了网页搜索、知识计算、资料库、问答推荐等各种技术，弥补了过去语音技术单纯依赖前端命令的局限性。
语音交互技术的应用分为两个发展方向：一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机；另一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，如无线手机上的拨号、智能玩具等。当然，目前还没有充分普及的关键因素是语音识别的排干扰能力还有待加强，多语境下的识别还有待完善。
5.体感交互技术
体感交互技术是指利用计算机图形学等技术识别人的肢体语言，并转化为计算机可理解的操作命令来操作设备。体感交互是继鼠标、键盘和触屏之后新的人机交互方式，也可以说是可穿戴设备趋势下带动起来的一种人机交互技术。
肢体，包括手势交流是人的本能，在学会语言和文字之前，已经能用肢体语言与人交流。其实手势交互技术的存在已经有相当长的一段时间，在过去30年，研究人员一直在研究基于肢体语言的交互系统。因为肢体语言在日常生活中最为频繁，便于识别。只是之前所有基于肢体语言的研究主要以手势识别为主，而对身体姿势和头部姿势语言较少。随着可穿戴设备，尤其是智能服饰产业以及体感交互优势产业的发展，可以说体感交互将成为可穿戴设备不可或缺的人机交互技术。
其中尤其以手势交互最具代表性，手势识别是利用各类传感器对手部/手持工具的形态、位移等进行持续采集，每隔一段时间完成一次建模，形成一个模型信息的序列帧，再将这些信息序列转换为对应的指令，用来控制实现某些操作。随着各项技术的成熟和传感器的发展，手势识别已经进入可用性阶段，各类产品和解决方案也开始涌现。
6.触觉交互技术
触觉交互是目前可穿戴设备产业中比较新的人机交互技术，对人机之间的信息交流和沟通方式将产生深远的影响。触觉可谓是人体一切的感觉之母，是人类与外界交流，并感受外界的重要通道之一。软硬、冷暖、粗细，以及物体形状等信息，都可以在触摸中感知，人类更复杂的情感交流也可以通过触摸实现。触觉交互研究如何利用触觉信息增强人与计算机和机器人的交流，其领域包括手术模拟训练、娱乐、机器人遥控操作、产品设计、工业设计等。触觉交互目前在沉浸式智能产品中有了一定的应用探索，将会是未来人类在虚拟现实中“真实”的感知外界的一种关键交互技术。
人机交互技术范文4
关键词：信息化；信息技术；课堂教学；交互
信息技术已渗透到我们生活的方方面面。它作为一种新型的教学手段，调动了学生的积极性，创造了一个妙趣横生的课堂。如，课件、投影等都用到了信息技术。然而，它不仅仅是一种教学手段，更是学生学习生涯中的基础课程。互联网的日新月异，注定了未来社会更需要一批懂得信息技术的人才，信息技术这门课程就旨在培养这种新型人才。
一、信息技术课堂教学中的交互行为
交互，即相互交流，双方面互动，是现在很多互联网平台追求打造的一个功能状态，也是我们信息技术课堂教学力求达到的一个状态。信息技术课堂教学与计算机密不可分。交互类型多种多样，对于信息技术课堂教学而言，它主要包括教师与学生的交互、教师与教师的交互、学生与学生的交互、教师与计算机的交互和学生与计算机的交互。
1.人机交互
学生与计算机的交互和教师与计算机的交互统称为人机交互，主要是实现了人与计算机之间的交流互动。教师可以通过计算机来学习并进行教学，同时也能将自己的感触与心得录入计算机以更新计算机知识库。而学生可以通过课件进行学习，也可以通过计算机获取学习资源，自主学习，同时也可以将自己的不懂之处反馈给计算机，在学习的过程中形成自己的一套学习体系，还可以自己制作课件进行深入学习。信息技术课堂一般都是人手一台电脑，教师和学生可以输入指令使计算机运行，计算机同时反馈给教师和学生一个运行结果界面。教师还可以控制学生的电脑，为他们近距离地展示课堂知识，学生也能借此向老师提出问题，提交作业。总之，人机交互使信息技术课堂教学更为方便快捷，大大提高了学习效率。
2.人际交互
教师与学生的交互、教师与教师的交互、学生与学生的交互统称为人际交互，主要实现了人与人之间的交流互动。教师与学生之间的交互既可以促进师生关系，又可以在交流中完善课堂教学措施。教师与教师之间的交互可以互相交流教学经验，促进教师共同发展，更有利于学校整体教学水平的提高。学生与学生之间的互动可以促进学生共同提高，来自学生的角度的思想方法或许更容易让学生去学习和理解。当然，这只是人际交互的一部分，学生和教师还可以自我交互，在自我反省的基础上提升自己，塑造更好的自己。人机交互就是彼此的交流学习，有利于教师和学生的成长。
二、信息技术课堂教学中提高交互质量的方法
交互行为是信息技术课堂的重要组成部分，提高信息技术课堂教学的交互质量对于培养学生的信息技术的良好素养至关重要。就信息技术课堂教学来说，提高交互质量主要包括提高人机交互质量和人际交互质量，但对于不同的教学过程中的问题应就不同的交互模式制作相应的教学方案。
1.促进人机交互
人机交互是信息技术教学的重要手段，学生的学习和教师的教学离不开人机交互。每个学校的机房都有机房管理制度，教师和学生共同遵守这些管理制度是促进人机交互的基本措施。对于教师来说，人机交互更体现在课下，主要用于准备课件等。由于课堂是现场教学，具有更多随机因素，因而课堂上教学更考验教师的临场应变和解决问题的能力。学生在人机交互过程中要严格遵守机房管理制度，保护机房设施，正确运用计算机进行学习，不能在教师授课时利用计算机玩游戏或其他娱乐。在教学过程中，教师也要注重学生的自主学习，加强学生的实践操作，不能一味地让学生接受理论知识。信息技术更迭频繁，教师不可能面面俱到，学生要具备自主学习能力，跟上时代的发展。只有学生自己动手实践，亲身操作计算机，严格遵守管理制度，共同营造一个良好的学习环境，才能确保教学落到实处，促进学生对计算机的了解，促进人机交互。
2.促进人际交互
人际交互促进教师和学生共同成长、共同进步。和谐愉快的课堂氛围能让学生更好地学习，使教学效果事半功倍。要营造一个良好的课堂氛围，这就考验到教师的人际交互能力。教师要营造一个和谐愉快的课堂氛围，就需要ふ夷艿鞫学生学习积极性的教学方式，不能只是进行简单的信息技术的培训，而是要培养学生的信息技术意识和信息技术素养，为学生以后的学习奠定扎实的基础。
“吾日三省吾身”，教师和学生也应自觉反省自己、认识自己并努力超越昨天的自己。学校也应该建立相应制度促进教师之间和学生之间的经验交流与学习。譬如，学校可以鼓励教师交流教学经验并予以奖励，也可让学习好的学生讲述学习方法、传授学习经验。只有相互学习，不纳拙藏私，才能共同进步，促进教生的人际交互。
3.根据不同教学问题就具体交互模式制作相应教学方案
在信息技术课堂教学中也讲究“对症下药”。相应的规章制度和教学策略只能确定信息技术课堂教学的大致方向，而不同的教学问题就具体的交互模式应制作相应的教学方案。譬如，组织学生小组讨论某个话题，小组共同制作，或者担任研究某一个问题等。信息技术课堂教学也可以与生活实际相结合，计算机是个很好的数据库和资源库，而生活为我们提供了大量的数据和资源。教师可以让学生观察生活并进行数据和资源的整合与分类，分门别类地存入计算机，最后制作出电子文档予以保留，既可以作为学生自己的研究成果，也可以作为日后学习查询的参考资料。譬如，对各种APP（手机软件）进行分类调整，如今手机市场如火如荼，各类APP也是层出不穷，实现同样功能的APP多种多样，我们可以就此对手机APP进行分类整合，制作一个数据库以供以后更方便地使用和查找。在类似于这样的实践过程中，我们更加深入地实现了人机交互，在搜集资料的过程中也会运用到人际交互。如此具体的教学方案更能加深学生的交互行为。
三、信息技术课堂教学中交互行为的体会
好的信息技术教学课堂是由教师和学生共同创建的。信息技术是一门实践性很强的课程，如何在信息技术课堂教学中提高学生的人机交互和人际交互能力，就要求教师转变教学思想，引进新方法、新策略，注重学生信息技术素养的培养，关注学生可持续发展。学生的信息技术水平参差不齐，有的学生已经很精通了，有的学生才入门，教师要及时关注和了解每一个学生新的动向和需求，并对学生学习过程中的问题加以及时解决，多给学生自己表达创造的机会，对学生的学习成果予以恰当的评价，鼓励学生交流学习方法和经验。
交互模式不仅是信息技术课堂教学的基础，也是各种课程，诸如语文、数学、科学等科目的教学模式。人机交互已成为新时代的代名词，交互能力已成为衡量一个人能否更好地适应社会的基本要素。从传统的“教师讲，学生听”的课堂教学，到交互模式的课堂教学，告诉我们：要紧跟时代的脚步，打造新颖别致的课堂教学，培养学生良好的信息素养和适应能力。教学过程中，在吃透教材的基础上，我们要将传统的教学方法与新颖的教学模式相结合，去其糟粕，取其精华，但又不拘泥于教材的限制，大胆尝试，勇于突破。
参考文献：
人机交互技术范文5
关键词： 虚拟现实； Unity3D； Kinect体感交互； 虚实融合； VRML
中图分类号：TP391.09 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）10-05-03
Application research of virtual reality technology in teaching of chemical experiments
Zhu Yahui1， Yan Yaxing2
（1. Mathematics and Computer Science， Xihua University， Chengdu， Sichuan 610039， China；
2. Chongqing Key Laboratory of Computational Intelligence， Chongqing University of Posts and Telecommunications）
Abstract： The application of virtual experiment spreads widely. The related technologies supporting it become hotspot in the research. The future development trends of the virtual chemistry experiments and virtual reality technology are analyzed in this paper. The theoretical foundations of U-nity3D techniques， the enhancing reality technology and the Kinect somatosensory interactive technology are discussed. Application and development trend of virtual chemistry experiments are introduced. Take the virtual technology fusion method as orientation， simulating real-time environment， the virtual experiments become simplistic， intuitive. Application prospects of virtual reality convergence technology in the field of virtual experiment technology have been proved. The virtual fusion technology is conducive to promoting the development of intelligent virtual chemistry experiments， which is a new starting point for reform of virtual experiments.
Key words： virtual reality； Unity3D； Kinect somatosensory interaction； actual situation fusion； VRML
0 引言
近年来，随着虚拟实验逐渐引入校园，其实现/开发技术不断得到更新和完善，这给虚拟实验教学的应用带来了巨大的便利。虚拟现实技术以它的开放性、仿真性、经济性、可重复使用性、共享性等优点在更多的领域得到应用，对其研究的目的在于利用所有可能的信息技术进行虚拟现实技术的开发，提高虚拟的自然性和高效性[1]。目前人与计算机交互的方式只局限于鼠标和键盘，由于这种技术的单一性阻碍了虚拟现实技术的进一步发展，虚拟实验中输入输出效率之间差距变得越来越大。随着计算机科学技术的快速发展，更高层次的虚拟现实技术理念对虚拟实验提出了更多要求，越来越多的科研人员开始对新的虚拟现实技术的多通道界面展开研究，目前的研究内容主要集中在虚拟现实技术、增强现实技术、体感交互技术相结合的研究。
虚拟现实技术的出现为促进虚拟实验的发展具有重要意义，虚拟现实技术作为新一代的虚拟实验开发技术，可以依靠实时模拟使用者的动作、化学器材和药品的识别以及化学反应变化识别来实现虚拟输入功能。这一特性很好地填补了现有人机交互技术的缺陷，并且促使虚拟现实技术成为虚拟实验领域中的一个研究热点，而体感交互技术也必将成为未来虚拟现实技术中发展的趋势。
同传统计算机技术相比而言，虚拟现实技术可以实现和多种技术相结合来控制终端，特别是未来的体感交互技术，用这种最自然的方式与终端进行交互的特点，贴近了虚拟实验对自然性的需求，虚拟现实技术对虚拟实验理念的实现起到了重要的推动作用。因此虚拟现实技术在虚拟实验领域中的应用对其今后的发展具有很大的必要性。目前虚拟现实技术存在着各种研究上的难点，如：没有完全对实验环境真实虚拟化，不能避免外界环境的干扰；还不能很好解决实验结果中存在的偏差和不能把握好实验操作的精准度；还不能提供较好的相互协作的学习方式，操作实验模式单一，多人操作实验时技术难度比较大等。
1 概述
对虚拟现实技术在虚拟实验领域的研究目前主要体现在基于三维虚拟实验平台、VRML中粒子系统化学实验、Flash3D技术游戏场景模拟等方面，其应用于增强现实技术化学反应特效制作及体感技术人机实验自然交互等很多领域[2]。
1.1 虚拟化学实验研究现状分析
近年来，虚拟现实技术已成为计算机科学与其他技术科学领域中研究和开发的热点。随着此技术的发展，虚拟实验在教育教学中发挥了重大作用，它具有知识综合性、教学创新性、实验应用性的特点[3]，提高了学生分析解决问题的能力。
目前，利用虚拟现实技术开发的虚拟实验呈上升趋势，采用虚拟融合技术开发的虚拟实验逐渐增多。由于体感交互技术近三年来逐渐兴起，采用Kinect体感交互技术进行虚拟实验的研究极少。技术融合为虚拟现实技术在虚拟实验提供了高级的集成性和交互型，给人以愈发逼真的场景体验，特别在化学实验中得到了十分重要的应用。虚实融合与体感交互对虚拟实验的有效支持将成为目前及未来研究的热点。
1.1.1 虚拟化学实验的特点[4]
虚拟现实技术越来越多地与增强现实技术、Unity3D技术、Kinect体感交互技术融合，对虚拟实验环境进行构建，实际应用中为实验教学开启了一种全新的教学模式，使虚拟实验具有了独特的特点。
⑴ 仿真性：虚拟化学实验是对真实实验环境的模拟，学生通过进行实验操作、技能训练和知识探究来学习真实世界的知识。
⑵ 强交互性：用体感交互技术与实验的交互会是完美的结合。
⑶ 开放性：是利用虚拟现实技术，实验内容打破了空间的局限，使学习者可以自由进入虚拟实验系统学习，交流和研究。
⑷ 节约成本，便于及时更新实验设备。
⑸ 多感知性。
⑹ 投入性：虚拟实验是真正的身临其境做实验。
⑺ 自主性。
1.1.2 虚拟化学实验的类型[5]
近年来，由于Unity3D三维引擎技术、Flash3D、VRML+Java、Kinect体感交互技术逐渐发展成熟，不断创造出具有特色的虚拟化学实验系统，随着虚拟现实技术的进步和发展可将虚拟化学实验分为三大类：
⑴ 基于平面简单动画仿真的虚拟化学实验平台；
⑵ 基于三维视觉效果的虚拟化学实验平台；
⑶ 基于三维交互设备的虚拟化学实验平台。
目前随着虚拟现实技术的融合与创新，直接影响着使用者对化学实验教学的喜爱程度。根据使用者参与虚拟实验形式的不同和沉浸程度的不同，把虚拟实验分为以下几种类型：
⑴ 桌面式虚拟化学实验；
⑵ 增强式虚拟化学实验；
⑶ 沉浸式虚拟化学实验。
1.2 虚拟现实技术发展现状分析
虚拟现实技术与仿真技术的发展密不可分，从早期的60年代虚拟现实思想萌芽阶段开始，到80年代虚拟实验概念理论的形成，再到今天虚拟现实理论的完善和全面应用，都在不断提升仿真技术的水平。目前在虚拟现实技术领域的基础研究主要集中在感知、虚拟融合技术和体感交互技术；实时三维图形图像生成技术、多功能的交互技术，高分辨率的动态环境建模技术；实时、现实三维动画技术和场景情感识别技术；立体显示和传感技术；快速、高精度三维跟踪技术以及系统集成技术等。
虚拟现实技术的发展提供了一种研究和思考的工具，仿真现实世界，化学实验教学中实现了“从计算机为主体”到“人为主体”的转变，实现了“适计算机化的单维信息空间”到“适人化的多维信息空间”的转变，从而产生了许多解决问题的新方法，其研究主要涉及到三个领域：
⑴ 通过计算机图形方式建立实时的三维视觉效果；
⑵ 建立对虚拟世界的观察界面；
⑶ 使用虚拟现实技术加强如虚拟实验领域的应用。
目前，虚拟现实技术的研究内容大体趋于其本身的研究和其应用的研究两大类。主要应用在现实世界的仿真研究、人类认知的研究以及可视化的研究。当前国际上，虚拟现实技术大多研究虚拟人机交互界面、虚拟现实系统的构造技术，着重于研究虚拟现实的应用。而需求自然方式的直接交互，要求更高的连续性，多维性，融合体感交互技术和增强实现技术将会提高三维对象交互的效率。
在未来虚拟现实技术研究追求遵循“低成本，高性能，多维技术融合”为主线，将会从动态环境建模技术方向、实时三维图形生成和现实技术方向、新型交互设备的研制方向、智能化的语言虚拟现实建模方向以及大型网络分布式虚拟现实的应用方向，这些将成为未来发展的趋势。
1.3 增强现实技术发展现状分析
增强现实是在虚拟现实技术的基础上发展起来的一种技术，它通过显示技术，计算机图形，体感技术，计算机多媒体技术将虚拟信息叠加到现实环境或者现实物体上，产生三维信息以增强人对真实世界的感知。增强现实具有实时结合、实时交互、三维标定的特性，依托于显示技术和三维跟踪标定技术来实现。目前，实现增强现实的主流方式：增强现实关键的技术、虚拟物体生成技术、显示技术和跟踪注册技术，实现虚拟和真实对象的配准、排列[6]。
增强现实技术迅速发展的过程中，形成了跟踪定位技术、Marker识别技术、图像识别技术、标定技术，以及界面可视化。增强现实技术逐渐提高虚实结合、实时交互、3D注册的技术水平，弥补了虚拟现实技术完全脱离现实而存在的缺陷。增强现实技术在计算空间、体感交互、感知人脑方面发挥着切实有用的应用，近年来增强现实的应用不断取得进展，在国内各大高校取得了一定进展，目前已经提出了基于视觉的增强现实跟踪注册方法、空间增强现实流水线和基于定位标记的视屏检测等研究，在虚拟化学实验教学中应用突出，但是还存在着技术上的不足，在未来增强现实技术在系统微型化和低能耗的研究方向上将成为趋势。
1.4 VRML技术发展现状分析
虚拟实验是仿真性、强交互型、开放性，便于及时更新实验设备等优点的结合体，我们确立采用虚拟现实建模语言VRML（Virtual Reality Modeling Language）构造三维虚拟实验场景，实现虚拟仪器的三维建模和访问。基于VRML的虚拟化学实验具有自由性、开放性、节约型，实验教学一体化、易于开设新型的实验项目和安全性等优点。
目前，对VRML技术描述三维虚拟场景和设备，优化虚拟实验系统网络结构，以VRML技术和目前广泛应用的Java相结合发展基于Web的虚拟化学实验的网络构架，此设计流程如图1。用3DS max图形化操作，建立了模型直观而便捷，可以结合体感设备，进行人机交互在Web端虚拟实验。采用VRML粒子系统插件在3DS max中建立好模型，可以利用VRML脚本编程接口或基于外部编程接口进行交互，通过传感器节点交互控制。这项技术在化学实验中得到完美的应用，场景模型和化学反应的模拟都是非常的生动逼真。
[建立实验室场景][仿真实验室仪器和药品][模拟反应现象][实现交互性][到Internet][主要是VRML建模，复杂
型可以借助3ds max等建
模软件][VRML中事件，路由，传感器，插补器，检测器等节点，粒子系统][Java程序，结合使用EAI和Script节点]
图1 VRML+Java技术开发虚拟化学实验室的流程图
VRML的出现是将来三维虚拟网络世界不可缺少的重要技术。VRML是一种三维场景的描述性的虚拟现实建模语言，创造了易于网络传输的交互式三维空间，它通过描述物体、网络传输、本地计算机生成。它利用节点构建虚拟实验仪器和场景。
1.5 体感交互技术发展现状分析
体感技术是利用肢体动作、手势、语音等现实生活中已有的知识和技能进行人机交互集多种技术于一体的体感设备，通过自然方式与终端交互[7]。它是随着虚拟现实、混合现实、增强现实等技术的发展，三维人机交互为重要的研究领域之后出现的。随着虚拟实验对教学和研究的支持力度不断加大，虚拟现实不断暴露出一些缺陷，如模拟实验环境的真实度不高，实验交互操作缺乏人性化等，造成虚拟实验难以达到高度沉浸和人性化实验交互的操作效果。在此背景下，虚拟融合环境下体感交虚拟实验凭借真实的实验环境与虚拟仪器相结合，采用体感交互操作方式使实验者直接用手与虚拟仪器接触交互，大大提高了虚拟实验的真实情景感和灵活的人机交互性[8]。
近年来，虚实融合与体感交互对虚拟实验有效支持。Kinect作为新一代的体感设备，抛弃传统的鼠标和键盘的操作方式，直接通过手势动作进行虚拟实验操作，可以有效地进行多人协作实验，很好地弥补了现有人机交互的缺陷，并且促使Kinect体感技术成为虚拟实验领域中的一个研究热点。Kinect设备体感技术在化学实验教学领域的研究和程虚拟实验将会成为未来研究的重要方向。
2 应用展望
在国内外虚拟现实技术不断同体感交互技术的融合环境下，虚拟实验得到了广泛的应用，特别在虚拟化学实验这一领域在不断深入研究，对国内外科学技术发展产生了非常重大的影响力。目前，随着Unity3D技术，体感技术结合日益紧密，逐渐形成了当今适时代计算技术发展的潮流，增强现实技术的出现为虚拟化学实验开辟了道路。虚拟实验的进步与发展，为学习者提供了一个自适应的获取知识和技能的实验学习环境。
我们相信虚拟现实技术必定会给化学实验教学领域带来崭新的面貌，随着时代的发展，尤其是在计算机技术和计算机图形学技术的进步，增强现实技术也会不断得到完善，体感技术融合的时代里，虚拟现实技术将会不断寻求能够促进化学实验教学质量更优化的新方法，来提升我们的学习能力，创造能力，推进我国教育事业的发展。
3 结束语
虚拟现实技术在化学实验教学中的应用日益广泛，让我们看到了虚拟现实技术的强大功能。通过研究技术融合使得虚拟化学实验简单化，直观化，贴近现实和仿真实时的实验环境，仿真效果更加优越化，在未来学习中给实验教学将会带来巨大的便利，涉及这个领域的技术潜力会更大，应用前景将会非常广阔，但是在情景真实化问题上所存在的很多理论难题和技术障碍还有待研究。
参考文献：
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程教育杂志，2013.1（6）：54-56
人机交互技术范文6
课堂互动综述
互动是未来课堂的核心之一，未来课堂的互动除了人与人之间的人际互动之外，还包括人、技术、环境、资源四个维度之间的互动，研究未来课堂的互动有助于更好地认识未来课堂，进行未来课堂的设计与应用研究。“互动”一词在英文中出现得较早，是“相互影响和相互作用”的含义。“互动”在中文原属社会学术语，指人与人之间的相互作用。随着计算机科学中交互技术的出现和互联网的发展，“互动”一词广泛应用开来。计算机交互技术的出现，使人与人之间情感的互动转移为人与计算机之间的情感互动，计算机开始具有“情感”，并向着“人性化”的方向努力。机器的智能化，也给人机互动和机机互动带来了新的含义，丰富了互动的形式和领域。[1]互动可以理解为：交互主体间（包括社会成员和社会各种因素）相互影响、相互作用并能引起对方的行为、性质、存在方式、价值观等发生变化的任何过程。[2]
关于课堂互动，简单地讲，就是指发生在课堂内的互动。对其含义的理解，不同人从不同侧面给出不同的定义。课堂互动是指在课堂教学情境中，教师和学生之间、学生和学生之间发生的具有促进性或抑制性的相互作用、相互影响，进而达到师生心理或行为的改变[3]；“互动”是调动参与课堂教学过程的各个主要要素，围绕教育教学目标的实现，形成彼此间良性的交互作用。这是一个整体性的动态生成的过程。在课堂的时空背景下，借助构成教学的各个要素之间的积极的交互作用而形成“学习集体”，并在“学习集体”的人际关系之中产生的认知活动的竞技状态，这就是“互动”。课堂内的互动分为显性互动和心灵互动。后者能勾起思维的涟漪，或可称为“默动”，这种互动形式以内涵取胜而非以形式取胜。从分类角度看，有学者将课堂互动理解为教师、学生、文本之间的交叉互动。[4]
结合互动及课堂互动概念，可以这样来理解课堂互动：①课堂互动就互动主体来看，有师生互动和生生互动，还有学生自身与教师自身间的互动。②从互动对象看，除师生互动、生生互动外，课堂互动还包括教师、学生与课堂环境（包括文本等）的互动。③课堂互动是在一定的情景中，通过一定的媒介与手段进行的。既有言语互动，也包括非言语互动；既有显性的，又有隐性的互动。④课堂互动就效果而言，既可能产生积极的促进性的影响，也可能产生抑制性的影响。⑤课堂互动体现了多向性，也体现为连续性。[5]
目前国内外关于课堂互动研究的现状主要从教育社会学、教育心理学、语言学、教育学视角以及新技术应用下的课堂互动等角度进行了课堂互动的相关研究。教育社会学视角方面主要有学者进行了课堂互动本质的研究，课堂互动类型的研究。语言学视角下的课堂互动研究主要分析课堂师生之间的话语互动研究，包括对课堂师生言语互动的分类研究，话语分析方法研究，学生参与型研究，课堂学生分层现象研究等。教育心理学视角下的课堂互动研究主要包括课堂师生关系研究、课堂教师行为作风模式研究、师生交往的社会心理结构研究、课堂师生互动的影响因素分析。而教育学视角下的课堂互动研究，包括课堂互动类型的研究、课堂师生互动的困境研究、课堂师生互动质量和效果的研究等。[6]新技术手段应用下的课堂互动研究主要有交互式电子白板应用下的课堂互动研究，基于互动反馈系统的研究等。
互动的理论基础
互动研究是一个社会研究，也是人类交流的重要前提，对未来课堂同样涉及人们之间的社会交流。目前关于互动的理论较多，而且也没有一个统一认可完善的定论，但从已有的部分论述中我们可以得到一些对互动的理解与认识，从而有助于人们开展课堂互动研究。
1.米德的互动论
米德的互动论基本思想是：个人、自我、社会均产生持续不断的对话与交往，人类的交往是通过有意义的动作，即有别于非人类的自觉的影响下实现的。他对交往的分析，是从“手势”（或动作）这一概念开始的。符号的互动正是人类行为的本质特点。通过符号的交流，互动双方就能为对方易地而想。[7]
2.群体动力学
群体动力学由美国著名社会心理学家库尔特·勒温所创立。他认为，群体的本质就是导致一个“动力整体”的成员之间的互赖（这种互赖通常由共同的目标设立），在这一动力整体中任何成员状态的变化都会引起其他成员状态的变化，成员之间紧张的内在状态能激励群体达到共同的预期目的。[8]
3.胡塞尔的主体间性理论
主体间性（Inter-Subj ectivity），又称共主体性、交互主体性。胡塞尔的主体间性包括两个方面，即主体间的互识与主体间的共识。主体间的互识，即交往过程中两个或两个以上主体间是如何相互认识、相互沟通的；主体间的共识，是交往过程中两个或两个以上主体间如何对同一事物达成相同理解，即主体间的相通性和共同性。[9]
4.班杜拉的交互决定论
班杜拉指出：“行为、人的因素、环境因素实际上是作为相互连接、相互作用的决定因素产生作用的”。[9]其中主要观点是环境是决定行为的潜在因素，人和环境交互决定行为，环境、人和行为的相互关系和作用，是一种交互决定的过程。在行为内部，人的因素和环境影响是以彼此相连的决定因素产生作用的。这个过程是三者交互的相交作用，不是两者的连接或两者之间双向的相互作用。[10]
除了以上理论基础，未来课堂互动研究的理论基础还包括哈贝马斯的交往行为理论、布鲁默的符号互动理论、建构主义学习理论、弗雷德的对话教学论、传播学理论等。这些理论都为我们研究未来课堂的互动提供了坚实的理论基础。
未来课堂的互动形式与特性
通常而言，互动是一种最基本、最普遍的日常生活现象。在日常生活中大量存在语言的互动与非语言的互动；正式的、有组织的互动与非正式的、无组织的互动；传统的、习惯方式的互动与现代的、创新方式的互动，等等。传统的互动基本上是直接的、面对面的初级群体的互动，现代社会的互动已日益超越时空界限，形成以大规模的现代化传输手段为媒介的间接互动。
关于互动的分类，Andrew在“进入交互时代——校园学习空间的未来视角”一文中认为交互可以分为两类——人与人的交互和人与信息的交互。[11]
现有的研究文献中常把课堂互动（交互）分为人际交互、人机交互和自我交互三种基本方式。而人机交互研究领域将交互的方式又细分为数据交互、语音交互、图像交互和行为交互等交互形式。互动的方式将会随着技术的发展和人对自身行为的认识的变化而不断演变，微软公司创始人比尔·盖茨2008年曾预测，未来五年人与电脑的互动方式将发生重大变革，现有的鼠标和键盘将被更为直观和自然的技术所取代。盖茨说，未来五年，触摸、视觉和语音界面将变得更为重要，也就是所谓的“自然用户界面”。[12]
可以看出目前关于互动的分类还没有一个统一的标准，研究者都是根据自己对互动的理解以及研究的需要对互动进行分类。未来课堂作为学习者学习和获得发展的场所，是一个充分体现了以人为本，技术、资源、活动等诸多要素都围绕着有利于促进学习者学习和身心发展的环境。在这样的课堂中，除了学习者外，教学者、教学支持者、诸多的技术、教与学的资源以及形成的物理与心理环境等都是构成课堂的重要组成部分，课堂教与学的过程离不开各组成要素之间的互动，所以分析未来课堂的互动需要定义好互动分析的维度。由于传统课堂的互动研究维度主要关注人与人之间的互动，包括师生互动、自我互动和生生互动等，而基本不涉及人与技术、人与环境、人与资源、技术与技术等维度的互动，所以在借鉴传统课堂人与人互动研究的基础上，我们把未来课堂的互动研究维度确定为人、技术（装备）、教与学的资源、环境（物理与心理）等四个维度。
根据上面确定的互动分析维度，我们认为在这样的课堂中，互动形式除了人际互动外，还包括人与技术的互动、人与资源的互动、人与环境的互动、技术与技术的互动、技术与资源等的互动。所以，未来课堂的互动形式及特性可基本归纳如下：
1.人与人的互动
未来课堂中的人与人的互动形式可表现为多元性，包括师生互动、生生互动、师师互动、师生与教学支持者（coach）的互动、现实与虚拟（远程）人之间的互动等形式。其中尤其是教师、学生与教学支持者之间的互动，则更多地体现未来课堂中对于学习者学习的支持，教学支持者可以帮助教师完成教学过程的组织与辅导，给学习者提供及时的学习支持，帮助教学者解决教学过程中出现的一些问题，包括技术使用问题，教学活动辅助组织等。学习者也可以通过与教学支持者的互动获得及时的学习支持。
而现实课堂与虚拟课堂的结合也是未来课堂重要的特点，现实课堂中的人可以与虚拟课堂中的人进行良好的互动，使得学习者群体的组成更加多元，活动的开展余地也更大，可以借助虚拟课堂实现本地课堂的学习者与其他国家的学习者的互动学习，从而有机会产生跨国界的交流，有助于学习者国际化视野的形成。
2.人与环境的互动
德国社会心理学家库尔特·勒温曾指出，行为产生于个体内在因素与个体所处环境之间的相互影响。可表述为“行为=f（人，环境）”，指行为是人与环境相互作用的函数。[13]由此可见，环境对于人的发展至关重要。不同的环境对人的影响是不同的。课堂环境影响着课堂有效互动的实现。课堂环境是课堂互动赖以进行的各种条件的综合，对课堂互动会产生明显的影响，这种影响主要表现为课堂环境直接影响师生在课堂中的行为。一般认为环境因素可以分为两大类物理环境与心理环境。也有专家认为，课堂环境包括物理环境、社会环境与心理环境。
前面我们已经提及未来课堂是一个泛在技术支持的学习环境，未来课堂中的教与学主体在完成教与学的过程中，不可避免地都会受到环境的影响，而且根据班杜拉的交互决定论及环境心理学的研究，环境会对人的行为产生影响。这里的环境包括教室的照明、温度、色彩、声学环境以及桌椅设备的配置。
作为体现以人为本、关注主体自由与发展的未来课堂，其环境应能与人产生良好的互动，应能根据一天中光线照明的条件，调整课堂的照明状况，保证课堂的最佳光照状态，课堂的色彩与温度也可以根据一年中不同的季节进行调整。桌椅的选择与布置适合于不同年龄学习者的身心要求和教学活动的灵活组织并能进行及时调节，这些都会给学习者创设舒适的学习环境，让学习者把精力更多地集中在教与学的活动中。
3.人与资源之间的互动
课堂教学的过程是一个资源的呈现与生成过程，也就是包括预设资源的呈现与动态资源的生成，教学者需要把预设资源按照教学设计的方案进行呈现，并在教学的过程中与资源进行良好的互动，对资源进行注解和操作，资源应该具有灵活便于操作的特性，并能借助媒介载体进行呈现。学习者可以通过媒介终端获得资源和进行学习，也可以对资源进行相应的操作。另外，在课堂教学的过程中，除了预设资源外，随着教与学过程的推进，也会有大量的资源生成，这些资源既是人与资源互动的结果，同时也丰富了课堂教学的资源。
4.人与装备之间的互动
因为未来课堂是一个泛在技术支持的学习环境，技术为课堂教学提供了充分的支持。无论是教学者还是学习者，在整个教与学的过程中，都不可避免地进行着人与技术的互动。人与技术的互动也是未来课堂互动的重要组成部分。未来课堂的互动性在技术方面的体现最主要表现在互动媒体设备（如交互式电子白板、互动投影等）的引进。
互动含义的重点首先是指信息的传播方式，即相互作用、相互影响。互动媒体装置要产生互动就要具备一定的媒介，其中信息输入载体指人向计算机传递信息的触动装置，如键盘、鼠标、光笔、跟踪球、红外线感应器、视频输入设备等；信息输出载体包括投影、分屏仪、凹面镜等。交互与互动性使得人能够融入环境中成为其中一部分，并参与作品的设计与完成。
互动媒体装置是在交互的状态条件下，研究作品与现实的关系，它具有更为开放的三维空间，能给人更强烈的空间感，更具参与性和交流性，已经不是被动的欣赏与接受，而是能够参与甚至改变作品的完成效果，更加体现了互动媒体装置艺术的参与、交流和融入感。例如，互动投影是一门以大屏幕投影画面显示技术为主的，应用了现代遥感科学与多媒体处理技术的应用科学。互动投影的目的在于利用人的实体形象影响投影机的显示画面播放，使其画面就如同真正地被人的实体动作“指点、踩踏、说话”所影响了一样发生改变。互动投影系统内，人不需要刻意下达命令，只要进入了互动系统的空间环境，系统自然就会对人的动作做出必要反馈。在这一系统中，人是处于互动投影这个系统环境中的。由此可以看出，传统人机交互，人是主动的一方，而机器却是被动一方。但是，在互动投影中人是被动的一方，机器主动感知人的存在，并充当反馈的角色。[14]
交互式电子白板是未来课堂中应用的主要技术之一，它可以与计算机进行通讯，利用USB接线将其与计算机连接，同时利用投影机将计算机上的内容投射到电子白板的屏幕上，在配合的应用软件支持下，所有书写内容会在计算机上同步显示，变成一个可直接操作计算机的大屏幕，构成交互式的教学环境。
5.技术与技术、环境之间的互动
作为泛在技术支持的未来课堂，技术给学习者提供了充分的支持，未来课堂设计的技术包括教学情境创设技术、课堂实录技术、互动反馈系统等。具体设备除了计算机、超短焦投影机和网络等之外，还包括IRS实时反馈系统、电子白板、实物展示台与手写屏幕、数字录播系统、信息讲桌等。
其中，课堂实录技术意味着我们可以借助设备对课堂中学与教的过程进行记录，以便对学习过程进行分析，作为学习资源保存，也便于学习者课后使用及供其他学习者使用。而课堂的实录需要解决的问题是摄影设备、音频采集设备与照明设备之间的协同，这些均需设备之间的准确互动来完成。
如互动式智能录播系统通过采用先进的流媒体及自动化控制技术，自动实时将教师教学讲解时生成的视频、声音、手写板书，教师讲课的计算机VGA屏幕画面、多媒体课件、学生问答视频记录成标准MPEG4/H.264流媒体文件，形成单画面电影模式或多画面资源模式，自动上传到学校任意指定服务器，分类生成网络教学课件，同步实现在校园网或Internet上视频直播，成为网上可实时直播、点播的学习资源，全真再现课堂教学的全过程。[15]
此外，透过计算机与投影机所组成的交互式控制环境，整个电子白板相当于大型的触控屏幕，完全可以控制计算机，彼此间的操作反应可互相同步显示，操作与讲解过程也可录制保存。
智能白板与视频会议软件相结合，组成具备数据、视频、声音等技术的完美视频会议方案，为交流提供全新境界。视频会议能传输两地的与会人员的逼真影像，双方还可以亲切交谈，通过智能白板人们还可以准确地交换各种意见、建议。在板面上的各种注解，可以实时地传给对方，双方在智能白板上最实时、交互、全面的讨论，令各种问题都能得到解决。[16]
未来课堂可以说是一个智能化的学习环境，它由物理环境和心理环境组成，物理环境主要由技术、装备等组成，而心理环境则是师生之间、生生之间的关系，包括教学者与学习者的心理状态。在技术与环境之间的互动主要体现在物理环境创设需要多元技术的相互配合，技术（装备）状态的调节会影响环境，环境的变化也会对技术（装备）的工作产生影响。同样，技术的易用性及人性化设计对人的心理环境也会产生十分重要的影响。
6.资源与资源、技术和环境之间的互动
资源的主要表现形式是教与学的内容，包括预设性资源和生成性资源。学习内容之间的交互是一种新的教育交互形式。伴随着新兴技术的产生和元数据标准的推广，智能技术逐渐成熟，资源中的智能既可作为教师，起到智能辅助教学系统的作用，也可作为学生，充当学习者的学习伙伴以及学习者的知心朋友，还可以充当学习者的秘书，主动地帮助学习者收集所需要的资源。因此在教与学的资源设计中，我们可以创建基于智能的资源学习环境，将更多的事情交给去做，让它们自动在网络上搜索其他相关的学习资源，不断更新自己的内容，增加更多有效的信息，从而挖掘出学习内容之间的交互，为学习者提供更加及时、更加个性化和丰富的建议和指导。
资源的呈现、加工、处理与生成都需要技术的支持，这种支持形式的互动体现在技术会根据资源的形式和格式等要求，灵活调整技术的参数、编码标准等，也会根据资源的需求状态调节技术的传输码流，以保证资源的传递效率和效果。技术的广泛应用同样也会提高和完善资源的表现形式和传达效果。
前面我们已经提及未来课堂中的教与学的资源包括预设性资源和生成性资源，预设性资源的交互界面设计将影响教学者与学习者对于资源的使用，进而影响使用者的使用心情，也就是说将会影响未来课堂的心理环境，而未来课堂心理环境的优劣将直接影响课堂生成性资源的形成。
未来课堂中的互动除了以上几个维度之间和各维度要素之间的互动之外，还有一种互动形式则是几个要素之间的互动联动，这种互动系统往往涉及了不止两个维度，可以是三个甚至是四个维度。例如，IRS（Interactive Response System）实时反馈系统主要应用于课堂上，包括了学生的手持反馈装置、教师的专属遥控装置、与计算机联机的接收器，教师可以在教学过程中，随时进行提问、随堂测验或其他交互式教学，是教学活动e化过程中不可或缺的设备。IRS系统易学易用、简单方便，能够打破传统教师单方讲授、学生独自听课的学习状态，提高师生间的互动，增进课堂气氛，透过问答教师就能马上诊断学生的学习成效，实时做补救教学，可谓是掌握学习情况的“神器”。
