系统介绍
该校多媒体教学系统是竞业达公司数字化校园全面解决方案应用的典型案例之一。由我公司承建的中央民族大学数字化网络教学系统由主控中心、录播教室、交互式教学子系统及规范的多媒体教室（共120间）构成。该系统以校园网络为基础，实现了教室端设备的远程管理和控制，视音频VGA等多路教学信息的同步传输、录制、直播、点播，可视化交互式教学以及资产管理等功能。
系统所提供的可视化集控功能和校园一卡通、IP电话相结合，采用了VGA硬件实时采集技术，实现了VGA信息在网络上清晰实时的传输。专家一致认为该系统设计思想先进，设备选型合理，运行稳定可靠。系统在方案设计、技术选型及实现效果上处于国内高校多媒体网络教学系统的领先水平。
该校多媒体网络教学系统采用了竞业达公司开放型、智能化的数字化校园全面解决方案。该解决方案建成后，教室端配备了多媒体投影机、网络中控、计算机、卷帘结构电子讲台和影音系统，结合系统主控中心和录播教室构成一个集开放型教学、智能操作、远程控制网管、多媒体教学等多种功能于一体的教学环境。
主控中心
1. 电视墙两边液晶显示器分别4画面显示教学楼东区、西区教室教学情况。
2. 左边等离子电视12画面循环显示教学楼所有教室状况。
3. 右边等离子电视显示主控中心网管界面。
1. 最左侧为一台DVD和录像机，用于完成网络直播。
2. 两台IP电话用于和教室的通讯。
3. 左边第一台显示器为电视墙控制主机，用于控制电视墙显示内容，第二台显示器是网管主界面，用于控制教室端所有设备。
4.右侧为卡座和麦克，用于和教室的喊话。
多媒体教室
普通多媒体教室建设以校园网络为基础，以竞业达多媒体网络中控为核心，中控采用DSP技术实现网络通讯及视音频编码回传，创造性地实现了主控中心对所有多媒体教室设备的可视化集中管理。系统充分利用已建设的校园一卡通系统，上课时可直接使用通用IC卡打开多媒体教室的电子锁等开关。
多媒体录播教室
多媒体录播教室以竞业达多画面实时录播系统为核心，在主播教室授课的同时自动生成标准格式教学课件，完整地记录老师在讲课过程中的活动，不仅包含了老师使用的课件内容，而且还包含了讲课现场的实况，还可在后期进行编辑，生成有价值的精品课件，同时以流媒体的方式在网络中直播、保存起来，以供广大师生实时收看、后期点播观看。
1. 用于课程的实时录播、课件自动生成、后期资料编播。
2. 正前方为摄像机控制、切换、特技以及调音台。
目前，计算机多媒体系统已经广泛运用在高校教学实践中，成为高校教学实践中常用的教学设备之一。在很多高校，对传统计算机机房做了改造，增加多媒体设备，改造变化成多媒体计算机机房;甚至很多学校将教室全部改造成多媒体教室，每个教室都安装有计算机多媒体教学系统。可以说，计算机多媒体教学系统已经完全覆盖高校，成为高校教学环节中不可缺少的一环。
2．高校计算机多媒体教学系统管理现状
各个高校在对计算机多媒体系统的管理实践中都或多或少存在一些问题，归纳一下小结如下:
①管理制度不完善
较多学校对于多媒体系统的管理没有严格的规章制度，或者制度不完善，甚至少数学校对于多媒体系统的管理根本没有制度。和计算机机房管理一样，随着学校多媒体系统的增多，需要严格的完善的管理制度，才能更好管理好系统设备，以便正常教学。
②管理人员能力不强
多媒体系统管理岗位，是近年来随着系统设备的增加才增设的，但较多学校对此认识不足，认为只要安排一下简单开关设备，照看设备就行了。其实，系统的管理也有一定的技术含量，管理人员应该具备专业背景，或者具备操作和简单维护的技能，以便能够随时处理简单的系统设备故障。但实际情况上，较多学校的系统管理人员参差不齐，总的来说，没有管理系统设备和及时处理设备故障的能力。
③计算机软件不能及时升级造成使用障碍
现代计算机的发展很迅速，不仅硬件发展快，软件的更新升级也很迅速，例如，OFFICE软件的升级换代就很快，前几年2003的版本还在广泛使用，这几年从2007版本一下子就上到了2010版本或2012版本，由于微软公司的OFFICE版本从2007开始变化较大，在实际教学过程中，我们发现很多老师家里或办公室用的是2007以上的版本，做的文件在教学中到教室的多媒体系统中去使用，而教室的多媒体系统还采用2003的版本，不能够向下兼容，造成一些不必要的障碍，影响教学成效。
3．高校计算机多媒体教学系统安全策略
对于高校的计算机多媒体教学系统设备管理，综合各个学校在管理过程中出现的问题，进行策略研究。
①建立管理制度策略
如今的高校，一般在教室里都建立了计算机多媒体系统，因此学校的计算机多媒体系统的设备数量是较多的，在管理上就应该形成一种制度，根据学校特定的情况和多媒体系统的特点制定相应的管理制度。只要有了制度，在系统运行过程中管理起来就有章可循。
②确定专人专管策略
只是建立管理制度还远不够，重要的是要实施制度。在实施制度的同时，要确定多媒体系统应该是专人专管。对于这个管理人员，以前很多学校较少用到专业人员，这样给管理带来一些难度。专人专管，不仅仅是设置一个管理岗位，什么人都能够胜任。最好这个管理员具备计算机管理或多媒体系统管理的专业知识和技能，最差也要做到对管理员进行专业管理和日常维护的培训。
③定期维护系统设备策略
计算机多媒体系统，主要由计算机、音频设备、视频设备、投影设备等组成，这些设备都和计算机相关，也可以说是以计算机为基础，要定期进行维护，以便及时排除这些设备的故障。
④安装病毒防范软件，定期联网杀毒
由于多媒体系统中计算机起了主要的作用，可以说如果计算机发生故障多媒体系统就不能正常运行，因此，计算机在多媒体系统中占有绝对地位。对于计算机的管理，其中病毒的防范是保证其安全，保障系统正常运行的关键因素之一。在多媒体系统的计算机上要安装病毒防范软件，并且若有可能的话，尽量做到联网对病毒库升级，或者定期联网杀毒，做到防范于未然。
⑤适时软件升级
针对装备教学训练中的薄弱环节，设计开发了某型雷达多媒体教学训练系统。本文首先介绍了多媒体教学训练系统的功能与组成，然后分析了基于多媒体教学训练系统的教学训练特点，最后给出了多媒体教学训练系统在教学训练实践中的应用案例。实践证明，将现代多媒体技术应用于装备教学训练可取得较好的教学训练效果。
关键词：
多媒体；教学训练；装备操作；维修训练
基于装备的教学和训练在提高学员的工程实践能力、装备综合素养以及岗位任职能力方面具有重要作用。长期以来，装备教学训练的开展主要结合实装进行，受教学资源、教学手段的限制，教学训练实施过程中存在着教学方法手段单一、教学训练时间难以保证、教学训练成本高等突出问题，在很大程度上制约着教学训练效果的提高。基于此，利用现代多媒体技术，就某型主训装备开发了多媒体教学训练系统，并在教学训练中进行使用，较好地解决了上述教学训练中存在的问题。
一、多媒体教学训练系统的功能与组成
某型雷达装备是目前装备教学训练中的主训装备，该雷达集光、机、电于一体，结构复杂、集成度高、价格昂贵。为满足教学训练要求，针对该型雷达装备，利用现代多媒体技术开发了多媒体教学训练系统，可满足对装备的构造与原理、故障维修、技术保障和武器系统运用等内容的教学与训练需求。
1.多媒体教学训练系统的功能
（1）教学演示功能
某型雷达多媒体教学训练系统由多种多媒体元素组成，在装备的教学演示中，不同的多媒体元素可满足不同的需求：通过系统中的文字、图片等多媒体元素，可对装备的功能特点、技术指标、结构组成等相关知识进行学习；通过系统中的2D动画，可对装备的整机及各分系统的工作原理进行演示；通过系统中的视频，可对装备的操作使用、维护保养、技术检查、装备维修等内容进行示范；通过系统中的3D动画，可对雷达整机及各组成部件的内部结构进行直观形象的演示，了解其结构特点。
（2）操作训练功能
某型雷达多媒体教学训练系统，可提供一个虚拟的操作训练环境，呈现出三维立体的虚拟装备，学员可以在虚拟环境中对装备进行战勤操作、维护保养、技术检查、故障维修等训练，参与到一些具体任务当中，如装备的架设撤收、系统联动、系统开关机、搜捕目标、分解结合、故障排除等训练科目，实现在三维虚拟空间内的“人-机”交互式训练。
（3）辅助维修功能
某型雷达多媒体教学训练系统集成了该雷达各分系统常见的故障案例。每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计，该设计思路与实际的故障排除流程一致。其中，“故障现象”环节主要用视频的方式呈现故障现象；“可能原因”环节主要用文字列表和声音的方式描述可能的故障原因；“故障排除”环节用故障树的形式给出具体的故障排除思路，并且在每一个树节点都配备了交互式图片、视频或图表等多媒体元素，以标识故障点的位置、故障排除方法或故障点的性能指标参数。利用多媒体教学训练系统具备的该项功能，不但可以满足教学需要，而且还可在装备的实际修理中加以利用，实现对装备的辅助维修。
2.多媒体教学训练系统的组成
针对装备教学训练需求，设计的多媒体教学训练系统包括结构原理、操作使用、维护保养、技术检查、常见故障等5个模块。
（1）结构原理模块
系统结构模块包括系统组成介绍、系统拆装演示、系统拆装练习和系统工作原理4个子功能模块。其中，系统组成介绍模块主要采用文字、图片、声音的方式，对装备组成进行介绍，满足学员对装备组成的认知需求；系统拆装演示模块采用3D动画的形式，展示装备的内部组成及相应组合的拆装过程；系统拆装练习模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备拆装训练环境，学员可在该环境中进行装备组合的拆装训练；系统工作原理模块主要利用2D动画的形式，对装备总体及各分系统的工作原理进行展示，满足学员对装备工作原理的认知需求。
（2）操作使用模块
操作使用模块包括操作使用演示和操作使用训练两个子功能模块。其中，操作使用演示模块主要采用视频和3D动画的形式，就装备的架设、撤收、系统标定、系统联动、开机、关机、搜捕目标等装备战勤操作训练内容进行演示，方便学员对相关内容的学习；操作使用训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备操作使用环境，学员可在该环境中进行装备战勤操作的交互式训练。
（3）维护保养模块
维护保养模块包括维护保养演示和维护保养训练两个子功能模块。其中，维护保养演示模块主要采用文字、列表、图片、声音、视频和3D动画的形式，就装备的维护制度、维护要求、日常维护和特定维护等内容进行介绍，方便学员对相关内容的学习；维护保养训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备维护保养操作环境，学员可在该环境中进行基本的装备维护保养训练。
（4）技术检查模块
技术检查模块包括技术检查演示和技术检查训练两个子功能模块。其中，技术检查演示模块主要利用视频和3D动画的形式，就装备各分系统的技术检查内容进行介绍，方便学员对相关内容的学习；技术检查训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备技术检查操作环境，学员可在该环境中进行装备的技术检查训练。
（5）常见故障模块
常见故障模块包括辅助维修和维修训练两个子功能模块。其中，辅助维修模块集成了每一个分系统的常见故障案例集，共计60余个，且每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计。实际的故障排除当中，可通过故障树的指示排除相应故障，达到辅助维修的目的。维修训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备维修训练操作环境，学员可在该环境中进行装备的维修训练。
二、基于多媒体教学训练系统的教学训练特点
某型雷达多媒体教学训练系统充分利用了现代多媒体技术，将多媒体教学训练系统应用于装备教学训练中，具有如下特点：
1.表现形式灵活多样
多媒体教学训练系统将现代多媒体技术应用于装备教学当中，使装备教学不再是枯燥、抽象的结构原理讲解。多媒体教学训练系统通过文字、音频、视频、2D动画、3D动画、交互式仿真等多种表现形式，使装备复杂的内部结构和抽象的工作原理等内容能够以直观、形象的方式呈现，学员更易理解，印象更加深刻。
2.增加装备训练时间
运用现代多媒体手段，利用视频、三维动画和友好的互动操作界面建立虚拟教学训练环境，能够以较低的成本达到与实装训练近似的训练效果：利用多媒体教学训练系统可进行相关训练内容的演示，可实现“一人一机”交互式虚拟训练，保障学员训练时间。[1]采用先演示后训练的办法，不但能让学员较快地掌握操作步骤，同时也能保证操作训练的真实感，可有效提高教学训练效果。
3.减少装备设备损耗
在装备教学训练当中，实装操作具有真实、直观的优点，但武器装备都具有一定的寿命期限，在装备操作使用、组合拆装和故障排除等教学实践过程中，装备使用如果过于频繁，不可避免地会出现装备磨损、部件损耗等问题，势必会减少装备的使用寿命，造成训练成本增大。而多媒体教学训练系统采用以虚代实的形式，可进行部分内容的训练，在很大程度上克服了实装操作带来的装备设备损耗问题，提高了训练的军事经济效益。
4.有助于促进自主学习
基于多媒体技术开发的教学训练系统，具有可移植性，并且与多种计算机操作系统兼容，可将多媒体教学训练系统于校园网或局域网，学员可通过网络进行相关内容的学习和训练，从而实现远程教育和训练。同时，也可方便学员利用课下时间进行相关内容的预习和复习，助力学员的自主学习，从而有效提高教学训练的效果。
三、多媒体教学训练系统在装备教学训练中的应用案例
装备教学训练主要包括装备构造原理知识的学习以及结合装备的操作训练两大类。其中，装备构造原理知识的学习是装备操作训练的基础，装备操作训练是装备构造原理知识学习的落脚点。在这两类教学训练实践中，都充分利用了多媒体教学训练系统，取得了较好的教学训练效果。
1.在构造原理教学环节中的应用案例
以往的装备构造原理教学环节主要采用“教材+PPT课件+教员讲解”的方式，教学内容的表现形式不够直观、形象，学员不能详细认知装备的内部结构，不能有效理解装备的工作原理。针对这些问题，在装备的结构组成和工作原理教学中，充分利用了多媒体教学训练系统的教学演示功能。结合多媒体教学训练系统的实施环节如下：①装备展示。利用系统提供的装备3D动画，进行装备主要组成部分的演示。指明装备的组成及各组成在装备中的位置，形成学员对装备的整体概念。②结构分析。利用系统组成介绍模块，详细介绍各组合的作用及组成。③拆装演示。在虚拟环境下，拆装装备各组合，让学员更直观地学习各组成部件的结构功能等知识。④原理演示。将静态的装备工作原理动态化，以2D动画的形式展示，表现手段形象直观，学员易于理解。利用多媒体教学训练系统，教学手段更加生动形象，大大提高了学员的学习兴趣，并且学员还可利用该系统进行自主学习，有效提高了教学效果。
2.在装备实训环节中的应用案例
在装备实训环节，一个突出问题是装备少、人员多。在近几年的装备教学中，人员、装备的比例基本上都保持在10：1，每名学员进行装备训练的时间很短，训练效果难以保障。而装备一旦出现故障，上述问题就变得更加突出。因此，在此实训环节充分利用了系统的演示功能和操作训练功能。在装备实训过程中，采取如下训练步骤:①操作演示。利用多媒体教学训练系统的教学演示功能，通过视频、动画的方式让学员了解装备的技术检查、维护保养、战勤操作等基本内容，起到“教学引导”的作用。②虚拟操作。学员在熟悉操作步骤的基础上可在系统上进行虚拟操作，一人一机，独立完成操作。学员通过多次虚拟操作练习，熟悉操作流程，验证操作的正确性，为实装训练做好准备。此外，这个环节的训练也可以在业余时间进行，使学员在实训中获得更多的主动权。③实装训练。完成虚拟训练后，可安排学员在实装上进行实际操作，锻炼学员的实际操作能力，解决实际遇到的问题。④训练升华。结合实际情况，充分运用多媒体教学训练系统研究探索式学习，发挥学员主观能动性，激发学员探索精神与能力。多媒体教学训练系统应用于装备实训环节，体现出了“开放式、情境式、交互式”的特征，在一定程度上克服了装备实训环节存在的问题，促进了装备训练工作的开展。[2]
四、结束语
与传统的装备教学训练相比，将现代多媒体技术应用到装备教学训练当中，可有效增强教学效果、减少装备损耗、降低教学成本、提高学员积极性、减轻教员工作强度。此外，多媒体教学训练系统还能很好地帮助学员利用课下时间进行学习和训练，助力学员的自主学习。目前，将现代多媒体技术应用于装备教学训练还处于探索和发展阶段，随着多媒体技术的不断发展和对其认识的不断深化，多媒体技术将在教学训练中起到更加重要的作用。
作者：赵喜 胡文华 单位：军械工程学院电子与光学工程系
参考文献：
关键词：数据同步；缓冲区；时间戳
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007—9599 （2012） 14—0000—02
随着信息技术的飞速发展，多媒体教学系统所具备的优势越来越被人们所认同。但是由于种种原因导致市场上的多媒体教学系统的质量并不如人意。在多媒体教学系统中，往往出现延时较长、播放换乱、画面与语音不同步等问题，严重影响了多媒体教学系统的应用。
一、多媒体数据同步的影响因素分析
在多媒体教学系统中，多媒体数据必须要经过网络传输，但是在网络传输的过程中，由于各种因素的影响，使得多媒体数据之间的时序约束关系遭到破坏，从而造成多媒体数据的不同步。多媒体数据的不同步包含两种含义：一种是多媒体内部的不同步，即发送端后发送的多媒体数据先一步到达接收端并且进行播放，从而导致接收端的多媒体数据播放混乱；另一种是多媒体之间的不同步，即同时采集的音频数据和视频数据在接收端不同时播放，从而导致画面与语音的不同步。
在多媒体教学系统中影响多媒体数据同步关系的因素主要有如下几种：
（一）延时抖动
延时抖动即多媒体信息从一个网络节点传输到另外一个网络节点之间的延时变换。例如CPU、存储单元、网络传输等多方面的因素都会导致多媒体数据传输的延时抖动。由于在多媒体教学系统中，视频数据和音频数据时分开处理和传输的，因此不同多媒体数据的延时抖动不同，从而导致接收端接受的视频数据与音频数据之间的同步性遭到破坏。
（二）时钟偏差
在无全局时钟的多媒体教学系统中，由于受到温度、湿度因素的影响，使得多媒体系统中的教师端计算机与学生端计算机之间的时钟频率产生偏差，经过一端时间之后，会造成视频数据或者音频数据的溢出，从而导致多媒体数据的不同步。
（三）数据丢失
在网络中传输的视频数据或者音频数据没有按时达到目的地，从而破坏多媒体数据之间的同步性。
二、多媒体数据的同步技术
（一）基于缓冲区的多媒体数据同步技术
即在多媒体数据接收端分别为视频数据和音频数据设置不同的缓冲区，来减少网络传输抖动对多媒体数据之间同步性的影响。由于受到网络传输条件变换以及时钟偏移等因素的影响，缓冲区中的多媒体数据时不断变化的。为此，在多媒体数据的接收端需要对缓冲区中的数据量进行周期性的检测，如果缓冲量高于或者低于预设的阈值，即缓冲区中的多媒体数据将要溢出或者抽空时，需要采取相应的措施来保证多媒体数据之间的同步性。所采取的措施一般有发送端处理和接收端处理两种。但是一般数据的发送端都是进行周期性的多媒体数据采集和发送，所以一般都是在发送端采取相应措施来进行多媒体数据的同步。在数据接收端一般采取如下的措施来保证缓冲区中的数据量恢复到正常水平：1.加快或者放慢多媒体数据的播放频率；2.跳过或者重复播放某些多媒体数据。
（二）时间戳同步技术
时间戳技术即在多媒体数据的发送端将视频数据和多媒体数据按照时间的顺序划分成若干部分，并且依据同一个时间轴给每个部分标上时间戳。在多媒体数据的接收端，将处具有相同时间戳的视频数据和多媒体数据同时播放，从而达到多媒体数据的同步。
三、多媒体数据同步策略设计
根据前面对多媒体教学系统中多媒体数据同步的影响因素，以及多媒体数据同步技术的研究，在本文中主要对基于RTP协议的多媒体教学系统中的多媒体数据同步问题进行研究。本文所研究的多媒体数据同步的关键技术如下：
由于在多媒体教学系统中不存在全网同步时钟，因此只能采用时间戳技术，而无法使用RTCP协议中的SR分组来实现系统中多媒体数据的同步。首先，在发送端，将视频和音频数据的采集时间加入到RTP包头中的额时间戳字段中，同时，考虑到音频数据与视频数据采集、编码时的时间差，因此，在发送时还需要对多媒体数据进行进一步的同步校准；然后，在接收端，使用缓冲区策略来保证多媒体数据的内部同步，并且利用时间戳技术，通过同步算法实现多媒体数据之间的同步播放。
四、多媒体数据同步实现
（一）媒体内部同步控制
多媒体内部的同步控制主要采用缓冲区策略。其中对于音频数据而言，主要采用播放时限的方案，即在接收端设置一个带有门限值M的缓冲区，其中M的计算的计算如下所示：
其中dmax表示网络预期最大延迟，dmin表示网络逾期最小延迟，r表示多媒体数据的传输速率。在多媒体教学系统的多媒体接收端开始接收音频数据开始，一直到缓冲区的音频数据量大于M时，才开始进行播放。
而对于视频流而言，为了保证音频数据与视频数据之间的同步，因此视频数据的播放采用事件驱动的方式进行播放，即根据所播放音频数据的时间戳选取合适的视频数据进行播放。
（二）多媒体之间的同步控制
相对于视觉而言，听觉对声音的连续性更为敏感，为此在多媒体播放时，主要采取音频为主流进行播放，而视频通过时间戳同步依据音频进行播放。其中音频、视频的同步控制流程如图1所示：
音频、视频同步播放算法如下：
1.规定音频数据域视频数据的不同步播放容忍度为Ta=100ms。定时从音频缓冲区中读取音频数据进行播放，并且记录播放音频数据的时间戳Tp，如果音频数据的延时不超过门限值M，那么就可以保证音频缓冲区中的数据可以连续播放。
2.将视频缓冲区中的视频数据按照时间戳进行排序，并选取最早的视频数据对其时间戳Tv进行判断：如果Tp—Ta≤Tv≤Tp+Ta，则播放该视频；如果Tv≤Tp—Ta，则表示视频数据滞后于音频数据超过了不同步播放的容忍度，则将该视频数据抛弃；如果Tv≥Tp+Ta，则表示视频数据超前于视频数据超过了不同步容忍度，则重复播放该视频数据，直到下一次播放音频数据时，再进行判断。
五、结束语
针对由于多媒体教学系统中多媒体数据不同步所造成的教学质量问题，本文采用缓冲区技术和时间戳技术进行了研究，并采取音频数据实时播放，视频数据依据音频数据时间戳进行播放的策略，来消除多媒体教学系统中的多媒体数据不同步问题。
参考文献：
[1]白跃彬.分布式多媒体系统同步机制的研究.计算机工程与应用，2001（7）：P17—19
关键词 多媒体 课程 信息
中图分类号：TP31 文献标识码：A
0引言
伴随信息化，图形化，技术的不断推进，传统的教学模式已经很难应对高速发展的教学需求，如何能让学生在更短的时间里更加生动具体的学习获取信息，就成为高校多媒体教学着重要解决的问题。本系统通过整合声音，图形，图像的方式建立起一整套完整的多媒体教学系统，教师通过课下采集数据，制作幻灯片，编写教学内容，翌日上课中，通过之前大量的数据积累来实现良好的教学效果，而学生在课堂中也可以通过多种媒体的方式更加直观生动的理解教师的教学意图和教学内容，避免了大量晦涩难懂的知识无法理解，使得课堂教学更加生动具体。因此设计本系统可以更加方便大学课堂中的教与学的过程，可以更好的完善教学系统。
1系统分析
文字输出：教师通过课下搜集信息，编排文字内容，并且制作成幻灯片，保存到随身携带的存储磁盘中，上课时将提前制作好的教学内容及教学数据拷贝到多媒体电脑中，在上课中通过教学终端电脑将基本的文字数据信号传输给多媒体终端系统，多媒体终端系统通过视频的分流将基本的文字数据传递给视频显示设备（投影，液晶显示器），这样教师就顺利将提前制作好的文字教学数据通过多媒体终端系统实时的传递给学生。
音频输出：在上课过程中，教师为了能更好的让学生领会自己的教学意图，必须配备相应的音频设备来辅助教学，其中辅助教学又包括，基本音频文件的输出和教师讲课内容的声音传递，其中教学音频文件的输出，是通过磁盘将事先准备好的教学音频文件拷贝到多媒体电脑中，通过多媒体电脑将基本的音频信号传递给音频接收器（例如：功放，调音台），音频控制设备将接受到的音频信号通过音频放大器（音响，喇叭）再传递给学生，实现音频实时的传递。与此同时，教师随身携带音频接收器通过基本的音频接受设备接受音频信号，同时将音频信号传递给输出设备，这样教师在讲课中的声音就可以实时传递给学生，这样就实现了教师声音，教学文件声音同时传递的效果，有效的提高了教学的丰富度。
视频输出：视频设备通过教师的课前采集的动画、影像、特效将基本的信息收录整理至存储设备，在上课过程中教师将带有动画、影像、特效的视频文件通过多媒体终端设备传递至输出设备，这样学生在课堂就可以看到教师准备好的各类视频文件，从而加强了教师教学的丰富度。
基本功能图如图1。
2系统设计
系统通过多媒体终端设备来控制视频，音频设备的输出，首先教师通过制作编辑教学课件然后将制作好的文件经过磁盘拷贝到教学电脑中，在通过电脑和音频设备将所制作的视频音频文件传递给输出设备，这样教学内容就通过教师传递给了学生，通过以上方式简化了基本的教学流程丰富了教学内容使得教师教学内容更加生动具体。
基本流程图如图2。
3结语
本系统通过多媒体控制设备，实现了对教师教学内容的采集，通过对音频，视频，图形图像的采集成功实现了多媒体一体化教学，丰富了教师教学内容，提高了教学深度和教学质量，学生在学习中能够更快更好更加直观的获取教学信息，教师则可以在课前进行更加充分的准备工作，这样有利于学生更加生动具体的了解教师的授课内容和授课意图，使学生能够抓住教师授课重点，难点有针对性的进行课堂学习，进而提高教学效率。
参考文献
[1] 邵伟琳，杜敏伟.多媒体设计与制作.清华大学出版社，2007.12.
关键词：多媒体;机械;制图;教学
多媒体系统是把文字、音像与音效等多种技术融合在一起的一种技术，能通过图文并茂的生动形式呈现课文内容，让人产生强烈的视觉冲击，让原本枯燥的学习内容变得生动形象，进而加深学习印象。《机械制图》课具有较强的理论性与实践性，逻辑性强，且比较抽象，而将多媒体系统运用于机械制图教学中，能大大提高教学效果，提高学生的学习积极性。
1.《机械制图》 教学的现状和特点
《机械制图》是理工科专业的基础课程，它具有较强的实践性。主要是为了培养学生的看图与画图能力。当前的《机械制图》课程主要情况是：
1.1 学生人数多，学时缩减，老师的工作量大
在传统的粉笔+黑板模式中，需要教师进行大量的课堂板书，并且还要在黑板上画很多图，劳动强度很大。并且，周学时从以前的6学时缩减到了3～4学时，再加上学生的增多，老师不能对学习进行有效的辅导，无法有针对性的对学生进行纠错，导致学生绘图质量下降。
1.2实物模型的表述不够形象
制图课程比较抽象，为了激发学生的空间想象能力，教师常会在课堂上借助实物教具来帮助学生开发空间想象力，但是教具一般比较小，后排的学生无法真正的看清楚，无法做到形象表达。
1.3对于重点和难点没有形象生动的教学手段
教师在讲解各种组合体时，常常是使用徒手绘图的方法，这就要求老师具有熟练的徒手画图能力，而新教师很难画好，就会直接影响教学效果。再者，在进行截交线与剖视图讲解的时候，使用挂图很难真的讲清多个平面的截切与剖视图。所以，应该在教学中使用多媒体系统，才能有效提高教学效果。
2.多媒体系统在机械制图教学中的应用
2.1 选择合适的多媒体教学软件
选择合适的多媒体教学软件来开展《机械制图》教学。老师可以结合学生的特点和教学的要求，来选择教学软件，以便多媒体教学能切实教学实际。再者，应该针对教学重点与难点，运用AutoCAD与Author ware等多媒体软件来进行课件制作。这样才能确保所制作的课件内容更符合实际需求，并且还要提高教师对多媒体软件的了解和认识。
2.2 多媒体技术跟传统教学方法相结合
多媒体教学是使用信息技术来全面改革教学内容与方法，但是，多媒体技术只是一种教学辅助手段，不可以完全代替传统教学模式。所以，机械制图这门课，不可只是单纯的依靠多媒体技术，而应该跟传统教学方式相结合，必须做到张弛有度，获得最佳的教学效果。过分依靠多媒体而忽视了传统手段，不能有效的体现学生在教学中的主体地位。
2.3 严格控制教学重点环节
2.3.1重视学生应用能力的培养。因为机械专业的需要较强的操作性，必须培养学生的实际应用能力，重视学生的图形表达方面，让学生真正懂得读图与画图的方法，还要掌握正投影规律、截交线、基本体三视图、相贯线的画图等制图基础技术，做到全面系统的讲解，慢慢让学生提升画图能力与空间想象能力。机件表达方法作为机械制图的重要内容，老师在上课时应该通过列举适当的例子和多提问引发学生思考，以便让学生通过运用此类方法来处理各种问题，有效提升学生的表达能力、理解能力与实际运用能力。
2.3.2高度重视课程组合和计算机绘图技术
很多机械技术的图样都是要借助计算机来画好，所以，必须培养学生使用计算机来绘制机械图样的能力。应该高度重视学生使用ACAD工具来绘制二维图的能力，教会他们使用正投影法来绘制基本的零件图与装配图，让他们学会画轴测图与简单的三维制图，调动学生的学习积极性。在进行具体上课时，应该讲解完正投影法后，紧接着用几节课来教授CAD软件，重点讲解绘图命令与编辑命令，继而让学生学会使用CAD软件。再者，还应将CAD当成有效工具来使用，将其当成有效手段来辅助教学，以便让图示图解更加简便精确。
2.3.3强化学生的徒手绘图与微机绘图能力
学生一定要有较强的徒手绘图能力，并且，随着微机绘图技术的广泛运用，可以根据草图直接使用微机完成图样绘制，而并无需使用尺规仪器进行绘图，所以，微机绘图技术是代替传统绘图仪器的必然趋势。
2.4做好多媒体教学的评价与反馈
多媒体教学中的评价是一个重要的过程，可以通过使用多媒体课件，来测试学生的读图能力，不但有效评价制图教学，也能培养学生的空间想象能力。反馈是多媒体教学中的重要环节，教师应该重视学生多媒体实际接受情况，并就此进行适当调整;上完课后，教师要及时反馈学生的学习情况，并以有效的信息反馈，健全多媒体教学的方法，让多媒体教学逐渐变得成熟和完善。
2.5培养学生的空间想象力
《机械制图》主要研究的是维立体，主要包括各类基本几何组合体与零件。使用微机多媒体技术和各种特技加工手段和来绘制三维立体模型：首先，电子三维立体的实际感觉跟现实中零件一样，教师可以结合实际教学将点、线、面、体设置成不同的颜色，来强化课程的主要内容;其次，教师在AutoCAD、3DMax、CAXA等环境中可以随意旋转、剖切、拆卸、放大电子三维立体;再次，教师可以结合实际情况来改变对模型的观察视口，并把该视口与视图建立联系现代教学手段的发展。信息技术的发展，让教学手段更加趋于综合化和复合性。为了让机械制图变得更加形象与直观，应针对这门课的特点，并结合每个学生的具体需求，使得教学手段真正实现综合化，有效提升机械制图的教学质量。
参考文献：
[1]许晖.多媒体技术在《机械制图》课程教学中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2007，24（1）.
[关键词] 智能；多媒体；胸部检查；教学
[中图分类号]R197.38 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210（2008）03（c）-104-02
为解决医学教育中临床实践技能训练资源不足的问题，提高诊断学教学的效果，我校曾研制出网络多媒体胸部检查教学系统，详见参考文献[1]。该系统在全国许多医学院校中推广应用，对提高诊断学教学质量起到了促进作用。近几年，随着计算机技术的快速发展，新技术不断涌现，我们将计算机网络技术、计算机模拟技术、人工智能技术与新时代的医学教育特点相结合，研制出具有人工智能的智能型网络多媒体胸部检查教学系统。其功能更强大，内容更丰富，体征更全面，可进一步提高诊断学的教学效果。目前该项目已批量生产，并在国内医学院校中推广应用，深受广大师生欢迎 。
1 主要结构
主要结构有6方面：①由计算机服务器组成教师主控机、学生机若干台。②设有多种软件共同组成教学系统，包括智能化多部位、多体征模拟软件、智能化多通道、多部位同显软件、网络多媒体教学平台、多媒体课件制作平台、试题制作平台、智能化考试自动评分软件及心音图软件等。③智能化多体征同显分配器，由机箱、集成电路及微电脑等组成[1]。④人体胸部仿真模型，由优质硅橡胶、复合材料制成。其胸腔内各瓣膜听诊区和呼吸音听诊区的相应部位设有34个新型发音器，其前面设有震动模拟装置。⑤电子听诊器，由传感器、滤波和扩音电路及听诊器组成。⑥实验台由教师机实验台及若干学生机实验台组成。教师机实验台上置有音箱和打印机，学生机均配备耳麦。
2 技术特点和工作原理
2.1 多种体征同时显现、多人多部位同时听诊
本技术改变了原教学系统每次仅能由一名学生听一个部位、一种体征的局面，由先进的计算机技术与人工智能相结合，采用了智能化多部位多体征模拟软件、多通道多部位同显软件。使用时根据教学需要点击病例目录，即可在同一时间内模拟出该病例的7种以上相应的心肺体征声音，并通过智能化多种体征同显分配器自动分配到相应的心肺听诊部位。分配器中的微电脑根据上位机的通信指令通过串行总线控制34个音频功放，每个功放分别以1～5级音量等级发音，可控制34个新型发音器，每个发音器前面分别设有特制的震动模拟装置。通过智能化分配系统可同时将该病例的7种以上听诊音信息自动再现于人体心肺听、触诊的7个以上相应部位。例如心脏5个瓣膜听诊区可听到不同性质的听诊声音；支气管呼吸音、支气管肺泡呼吸音及肺泡呼吸音的听诊部位及听诊特点亦各有不同，均可在同一时间内再现于仿真人体模型上，医学生可在模拟病人多个部位同时听到该病例的多种体征，使体征更加贴近临床实际。震动装置工作即可模拟出各种心前区震颤、心包摩擦感、胸膜摩擦感及语颤等触诊体征。其突出优点是：可供多人，用多个听诊器在一具模拟人的不同部位同时听诊，大大提高了模拟病人的使用效率，节约了大量时间，可成倍提高教学效果。
2.2 内容更丰富，体征更全面
2.2.1 模拟正常心肺听诊音在模拟人的相应部位可听到正常支气管呼吸音、正常支气管肺泡呼吸音及正常肺泡呼吸音；在心脏各瓣膜听诊区可听到相应的正常心音。
2.2.2 正常心音伴肺部触、听诊体征在心脏各瓣膜听诊区听到正常心音的同时可触诊肺部的语音震颤、胸膜摩擦感等体征，听诊各种异常呼吸音、干湿音、语音共振及胸膜摩擦音等。如肺部无病变则听到正常呼吸音。
2.2.3 心脏触、听诊体征伴正常呼吸音触诊心前区细震颤、心包摩擦感的同时可听诊各种异常心率和心律改变及异常心音、心血管杂音、心包摩擦音；无病变的瓣膜听诊区听到正常心音的同时听到肺部相应部位的各种正常呼吸音。
2.2.4 心脏触、听诊体征伴肺部触、听诊体征在模拟某种心脏触、听诊体征的同时伴一种肺部听诊体征，如肺部无病变仍听到正常呼吸音。
2.2.5 心脏多瓣膜病（联合瓣膜病）伴正常呼吸音设有七种心脏多瓣膜病如二尖瓣狭窄伴三尖瓣和肺动脉瓣关闭不全、主动脉瓣关闭不全伴二尖瓣关闭不全；无病变的瓣膜听诊区听到正常心音的同时听到肺部的正常呼吸音。
2.2.6 心脏多瓣膜病伴肺部触、听诊体征如上所述的多种瓣膜病伴有一种肺部触、听诊体征，如语音震颤、胸膜摩擦感、异常呼吸音、干湿音、语音共振及胸膜摩擦音等。在无病变的心脏瓣膜听诊区及肺部仍可听到正常心肺听诊音[2]。
2.3 电子听诊及心音图
采用电子听诊器，通过传感器和先进的滤波和扩音电路，使心肺听诊音十分清晰。低频、中频、高频、全频任意选择，声音大小可调节，并可与电脑连接，使心音图呈现在电脑显示屏上，对心杂音的分析起到十分重要的作用。还增加了扩音听诊功能，以方便教师示教，从而显著提高教学效果，同时尚能用于临床真实病人的心肺听诊，大大提高临床诊断质量。
2.4 多媒体课件制作管理平台
利用多媒体课件制作管理平台将文本、声音、图形、图像、动画等多媒体素材有机地融为一体，从而制作出多媒体应用课件；可以用文字、图片、图像等多媒体文件及其他病理体征（模型人）作为题干，组编单选、多选、判断、填空和论述等多种题型。
2.5 网络多媒体教学平台
教师可以对学生进行广播教学，可将教师机的电脑屏幕画面和语音等多媒体信息实时广播给全体、群组或单个学生。可以选择使用电子教鞭功能；教师在学时部分或全部的限制了学生的动手能力，可以选择学生机的模拟人的某一体征实现技能训练，还可以通过控制平台进行点播教学、语音教学、屏幕监视、遥控辅导、教师示范、师生对讲、分组讨论、电子论坛、电子抢答、电子举手、文件传送、网络影院及远程控制，可以对选定的学生机计算机进行远程复位、远程关机，对学生机的鼠标键盘锁定和解锁以停止或恢复学生操作电脑。管理员也可以将临床采集的新体征方便地编辑到模拟人身上。
2.6 智能化考试
可进行试题制作、编排试卷、自动判分、实时记录学生的考试成绩并可打印出来。
2.7 远程教学
可在校园网中使用，也可在internet网上进行远程网络教学。
3 效果
本成果已批量生产，在国内高等医学院校中推广应用，许多院校用此成果建立了临床医学技能模拟实验室。由于该成果功能更强大，内容更丰富，体征更全面，多种心肺体征可同时显现于同一模拟人的多个部位，实现多人多部位同时听诊，且可进行电子听诊及显示心音图，还可进行课件制作及教学管理、教学监控，并实现智能化考试及远程教学，因此能进一步提高诊断学教学的效果。
[参考文献]
[1]张慧，卢贵东．网络多媒体胸部检查教学系统的特点[J].中国医药导报，2006，3（4）：94.
【关键词】屏幕触摸技术、LCD、多屏组合、多媒体教学
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)09―0035―05
一 问题的提出
随着教育信息化的不断推进,国家用于各类学校建设多媒体教学系统的经费也在不断增加。但是,由于目前学校的多媒体教学系统显示技术还是依赖于投影机技术,存在下列几个明显缺陷:
1 基于投影机技术的多媒体教学系统维护成本高,寿命短。虽然目前投影机价格明显下降,但是,投影灯泡与显像器件(液晶片或微镜子片)的价格仍然居高不下,造成了多媒体教学系统建设越多,维护成本越重的困境。目前我国教学中至少有250万台投影机,每台投影机的灯泡寿命为一年,如更新率为50%,假设每个灯泡更新费用为2500元,则每年用于更新投影机灯泡的消耗约31亿(250万台×0.5×0.25万元)元。在我国政府部门仅支付建设多媒体教学系统的费用,而维护和更新费用由学校自己解决,以一个学校平均拥有30间多媒体课室,一年更换一个灯泡计算(多媒体教学开展较好的学校,投影机使用频率高,灯泡寿命不到一年),灯泡一年消耗经费就达7.5万元,4-5年后投影机就需要更换,经费仍由学校自己解决。所以,造成许多学校领导不敢大胆鼓励教师使用多媒体系统教学,从而造成多媒体教学系统往往在一些学校成了摆设的现象。
2 基于投影机技术的多媒体教学系统严重影响学生视力。由于采用投影机显示技术,当其亮度下降一半时,教室必须使用窗帘遮光、关闭课室全部或部分灯光等手段来降低环境亮度以提高屏幕显示清晰度,而在此环境下屏幕与书本的亮度形成强烈反差,严重影响了学生的视力健康。
3 基于投影机技术的多媒体教学系统不支持屏幕触摸技术。屏幕触摸技术是当前信息技术教学的发展趋势,是还原传统板书教学技能,将教师从电脑前面解放出来的关键技术。虽然,有些多媒体系统配备了电子白板,促进了师生板书中的交互,但是这种交互范围显然有限。
二 基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统
1 系统的设计思想
基于红外线触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统通过软件技术将两个(或四个)50-60英寸平板电视组成一个集多屏、分屏、单屏等显示模式的多媒体教学系统。在多屏显示器中选择一个或两个屏幕嵌入横列扫描式红外线检测设备,通过集课堂多媒体教学和教学资源管理融为一体的交互的教与学系统,实现课堂教学中直接屏幕触摸操控、电子板书、电子教案与知识大纲同步显示、重难点知识强调并推送到它屏放大、视频或动画播放与文字显示、屏幕注释、电子板书同时进行等教学手段。本系统彻底改变了传统多媒体教学系统的知识显示模式,清晰展示整个教学过程的知识脉络,有效增强多感官刺激,显著提高课堂教学效果。同时,采用多屏组合,为立体化、数字化多媒体教学提供了一个崭新的教学系统。
2 系统的主要特点
(1)系统寿命长,维护成本低,有效保护学生的视力。近年来,由于LCD大平板技术迅猛发展,加之其采用屏体自身发光成像显示技术,具有亮度高、寿命长、对比度大、不受空间影响(尘埃)等特点,已逐步得到教育部门的认可,并在多媒体教学系统中得到推广应用,不仅解决了基于投影机技术的多媒体教学系统中存在的灯泡更新成本高的问题,而且有效保护学生视力。
(2)应用大屏幕触摸技术,增强课堂教学的互动性。屏幕触摸技术虽然是近年来发展起来的新技术,但是发展迅猛,第五代触摸屏打破声波屏、电阻屏、电容屏、红外屏几分天下的格局,并在教育中得到了迅速的推广应用。特别是近年来多点触摸技术的兴起,为多媒体教学带来革命性的改革,使传统的板书技能、学生在大屏幕上书写成为可能。正因如此,在大屏幕LCD平板电视中嵌入红外线触摸设备,构建新一代的多媒体教学系统,大大增强了教学的互动性,并成为今后多媒体教学系统的发展趋势。
(3)多屏组合,多区域显示教学资源。本系统应用软件实现多屏幕组合,通过系统开发的课堂教学软件,进行双屏或多屏组合,将课堂教学知识导航、知识详细内容以及流媒体课件分别使用不同的屏幕或区域同步显示,构建了多屏幕、分区域显示模式,知识大纲、知识详解、动态可视流资源等各自一个显示区域(窗口),脉络清晰,有效提高教学效果。
(4)融课堂教学、学生自主学习和资源管理为一体。系统可以将教师课堂教学过程演绎的信息记录在课堂教学平台中,学生课后可以利用该平台自由复习、浏览教师所讲的课堂内容,犹如再一次聆听教师的教学过程。
(5)LCD大屏幕电视在教育应用是发展的趋势
随着LCD技术的迅速发展,当前70英寸以下的LCD大屏的价格下降趋势明显,据美国专业市场调查公司DisplaySearch最新统计显示,价格大幅下滑促使去年液晶电视高速成长,去年液晶电视平均售价下滑24%,远超以往记录。该机构预计今年液晶电视平均价格将下滑5%[1]。按照该趋势,预计今年内65英寸以下LCD大平板电视价格将会降到2.5万元以下,明年可能降到2万元以下。所以,大屏幕的LCD电视将是今后多媒体显示的发展趋势。
三 基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统的组成结构
依据系统的设计思想,基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统主要由系统的支撑硬件和课堂教学平台组成,其结构如图1所示:
由图可以看出,基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统由以下硬件和软件构成:
1 硬件构成:
课室教学系统配备
(1)LCD大屏幕电视
(2)红外线触摸系统
(3)教师电脑
(4)多屏显示驱动接口
(5)显示设备支持机架
辅助系统配备
(1)无线接入设备和服务器
(2)移动学习设备(具有无线接入的笔记本、PDA)
2 系统软件平台构成:
(1)智能式多屏显示管理平台
(2)“傻瓜式”备课平台
(3)课堂教学平台
(4)网络教学服务平台(包括教学资源管理和在线测评)
四 基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统的主要功能
1 智能多屏显示管理功能
为了实现教师所讲的知识纲要始终保留在屏幕上,而又不影响多媒体文件同步显示,从而有利于学生听课时易于了解知识前后联系,融会贯通。本研究采用多屏显示技术,实现多屏幕环境中的独立,组合,合屏等显示模式。系统使用一个屏幕(主屏)来始终显示本节课的知识纲要,而使用另外一个屏幕(副屏)以超链接的形式来显示与知识点相关的PPT、视频、动画等课件,从而克服了传统单屏多媒体教学系统中课件逐屏显示,前后无法照应的不足。多屏显示的关键是各屏之间可以进行多种模式的显示,所以本系统的研究着重在于开发一套使用方便、性能稳定的软件平台。主要解决下列关键问题:
(1)支撑多屏多模式教学资源显示框架。根据教学需要,教师可以将各种形式的教学资源,随意拖到一个显示屏里。
(2)每个显示区域能自动识别显示内容的多少,并根据教学显示的字符量、距离与清晰度等原则设定显示页面和页面数。良好的多屏多模式的显示仿真功能,可以在单屏显示环境下模拟双屏显示的实际效果。
(3)屏幕触摸与板书系统。
2 备课功能
教师进行电子教案备课时,可根据教学内容,简单、方便、快捷的安排知识结构,并根据媒体选择理论,科学、合理的组织各种媒体文件,形成知识导航条,使学生对知识脉络有整体把握。教师在备课时只需将知识纲要和重难点知识整理成word文档,导入多媒体教学系统的课堂教学管理平台,使用简单的点击操作,就可形成与之相关联的知识纲要导航条,然后将PPT、多媒体课件、flas等教学资源(课件)链入到对应的导航条,即可完成备课。
3 授课功能
(1)教师手写板书和注释。利用屏幕触摸技术,教师可以像使用传统板书一样对各种显示文件进行叠加式注释,叠加式图示讲解。
(2)重难点知识强调演示。在讲授过程中,教师根据教学需要,可将重难点知识,通过强调功能将其放大并推送至副屏显示。
(3)动态数据、信息放大强调展示。随着信息化的应用,许多专业和学科在教学中需要运行应用软件和程序。由于运行的动态信息字符很小,学生无法看清楚,本系统中可使用动态放大功能,将运行中的小字符信息放大,并推送到副屏,清晰地展示在屏幕上。
(4)教学过程中形成的课件、注释与交互信息的存储和管理。教师在教学过程中对重难点知识的注释,对学生板书作答的批注都可以录制成教学资源存储到服务器中供学生下载。
(5)课堂教学过程中重难点知识的回顾。为了帮助老师对本次课堂重点内容的复习,系统可以将教学中强调演示的内容,通过一个简单的翻页键,重现在副屏上。
(6)多媒体显示。由于传统的多媒体系统采用一个显示屏,在多媒体显示中只能显示一个媒体流,不利于教学。本系统采用两个(或多个,根据用户需要)屏幕流,与知识点关联的多媒体课件在副屏显示,授课大纲及知识内容在主屏显示,保证了展示的文字知识内容与多媒体课件同步显示,增加了教学效果。
(7)主副屏互相切换。为加强教学效果,方便教师展示教学信息,系统设计了双屏显示内容互换功能,以便于教师在讲授的过程中,根据实际进行主副屏内容相互切换,强化教学效果。
4 交互功能
“学习主要是通过学习者的参与行为实现的”,而投影仪、显示器等展示型的数字化媒体却无法有效吸引学生积极参与教学过程。因此,必须有一种新的、建立在为学生创设更多参与机会的认知技术和环境。而近年来便携式个人无线网络技术的发展就提供了这样的支持,促使新的个人计算设备迅速进入数字化学习领域,成为新的数字化学具, 包括手机、笔记本电脑、平板式电脑( Tablet PC) 和掌上电脑 ( Personal Digital Assistant PDA) 等, 并在数字化学习领域引发了诸如移动学习、 泛在学习等新的学习变革[2]。本研究将无线通讯和无线网络技术应用于多媒体课堂教学交互中,开发了在线测评和实时讨论两个功能模块。
(1)在线测评功能模块用于课堂随时测评,包括试卷导入、编辑、点评、分析;学生信息查询,成绩走向分析等功能。
(2)实时讨论功能模块用于师生课堂群体性讨论,教师可以选择班级,设置主题,查看信息;学生可以使用手机、PDA、笔记本电脑等发送信息,提出问题,参与讨论。所有交互的信息可以及时显示在指定的屏幕上。考虑到移动工具的界面特点要求课程内容精炼简洁[3] ,系统为手机和电脑用户设计了不同的在线测评和实时讨论界面,提高了用户与媒体之间的交互性。
此外,基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统优良的交互性还体现在引入了手写和屏幕触摸技术,使教师在教学过程中不再受限于鼠标和键盘操作,扩大了活动范围,有利于教师身体语言信息的传递和师生情感交流。
5 教学资源存储和管理功能
系统开发了资源服务平台,具有课件的上传,下载,管理;新闻;互动学习社区等功能。此外,在教学过程中可以将讲授内容记录下来,除了传送到资源服务平台存储起来作为学习资源外,更重要的是教师在课程结束时可以逐一回放重点强调的知识,进一步明确课程重点,强化学生的认知。同时,为了帮助学生课后复习,系统可以将教师课堂讲授内容和注释轨迹录制下来,刻成光盘给学生带回家温习。
五 基于触摸技术的LCD多屏组合多媒体教学系统的创新点
本系统使用软件技术实现多屏幕组合显示,真正达到立体化教学;使用多屏显示技术,实现各种多媒体教学资源同步显示;利用触摸技术,师生可以在屏幕上方便地操作和书写;利用无线网络技术,实现课堂实时群发信息互动,引领教学上的革命,具有以下创新点:
1 使用LCD多屏幕组合显示,更适合课堂知识呈现
硬件多屏组合技术已经很成熟了,但是采用计算机软件技术进行多屏幕、多模式组合显示是近年来随着计算机技术发展才逐步得以研究推广和应用。本研究中设计双屏显示,不仅可以增大知识展示屏幕,更重要的是将课堂教学中需要展示的知识分三个区域显示,如图2所示:
(1)知识纲要导航窗口
知识纲要导航窗口主要用于显示导航条,将要讲述的知识点与知识详细描述内容、多媒体课件、动画等连接起来,方便教师在课堂教学中根据需要顺序点击或随机点击播放。由于这部分需要展示的是文字,且字符不多,所以只需在屏幕开一个竖条区域即可。
(2)知识内容详细描述窗口
知识的详述内容较多,而我国市场的LCD平板电视其比例多为16:9。所以,该部分的展示窗口与知识纲要导航窗口位于同一屏幕,正常情况下,内容详细描述窗口占屏幕的2/3,教师可根据需要通过拖拽操作设置两边窗口大小。系统在该屏幕里安装了一个嵌入式红外线触摸装置,实现触摸操控、板书等功能。
(3)PPT教案、多媒体课件和动画显示窗口
此窗口采用一个独立屏幕。备课时如果在知识纲要导航条中链接了PPT教案、多媒体课件和动画等,教学时点击对应导航条,相应的课件就会在该屏幕播放,而文字解释内容还将保留在知识内容详细描述窗口中,便于学生整体把握知识结构。
此外,教师在授课过程中,可使用系统提供的放大工具将详细解释内容中比较重要的知识,放大并推送到该屏显示;同时,对于网页中的教学资源,教师也可以使用系统提供的截图工具进行同样的操作。
2 使用寿命长,教学环境影响少,有效保护学生视力。
由于LCD显示器寿命长,有效显示时间6万小时以上,是投影机灯泡的40多倍,学校无需为每个学期灯泡更换费用发愁,大大降低了系统维护成本,避免了多媒体教学系统敢建设,不敢使用的困扰,有效促进了教学信息化的应用;此外,更重要的是,其显示采用屏体自身发光成像技术,亮度好、清晰度高、无需遮光,保证了课室光照的自然环境,使学生视力得到有效保护,提高学生的健康水平。
3 真正实现立体化、多媒体教与学
多屏组合的多媒体系统不是纯粹的硬件系统,它是一个软、硬件结合的课堂教学工具,它不仅集知识纲要导航,电子板书、多媒体课件同步播放于一体,而且支持动态观看、知识搜索,板书回答等。同时,还可以利用笔记本电脑等移动学习工具,通过无线网络进行群体交流、在线测试、课堂练习等,是一个真正实现立体化、多媒体教与学的系统。
4 创立新一代多媒体教学模式
(1)使用多屏组合显示技术,实现了电子教案与声音,视频,动画等同步显示,使学生既可以从整体上把握知识脉络,又可以通过不同感官刺激学习。
(2)师生课堂群体互和交互信息实时显示。个人无线网络通讯技术的应用,使每个学生都有机会利用手机、笔记本电脑等在课堂教学中及时发表自己的想法和见解,实现真正意义上的师生群体互。而交互信息的实时显示有利于教师全面掌握每个学生的情况,及时调整教学策略。
(3)传统的优良教学技能得到发扬
系统使用红外线屏幕触摸技术,教师在课堂教学中根据教学需要随时进行板书、注释。此外,也可以根据需要请学生到屏幕前用板书作答,提高了教学过程的交互性。
(4)教学过程信息存储和重播
教学过程自动记录、存储,形成优质的学习资源,方便学生课后温习。
5 一体两用
由于系统由多个显示屏组成,因此需要一个“设计科学,既满足多屏稳固结合,灵活使用,又要满足传统教学技能应用”的结构支撑机架。机架主要由合金属材料组成,可以上下或左右自由活动,既可以保护显示屏幕,也可以作为传统教学白板(黑板)使用。
六 结束语
随着教育信息化不断推进,越来越多的教室会配置多媒体教学系统,其比例将逐年增大,以致多媒体教学系统最终发展成为课室必备的系统。而配置基于投影机的多媒体教学系统越多,维护成本就越重,阻碍了教育信息化的发展。与此同时,随着显示技术的发展,基于LCD、OLED等技术的大屏幕电视价格将会呈直线型下降,其取影机技术已是大势所趋。因此,用发展的眼光、创新教育的思维开发出交互性强、满足立体化教学需求的新一代多媒体教学系统,是适应现代教育发展的需要。
参考文献
[1] 今年液晶电视均价预计下滑5%[EB/OL].
简单地讲多媒体系统是在电子技术高速发展的基础上形成的，它是音频和视频技术与电脑相结合的产物。它除了具有普通电脑的数据处理、科学计算、文字编辑、网络通信等功能，还具备音质和音色俱佳的立体声音响和全功能高清晰度彩电的作用。
二、多媒体辅助教学的优势
多媒体具有处理文字、图形、图像和声音的综合能力，它集中了电视、投影、录像等教学媒体的优点，而且具有接受反馈的特性。因此，它在教育中的应用，弥补了传统教育的不足，改变了传统的知识的储存、传播和提取方式，在教育的很多方面具有无可替代的优势。
第一，声情并茂，引人入胜
多媒体技术进入课堂，以它特有的方式紧紧地抓住了学生的心理，使学生体会到学习的乐趣，在娱乐中不仅学习了知识而且培养了学生的思维能力和动手能力。它将一些在普通条件下无法实现或无法用肉眼观测得到的现象，以生动直观的形式模拟出来，引导学生去探索事物的本质及内在联系，使学生感到客观事物真实可信，增加学生的联想，使学生身临其境，进入角色。比如在小学语文《海底世界》这一课的教学当中，教师在导入新课时这样讲：“同学们，你们是不是想看看海底世界到底是个什么样子呢？”这时教师如果适时地运用了计算机辅助软件，屏幕上立刻出现了丰富多彩、五色斑斓的海底世界的景象。于是教师在下面讲授课文时也变得轻松自然，合情合理，教学效果也就可想而知了。我想所有的学生都会对这节课留下深刻的印象。而这节课那生动形象的画面会给学生带来的影响也许不仅仅能持续一个短暂的时间，甚至会让他们终生难忘。再比如，在学习英语时，背单词是一个枯燥乏味的事情，如果利用计算机辅助教学软件《快快乐乐背单词》那情况就大不相同了，它不仅能调动学生学习的积极性，更重要的是能使学生的无意注意变为有意注意，这将大大地提高学生学习的效率，收到事半功倍的效果，为以后创造式的学习打下了良好的基础。
第二，化抽象为具体，由具体再形成抽象概念
学生在学习的过程中会遇到许多抽象的难以理解的问题，这可以用多媒体以生动直观的形式模拟出来，从而增加学生对抽象事物的理解与认识。将一些复杂的变化过程和运动形式以内容生动、图像逼真、声音动听的教学信息展现在学生面前，可分解知识的复杂度，有利于知识的迁移，同时多媒体的使用，能刺激多种感觉器官，有利于学生的记忆，增加学生进行联想的线索。而且通过形象的模拟，最后可以形成抽象的概念，在学生头脑中最终形成一个经过充分感知理解的抽象的概念或公式，从而达到教学的最终目标。比如说布朗运动、平抛运动、火山喷发等等这类现象，单凭教师的描述是很难使学生清楚地认识到什么是布朗运动这类问题的。这时如果教师采用CAI 软件，用动画的效果来模拟布朗运动，学生不仅会对布朗运动有一个清晰的认识，而且也会从计算机的随机性这一点联想到布朗运动中粒子运动方向的随机性，启发学生的思维，并从根本上认识问题的实质。再比如学习平抛运动这一节时，对于平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动这一问题，学生很难理解。他们的思维还停留在力可以分解，而对于运动可以分解往往觉得不可思议，针对这一情况，如果我们用动画的方式模仿这种平抛运动。可以做成三个小球的运动：一个小球做平抛运动，一个做水平方向的匀速直线运动，再有一个做竖直方向的自由落体运动。在这里可以清晰地观察到三个小球的运动过程及最终结果，由此直观地得出平抛运动分解的定律，从而使一个较抽象的问题变得易于接受。这样，学生最后在记忆抽象概念时，也将融汇自己的理解，变成理解记忆。通过这样的辅助教学不但可以提高教学的质量和效率，更重要的是可以培养学生的思维能力以及空间的想象力，对于学生能力和素质的提高，起到不可低估的作用。
第三，学习的个别化和教材的多样化，实现人机的交互性
运用计算机辅助教学，学生可以根据自已的不同需要选取学习的内容，可以自己控制学习步骤，自己掌握学习进度。另外，这种方式在教材选用上也提供了更大的余地。计算机辅助教学软件既有用图形、画面来表现教学内容的形象化教材，也有用语言文字来表现教学内容的抽象化教材，还有模拟实际事物变化的教材，甚至可以模拟船舶驾驶和航空飞行等，使学生有身临其境之感，从而获得良好的教学效果。因此，计算机教学是实现因材施教的最有效方式。
多媒体不仅用多种形式记录了要传播的信息，更重要的是它具有人机的交互能力。允许人类的渗透，实现人对多媒体辅助教学的控制。多媒体辅助教学的交互性，一是可以提高教学信息与干扰信息的比例，增强抗干扰的能力，二是利用及时反馈信息，调整教学的深度与广度，保证学生获得知识的可靠性与完整性，三是改变了传统教育中学生始终处于被动和从属的地位，给学生以自，给学生提供更广阔的探索空间。
第四，增大课堂的教学密度，提高教学效率
利用计算机辅助教学，可以提供大量的习题和练习，学生可以根据需要，自行完成，而且可以对自己的答案进行及时反馈，找出问题所在，及时纠正和弥补自己本课学习的不足，达到课堂教学最理想的效果。
三、多媒体辅助教学目前存在的问题
第一，环境因素的制约
环境因素包括硬件环境和软件环境两部分。多媒体辅助教学系统不但对计算机的档次要求较高，外设的价格也十分昂贵。由于受财力、物力的制约，目前能在硬件上满足要求的学校寥寥无几，对大多数学校来说，配备一整套的多媒体辅助教学系统还是一个梦想，基于这种情况，在一定程度上影响着多媒体辅助教学的发展和应用。另外，在软件方面与教材相配套的多媒体软件的匮乏，也是造成多媒体辅助教学在实际教学当中利用率较低的一个重要原因。目前我国中、小学教师的实际状况，基本不具有自己编制软件的能力，因此教师自己的教学方法难以在多媒体中表现出来，在教学中不可避免地会出现讲授内容与多媒体CAI软件所展示内容不相关或衔接不好的现象，这也不同程度地影响了教师使用多媒体辅助教学的积极性。
第二，教师因素的制约
多媒体辅助教学系统是最近几年才发展起来的新兴科学，目前中、小学教师大部分还不能够熟练掌握计算机的操作与应用，这样就给多媒体辅助教学的应用带来极大的障碍。甚至在教学过程中，还要有计算机教师的参与和指导，使多媒体辅助教学的优势在课堂教学中大打折扣。
第三,学生因素的制约
学生是学习的主体，多媒体在教学中的运用最终要影响到学生。学生对多媒体的态度也影响其学习的效果。实践表明，在多媒体辅助教学中，由于学生的学习成绩、学习方法、基础知识、理解能力及计算机操作的水平和学生年龄、性别的差异，使多媒体辅助教学会对学生个体的学习效果产生不同的影响，学习成绩提高的幅度也各不相同。对于学习成绩优秀的，一般不会有显著的提高，有时反而使学习效率有所降低。而学习成绩一般或较差的，会通过多媒体辅助教学的直观的信息展示弥补抽象思维欠佳而造成的接受知识困难的不足，进而使学生的学习成绩有较大幅度的提高。这种成绩提高的不均衡，也会制约部分学生使用多媒体进行学习的积极性。
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