可视化工具VisualEyes及其在教学中的应用初探

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[摘要]随着可视化技术的发展，它的作用已渗透到人们生活的方方面面。在当今的教育领域中，教学方法不断变革，可视化工具已被广大教育专家认可。visualeyes是美国开发的一个特性优良的网络可视化工具，文章旨在探究其性能及将其应用到中国的教学之中的价值所在。

[关键词]可视化；VisualEyes；教学；应用

[中图分类号]G40-057　[文献标识码]A　[论文编号]1009－8097(2011)01－0125－04

随着科学技术的日益飞速发展，人类的生产活动、日常生活以及科学实验都会产生大量的数据，要高效地分析、处理这些应接不暇的数据的最有效办法就是利用可视化技术，因为人脑中有一半的神经元信息都用来处理视觉输入信息。随着可视化技术的不断发展，人们对可视化的需求也愈加明显，随着“知识可视化”概念的出现，可视化技术在教育领域也日渐普及，各种可视化工具也层出不穷。VisualEyes是一种性能良好的网络可视化工具，本文将对其以及其在教学中的应用进行探究。

一　“可视化教学”概述

1　“可视化教学”的概念

“可视化教学”是指在计算机软件和多媒体资料的帮助下，将被感知、被认知、被想象、被推理的事物及其发展变化的形式和过程，用仿真化、模拟化、形象化及现实化的方式，在教学过程中尽量表现出来。

随着计算机技术和网络技术的发展，教育中的教学模式经历着不断变革，传统的以教师为中心的教学模式已转变为以学生为中心，学生自主调配学习时间与进度的教学模式。但是，对于一些难以解释的抽象概念、动态概念以及隐性知识，单纯的文本难以有效地展示知识的抽象性和动态性，这对学生的理解造成了很大的障碍。利用可视化技术使抽象的知识具体化、生动化，有利于增强教师的教学效果，更有利于学生的自主学习。可视化教学可以使学生参与性地感受到生动化的知识结构，透过现象探索本质，从而使学生形象地搭建起客观世界与主观世界的桥梁，有助于提高学生的认知能力和创新能力。

2　在线可视化教学是一种趋势

伴随着无线互联技术和无线终端开发技术的飞速发展，“3G”时代悄然而至，手持式移动设备日益成为优良的学习终端，它们能真正地实现随时、随地、随身的移动学习。与移动学习同作为教育技术的发展趋势之一，可视化教学的在线化也必将成为一种趋势。

二　初识可视化工具VisualEyes

VisualEyes是由美国弗吉尼亚州数字历史中心于2007年创建，现由美国弗吉尼亚大学科学、人文及艺术技术创新网SHANTI(Sciences，Humanities&Arts Network ofTechnological Initiatives)运营的一个可支持中文的在线可视化工具。VisualEyes以XML为脚本语言，是一个可交互性地呈现随时空变化内容的可视化浏览器。另外，VisualEyes本身是用Adobe Flash的脚本语言Actionscript3.0创建，因此，它可以提供Flash环境的最佳特性和兼容性。

2　可视化工具VisualEyes可支持的资源类型

VisualEyes可支持的资源是可视化视图的原材料，是可视化项目中最重要的部分，它主要包括矢量地图、文本、图片、动画、电影、音频片断及图表等，这些资源大多来自外部网络，用户只需链接它们的URL。

(1)图片资源

VisualEyes所支持的图片格式主要有JPEG、GIF和PNG三种格式，用户可以按各自的需求任意地缩放和定位图片，并且可以将其嵌入到地图、动画和其他视图内容之中。在VisualEyes中载入图片，用户只需提供图片的URL，这个URL可以是任意其他网页上的图片地址，也可以源于在线的图片存储数据库，例如Picassa和Flickr等。

(2)视频资源

目前，VisualEyes仅支持两种格式的视频资源，一是在线的FLV格式的Flash视频片段，另一种是来自YouTube的视频资源。

(3)地图资源

地图资源常应用于VisualEyes项目之中，一种是以一般图片的形式出现，另一种是具有矢量绘画技术的地图。由于VisualEyes拥有完备的交互性信息浏览器，因此，它可以呈现来自地理信息系统的矢量地图，如arcGIS及Google Map等。

(4)数据资源

VisualEyes项目中的数据可以通过XML文件、TXT文件、CSV文件导入，也可以直接从已的Google Docs数据文件中链入。

3　可视化工具VisualEyes的项目编辑方法

在网络浏览器中输入http：//www.省略/edit.hma，用户即可输入已注册过的用户名、密码登录项目后台编辑系统VisEdit直接进行项目搭建，如图2所示。

VisEdit编辑器主要由元素树窗口、属性编辑窗口、信息窗口(脚本编辑窗口)及向导列表窗口四部分组成。VisIEyes项目的编辑主要采用树状元素的搭建方式，每个元素都可以通过属性编辑窗口设置其属性，其中包括显示属性设置、外部资源链接以及行为设置。另外，VisEdit还为用户提供了常用元素的添加向导，为用户的操作提供了捷径，从而可以满足用户最基本的需求。

XML是Extensible Markup Language的缩写，译为可扩展标记语言。作为标准通用标记语言的一种，XML已成为目前处理结构化文档最强大的工具，它主要使用一系列简洁的标记来描述数据本身，并且可以集成不同数据源，支持多种应用环境。如今，XML已成为网络环境中跨平台的一种常用技术，其结构化描述数据的方式深受广大程序开发者的青睐。

可视化工具VisualEyes正是以XML为脚本语言，因此其项目的编辑也可以直接通过编辑XML的方式进行。用户只需在VisEdit编辑器中选择XML代码模式，即可进行XML编辑，并可以随时预览效果，所见即所得。

三　VisUaIEyes的特性

VisualEyes从众多基于网络的可视化工具中脱颖而出，主要源于它具有一些独有的特性。

1　优良的界面

VisualEyes采用多选项卡式的视图方式，每个选项卡对应一个视图，以便分层或按逻辑顺序显示系统性的关联内容。每个视图都共享一个时间轴，使每个视图上的内容在时间上也相互关联。每个视图都可以显示多种类型的资源，包括文本、图片、图表、视频以及动态路径等，另外，用户还可以通过交互性的控制面板选择性地显示内容，使界面更加简洁大方。

2　低技术门槛

编程能力较差的用户在利用VisualEyes创建较为复杂、动态的可视化项目时，无需编写复杂的程序甚至不用编写程序就可以创作出理想的可视化作品，而这曾经对于他们是望

成莫及的，并需要耗费大量的人力、物力。用户欲利用VisualEyes创建自己的项目，只需熟悉XML语言、脚本语言Glue以及VisualEyes的编辑器VisEdit的项目创建方法即可。使用VisEdit，用户无需关注格式问题，只需关注项目的功能实现。另外，VisEdit还为用户提供了一系列的向导，指导用户创建项目，使用户创建可视化项目更加便利。

3　Mashup的典型应用

(1)Mashup简介

Mashup是web2.0技术的一种，即使用、联合多种外部来源的数据、功能创建一个新的服务，形成新的网页或是应用，以创造增值的服务。Mashup所能利用的外部数据源格式多种多样，主要包括PublicAPIs、XML、HTML，Rss Feeds、Web Services及Platform Services等。在地图、图片、视频、博客等网络服务应用日益广泛的时候，Mashup为把这些分散的内容创造性地组合起来提供了全新的方式。

(2)VisualEyes是Mashup的典型应用

VisualEyes是Mashup的一个典型应用。利用VisualEyes创建项目时，只有脚本和数据文件存储在其服务器上，图片、音频或视频文件等资源都不存储在其服务器上，这些资源都是来自网络的各个地方，用户可以链接其他网站上的资源，也可以将要显示的资源存储在可共享的数据存储站点上，比如Google Docs及Flickr等。用户只需记下资源的URL或ID号，将它们链接到项目中，并用Glue调用即可。

4　时空交互性

(1)动态的时间轴

VisualEyes所创建项目的特色之一在于其每个视图都可以共享一个动态的时间轴，以便显示随时间变化的内容。时间轴位于视图窗口的底部，每个选项卡对应的视图都可以通过播放同一个时间轴呈现随时间变化的不同内容。

(2)动态路径

VisualEyes可以通过像素定位在图形或地图资源上设置很多个点，进而结合动态时间轴上的时间点描绘出随时间变化的路径，即可呈现出随时空变化的内容，这也是Visua／Eyes项目的一大亮点。

(3)交互性的控制面板

在VisualEyes项目中可以自定义类似消息盒子的控制面板来设置显示参数。控制面板中可以添加的元素有复选框、单选按钮、滑动条、文本输入以及引发事件的按钮等，通过为每个元素添加Glue脚本，元素即可通过各种方式激发事件。

四　VisualEyes在教学中的应用

1　VisualEyes在教学中的应用价值

(1)对教师编程能力要求低

由于VisualEyes的技术门槛较低，只需要使用者熟悉基本的Xml语言和Glue，因此，不具有较强编程能力的教师也可以利用它创建出复杂的动态可视化项目，这样就减少了不必要的人力、物力的耗费，易于各科教师开发自己的项目。

(2)有助于学生提高学习效率

VisualEyes是基于网络的可视化工具，用户所创建的每一个项目都会有相应的网络地址，教师只需将项目的URL发给学生，学生即可将其结合教材做好课前预习或课后复习工作，这样不仅可以激发学生的学习兴趣，更有利于学生学习效率的提高。

(3)易于呈现随时空变化的教学内容

VisualEyes为项目提供了视图可共享的动态时间轴，并可以通过像素定位描绘随时间变化的路径变化，因此非常适合呈现随时空变化的教学内容，例如历史教学中的战役路线、地理教学中的地形图、语文教学中的作者生平介绍以及物理教学中的物体运动路径等。

(4)易于二次开发

VisualEyes项目中的资源都是来自于网络上的各个地方，对于用户的请求以及实时数据都是实时动态地呈现，树状的项目架构非常清晰，修改起来也十分便利，因此易于教师的二次开发，这也在一定程度上体现了将其应用到教育中的实用性。

2　利用VisualEyes开发的教学实例

(1)教学实例简介

笔者经过一段时间的学习，利用VisualEyes开发了九年级上学期历史教材的一个课堂教学实例“新航路的开辟”，项目界面如下图所示。

该项目由三个视图部分组成，分别为“新航路开辟的背景”、“新航路的开辟”以及“新航路开辟的影响”。上图所呈现的是第二个视图“新航路的开辟”的界面，主要是呈现控制面板中可选的五部分内容。图中选定了控制面板中的第四项“哥伦布的航海路线”，随着时间轴的播放，地图上动态地描绘出了哥伦布随时间变化的航海路径，这正好利用了VisualEyes可呈现随时空变化内容的优良特性，有利于学生的时空感知，有助于理解抽象的知识。历史教师在教授这个课题时，可将该项目的URL发给学生，供学生结合教材进行在线的课前预习或课后复习，如果在课堂具备网络教学条件的情况下，也可结合传统教学方法进行可视化授课。

(2)教学实例的特色

VisualEyes项目可以动态显示实时数据的特性是制作教学案例的一大优势。以教学实例中的“新航路的开辟”视图为例，动态的时间轴以及随时间描绘的路径都是由实时数据创建的。关于时间轴的创建，用户只需在VisEdit编辑器中添加一个Timeline元素，并为其设置属性，包括时间格式、时间值以及时间轴的播放速度等，最后将这个元素复制、粘贴到每一个视图文件夹中，每个视图就可共享同一个可动态播放的时间轴了。

时间轴只是为视图中的路径描绘做了时间上的准备，要使时间轴上的时间与动态路径相关联，动态地显示随时空变化的内容才是最终的目的。动态路径的创建较时间轴要复杂一些，路径是由一个个的像素点连接而成。首先，用户需要对每条路径上的点做像素定位。在将要描绘路径的地图图片上，只需按住Alt键，并同时在需要定位的像素点上单击鼠标，即可获得该点的X，Y值。接着，即可为路径添加点，并设置各点的X,Y值、时间值、点的颜色以及点的形状等各种属性。最后，还要为每条路径添加脚本语言Glue，通过调用Glue，由各点组成的路径即与时间轴上的时间点相关联了，随着时间轴的播放，动态的路径即可按时描绘了。

另外，笔者正准备制作一系列的可视化教学项目用于课堂教学或课后实验，以进一步探究可视化工具VisualEyes在教学中的应用价值。

五　结束语

随着各种可视化工具的层出不穷，可视化教学日益成为教育技术领域的发展趋势之一。网络可视化工具VisualEyes综合水平较高，它对教师的技术要求较低，能交互性地呈现随时空变化的动态内容。随着云时代的到来，各种开源的网络资源越来越多，VisualEyes的项目资源都来自外部的特性使它如鱼得水，换言之，VisualEyes是顺应时代潮流的可视化工具，教师将其应用到教学中也极具实用价值。

参考文献

[1]兰宏生，谈谈“整合”之路[J]信息技术与课程整合,2002，(2)：33-34

[2]顾培蒂，可视化技术在教育中的应用[D]，北京：北京师范大学2008