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時(shí)間：2023-08-10 09:22:21
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中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)11-20388-03
1 引言
網(wǎng)絡(luò)教育[1](E-learning)是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型教育方式，它以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通訊和廣播電視為主要傳輸手段，綜合采用數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)和多媒體技術(shù)等，主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是使教與學(xué)的雙方通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可以便捷地進(jìn)行實(shí)時(shí)、雙向的交流，更好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀教育資源的共享，使廣大的受教育者可以實(shí)破傳統(tǒng)教育在教育資源（師資、教材、實(shí)驗(yàn)等）和教育方法（統(tǒng)一進(jìn)度、集中式和單向傳授等）方面的限制，不受時(shí)間和空間的約束，可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)水平和時(shí)間安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的4A(Anyone,Anytime ,Anywhere,Anything)教育。
在E-learning系統(tǒng)中，由于教育資源的分散性、復(fù)雜性和多樣性，使人們對(duì)它的理解各不相同，出現(xiàn)了大量不同類型的教育資源，如果在對(duì)教育資源進(jìn)行描述時(shí)沒有統(tǒng)一的規(guī)范，就會(huì)導(dǎo)致其在E-learning間共享復(fù)用困難。為解決此問題，本文參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出了一種教育資源元數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)方案，用于規(guī)范化教育資源的描述，以支持這種異構(gòu)環(huán)境、異構(gòu)系統(tǒng)間異構(gòu)資源的共享，以及個(gè)性化學(xué)習(xí)資源的整合與。
2 相關(guān)定義及說(shuō)明
2.1 學(xué)習(xí)對(duì)象及教育資源
在E-learning系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)對(duì)象指的是在學(xué)習(xí)過程中動(dòng)態(tài)交互的各個(gè)對(duì)象，包括教育資源、學(xué)習(xí)者、教授者、學(xué)習(xí)策略等。
教育資源是指用于教學(xué)和培訓(xùn)的任何學(xué)習(xí)材料，它屬于學(xué)習(xí)對(duì)象的一個(gè)子集。在本文中教育資源特指的是電子化了的學(xué)習(xí)材料，包括文本、聲音、圖像、課件等可以被計(jì)算機(jī)處理的信息。
2.2 教育資源元數(shù)據(jù)
元數(shù)據(jù)[1]是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，教育資源元數(shù)據(jù)[1]指用于描述教育資源的數(shù)據(jù)。使用元數(shù)據(jù)，可以在不操作資源的情況下就了解資源的相關(guān)屬性，從而選擇適合的資源；可以通過元數(shù)據(jù)所提供的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源有效的分類管理和檢索；可以從元數(shù)據(jù)信息中獲取對(duì)資源的評(píng)價(jià)信息，也可以把自己的評(píng)價(jià)加入到元數(shù)據(jù)中，以便和他人共享。
2.3 教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范[1]
目前，世界上有很多標(biāo)準(zhǔn)化（學(xué)術(shù)）組織都正在致力于基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源標(biāo)準(zhǔn)化的研究，并起草了一些相應(yīng)規(guī)范，其中影響較大的有：IMS的Learning Resource Metadata（學(xué)習(xí)資源元數(shù)據(jù)規(guī)范），IEEE LTSC（Learning Technology Standards Committee，學(xué)習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）的LOM（Learning Object Metadata：學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)模型）、OCLE（Online Computer Library Center）Dublin Core的Dublin Core元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。
我國(guó)教育部科技司在2001年組織正式成立了中國(guó)教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)。該委員會(huì)負(fù)責(zé)開展有關(guān)教育信息化技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)工作，在廣泛借鑒國(guó)內(nèi)外有關(guān)科研成果基礎(chǔ)上，起草了《國(guó)家現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源庫(kù)中央電大源建設(shè)規(guī)范》。
《國(guó)家現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源庫(kù)中央電大源建設(shè)規(guī)范元數(shù)據(jù)規(guī)范分冊(cè)》[1]（以下簡(jiǎn)稱教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范）主要包括資源的屬性描述與著錄規(guī)范、資源的分類方法、編碼原則等內(nèi)容，它綜合了“中國(guó)教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”中學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)規(guī)范、基于規(guī)則的XML綁定技術(shù)和內(nèi)容封裝等方面的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)遠(yuǎn)程教育教學(xué)和管理的需求作必要的擴(kuò)展和補(bǔ)充，并提出了貫徹相關(guān)規(guī)范的具體操作方法。
教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范定義了教育資源元數(shù)據(jù)的語(yǔ)法和語(yǔ)義，用于描述教育資源元數(shù)據(jù)實(shí)例的結(jié)構(gòu)。定義元數(shù)據(jù)規(guī)范的目的主要是為了給教育資源的開發(fā)者和建設(shè)者提供一致的設(shè)計(jì)規(guī)范，以利于教育資源的使用者方便查找，節(jié)省人力物力。
2.4 教育資源的粒度[3]
設(shè)計(jì)教育資源的目的是為了教授知識(shí)，知識(shí)是有層次劃分的，我們把教育資源所屬的層次定義為教育資源的粒度。
舉個(gè)例子來(lái)講，知識(shí)一般可以劃分為不同的領(lǐng)域知識(shí)，領(lǐng)域知識(shí)又可再分為學(xué)科知識(shí)，學(xué)科又可以分專業(yè)，專業(yè)又可分課程，課程又可分章節(jié)，章節(jié)又可分節(jié)，節(jié)又可分小節(jié)，小節(jié)再分知識(shí)點(diǎn)。我們可以將一門課程的一個(gè)章節(jié)作為一個(gè)獨(dú)立的教育資源，也可以將其中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)做為一個(gè)獨(dú)立的部分。教育資源可以相互組合使用，粒度越小，在我們使用這些對(duì)象時(shí)必然更靈活，但同時(shí)管理的復(fù)雜性在增加，反之，粒度的增大，內(nèi)容全面的同時(shí)也帶來(lái)了靈活性的喪失。
2.5 知識(shí)元
我們將教育資源的最小粒度劃分稱之為知識(shí)元。它有以下性質(zhì)：
(1)原子性：知識(shí)元作為最小的單元，不可分割；
(2)功能完整性：知識(shí)元被具體用來(lái)說(shuō)明某一類或某一點(diǎn)的知識(shí)，它在功能上是完整的；
(3)可重用性：知識(shí)元是為了說(shuō)明某一類或某一點(diǎn)的知識(shí)，不局限于某一次的使用。
在E-learning系統(tǒng)中，一般以知識(shí)元作為一個(gè)基本的學(xué)習(xí)單元，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中樹的遍歷可以看作一個(gè)知識(shí)元。因此可以將知識(shí)元與日常教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，將知識(shí)點(diǎn)定義為知識(shí)元。
2.6 知識(shí)簇
知識(shí)元的組合我們稱之為知識(shí)簇，知識(shí)簇可以自包含，即知識(shí)簇可以是由知識(shí)元構(gòu)成，也可以由更小的子知識(shí)簇構(gòu)成，還可以是由知識(shí)元和子知識(shí)簇混和構(gòu)成。
3 教育資源元數(shù)據(jù)概念模型
我們來(lái)定義教育資源的概念模型，主要目的在于明確定義資源屬性及資源之間的聯(lián)系。
教育資源元數(shù)據(jù)模型分為兩個(gè)部分，一是將資源作為一個(gè)整體進(jìn)行描述的基本屬性集，二是資源間的相互聯(lián)系的定義。
3.1 教育資源的基本屬性集
良好的分類機(jī)制能高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)教育資源的組織管理與使用，對(duì)教育資源進(jìn)行分類的目的有助于確定教育資源的基本屬性集。在本文中，分類體系的設(shè)計(jì)以國(guó)家教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范作為基礎(chǔ)。
根據(jù)規(guī)范，教育資源分類體系[1]分為二級(jí)，既包括對(duì)每類資源都適用并與資源組織建設(shè)過程密切相關(guān)的通用分類，即一級(jí)分類；又根據(jù)不同資源的特殊屬性，提供了更細(xì)一級(jí)的分類，即二級(jí)分類。每個(gè)分類元素都作為資源的一個(gè)屬性，記錄在屬性描述表中（如圖1）。
一級(jí)分類包含學(xué)科、適用對(duì)象、資源類型、技術(shù)格式、語(yǔ)種五個(gè)分類元素。這五個(gè)分類元素是對(duì)資源進(jìn)行組織的基本依據(jù)。
在圖1中，我們首先以學(xué)科為總的分類依據(jù)，再根據(jù)適用對(duì)象和資源類型對(duì)教育資源進(jìn)行詳細(xì)劃分。對(duì)于其它的分類元素，如技術(shù)格式、語(yǔ)種等可作為資源的一般屬性，記錄在屬性描述表中。
第二級(jí)分類就是針對(duì)第一級(jí)分類的屬性值作為分類元素對(duì)教育資源進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分。例如，第一級(jí)分類中的資源類型，可以是文本、圖像、聲音等。在第二級(jí)分類中就要以文本、圖像、聲音作為分類元素進(jìn)行擴(kuò)充，例如聲音可以有采樣率、格式、要求等屬性，然后再分別對(duì)采樣率、格式、要求等再設(shè)置擴(kuò)展分類，以此類推……
目前，為了使標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬泛，增強(qiáng)通用性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了第一級(jí)分類，現(xiàn)有國(guó)際國(guó)內(nèi)教育資源分類體系對(duì)二級(jí)分類的說(shuō)明和要求都較寬泛，可視需要自行擴(kuò)充。我們所做的主要工作，一是對(duì)一級(jí)分類中的學(xué)科屬性進(jìn)行層次劃分，擴(kuò)展到知識(shí)點(diǎn)這一層，支持對(duì)教育資源的準(zhǔn)確定位，完善規(guī)范的基本屬性集，二是對(duì)教育資源之間的聯(lián)系進(jìn)行定義。
3.2 知識(shí)的層次結(jié)構(gòu)
各種類型的知識(shí)以教育資源的形式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，因此教育資源的結(jié)構(gòu)可以與知識(shí)的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。下面我們主要討論知識(shí)的層次關(guān)系。
現(xiàn)實(shí)中的知識(shí)具有領(lǐng)域性、專業(yè)性、繼承性等一系列特性，知識(shí)的這些特性決定了知識(shí)具有一定的層次結(jié)構(gòu)。
參照國(guó)內(nèi)外的相關(guān)規(guī)定，我們將知識(shí)劃分為六個(gè)層次[2]。第一層是所有的知識(shí)，第二層是領(lǐng)域知識(shí)，第三層是專業(yè)知識(shí)，第四層為課程知識(shí)，第五層為知識(shí)簇，第六層為知識(shí)點(diǎn)。
圖2表示了知識(shí)的這種層次劃分，結(jié)點(diǎn)表示某個(gè)具體的知識(shí)單元（可以是知識(shí)元，也可以是知識(shí)簇或更高一級(jí)的形式），有向弧表示結(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。學(xué)習(xí)的過程，可以描述為從起始結(jié)點(diǎn)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的遍歷路徑。
3.3 知識(shí)之間的相互聯(lián)系
一般來(lái)說(shuō)，知識(shí)之間存在繼承、平行、關(guān)聯(lián)等幾種關(guān)系。
繼承：兩個(gè)知識(shí)A、B，若A包含了B，就稱B繼承于A。這體現(xiàn)了知識(shí)的細(xì)化。
前驅(qū)和后繼：兩個(gè)知識(shí)A、B，若AB而沒有BA, 則稱A是B的前驅(qū)，B是A的后繼。這體現(xiàn)了知識(shí)學(xué)習(xí)的序列性。
平行：兩個(gè)知識(shí)A、B，若AB 而且BA，則A和B是平行的。這體現(xiàn)了兩個(gè)知識(shí)學(xué)習(xí)不具有序列性，掌握不分先后。
關(guān)聯(lián)：三個(gè)知識(shí)A、B、C，若A∩B＝C，則稱A和B是有關(guān)聯(lián)的，B關(guān)聯(lián)A，這體現(xiàn)了知識(shí)間的聯(lián)系。
圖2中層與層之間的知識(shí)只有繼承關(guān)系，在同一層次內(nèi)的知識(shí)可以有前驅(qū)和后繼的關(guān)系[4]，也可以是平行、關(guān)聯(lián)、繼承等關(guān)系。圖3我們以知識(shí)簇這一層來(lái)示意同層元素之間的聯(lián)系。圖3中結(jié)點(diǎn)表示某個(gè)具體的子知識(shí)簇，有向弧表示這些子知識(shí)簇之間的聯(lián)系。
參照以上概念模型，我們以某門課的教學(xué)大綱為依據(jù)，就可將知識(shí)層次轉(zhuǎn)化為我們所熟悉的學(xué)科－專業(yè)－課程－章節(jié)（知識(shí)簇）－知識(shí)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)，以對(duì)教育資源進(jìn)行清晰地描述。
4 教育資源元數(shù)據(jù)的邏輯模型
參照第三章的概念模型，我們使用XML模式來(lái)對(duì)上述模型進(jìn)行表述，就生成了教育資源元數(shù)據(jù)的邏輯模型，參照現(xiàn)有的分類詞匯表，依照此模式生成的實(shí)例化XML文檔就是這個(gè)教育資源元數(shù)據(jù)的實(shí)例。
5 結(jié)束語(yǔ)
教育資源元數(shù)據(jù)的定義是E-learning系統(tǒng)實(shí)施的基礎(chǔ)性工作，我們以教育資源元數(shù)據(jù)規(guī)范為基礎(chǔ)，參考相關(guān)研究成果，對(duì)規(guī)范提出了一些擴(kuò)充。在實(shí)際操作中，E-learning系統(tǒng)的建設(shè)者需要根據(jù)自身的情況進(jìn)行修改，使其更加完善，作為對(duì)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)教育標(biāo)準(zhǔn)化工作的有益補(bǔ)充。
參考文獻(xiàn)：
[1]全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)教育技術(shù)分技術(shù)委員會(huì).《網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CELTS-3.1(CD1.6)――學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)》，/download/CELTS-3.1(CD1.6).zip，2003.
[2] 張玉芳，熊忠陽(yáng)，吳中福. 基于WWW的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用，1999.10.
1 定位為基礎(chǔ)核心課程
“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，首先定位要明確，對(duì)于剛?cè)胄５牡湍昙?jí)學(xué)生來(lái)講，教師一定要有打好其扎實(shí)基礎(chǔ)的信心、責(zé)任與方法，教師不僅要有教好本課程的責(zé)任，還要有引導(dǎo)學(xué)生入門計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的方法與責(zé)任，故教人者同時(shí)兼顧著指引學(xué)習(xí)者進(jìn)大門（計(jì)算機(jī)學(xué)科）與入小門（數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)）的責(zé)任。
（1）對(duì)不同的學(xué)校、專業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是硬件、軟件、應(yīng)用或其他相關(guān)專業(yè)，各校有自身的基礎(chǔ)、底蘊(yùn)，故對(duì)各專業(yè)的分類，要求會(huì)有所偏重，但“基礎(chǔ)”、“核心”應(yīng)該不可動(dòng)搖。
（2）無(wú)論是本科、?？?，還是其他層次類型的學(xué)校（公辦、民辦、獨(dú)立學(xué)院、自考、函授、高職院校）都應(yīng)重視本基礎(chǔ)核心課程的教學(xué)。
對(duì)“數(shù)字電路與數(shù)字系統(tǒng)”，教育部在各類相關(guān)的教學(xué)大綱中均規(guī)定為必開課程（其重要性在此也不必多說(shuō)）。
2 領(lǐng)導(dǎo)的重視程度
各高校計(jì)算機(jī)院、系領(lǐng)導(dǎo)安排此課程的相對(duì)重視程度至關(guān)重要。
（1）主講教師、助教、實(shí)驗(yàn)課技師要安排精兵強(qiáng)將。我們可比喻上課效果按下棋的段位來(lái)分，教授上課未必是九段，講師也可以是九段。即要由那些課上得棒并且有責(zé)任心的人員進(jìn)行教學(xué)。
（2）有較穩(wěn)定的教學(xué)、研究小組。現(xiàn)在較普遍的問題是有些教師搞科研或因其他原因，常常出差，出現(xiàn)換、停課次數(shù)較多的現(xiàn)象，必然影響教學(xué)效果。應(yīng)該建立一些制度，如帶實(shí)驗(yàn)臨時(shí)由研究生輪流帶不行；教師常出差不行；課程從頭至尾必須由固定的老師完成，不能像辦講座式地輪換人員。
（3）領(lǐng)導(dǎo)、教師、實(shí)驗(yàn)技師經(jīng)常要注意學(xué)生的反饋意見，隨時(shí)掌握教與學(xué)、示范與動(dòng)手過程中出現(xiàn)的問題，并及時(shí)解決。本課程既要學(xué)理論，又要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)，各環(huán)節(jié)要環(huán)環(huán)套上。
（4）選一本恰當(dāng)?shù)慕滩?，在充分尊重主講教師的基礎(chǔ)上，給予一定的把關(guān)。雖然計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)要開設(shè)數(shù)字電路課程，但是由于不同的學(xué)校、專業(yè)的要求，著重點(diǎn)、學(xué)生的層次有所不同，在選擇教材時(shí)也有所區(qū)別。這里強(qiáng)調(diào)的是“恰當(dāng)”，即適合學(xué)生的層次并經(jīng)過實(shí)踐證明選用此教材達(dá)到了好的效果。比如我們南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系選用的是由科學(xué)出版社出版的新世紀(jì)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)教材系列中的《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》（白中英主編）教材，這是針對(duì)普通高校本科生使用的獲獎(jiǎng)教材，經(jīng)過論證和試用到正式選定使用，取得了較好的效果。
3 主講教師一定要負(fù)責(zé)
選定有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的且有責(zé)任心的主講教師（同時(shí)也是相關(guān)教研小組的負(fù)責(zé)人）是關(guān)鍵的一環(huán)。
（1）主講教師要經(jīng)常與實(shí)驗(yàn)師、助教、學(xué)生溝通。
（2）相對(duì)來(lái)說(shuō)，各角色要分工明確。
①主講教師是主線、核心隊(duì)員。
②實(shí)驗(yàn)師首先要教會(huì)每個(gè)學(xué)生真正自己動(dòng)手（這是一道坎，有人會(huì)用別人做好的東西去冒充，硬件上手和軟件上手不一樣，現(xiàn)在電腦很普及，軟件上手實(shí)踐機(jī)會(huì)多，而硬件要有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件提供）做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；其次才是誰(shuí)做得更復(fù)雜、更好的問題。
③對(duì)助教主要要求他發(fā)現(xiàn)、總結(jié)學(xué)生作業(yè)及實(shí)驗(yàn)中的問題，特別是帶有普遍性的問題。
（3）教研小組負(fù)責(zé)人對(duì)各類人員要有考核，親自與學(xué)生溝通，及時(shí)了解本教學(xué)小組成員的工作成效，比如耐心程度，對(duì)學(xué)生的態(tài)度，設(shè)備、器材的損壞率等。
（4）積極與院、系領(lǐng)導(dǎo)打交道，以便保持本課程在獲得支持、重視程度、投資更新等方面的地位。
4 結(jié)合調(diào)查意見
結(jié)合學(xué)校、教務(wù)處等有關(guān)部門對(duì)學(xué)生的教學(xué)抽樣意見調(diào)查，將本課程的得分、評(píng)價(jià)與其他課程作比較，以便相互促進(jìn)、提高，本作者所主講的數(shù)字邏輯電路課程在綜合評(píng)分中總是名列前茅。本課程有自身的獨(dú)到之處，講課、實(shí)驗(yàn)做得好具有得分優(yōu)勢(shì)，而如果不重視實(shí)驗(yàn)，做得不好結(jié)果正相反。
5 課時(shí)的安排要適當(dāng)
各學(xué)校要根據(jù)自身的情況及所選用教材的建議課時(shí)，綜合考慮實(shí)際課時(shí)的確定。比如我校計(jì)算機(jī)系所選用的教材參考課時(shí)為64學(xué)時(shí)，我們認(rèn)為這是最低課時(shí)數(shù)，我們是偏重軟件的學(xué)校，對(duì)于為數(shù)不多的硬件課程要保質(zhì)保量，主講教師要根據(jù)情況增加課時(shí)，應(yīng)在正常順序教課的基礎(chǔ)上，對(duì)于：（1）學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的普遍性問題；（2）習(xí)題中帶普遍性的問題；（3）增加的某些內(nèi)容、補(bǔ)充的典型例題等由主講教師在課堂上講效果好。另一個(gè)要注意的問題是現(xiàn)在普遍采用電化教育，上課放投影，教師如果不掌握好進(jìn)度（往往難以掌握），學(xué)生會(huì)無(wú)所適從，應(yīng)給一定時(shí)間要求學(xué)生記筆記，并給予反應(yīng)上的緩沖時(shí)間。我們?cè)囘^兩個(gè)班級(jí)做記筆記與不記筆記的對(duì)比，最終有一定時(shí)間記筆記的班級(jí)在學(xué)習(xí)效果、考試成績(jī)方面均優(yōu)于不記筆記的班級(jí)，現(xiàn)在學(xué)生普遍不愿記筆記、不愿動(dòng)手，這是要引起注意的一種新的惰性。
6 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其積極性
在整個(gè)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)上要設(shè)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而調(diào)動(dòng)起同學(xué)們對(duì)本課程的學(xué)習(xí)、動(dòng)手作實(shí)驗(yàn)的積極性。
（1）通過形象的比喻（要結(jié)合內(nèi)容與進(jìn)度）激發(fā)學(xué)生興趣
比如學(xué)習(xí)基本邏輯運(yùn)算及電路時(shí)，將其比喻為建高樓，需要先了解磚、鋼筋、水泥等基礎(chǔ)建筑材料；當(dāng)學(xué)生學(xué)到可以設(shè)計(jì)一些較為簡(jiǎn)單的電路時(shí)，既要肯定又要激勵(lì)，可比喻為，你可以用磚等基礎(chǔ)材料搞創(chuàng)作了，不過還僅僅停留在搭個(gè)羊圈、蓋個(gè)馬棚的水平，必須進(jìn)一步學(xué)下去；而在教材基本上講完后，可比喻為，你現(xiàn)在相當(dāng)于可以建造人住的普通房屋了，但你要造高樓大廈，建筑精品還需努力學(xué)下去。這樣類似的比喻學(xué)生印象深，已有不止一個(gè)已畢業(yè)的學(xué)生遇見我閑談時(shí)提到教師比喻建筑之事，有的學(xué)生對(duì)我姓什么都有些模糊，但建筑之事不忘。
（2）激發(fā)學(xué)生的好勝心
現(xiàn)在的學(xué)生普遍好表現(xiàn)，好展示自己，給他舞臺(tái)，他會(huì)用十足的心思。比如講觸發(fā)器時(shí)，對(duì)主從J―K觸發(fā)器的基本邏輯圖，我對(duì)學(xué)生說(shuō)，誰(shuí)5分鐘看懂并能正確講給我聽就封他為高手，10分鐘看懂水平還可以，15分鐘還未看懂就別自己看了；而對(duì)維持阻塞D觸發(fā)器的邏輯圖，誰(shuí)8分鐘看懂是高手，12分鐘看懂還可以，18分鐘還鬧不明白就別自己看了。
學(xué)生說(shuō)他學(xué)到了相關(guān)知識(shí)，并能做題目了，我封他水平還可以；要做高手必須用盡量短的時(shí)間講得讓別人聽懂，這對(duì)教師也存在挑戰(zhàn)，教師自己懂的東西能否盡快讓學(xué)生也懂，這是個(gè)考驗(yàn)。
（3）結(jié)合就業(yè)
告訴學(xué)生現(xiàn)在硬件越來(lái)越重要，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，就業(yè)機(jī)會(huì)和工資待遇大有提高，現(xiàn)各大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生動(dòng)手能力普遍不夠，會(huì)編大型程序的人不多，會(huì)硬件設(shè)計(jì)的人就更少了，若想糧袋里的糧食多一些，那就先跟老師把數(shù)字邏輯電路這一基礎(chǔ)課學(xué)好。如果學(xué)生拿著自己設(shè)計(jì)的硬件作品去找工作，往往比拿一軟件作品還管用（別人一看你硬件都會(huì)設(shè)計(jì)，那么普通編程也應(yīng)該沒問題）。
7 目前國(guó)內(nèi)高校本門課程普遍存在的一些問題
作者經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)各層次的高校數(shù)字邏輯電路課程的教學(xué)、實(shí)踐及相關(guān)教材的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了一些問題。
（1）使用教材較為陳舊，講授內(nèi)容缺乏時(shí)代性。
①教材不少，但更新較慢，有的教師有惰性，不愿輕意換教材或使用更新版本，這與教師太忙，學(xué)校重科研、輕教學(xué)等多種原因有關(guān)。
②出版社與作者對(duì)如何更新已有版本的教材缺少溝通。比如涉及到報(bào)酬如何算等問題。實(shí)際上如果使用同一書的更新版本，既節(jié)省教師的備課時(shí)間，又有延續(xù)性，出版社書的銷量也可以增加，這樣效果較好，所以出版社應(yīng)與相關(guān)作者建立長(zhǎng)期的合作關(guān)系。
（2）只講授“功能部件”級(jí)范圍，不涉及“數(shù)字系統(tǒng)”級(jí)范圍。
①與教學(xué)計(jì)劃的革新、課時(shí)安排有關(guān)。
②與主講教師、助教、實(shí)驗(yàn)技師的觀念、水平的提高，知識(shí)的更新有關(guān)。
③與學(xué)校設(shè)備、器材的經(jīng)費(fèi)投入有關(guān)（這不完全是任課教師的問題）。
（3）不少院校將本課程交給電子系教師講授，因而與后續(xù)課程不易銜接（理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)都會(huì)存在問題）。
①外系教師的責(zé)任感通常與本系教師有差別。實(shí)驗(yàn)師、助教的配備也有問題，有的學(xué)校還可能是私下請(qǐng)的，無(wú)工作量、無(wú)考核，只給課時(shí)費(fèi)了結(jié)；有的可能連實(shí)踐課內(nèi)容都砍掉了。
②對(duì)不同專業(yè)的后續(xù)課，培訓(xùn)人才的側(cè)重點(diǎn)會(huì)有較大的偏差，比如對(duì)軟、硬件設(shè)計(jì)的結(jié)合等問題。
③我們應(yīng)該偏重圍繞計(jì)算機(jī)這一專門的數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行研究，可稱是一種縱深研究，而電子系是一種橫向的廣泛的研究。
（4）硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言本科生采用ABEL-HDL語(yǔ)言較易掌握，效果較好，而用VHDL語(yǔ)言效果相對(duì)差些。
（5）所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為落后，這會(huì)涉及到經(jīng)費(fèi)的投入問題，有的學(xué)校微機(jī)購(gòu)置了許多，而數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備卻很陳舊，甚至沒有。
（6）硬件課程受到擠壓，有的地方把數(shù)字電路和模擬電路課程合并，有的甚至作為講座性質(zhì)或干脆砍掉不上了。這些都是有待規(guī)范、解決的問題。
總之，應(yīng)在把“數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)”課程真正作為計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)核心課的原則下，各校結(jié)合自己的情況，在教學(xué)、實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)上引起足夠的重視，認(rèn)識(shí)到基石與空中樓閣的含義，如果沒有學(xué)好先行的基礎(chǔ)課，那么后續(xù)的專業(yè)課也是無(wú)法學(xué)好的。
8 小結(jié)
本文是作者根據(jù)自己在多年的教學(xué)中對(duì)數(shù)字電路課程的地位、授課過程中所經(jīng)歷的課程內(nèi)、外的某些相關(guān)問題而進(jìn)行的總結(jié)，以及一些較為成功的經(jīng)驗(yàn)，并提出了自己的一些獨(dú)特看法、觀點(diǎn)。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)一些不同層次的學(xué)校作了調(diào)查、研究，借鑒了一些經(jīng)驗(yàn)，并指出了存在且有待克服的問題，對(duì)于那些正在講授數(shù)字電路課程的青年教師或即將講授本課程的教師是值得一讀的。作者自認(rèn)為是從事計(jì)算機(jī)教育教學(xué)實(shí)踐中取得的一個(gè)小小成果，且具有普遍意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 白中英. 數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng). 北京：科學(xué)出版社，2003.
一 數(shù)字化教育游戲教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則
1 知識(shí)構(gòu)建原則
實(shí)踐表明，對(duì)學(xué)習(xí)持不同觀點(diǎn)的教師將會(huì)直接影響其對(duì)各種多媒體學(xué)習(xí)系統(tǒng)的態(tài)度。由此，這些多媒體學(xué)習(xí)系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果。將學(xué)習(xí)看作是信息獲取過程的教師往往會(huì)認(rèn)為，將多媒體用于教學(xué)就是一個(gè)信息傳播的過程。這在早期CAI課件系統(tǒng)中表現(xiàn)的尤為明顯。在這些系統(tǒng)中，知識(shí)點(diǎn)常以線性方式加以組織，教師的作用就是呈現(xiàn)信息，學(xué)習(xí)者的主要任務(wù)就是接受信息。這種觀點(diǎn)將學(xué)習(xí)認(rèn)為是學(xué)習(xí)者對(duì)信息的接受，信息是能夠從計(jì)算機(jī)屏幕移入到學(xué)習(xí)者腦中的客觀對(duì)象。因此，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是被動(dòng)的。與前者不同是，將學(xué)習(xí)看作是知識(shí)構(gòu)建過程的教師，往往會(huì)將多媒體看作是一種輔的認(rèn)知工具。知識(shí)是由學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)的，學(xué)習(xí)者的主動(dòng)認(rèn)知加工能夠幫助學(xué)習(xí)者理解材料，主動(dòng)認(rèn)知加工能夠從所呈現(xiàn)的材料中建立起連貫一致的心理表征。
教師還必須清醒地認(rèn)識(shí)到，無(wú)論持有上述所提到的兩種學(xué)習(xí)觀的哪一種，采用多媒體系統(tǒng)后的學(xué)習(xí)結(jié)果可能是意義學(xué)習(xí)，也可能是機(jī)械學(xué)習(xí)，甚至還有可能是無(wú)效學(xué)習(xí)。無(wú)效學(xué)習(xí)肯定是我們不希望看到的學(xué)習(xí)結(jié)果，我們希望看到的是，學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)主動(dòng)構(gòu)建的結(jié)果——意義學(xué)習(xí)。對(duì)此，奧蘇貝爾有精辟的闡述。
通過以上論述，能為教師在教學(xué)中使用教育游戲提供以下兩點(diǎn)啟示：
第一，要使學(xué)習(xí)者能夠主動(dòng)的建構(gòu)知識(shí)，教師必須要積極引導(dǎo)學(xué)習(xí)者，使學(xué)習(xí)者能夠產(chǎn)生將新信息與原有知識(shí)之間建立聯(lián)系的心理傾向。
第二，學(xué)習(xí)的過程中，教師要能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者即時(shí)搭建支架，讓學(xué)習(xí)者能夠在新信息與原有知識(shí)之間建立聯(lián)系。
2 以學(xué)習(xí)者為中心原則
在數(shù)字化教育游戲教學(xué)設(shè)計(jì)中，要注重以學(xué)習(xí)者為中心的原則，這實(shí)際上是知識(shí)構(gòu)建原則的一個(gè)具體體現(xiàn)。以學(xué)習(xí)者為中心的觀點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，在教育游戲的設(shè)計(jì)與開發(fā)中，要清楚地認(rèn)識(shí)到，教育游戲作為一種教學(xué)媒體、一種新的技術(shù)手段，一定要注意克服以技術(shù)為中心的取向。從多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域中無(wú)數(shù)的失敗案例可以看出，多媒體技術(shù)先是受到極大的期望，然后就是太范圍的應(yīng)用，最后則是令人失望的結(jié)果。第二，在教育游戲的選擇上，要以能否促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)為前提?？v觀目前的教育游戲，其中有不少教育游戲軟件無(wú)非是采用了游戲軟件的一種外在形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了封裝而已。當(dāng)然，這些軟件在知識(shí)點(diǎn)的組織上是非線性的，這是相對(duì)于傳統(tǒng)CAI課件的先進(jìn)之處。這類教育游戲在使用中基本上是需要學(xué)習(xí)者去適應(yīng)游戲，只有這樣學(xué)習(xí)者才能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣的教育游戲更多關(guān)注的是一種游戲技術(shù)的應(yīng)用，而并未使游戲技術(shù)幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行更有效的學(xué)習(xí)。
二 數(shù)字化教育游戲教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成要素
自從二十世紀(jì)六十年代提出第一個(gè)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式以來(lái)，教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式已有不下百種之余。盡管這些教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式不盡相同，但從其構(gòu)成要素上來(lái)看，教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到一個(gè)組織化的教學(xué)過程，如教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者、教學(xué)策略、教學(xué)媒體以及將這些基本要素整合為一個(gè)模型。其中，ADDIE(Analysis，Design，Development，Implement，Evaluation)教學(xué)設(shè)計(jì)模式包括教學(xué)的分析(Analysis)、設(shè)計(jì)(Design)、開發(fā)(Development)、實(shí)施(Implement)和評(píng)價(jià)(Evaluation)五個(gè)環(huán)節(jié)。
另外，由HeinichR等人(1989)開發(fā)的ASSURE(AnaIvzelearners，State objects，Select media and material，Utilize mediaandmaterial，Requirelearnerparticipation，Evaluate and revise)教學(xué)設(shè)計(jì)模式則包括分析學(xué)習(xí)者特征(Analyze learners)、陳述目標(biāo)(State objectives)、選擇媒體和材料(Selectmediaandmaterial)、運(yùn)用媒體和材料(Utilize mesa and material)、要求學(xué)習(xí)者參與(Requirelearnerparticipation)以及評(píng)價(jià)、修改(Evaluate and revise)六個(gè)環(huán)節(jié)。
三 數(shù)字化教育游戲教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的
為什么要進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)?顯然對(duì)這一問題的回答會(huì)有多種。對(duì)教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)果可能成功，也可能失敗。但就促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)而言，教學(xué)設(shè)計(jì)是對(duì)能產(chǎn)生成功教學(xué)目標(biāo)的一種描述。對(duì)于設(shè)計(jì)能夠支持?jǐn)?shù)字化教育游戲教學(xué)系統(tǒng)的目的主要有以下三方面：
第一，促進(jìn)個(gè)體學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。這里的個(gè)體并不是指學(xué)習(xí)者之間的組織形式，比如，以班級(jí)、學(xué)校為單位的學(xué)習(xí)者或在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行學(xué)習(xí)的單個(gè)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者。這里的個(gè)體是為了強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是發(fā)生在每一個(gè)具體學(xué)習(xí)者身上的。
第二，促使教學(xué)能夠分階段實(shí)施。這說(shuō)明教學(xué)是以系統(tǒng)化的方式進(jìn)行計(jì)劃與實(shí)施的，這樣可以保證教學(xué)有效的發(fā)生。這些階段既有短期的，也有長(zhǎng)期的，它可以幫助教師減輕對(duì)教學(xué)過程中未知細(xì)節(jié)的考慮。因?yàn)樵诮虒W(xué)過程中，有些教學(xué)事件在事先是很難預(yù)料到的，教師的每次課堂教學(xué)都要面臨新的決定。
第三，明確學(xué)習(xí)者的位置。既然教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要通過分階段實(shí)施教學(xué)來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，那么學(xué)習(xí)者在教學(xué)中的地位就必須要首先明確。教學(xué)并不只是能夠反映教師的知識(shí)，同時(shí)更要反映學(xué)習(xí)者是如何習(xí)得這些知識(shí)的。這將直接導(dǎo)致教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式是傾向于教師還是傾向于學(xué)習(xí)者。
四 支持?jǐn)?shù)字化教育游戲的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式
模式是再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的一種理論化的簡(jiǎn)約形式。教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式是在教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐當(dāng)中逐漸形成的一套程序化步驟，其作用是要指明說(shuō)什么，怎樣去做，而不是為什么要這樣做。
對(duì)于教育游戲中的師生關(guān)系，我們認(rèn)為教育游戲中的學(xué)習(xí)者是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者，是社會(huì)化學(xué)習(xí)的協(xié)作／合作者；教育游戲中的教師既是游戲的參與者，也是教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)者。在我們提出的數(shù)字化教育游戲的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，由教學(xué)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)者分析、兩個(gè)教學(xué)分支以及評(píng)價(jià)、反饋構(gòu)成。如圖1所示，顯示了該模式各組成部分及之間的關(guān)系。該教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式具有如下四個(gè)特點(diǎn)：
第一，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知風(fēng)格來(lái)決定在教學(xué)過程中的全部過程或部分過程使用教育游戲。
第二，在教學(xué)的整個(gè)過程中采用教育游戲意味著教師、學(xué)生具有同樣的游戲者身份。這樣的教學(xué)具有發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的特征，教學(xué)過程的實(shí)施需要依靠教育游戲所提供的完善的教學(xué)策略以及游戲者之間的交互行為來(lái)推進(jìn)。
第三，在教學(xué)過程中的某個(gè)階段采用教育游戲意味著教育游戲不能夠?yàn)榻虒W(xué)的整個(gè)過程提供支持，教師既可以是游戲者也可以是游戲的引導(dǎo)者，在教學(xué)中一般采用先行組織者教學(xué)策略，當(dāng)然也可以采用其他教學(xué)策略，如自主學(xué)習(xí)策略。
第四，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)并不是教學(xué)的終點(diǎn)，而是要使學(xué)習(xí)者能夠靈活地運(yùn)用知識(shí)，解決真實(shí)情境中的問題，因此要采取一些知識(shí)遷移策略來(lái)促進(jìn)知識(shí)的遷移。
(1)教學(xué)目標(biāo)分析
很多教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式一般都包含教學(xué)目標(biāo)分析這一環(huán)節(jié)，教學(xué)目標(biāo)闡述的是學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果。該模式的教學(xué)目標(biāo)分析中除包含一般教學(xué)目標(biāo)分析中的分類、表述和呈現(xiàn)外，還包含了分析使用教育游戲是否能夠支持教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施，這體現(xiàn)出技術(shù)要服務(wù)于教學(xué)，而不是教學(xué)從屬于技術(shù)的思想。
(2)學(xué)習(xí)者分析
教學(xué)目標(biāo)分析能夠明確學(xué)習(xí)者在教師與同伴的幫助下，利用資源和工具習(xí)得什么，而不是指教師教了什么，或者通過該課程教給學(xué)生什么。學(xué)習(xí)者分析的主要目的是要考察使用教育游戲是否能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者分析主要包括以下四個(gè)方面：
第一，分析教育游戲軟件運(yùn)行的計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境、硬件環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。如軟件是運(yùn)行在微軟操作系統(tǒng)、蘋果操作系統(tǒng)或是其他操作系統(tǒng)；軟件是2D的還是3D的；是否需要高性能CPU和GPU軟件是單機(jī)運(yùn)行還是聯(lián)機(jī)運(yùn)行等。
第二，分析學(xué)習(xí)者是否具有使用教育游戲軟件的能力。教師在選擇教育游戲軟件之前，除了要考慮學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平外，還要考慮學(xué)習(xí)者在游戲軟件操作中的經(jīng)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，在開始階段，游戲軟件操作經(jīng)驗(yàn)高的學(xué)習(xí)者的績(jī)效水平要高于游戲軟件操作經(jīng)驗(yàn)低的學(xué)習(xí)者。
第三，分析學(xué)習(xí)者是否需要在呈現(xiàn)任務(wù)之前為學(xué)習(xí)者提供引導(dǎo)性的操作或練習(xí)。如果學(xué)習(xí)者在開始學(xué)習(xí)之前對(duì)教育游戲軟件的使用和規(guī)則的理解存在困難，教師則需要引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行練習(xí)。 轉(zhuǎn)貼于
第四，分析學(xué)習(xí)者對(duì)待教育游戲軟件的態(tài)度。目前，在教學(xué)中引入教育游戲不僅在教學(xué)管理上存在一定的阻礙；學(xué)生對(duì)此的接受態(tài)度也是一個(gè)需要考慮的問題。學(xué)生對(duì)待教育游戲的態(tài)度會(huì)直接影響軟件使用后的學(xué)習(xí)結(jié)果。
(3)教學(xué)分支的選擇
根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)習(xí)者分析決定是在教學(xué)的全部過程采用教育游戲還是在教學(xué)過程中的部分采用教育游戲，這體現(xiàn)了技術(shù)服務(wù)于教學(xué)，教學(xué)是以學(xué)習(xí)者為主體的重要思想。
(4)教育游戲的選擇
教育游戲本質(zhì)是一個(gè)軟件，教育游戲的選擇主要從以下幾個(gè)方面加以考慮：
第一，根據(jù)特定領(lǐng)域的特征選擇教育游戲軟件的類型，如即時(shí)策略、第一人稱射擊、角色扮演、動(dòng)作等。
第二，考慮教育游戲軟件的技術(shù)的特征，如硬件要求、操作系統(tǒng)要求、游戲操作方式(是直接通過鼠標(biāo)、鍵盤操作還是需要其他外設(shè)，如游戲手柄等)、網(wǎng)絡(luò)接入等。
第三，構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境，包括計(jì)算機(jī)位置的擺放、聯(lián)網(wǎng)類游戲是否需要進(jìn)行子網(wǎng)的劃分等。
第四，不同的教育游戲軟件特征將會(huì)影響的教學(xué)策略的設(shè)計(jì)，比如策略類游戲可以選擇協(xié)作學(xué)習(xí)策略、角色扮演類游戲可以選擇競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)策略，而有些模擬類的游戲則可以采用示范一模仿策略。
第五，確定教育游戲中，游戲任務(wù)的時(shí)間。在教育游戲中，有些任務(wù)的時(shí)間是需要在游戲開始之前進(jìn)行設(shè)定的，而有些則是在游戲開發(fā)時(shí)就已經(jīng)設(shè)定好了的。
(5)確定先行組織者
“先行組織者”是奧蘇伯爾提出的一個(gè)概念。奧蘇伯爾認(rèn)為，促進(jìn)學(xué)習(xí)和防止干擾的最有效策略就是利用適當(dāng)相關(guān)的和包攝性較廣的、最清晰的和最穩(wěn)定的引導(dǎo)性材料，這種引導(dǎo)性材料就是組織者。由于這些組織者通常是在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)之前介紹的，目的在于利用它們來(lái)幫助確立意義學(xué)習(xí)心向，因此被稱為先行組織者。在教學(xué)過程中的部分采用教育游戲時(shí)，需要利用先行組織者為學(xué)習(xí)者提供認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的上位概念來(lái)同化新的知識(shí)，或者是提供一個(gè)能夠指出新舊知識(shí)異同的組織者來(lái)確立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系。但如果在教學(xué)的整個(gè)過程全部采用教育游戲是否就沒有先行組織者呢?事實(shí)上，在這種情況下，先行組織者是包含在教育游戲中的任務(wù)開始或結(jié)束部分的。
(6)教學(xué)策略的選擇
教育游戲環(huán)境是一個(gè)開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，在這樣的環(huán)境下學(xué)習(xí)者很容易產(chǎn)生迷失現(xiàn)象，學(xué)習(xí)者不能將注意力集中于學(xué)習(xí)任務(wù)上。教育游戲教學(xué)策略的設(shè)計(jì)是以建構(gòu)主義思想為指導(dǎo)的，一般采用合作，協(xié)作學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)這樣的教學(xué)策略，教師在教學(xué)活動(dòng)中為學(xué)習(xí)者提供支架。同時(shí)，策略的設(shè)計(jì)還受到領(lǐng)域類型和教育游戲軟件類型的制約。在教學(xué)的整個(gè)過程全部采用教育游戲時(shí)，教學(xué)策略是包含在教育游戲中的。
(7)教學(xué)過程的組織
第一，按照加涅的九事件教學(xué)安排學(xué)習(xí)活動(dòng)并創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。教師應(yīng)該熟悉學(xué)習(xí)者領(lǐng)域中的內(nèi)容，利用先行組織者策略為學(xué)習(xí)者建立先行知識(shí)。
第二，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者提高教育游戲軟件使用的操作技能。
第三，觀察學(xué)習(xí)者操作教育游戲軟件時(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)通過教育游戲軟件間接地或面對(duì)面直接地給予學(xué)習(xí)者干預(yù)和指導(dǎo)。
(8)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)
以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的真實(shí)體驗(yàn)，而傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)驗(yàn)并不能完全檢測(cè)出學(xué)習(xí)者的能力。替代性評(píng)價(jià)則避免了典型的多項(xiàng)選擇測(cè)驗(yàn)中存在的問題，這些新的評(píng)價(jià)體系中所蘊(yùn)涵的核心思想是要求學(xué)生自己展示自己的學(xué)習(xí)，或者展示自己在學(xué)習(xí)過程中學(xué)到的知識(shí)和技能來(lái)完成一些實(shí)際工作，其目的就是要在真實(shí)的情境中展示學(xué)習(xí)者自己的水平。
a 檔案帶評(píng)價(jià) (portfolio assessment)
替代性評(píng)價(jià)的一種常見形式就是檔案帶評(píng)價(jià)，即搜集和評(píng)估學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)的作平樣本(Hambleton，1996；Herbert&Schultz，1995；Rolheiser，Brower，&Stevahn，2000)。教師可以收集學(xué)生的作品、研究設(shè)計(jì)以及其他一些反映高級(jí)心理技能的作品，并以此作為評(píng)估學(xué)生進(jìn)步程度的依據(jù)。[5]在教育游戲中檔案袋評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者在游戲過程中的表現(xiàn)或任務(wù)的完成情況。
b 表現(xiàn)性評(píng)價(jià) (performance assessment)
表現(xiàn)性評(píng)價(jià)是在現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)學(xué)生知識(shí)和技能的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行考察的測(cè)驗(yàn)。表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的一個(gè)例子就是完成論文，完成論文不僅要求學(xué)生展現(xiàn)自己知道什么，還要表現(xiàn)出自己能做什么。汽車駕駛員和飛行員的駕照考試、醫(yī)學(xué)上的臨床測(cè)驗(yàn)等，都是表現(xiàn)性評(píng)價(jià)(Swanson，Norman，&Linn，1995)。在教育游戲中表現(xiàn)性評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者與游戲的交互過程中所表現(xiàn)出的行為。
c 層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，AHP)
層次分析法由是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于本世紀(jì)70年代初，在為美國(guó)國(guó)防部研究“根據(jù)各個(gè)工業(yè)部門對(duì)國(guó)家福利的貢獻(xiàn)大小而進(jìn)行電力分配”的課題時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法，是一種定性與定量分析相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。層次分析法在教育游戲中主要體現(xiàn)在教育游戲軟件統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，通過將層次分析法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序代碼，來(lái)計(jì)算學(xué)習(xí)者在任務(wù)完成過程中的行為表現(xiàn)，從而生成統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(9)知識(shí)遷移策略
學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)并不是教學(xué)的終點(diǎn)，而是要使學(xué)習(xí)者能夠在真實(shí)情境運(yùn)用知識(shí)解決問題，因此要采用知識(shí)遷移策略促進(jìn)知識(shí)的遷移。采用先行組織者能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)的遷移。
五 總結(jié)
數(shù)字化教育游戲具有傳統(tǒng)面向娛樂領(lǐng)域內(nèi)游戲吸引人的特質(zhì)，同時(shí)還能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。對(duì)于這樣的一種教學(xué)媒體，如何使其在教學(xué)中發(fā)揮作用，則是需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)的。文章提出了一種能夠?qū)?shù)字化教育游戲整合到教學(xué)中的教學(xué)設(shè)計(jì)模式。該模式在以學(xué)習(xí)者為中心的指導(dǎo)下，具有良好的適應(yīng)性。
參考文獻(xiàn)
[1](美)邁耶著，牛勇，邱香譯，多媒體學(xué)習(xí)[M]，北京：商務(wù)印書館，2006：16
[2]何克抗，李文光編著，教育技術(shù)學(xué)[M]，北京：北京師范大學(xué)出版社，2002：163
20世紀(jì)末21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外先后掀起了數(shù)字圖書館開發(fā)的熱潮，對(duì)數(shù)字圖書館的開發(fā)熱潮，對(duì)數(shù)字圖書館的研究不僅引發(fā)了信息技術(shù)專家和圖書情報(bào)工作者的濃厚興趣，而且引起了人文、社科研究人員及其他人員的注意。目前，在圖書館界甚至整個(gè)學(xué)術(shù)界還沒有一個(gè)被廣為接受的定義。從眾多的數(shù)字圖書館定義中，我們一般趨向于這種解釋:數(shù)字圖書館是指“具有豐富內(nèi)容的多種媒體的數(shù)字化信息，具有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多種電子技術(shù)工具和服務(wù)手段，能為讀者提供高效、方便的數(shù)字化信息服務(wù)機(jī)構(gòu)”。用一個(gè)公式來(lái)表示，那就是:數(shù)字圖書館=豐富的數(shù)字化信息+先進(jìn)的技術(shù)手段+高效的信息服務(wù)。這個(gè)定義包括三個(gè)方面的內(nèi)容:數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和先進(jìn)的服務(wù)手段。數(shù)字化是指數(shù)字化信息和信息載體;網(wǎng)絡(luò)化是針對(duì)信息通道而言的;而先進(jìn)的服務(wù)手段是直接連接圖書館與讀者的橋梁，并最終使數(shù)字圖書館有所用、有所為。相對(duì)于傳統(tǒng)圖書館來(lái)說(shuō)，它們都是全新的概念。
一、數(shù)字圖書館與傳統(tǒng)圖書館的區(qū)別
數(shù)字圖書館是在傳統(tǒng)圖書館的基礎(chǔ)上，經(jīng)脫胎換骨的改變發(fā)展起來(lái)的，與傳統(tǒng)圖書館的功能、結(jié)構(gòu)、運(yùn)作方式、服務(wù)方式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、工作重心等多方面存在著差異，本文從以下幾個(gè)方面加以比較。
1.館藏結(jié)構(gòu)的不同
傳統(tǒng)圖書館是以紙質(zhì)載體為主，其它載體并存，它的復(fù)本概念和拒借率等現(xiàn)象不會(huì)消失;而數(shù)字圖書館則是全部以電子出版物和網(wǎng)上數(shù)字信息為管理對(duì)象，它的存儲(chǔ)介質(zhì)已不限于印刷體，它具有文本、聲、光、圖像、影視等多種媒體，其存儲(chǔ)的載體也相應(yīng)的有光盤、錄音帶和各種類型的數(shù)字化、電子化裝置。它通過多媒體、超文本、超媒體等技術(shù)，提供智能化的信息檢索手段，向讀者展示各種生動(dòng)、具體、形象、逼真的信息，而且網(wǎng)絡(luò)化的信息資源，不存在復(fù)本和拒借率的現(xiàn)象。
2.服務(wù)方式不同
傳統(tǒng)圖書館的服務(wù)是以物理的圖書館為中心被動(dòng)地為讀者服務(wù)，它受時(shí)間和空間的限制，只能局限在一定的地區(qū)和在一定的時(shí)間段里為讀者服務(wù);數(shù)字圖書館的服務(wù)是開放型的，是一個(gè)分布式的圖書館群體。數(shù)字圖書館通過寬帶高速互連的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把大量分布在一個(gè)地域或一個(gè)國(guó)家的眾多圖書館或信息資源單位組成聯(lián)合體，把不同地理位置上及不同類型的信息按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)加以有效存儲(chǔ)、管理并通過易于使用的方式提供給讀者，超越空間和時(shí)間的約束，使讀者在任何時(shí)候、任何地方都可以在網(wǎng)上遠(yuǎn)程跨庫(kù)獲取任何所需的信息資源，達(dá)到高度的資源共享。它是以用戶為中心，用戶通過網(wǎng)絡(luò)終端的方式查找信息，網(wǎng)絡(luò)可以把大量的網(wǎng)絡(luò)信息資源帶到用戶的家里或辦公室里，用戶們可以同時(shí)存取許多數(shù)字圖書館的信息資源。它沒有時(shí)間和空間的限制，一天24小時(shí)為讀者服務(wù)。
3.工作重心不同
傳統(tǒng)圖書館是通過采購(gòu)、編目后進(jìn)行流通和閱覽為工作重心的;數(shù)字圖書館則以信息的收集分析、參考咨詢和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航為中心，圖書館員真正成為信息的導(dǎo)航員。數(shù)字圖書館可實(shí)現(xiàn)異種數(shù)據(jù)庫(kù)之間、服務(wù)之間、工作站之間的可互操作性，并正在探索深層語(yǔ)義上的可互操作性。它采用一種聯(lián)合式或協(xié)調(diào)性軟件，從類型相似的數(shù)據(jù)對(duì)象和服務(wù)中，取得一致性和連貫性檢索內(nèi)容。
4.文獻(xiàn)信息載體的壽命不同
傳統(tǒng)圖書館以紙張載體為主，中國(guó)素有“紙千壽”之說(shuō)，迄今為止，沒有哪一種輕便的文獻(xiàn)載體能比紙張更容易長(zhǎng)久地保存和保護(hù)，只要保管好就能使用上百年時(shí)間;而電子載體不僅保存條件苛刻，而且壽命極短，數(shù)字化的信息容易受病毒等因素的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)丟失，如果圖書館因經(jīng)費(fèi)拮據(jù)不能續(xù)訂網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，那圖書館將會(huì)一無(wú)所有，因?yàn)閳D書館只不過是購(gòu)買過一段時(shí)間的使用許可權(quán)。
5.圖書館管理員工作的任務(wù)不同
傳統(tǒng)圖書館管理員主要任務(wù)是對(duì)文獻(xiàn)信息進(jìn)行收集、整理、保存、傳播，成為社會(huì)文化傳播的角色;而數(shù)字圖書館時(shí)代的管理員不再只是被動(dòng)的信息資源管理者，而是成為信息采集者、管理和傳播者，成為利用文獻(xiàn)信息的導(dǎo)航員，由文化工作者轉(zhuǎn)向教育工作者。它可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)和傳播各種文獻(xiàn)資源的信息，對(duì)讀者進(jìn)行“引導(dǎo)”或“導(dǎo)航”，向讀者提供多種語(yǔ)言兼容的多媒體遠(yuǎn)程數(shù)字信息服務(wù)。
6.圖書館發(fā)展經(jīng)費(fèi)的兩極分化
傳統(tǒng)圖書館的發(fā)展緩慢，圖書館建設(shè)在基本完成以后花費(fèi)不多;而數(shù)字化的圖書館的發(fā)展建設(shè)的投入很高，具有高資金投入、高技術(shù)設(shè)備、高人力消耗的特點(diǎn)，而且信息資源共建共享也是高投入的，例如中國(guó)國(guó)家圖書館的中國(guó)數(shù)字圖書館試驗(yàn)計(jì)劃和教育部的Calis項(xiàng)目的啟動(dòng)均已耗資數(shù)千萬(wàn)人民幣。 轉(zhuǎn)貼于
7.評(píng)價(jià)圖書館的指標(biāo)不同
傳統(tǒng)圖書館一般用藏書量的多少作為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。如評(píng)價(jià)一個(gè)高校圖書館要看師生人均有多少冊(cè)書、刊，每年又新購(gòu)多少冊(cè)書、刊，或藏有某些大部頭圖書、特色圖書等，這些指標(biāo)的著眼點(diǎn)都是各館的藏書量。它的特點(diǎn)是:重投入和規(guī)模，輕產(chǎn)出和效益。投入和規(guī)模等指標(biāo)，如書刊購(gòu)置費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、館舍、館藏、人員等是量化的，而產(chǎn)出和效益，如服務(wù)的質(zhì)量和數(shù)量、整體效益和效率、人均效益和效率等往往缺少量化指標(biāo)，要求是模糊的，評(píng)價(jià)是難以操作的。而現(xiàn)代圖書館是以本館和讀者群所能利用的文獻(xiàn)量、信息量及利用這些文獻(xiàn)、信息所產(chǎn)出的產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)作為評(píng)價(jià)一個(gè)圖書館的指標(biāo)。它的特點(diǎn)是:重產(chǎn)出和效益，投入和規(guī)模的權(quán)值降低，被利用的文獻(xiàn)量、信息量及產(chǎn)出產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益等都是量化的，評(píng)價(jià)較易操作。
二、數(shù)字圖書館的發(fā)展前景
數(shù)字圖書館雖然還處在理論研究與局部開發(fā)研究中，但它強(qiáng)大的生命力已經(jīng)展現(xiàn)在了我們面前。數(shù)字圖書館是圖書館的一次革命，它必然會(huì)對(duì)圖書館界及整個(gè)社會(huì)造成深遠(yuǎn)的影響。但我們也應(yīng)該看到，從傳統(tǒng)圖書館到建成數(shù)字圖書館還有很長(zhǎng)一段路要走，因?yàn)榇罅康膰?guó)內(nèi)外科技資料的數(shù)字化處理很可能是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，不可能一蹴而就。因此，圖書館數(shù)字化建設(shè)應(yīng)分為兩步走。
第一步是建立復(fù)合圖書館，也就是傳統(tǒng)圖書館與數(shù)字圖書館并存，電子版文獻(xiàn)與印刷版文獻(xiàn)并存。復(fù)合圖書館是館藏與虛擬的網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)合體，因此應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，科學(xué)地處理多種載體類型的關(guān)系，制定策略，做好紙質(zhì)文獻(xiàn)資源與數(shù)字化信息資源的整合工作。首先對(duì)現(xiàn)有信息資源進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)和重新加工，建立完善的復(fù)合型圖書館信息資源體系，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)保持一致。其次在進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)時(shí)，要分清主次，優(yōu)先將特色館藏資源進(jìn)行數(shù)字化加工處理，并為讀者提供更便利的服務(wù)如開辟網(wǎng)上閱覽、查詢、檢索、培訓(xùn)等，使復(fù)合圖書館的服務(wù)更貼近讀者。
第二步是在復(fù)合圖書館基礎(chǔ)上建立起真正意義上的數(shù)字圖書館。在此期間，首要的任務(wù)是強(qiáng)化服務(wù)。數(shù)字圖書館是應(yīng)服務(wù)的要求而產(chǎn)生的，因此，數(shù)字圖書館在傳統(tǒng)圖書館的基礎(chǔ)上要更充分地滿足讀者的服務(wù)要求，適應(yīng)信息載體發(fā)生的變化，使服務(wù)更趨多樣化，由封閉走向開放，并與世界各大圖書館在因特網(wǎng)上融為一體。
與此同時(shí)，數(shù)字圖書館的建設(shè)還要加大信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度，從通訊、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)等方面為數(shù)字圖書館的正常運(yùn)行提供保障。此外，各地區(qū)、各部門的圖書館要打破區(qū)域界限，在編目、館際互借、聯(lián)機(jī)檢索、采購(gòu)等方面互相協(xié)調(diào)，按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互惠互利的原則實(shí)行大聯(lián)合，以便最大限度地共享信息資源。
三、數(shù)字圖書館與傳統(tǒng)圖書館的聯(lián)系
數(shù)字圖書館是傳統(tǒng)圖書館的發(fā)展，是以傳統(tǒng)圖書館為基礎(chǔ)，仍是傳統(tǒng)圖書館的組成部分。兩者構(gòu)成因素、特征、功能、作用不完全相同，從而形成兩個(gè)不同的體系，各有相對(duì)的獨(dú)立性，各有自身的脆弱性和局限性，兩者又具有不可分割的聯(lián)系性。所以，數(shù)字圖書館和傳統(tǒng)圖書館兩者不是相互排斥，而是共存互補(bǔ)，相互結(jié)合為一個(gè)有機(jī)的混合體，這不僅是自身發(fā)展的需要，還符合社會(huì)發(fā)展與需要。
參考文獻(xiàn)
近幾年來(lái)，隨著高校的學(xué)生數(shù)量不斷增多，全國(guó)高等院校也崛地而起，發(fā)展迅速，規(guī)模不斷壯大，主校區(qū)對(duì)應(yīng)的分校區(qū)比比皆是，管理也隨之混亂，管理分散。而多校區(qū)管理的現(xiàn)象使得學(xué)校不得不發(fā)生變化，這樣就需要了一種新型的教育管理模式，而數(shù)字藝術(shù)教學(xué)管理系統(tǒng)就是在這樣的背景下研究出來(lái)的。這樣的系統(tǒng)可以供校領(lǐng)導(dǎo)、師生的交流，可以查閱管理信息資料，提高管理效率，可以有效的實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)。
1國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀
數(shù)字藝術(shù)教育主要是培養(yǎng)學(xué)生將新興技術(shù)和理念結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)字媒體技術(shù)的能力，使其符合社會(huì)需求的人才。
在現(xiàn)階段，國(guó)外的技術(shù)相對(duì)于我國(guó)較為先進(jìn)，軟件使用率也較高。而在歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，數(shù)字教育已經(jīng)趨于完善。
在國(guó)內(nèi)，我國(guó)的數(shù)字教育還很緩慢，而我們的也在不斷更新和突破，向現(xiàn)代化靠攏。由于國(guó)內(nèi)外的文化與接受的程度不同，我國(guó)數(shù)字藝術(shù)教育更是進(jìn)程緩慢。為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)人才需求，我們也在不斷的吸取國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展一條適應(yīng)我們自己的改革之路。同時(shí)，我國(guó)內(nèi)也有一些教學(xué)管理軟件也得到了突飛猛進(jìn)的成果。
2交互理論
交互是指人與人之間的相互影響和作用。而在教學(xué)中的交互指的是教師與學(xué)生之間的交流，雙方都具有主觀能動(dòng)性，借助虛擬化的數(shù)字藝術(shù)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行溝通與聯(lián)系。這樣的功能軟件可以拉近師生的距離，促進(jìn)溝通。
系統(tǒng)中的交互可以理解為用戶與用戶之間利用數(shù)字藝術(shù)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行溝通和交流，既是老師與學(xué)生的交流和反饋（課程的指導(dǎo)，資料的借閱等）
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)七大模塊
該系統(tǒng)通過建立七大模塊，分別是：用戶管理；教師信息管理；課程管理；選課管理；成績(jī)管理；信息管理；教學(xué)互動(dòng)管理模塊的設(shè)計(jì)，用于記錄師生、課程等基本信息，用于存放學(xué)生選課等關(guān)系，建立良好的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于師生方便快捷查閱課程資料，完成學(xué)校的課程學(xué)習(xí)。
（1）用戶管理設(shè)計(jì)：由于系統(tǒng)所涉及的用過甚多，這就需要有一個(gè)程序用于整合資源，功能模塊多樣化，對(duì)不同人群的權(quán)限有所區(qū)別，來(lái)保障數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。
（2）教??信息管理：教師信息管理設(shè)計(jì)主要用于修改學(xué)生信息，錄入成績(jī)，查尋教師信息等，通過該模塊，可以查尋教師的授課情況以及資歷。
（3）課程管理：課程管理是教學(xué)的基礎(chǔ)，該模塊可以展示課程的介紹，采用先進(jìn)的3D數(shù)字技術(shù)展示課程介紹，以便于學(xué)生更直觀的了解自己所學(xué)的課程。
（4）選課管理：根據(jù)學(xué)生專業(yè)計(jì)劃，供學(xué)生選擇選修的課程，學(xué)生可以在網(wǎng)上選擇自己所要學(xué)習(xí)的課程，從而體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。
（5）成績(jī)管理：該模塊是體現(xiàn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)課程掌握程度的好壞，是非常重要的環(huán)節(jié)，是學(xué)生能夠順利完成學(xué)業(yè)的重要考評(píng)。學(xué)生可以用于查詢學(xué)分，老師用于考評(píng)學(xué)生學(xué)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，衡量一個(gè)學(xué)生能否順利通過該考試的重要憑證。
（6）信息管理：信息管理是記錄了學(xué)校、師生的個(gè)人信息等，涵蓋非常廣泛，該模塊注重信息的更新與維護(hù)。實(shí)時(shí)更新學(xué)校近期動(dòng)向，教師調(diào)動(dòng)以及學(xué)生課程安排情況等。
（7）教學(xué)互動(dòng)管理：教學(xué)互動(dòng)管理是數(shù)字藝術(shù)教學(xué)系統(tǒng)的核心模塊，該模塊可以是教師更好的引導(dǎo)學(xué)生下載良好的適合學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)，而學(xué)生可以很好地利用該模塊，學(xué)習(xí)教師分享的知識(shí)，更好吸收和消化，學(xué)生可以在該模塊提問，教師進(jìn)行答疑，真正的實(shí)現(xiàn)了教學(xué)互動(dòng)。
4系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
Abstract: aiming at the intersection of our country, big cars, traffic more chaotic phenomenon, focuses on how to use ZigBee technology to build a wireless sensor network and ultimately based on wireless sensor traffic information collection system design. In this paper, according to the development of intelligent transportation system at home and abroad present situation and developing trend, then it introduces wireless sensor network system structure, adopt ZigBee wireless sensor network technology as the carrier, by this way as a foundation, analyzed the ZigBee wireless sensor network architecture, including the network node type and network topology structure, etc, and on the principle of the networking ZigBee technology.
中圖分類號(hào)： TN711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
交通系統(tǒng)要想完善和可靠，就必須要有一個(gè)有效且準(zhǔn)確地交通信息采集系統(tǒng)。交通信息采集系統(tǒng)完成的主要任務(wù)是將從底層采集到的實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)迅速而且準(zhǔn)確地傳送給監(jiān)控中心，然后由它將新的控制決策重新下載到各個(gè)監(jiān)控器中來(lái)對(duì)交通參數(shù)完成優(yōu)化。所以說(shuō)，交通信息采集系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的和歷史統(tǒng)計(jì)的交通流數(shù)據(jù)信息進(jìn)行進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，是智能交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要構(gòu)成元素。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種新興技術(shù)，在交通信息領(lǐng)域的應(yīng)用當(dāng)中極具有創(chuàng)新性和非常廣闊的前景。
具有功耗低、成本低、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全、可靠等特點(diǎn)的短距離無(wú)線通信ZigBee技術(shù)就極其適合應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。將各種交通設(shè)備（包括交通檢測(cè)器）通過ZigBee塊進(jìn)行無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，從而可以建立一個(gè)可靠、實(shí)時(shí)和大范圍內(nèi)可發(fā)揮作用的交通系統(tǒng)。由于ZigBee技術(shù)的成本很低，能量消耗也不大，比現(xiàn)有的其它無(wú)線技術(shù)擁有更多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般是由傳感器節(jié)點(diǎn)(sensor node)、匯聚節(jié)點(diǎn)(sink node)還有就是管理節(jié)點(diǎn)（manager node）這三種節(jié)點(diǎn)組成。我們?cè)诮o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用的是自組織方式，很多隨機(jī)布置在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)將所采集到的數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行傳輸，并在此過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終會(huì)到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)再通過有線或無(wú)線的方式把數(shù)據(jù)傳輸給管理節(jié)點(diǎn)。用戶對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的配置與管理操作是通過管理節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的，同時(shí)也可以通過管理節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)任務(wù)和收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。如圖1所示：
圖1線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)示意圖
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案
本系統(tǒng)總體要實(shí)現(xiàn)的功能是，在十字路口的每一個(gè)入口處布設(shè)有眾多傳感器，進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的檢測(cè)，并根據(jù)相鄰路口車流量情況以及數(shù)據(jù)庫(kù)里保存的以往記錄進(jìn)行綜合考慮，對(duì)交叉口的信號(hào)燈時(shí)間合理分配，完成對(duì)交通信號(hào)燈的控制，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果回饋至其他路口并上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)。
圖2 系統(tǒng)整體工作圖
本系統(tǒng)我們采用的是星型拓?fù)?。它是將每個(gè)十字路口看做一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以節(jié)點(diǎn)為中心構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)交通數(shù)據(jù)采集的小型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以完成交通數(shù)據(jù)采集的功能。本系統(tǒng)選擇用來(lái)進(jìn)行交通信息的檢測(cè)的是巨磁阻傳感器，因?yàn)樗哂休^高的靈敏度。
當(dāng)有車輛通過時(shí)，周圍的地磁場(chǎng)發(fā)生變化，兩個(gè)相距5-10cm的磁阻傳感器開始采集信號(hào)，將變化的磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)放大后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后送入微處理器，處理器立即啟用定時(shí)器記錄下車輛通過的時(shí)刻。然后，處理器接著開始采集后端傳感器的輸出信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到車輛后，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。車輛計(jì)數(shù)工作重新開始，繼續(xù)檢測(cè)下一輛車。系統(tǒng)是利用兩組傳感器來(lái)判斷車輛行駛的方向。最后，采集到的交通信息經(jīng)處理后傳輸至收發(fā)單元，收發(fā)單元再將信號(hào)發(fā)送給無(wú)線傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)。最后，采集到的交通信息經(jīng)處理后傳輸至收發(fā)單元，收發(fā)單元再將信號(hào)發(fā)送給無(wú)線傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)。利用安裝在道路邊上的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，我們不止可以對(duì)車道上行經(jīng)的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)停留在車道上的排隊(duì)車輛長(zhǎng)度。傳感器節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)到的這些信息實(shí)時(shí)的發(fā)送給無(wú)線傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感器匯聚節(jié)點(diǎn)最終綜合以上信息，對(duì)交通信號(hào)進(jìn)行控制。收發(fā)單元?jiǎng)t使用無(wú)線射頻模塊，利用高頻電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
結(jié)論
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理，以及由交通信號(hào)燈顯示控制結(jié)果等基本的功能于一體的傳感器智能化設(shè)計(jì)，具有良好可拓展性。我們選用的巨磁阻傳感器具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、精度高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。但本論文的設(shè)計(jì)研究只是一個(gè)開端，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，還存在很多不足，有待于今后進(jìn)一步研究。
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通過重視交通運(yùn)輸資源對(duì)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)進(jìn)行分析，需要對(duì)其內(nèi)在的關(guān)系進(jìn)行分析，一是對(duì)交通運(yùn)輸資源與交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)系，二是對(duì)交通資源與交通區(qū)位的關(guān)系，三是對(duì)交通運(yùn)輸資源與交通規(guī)劃的關(guān)系，四是對(duì)交通運(yùn)輸資源同其他的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，通過對(duì)這四層關(guān)系的深入分析，能夠很有效地進(jìn)行體現(xiàn)交通運(yùn)輸資源重要性的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)分析。接下來(lái)，筆者將對(duì)這四個(gè)方面的關(guān)系進(jìn)行一一分析。
一、交通運(yùn)輸資源與交通運(yùn)輸?shù)年P(guān)系
交通運(yùn)輸資源是交通運(yùn)輸?shù)那疤釛l件。交通運(yùn)輸資源包括公路，鐵路，航道以及機(jī)車，火車，船舶等不動(dòng)產(chǎn)資源和動(dòng)產(chǎn)資源；還包括從事交通運(yùn)輸工作的人力資源，和交通運(yùn)輸管理體系等軟資源。所以，交通運(yùn)輸資源是交通實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸?shù)氖侄魏颓疤釛l件。交通運(yùn)輸作為一項(xiàng)基本的社會(huì)活動(dòng)以及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，具備以下四個(gè)要素：①交通運(yùn)輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)；①交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施；③交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸對(duì)象（旅客，貨物等）；④交通運(yùn)輸?shù)墓芾砟Ｊ剑芾眢w系。交通運(yùn)輸?shù)墓δ苄杂匈囉诮煌ㄟ\(yùn)輸資源得以實(shí)現(xiàn)。
二、交通運(yùn)輸資源與交通區(qū)位的關(guān)系
何謂交通區(qū)位呢？在進(jìn)行具體分析交通運(yùn)輸資源與交通區(qū)位這兩者的關(guān)系之前，我們先來(lái)介紹一下什么是交通區(qū)位。簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，交通區(qū)位就是指因?yàn)榻煌ú粍?dòng)產(chǎn)資源所具有的成本上的優(yōu)勢(shì)，從而使得交通行為和交通資源集中在一起的區(qū)位。包括有交通區(qū)位線和交通區(qū)位點(diǎn)兩個(gè)部分：交通區(qū)位線比如線路或者通道等；交通區(qū)位點(diǎn)比如車站，廣場(chǎng)，交通樞紐等等。交通資源我們?cè)谡幸呀?jīng)明確介紹，那么接下來(lái)筆者來(lái)說(shuō)一下什么是交通行為。交通行為指的是對(duì)旅客還有貨物的空間轉(zhuǎn)移活動(dòng)的總稱，可以是運(yùn)輸公司提供的營(yíng)利性，服務(wù)性的活動(dòng)，也可以是自身進(jìn)行的活動(dòng)。
交通區(qū)位根據(jù)其存在的性質(zhì)特點(diǎn)可以分為以下五種，分別為：①為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之需要而存在的交通區(qū)位。這是指受社會(huì)經(jīng)濟(jì)之發(fā)展，其他交通區(qū)位的影響，而需要設(shè)立的交通行為與交通資源集中的區(qū)位。這種交通區(qū)位的本質(zhì)的性質(zhì)是雖然有需求，但是還沒有形成實(shí)際存在的交通區(qū)位；②自然或者自發(fā)而形成的交通行為，交通資源集中區(qū)域――交通區(qū)位。這是指沒有政府投資建設(shè)，或者所需要建設(shè)的設(shè)施所需資金特別低而形成的交通區(qū)位。這種交通區(qū)位的本質(zhì)特點(diǎn)是所需要投資的成本極低；③理想交通區(qū)位。這是通過人們的科學(xué)，全面地分析之后，而發(fā)現(xiàn)的最佳，理想的交通行為，交通資源的聚集區(qū)域。這種交通區(qū)位的本質(zhì)特點(diǎn)是經(jīng)過人們的全面，科學(xué)地分析，交通區(qū)位具備更高的正確性，合理科學(xué)性；④計(jì)劃方案中設(shè)定的交通區(qū)位。這是根據(jù)交通運(yùn)輸之發(fā)展而設(shè)定的計(jì)劃方案中存在的交通區(qū)位；⑤人工建設(shè)的交通區(qū)位。這是現(xiàn)實(shí)中實(shí)際存在的一種交通區(qū)位。這種交通區(qū)位的缺點(diǎn)是一旦與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不符合，與交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際發(fā)展情況不符，則無(wú)法改善。
交通運(yùn)輸資源與交通區(qū)位存在以下五種關(guān)系：①互生關(guān)系。即有交通行為，交通資源的地方就一定會(huì)有交通區(qū)位，二者不可分割；②如果僅僅有潛在可能的交通行為或者交通資源而沒有事實(shí)上的交通行為或者交通資源，那么交通區(qū)位就不一定會(huì)存在，因?yàn)樾枰度胍欢ǖ馁Y金進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。比如具有優(yōu)良轉(zhuǎn)運(yùn)能力的港口，如果沒有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，也不會(huì)形成交通區(qū)位；③交通區(qū)位的形成需要完整的交通行為與交通資源。交通運(yùn)輸資源如果僅具備交通運(yùn)輸行為或者交通資源，那么，交通區(qū)位也不會(huì)形成；④因?yàn)榻煌▍^(qū)位的建設(shè)成本普遍較高，所以，如果交通運(yùn)輸資源有限的話，一般情況下也不會(huì)形成交通區(qū)位，因?yàn)橥顿Y與收益不成比例，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)虧損；⑤交通運(yùn)輸資源需要交通區(qū)位，所以只要存在較為頻繁的交通行為以及豐富的交通資源就會(huì)有交通區(qū)位的存在。
三、交通運(yùn)輸資源與交通規(guī)劃的關(guān)系
交通運(yùn)輸是一項(xiàng)消耗大量經(jīng)濟(jì)成本的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。交通運(yùn)輸資源的形成費(fèi)額高昂，所以只有通過合理科學(xué)的交通規(guī)劃才能實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸資源的高效利用，提高運(yùn)輸效率。交通規(guī)劃需要將運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)中的先進(jìn)理念整合進(jìn)來(lái)，保證交通規(guī)劃的合理，科學(xué)?？茖W(xué)，合理的交通規(guī)劃能夠發(fā)現(xiàn)理想的交通區(qū)位并進(jìn)行合理地投資進(jìn)行建設(shè)，發(fā)揮交通運(yùn)輸資源的最大作用，降低運(yùn)輸資源在運(yùn)輸活動(dòng)中的損耗，提高交通運(yùn)輸資源的使用效率。衡量交通規(guī)劃是否合理有一下幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：①規(guī)劃實(shí)施是否及時(shí)全面；②交通行為與交通資源是否能夠與交通區(qū)位成功整合；③交通行為，交通資源與交通區(qū)位是否相適應(yīng)；④規(guī)劃的交通區(qū)位是否在實(shí)踐中收益明顯，是否能夠促進(jìn)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
四、交通運(yùn)輸資源與其他運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系
過去運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)的研究?jī)?nèi)容，缺少對(duì)交通運(yùn)輸資源的分析，所以運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)并不完整?，F(xiàn)代的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)研究加強(qiáng)了對(duì)交通運(yùn)輸資源的重視，所以與交通運(yùn)輸資源相關(guān)的其他運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)的內(nèi)容也多了起來(lái)。隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展，公眾對(duì)于交通運(yùn)輸資源的分配制度以及公平性越來(lái)越關(guān)注。運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)中的資源分配制度，以及公平制度，將在交通運(yùn)輸資源的前提下有所建立，健全完善。
由于部分自然交通資源的可耗竭性和非再生性，也由于人工交通設(shè)施能力增加的突變性和大量投資的沉淀性，以及很多交通資源存在的公益性和準(zhǔn)公共性等特點(diǎn)，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)必須關(guān)注系統(tǒng)外部資源轉(zhuǎn)化為專屬交通資源和已有交通資源的優(yōu)化配置與使用問題，避免交通規(guī)劃、建設(shè)及交通運(yùn)輸活動(dòng)中的資源浪費(fèi)和濫用。任何社會(huì)資源都是有限的，當(dāng)一項(xiàng)資源用作某種用途以后，就減少了其在其他地方使用的機(jī)會(huì)，因此經(jīng)濟(jì)學(xué)特別關(guān)注資源被使用而產(chǎn)生的社會(huì)付出，即機(jī)會(huì)成本。無(wú)論是運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)部的資源，還有可能形成專屬交通資源的外部資源，都是短缺的，要盡可能用較少的交通資源完成社會(huì)經(jīng)濟(jì)所需要的運(yùn)輸位移。交通資源可以從不同角度進(jìn)行分析考察，包括政府關(guān)心的交通資源、交通規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)和人員關(guān)心的交通資源、運(yùn)輸企業(yè)關(guān)心的交通資源、使用者關(guān)心的交通資源和社會(huì)公眾或?qū)W術(shù)界關(guān)心的交通資源等。行業(yè)部門和地方政府首先關(guān)心如何使本系統(tǒng)或地區(qū)獲得更多外部資源，然后才是如何使本系統(tǒng)或地區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸資源效率更高，而中央政府更應(yīng)該關(guān)心如何使交通系統(tǒng)專屬資源和系統(tǒng)外部資源保持平衡，使更大的宏觀系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。交通規(guī)劃和建設(shè)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)把外部資源變?yōu)閷俳煌ㄙY源過程中在時(shí)間、空間和物性三個(gè)維度上的耦合，過去規(guī)劃?rùn)C(jī)構(gòu)主要關(guān)心各運(yùn)輸方式系統(tǒng)內(nèi)專屬資源的使用效率最高，目前也需要更多關(guān)心綜合交通網(wǎng)的效率以及系統(tǒng)與外部環(huán)境的和諧，當(dāng)然規(guī)劃委托主體的不同以及規(guī)劃方法和規(guī)劃程序的不同，也會(huì)使規(guī)劃方案的指向出現(xiàn)差別。運(yùn)輸企業(yè)關(guān)心自身能夠控制或利用的交通資源與其他資源的有效結(jié)合，使核心資源的使用效率最高并形成市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。交通使用者更關(guān)心利用社會(huì)交通資源實(shí)現(xiàn)自己所需要的客貨位移，當(dāng)然自有運(yùn)輸也導(dǎo)致其對(duì)交通工具的擁有。對(duì)于社會(huì)公眾來(lái)說(shuō)，人們會(huì)更關(guān)注交通資源的分配制度和分配的公平性，以及運(yùn)輸業(yè)發(fā)展對(duì)自身生活質(zhì)量的正負(fù)影響。而學(xué)術(shù)界的興趣則可能在于各種資源配置問題中的因果關(guān)系，包括在各種約束條件下和規(guī)則保障條件下如何通過交換實(shí)現(xiàn)交通資源的有效配置，特別是有助于實(shí)現(xiàn)一體化的完整運(yùn)輸鏈條等。
對(duì)交通運(yùn)輸資源的方方面面進(jìn)行認(rèn)真深刻地研究，對(duì)于運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)有著重要的積極作用。能夠推動(dòng)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)科的結(jié)構(gòu)完整，扎實(shí)，內(nèi)容詳盡。同時(shí)，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展對(duì)于交通運(yùn)輸資源的高效利用也有著重大的推動(dòng)作用。目前在我國(guó)，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容是：節(jié)約投資的同時(shí)，加強(qiáng)交通運(yùn)輸?shù)馁Y源補(bǔ)充，新建，技術(shù)提升，改善運(yùn)輸業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理制度，最終擴(kuò)大我國(guó)的運(yùn)輸能力，適應(yīng)高速發(fā)展的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需求。所以，重視基于交通運(yùn)輸資源的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)分析就有重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者希望本文能夠?yàn)榇蠹姨峁﹨⒖迹龠M(jìn)交流，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步！
參考文獻(xiàn)：
兒童注意力通常只能集中二十分鐘左右，多圖形、景象、立體形象會(huì)增加兒童視覺上的趣味性，吸引兒童注意力。在進(jìn)行數(shù)字出版物的設(shè)計(jì)制作時(shí)，要強(qiáng)化互動(dòng)的理念，要理解用戶的體驗(yàn)，從色彩、圖形等幾個(gè)大方而對(duì)界面設(shè)計(jì)進(jìn)行有特色的分析和歸納，對(duì)其藝術(shù)風(fēng)格進(jìn)行深入的研究和闡述。(1)目標(biāo)導(dǎo)向界而對(duì)于兒童教育類的出版物來(lái)說(shuō)，應(yīng)該擁有明確的視覺導(dǎo)向系統(tǒng)(知識(shí)框架)，一種直觀和操作簡(jiǎn)便的界而對(duì)象，把當(dāng)前要使用的操作命令以項(xiàng)目列表的方式顯示在屏幕上，供受教育者按需選擇。根據(jù)兒童的邏輯思維能力，清楚明晰的目標(biāo)導(dǎo)向不僅可以減輕記憶負(fù)擔(dān)，而且易于操作。(2)窗口在窗口的設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量采用單獨(dú)的大窗目顯示，因?yàn)閮和乃季S系統(tǒng)性不強(qiáng)、注意廣度較小，當(dāng)多個(gè)窗目同時(shí)或交替出現(xiàn)時(shí)容易使他們不知所措。而大窗目便于其察看窗目?jī)?nèi)容，能夠形成視覺沖擊、吸引注意力和排除屏幕上其他信息的干擾。(3)圖形化按鈕這一種非常符合兒童思維、認(rèn)知習(xí)慣的交互方式，在數(shù)字教育出版物設(shè)計(jì)中，我們提倡按鈕形象化、圖形化，讓兒童一看就知道點(diǎn)擊可以觸發(fā)哪些動(dòng)作，表達(dá)方式接近自然，易于識(shí)別和理解，削弱了受教育者對(duì)數(shù)字化出版物界而產(chǎn)生的陌生感和神秘感。(4)對(duì)話框是一種彈出式窗目，根據(jù)教學(xué)情景，將教學(xué)內(nèi)容以對(duì)話框的形式展示。在一個(gè)對(duì)話框中設(shè)計(jì)的選項(xiàng)不應(yīng)太多，如果太多，則會(huì)造成使用效率不高、浪費(fèi)屏幕空間等，這時(shí)應(yīng)考慮用其他方式設(shè)計(jì)。
2聲音用戶界面交互性
在兒童教育類數(shù)字出版物中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需求，借助音樂和聲音效果創(chuàng)建一種特殊傳授方式，把兒童帶到特定的氣氛之中，有助于調(diào)動(dòng)情緒，使學(xué)習(xí)過程變得更輕松，豐富兒童的感官享受。語(yǔ)音操作命令，形象化圖標(biāo)相結(jié)合的講解內(nèi)容，及時(shí)的語(yǔ)音信息反饋等。根據(jù)兒童心理特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)的過程渴望互動(dòng)與鼓勵(lì)，因此，在交互設(shè)計(jì)過程中，反饋尤為重要。例如:當(dāng)孩子把手指放在屏幕上某個(gè)圖標(biāo)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的音樂，可以是圖標(biāo)的對(duì)應(yīng)解釋，也可以是對(duì)孩子動(dòng)作的鼓勵(lì)，如答對(duì)了，你真棒，增強(qiáng)界而的交互性。
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）34-7858-04
1 概述
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)和多媒體技術(shù)越來(lái)越被廣泛地應(yīng)用于各種教學(xué)活動(dòng)中，出現(xiàn)了各種網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化的教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)和平臺(tái)，如教學(xué)資源管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、電子教室系統(tǒng)、課程錄播系統(tǒng)、移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)、微課程系統(tǒng)等等。這些技術(shù)的應(yīng)用，有力地促進(jìn)了教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)手段的變革，支撐了信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的有效融合。因此，信息化教學(xué)將成為未來(lái)教學(xué)方法和手段的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。
多媒體電子教室系統(tǒng)是在多媒體技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的面向課堂教學(xué)的一種信息化教學(xué)平臺(tái)，它將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實(shí)踐方法、多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)交互技術(shù)相結(jié)合，使課堂教學(xué)的方式方法得到了傳承、優(yōu)化與創(chuàng)新。通過多媒體教學(xué)系統(tǒng)，教學(xué)者可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)效果以及學(xué)習(xí)者特點(diǎn)等多維因素有的放矢的開展教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)了教學(xué)活動(dòng)的時(shí)效性、提高了教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性的提高，加強(qiáng)了教學(xué)過程交互性，從而增進(jìn)了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。
2 DirectX技術(shù)
DirectX是微軟開發(fā)的多媒體應(yīng)用程序接口（API）（包括圖形，聲音，輸入，網(wǎng)絡(luò)）。Direct代表直接的意思，X代表很多部分，DirectX 就是一系列的 DLL （動(dòng)態(tài)連接庫(kù)）。
微軟的DirectX軟件開發(fā)工具包（SDK）提供了一套優(yōu)秀的應(yīng)用程序編程接口（APIs），這個(gè)編程接口可以提供給你開發(fā)高質(zhì)量、實(shí)時(shí)的應(yīng)用程序所需要的各種資源。DirectX技術(shù)的出現(xiàn)將極大的有助于發(fā)展下一代多媒體應(yīng)用程序和電腦游戲。
微軟開發(fā)DirectX，其最主要的目的之一是促進(jìn)在Windows操作系統(tǒng)上的游戲和多媒體應(yīng)用程序的發(fā)展。在DirectX出現(xiàn)以前，主要的游戲開發(fā)平臺(tái)是MS-DOS，游戲開發(fā)者們?yōu)榱耸顾麄兊某绦蚰軌蜻m應(yīng)各種各樣的硬件設(shè)備而絞盡腦汁。自從有了DirectX，游戲開發(fā)者們便可以獲益于Windows平臺(tái)的設(shè)備無(wú)關(guān)性，而又不失去直接訪問硬件的特性。DirectX主要的目的就是提供象MS-DOS一樣簡(jiǎn)潔的訪問硬件的能力，來(lái)實(shí)現(xiàn)并且提高基于MS-DOS平臺(tái)應(yīng)用軟件的運(yùn)行效果，并且為個(gè)人電腦硬件的革新掃除障礙。
另一方面，微軟公司開發(fā)DirectX是為了在當(dāng)前或今后的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上提供給基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用程序以高表現(xiàn)力、實(shí)時(shí)的訪問硬件的能力。DirectX在硬件設(shè)備和應(yīng)用程序之間提供了一套完整一致的接口，以減小在安裝和配置時(shí)的復(fù)雜程度，并且可以最大限度的利用硬件的優(yōu)秀特性。通過使用DirectX所提供的接口，軟件開發(fā)者可以盡情的利用硬件所可能帶來(lái)的高性能，而不用煩惱于那些復(fù)雜而又多變的硬件執(zhí)行細(xì)節(jié)。
DirectX介于硬件和Windows應(yīng)用程序之間，能夠主動(dòng)探測(cè)硬件的性能，當(dāng)可以用硬件完成時(shí)，就直接通過硬件工作，如果硬件不支持，就通過軟件模擬實(shí)現(xiàn)。如圖1 DirectX和應(yīng)用程序的關(guān)系（HAL是硬件抽象層，HEL是硬件仿真層/軟件模擬層）。
DirectX9.0 for Managed Code包含以下幾個(gè)主要的組成部分：
lDirect3D Graphics提供在二維領(lǐng)域產(chǎn)生三維效果的專用的程序接口。
lDirectDraw它是DirectX所有組件中最重要的一個(gè)，主要用于渲染和二維繪圖。
lDirect Input用于處理一切設(shè)備的輸入，除此之外還支持力反饋設(shè)備。
lDirectPlay屬于DirectX的網(wǎng)絡(luò)組件，主要應(yīng)用在開發(fā)網(wǎng)絡(luò)游戲中。
lDirectSound這是DirectX的音頻組件，能夠播放音頻文件和采集聲音。
lAudio video Playback對(duì)音頻和視頻文件的播放進(jìn)行控制。
DirectDraw是DirectX軟件開發(fā)工具箱（SDK）大家族中的一部分，是SDK中最重要的部件。SDK是微軟公司所提供的軟件開發(fā)工具包Software Develop Kits，SDK提供了非常豐富的健壯和可靠的應(yīng)用程序接口，它廣泛支持所有基于.net平臺(tái)的編程語(yǔ)言，Windows Media Encoder（Windows Media 編碼器）就是使用Windows Media Encoder SDK進(jìn)行開發(fā)的，使用Windows Media Encoder SDK可以開發(fā)出具有特色的屏幕錄制功能的應(yīng)用程序。
通過以下幾個(gè)步驟可以實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的屏幕錄制功能：
1）捕獲多媒體流
Windows Media Encoder的源可以是設(shè)備也可以是文件，設(shè)備可以是屏幕，使用IWMEncSource 從屏幕中裝載流，使用IWMEncSourceGroup可以添加流到源組中。
2）創(chuàng)建Windows Media Encoder 對(duì)象
通過創(chuàng)建一個(gè)Windows Media Encoder 對(duì)象實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體流的編碼，因?yàn)橐跃幋a時(shí)是不要顯示W(wǎng)indows Media Encoder用戶界面（UI）的，所以直接創(chuàng)建一個(gè)WMEncoder 對(duì)象。
3）選擇編碼過程的配置文件
Windows Media Encoder 提供的缺省的配置文件不一定符合要求，也不可以被編輯或者刪除，因此用戶創(chuàng)建自己的配置文件指定編解碼率，指定輸出流的速率。使用IWMEncProfileCollection 來(lái)管理配置文件。
4）指定輸出
通過以上三個(gè)步驟可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕的采集和編碼，最后需要將編碼后的流媒體輸出，SDK可以提供輸出的方式為流或者是文件，如果是文件的話，可以通過IWMEncFile可以指定存檔的文件名的存儲(chǔ)位置。
5）增加選擇性的描述信息
為了保證自己錄制的屏幕文件的版權(quán)，通過在SDK中創(chuàng)建IWMEncAttributes對(duì)象指定自定義的編碼內(nèi)容的信息。創(chuàng)建IWMEncDisplayInfo對(duì)象能顯示編碼內(nèi)容的信息。
3 Socket技術(shù)
3.1 Socket編程原理
TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基本通信協(xié)議。TCP/IP是一個(gè)四層的分層體系結(jié)構(gòu)，分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。高層為傳輸控制協(xié)議，負(fù)責(zé)聚集信息或把文件拆分成更小的包。這些包通過網(wǎng)絡(luò)傳送到接收端的傳輸層，接收端的傳輸層把包還原為原始文件。
3.1.1 面向連接的TCP協(xié)議
TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是基于連接的協(xié)議，它的主要作用是在不可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上為應(yīng)用層提供面向連接的、端到端的可靠字節(jié)流服務(wù)。
TCP協(xié)議是一種面向連接的運(yùn)輸協(xié)議，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)首先必須和對(duì)方建立一條可靠的運(yùn)輸連接， 一條TCP連接是由發(fā)送方套接字和接收方套接字來(lái)唯一標(biāo)識(shí)的，即TCP連接用四元祖（即源端IP地址，源端口號(hào)，目的端IP地址、目的端口號(hào)）來(lái)唯一標(biāo)識(shí)。
TCP服務(wù)的特征如下：1）TCP數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)是全雙工的；2）TCP連接是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的；3）TCP連接是面向字節(jié)流的；4）TCP實(shí)體支持?jǐn)?shù)據(jù)緩沖和立即發(fā)送；5）TCP提供緊急數(shù)據(jù)功能。
對(duì)可靠性要求高的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)往往使用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。
3.1.2 面向非連接的UDP協(xié)議
UDP（User Data Protocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是與TCP相對(duì)應(yīng)的協(xié)議。它是一種無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，提供面向事務(wù)的簡(jiǎn)單不可靠信息傳送服務(wù)。它不與對(duì)方建立連接，而是直接把數(shù)據(jù)包發(fā)送過去。UDP協(xié)議使用端口分辨運(yùn)行在同一臺(tái)設(shè)備上的多個(gè)應(yīng)用程序。
UDP協(xié)議的主要作用是將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量壓縮成數(shù)據(jù)報(bào)的形式。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)報(bào)就是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸單位。每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的前8個(gè)字節(jié)用來(lái)包含報(bào)頭信息，剩余字節(jié)則用來(lái)包含具體的傳輸數(shù)據(jù)。由于UDP的特性：它不屬于連接型協(xié)議，因而具有資源消耗小，處理速度快的優(yōu)點(diǎn)。
UDP和TCP協(xié)議使用端口號(hào)為不同的應(yīng)用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)同一時(shí)刻內(nèi)多項(xiàng)應(yīng)用同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的支持。數(shù)據(jù)發(fā)送一方（可以是客戶端或服務(wù)器端）將數(shù)據(jù)報(bào)通過源端口發(fā)送出去，而數(shù)據(jù)接收一方則通過目標(biāo)端口接收數(shù)據(jù)。有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只能使用預(yù)先為其預(yù)留或注冊(cè)的靜態(tài)端口；而另外一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用則可以使用未被注冊(cè)的動(dòng)態(tài)端口。因?yàn)閳?bào)頭使用兩個(gè)字節(jié)存放端口號(hào)，所以端口號(hào)的有效范圍是從0到65535。一般來(lái)說(shuō)，大于49151的端口號(hào)都代表動(dòng)態(tài)端口。
數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度是指包括報(bào)頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總字節(jié)數(shù)。因?yàn)閳?bào)頭的長(zhǎng)度是固定的，所以該域主要被用來(lái)計(jì)算可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)部分（又稱為數(shù)據(jù)負(fù)載）。數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度根據(jù)操作環(huán)境的不同而各異。從理論上說(shuō)，包含報(bào)頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)。不過，一些實(shí)際應(yīng)用往往會(huì)限制數(shù)據(jù)報(bào)的大小，有時(shí)會(huì)降低到8192字節(jié)。
UDP協(xié)議使用報(bào)頭中的校驗(yàn)值來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。校驗(yàn)值首先在數(shù)據(jù)發(fā)送方通過特殊的算法計(jì)算得出，在傳遞到接收方之后，還需要再重新計(jì)算。如果某個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中被第三方篡改或者由于線路噪音等原因受到損壞，發(fā)送和接收方的校驗(yàn)計(jì)算值將不會(huì)相符，由此UDP協(xié)議可以檢測(cè)是否出錯(cuò)。這與TCP協(xié)議是不同的，后者要求必須具有校驗(yàn)值。雖然UDP提供有錯(cuò)誤檢測(cè)，但檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，UDP不做錯(cuò)誤校正，只是簡(jiǎn)單地把損壞的消息段扔掉，或者給應(yīng)用程序提供警告信息。
UDP協(xié)議的特征如下：
1）UDP是一個(gè)無(wú)連接協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)之前源端和終端不建立連接，當(dāng)UDP想傳送時(shí)就簡(jiǎn)單地去抓取來(lái)自應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，并盡可能快地把它扔到網(wǎng)絡(luò)上。在發(fā)送端，UDP傳送數(shù)據(jù)的速度僅僅是受應(yīng)用程序生成數(shù)據(jù)的速度、計(jì)算機(jī)的能力和傳輸帶寬的限制；在接收端，UDP把每個(gè)消息段放在隊(duì)列中，應(yīng)用程序每次從隊(duì)列中讀一個(gè)消息段；
2） 由于傳輸數(shù)據(jù)不建立連接，因此也就不需要維護(hù)連接狀態(tài)，包括收發(fā)狀態(tài)等，因此一臺(tái)服務(wù)機(jī)可同時(shí)向多個(gè)客戶機(jī)傳輸相同的消息；
3）UDP信息包的標(biāo)題很短，只有8個(gè)字節(jié)，相對(duì)于TCP的20個(gè)字節(jié)信息包，額外開銷很小。
4）吞吐量不受擁擠控制算法的調(diào)節(jié)，只受應(yīng)用軟件生成數(shù)據(jù)的速率、傳輸帶寬、源端和終端主機(jī)性能的限制。
5）UDP使用盡最大努力交付，即不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持復(fù)雜的鏈接狀態(tài)表（這里面有許多參數(shù)）。
6）UDP是面向報(bào)文的。發(fā)送方的UDP對(duì)應(yīng)用程序交下來(lái)的報(bào)文，在添加首部后就向下交付給IP層。既不拆分，也不合并，而是保留這些報(bào)文的邊界，因此，應(yīng)用程序需要選擇合適的報(bào)文大小。
UDP和TCP協(xié)議的主要區(qū)別是兩者在如何實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳遞方面不同。
TCP協(xié)議中包含了專門的傳遞保證機(jī)制，當(dāng)數(shù)據(jù)接收方收到發(fā)送方傳來(lái)的信息時(shí)，會(huì)自動(dòng)向發(fā)送方發(fā)出確認(rèn)消息；發(fā)送方只有在接收到該確認(rèn)消息之后才繼續(xù)傳送其它信息，否則將一直等待直到收到確認(rèn)信息為止。
與TCP不同，UDP協(xié)議并不提供數(shù)據(jù)傳送的保證機(jī)制。如果在從發(fā)送方到接收方的傳遞過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的丟失，協(xié)議本身并不能做出任何檢測(cè)或提示。因此，通常把UDP協(xié)議稱為不可靠的傳輸協(xié)議。
相對(duì)于TCP協(xié)議，UDP協(xié)議的另外一個(gè)不同之處在于如何接收突發(fā)性的多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)。不同于TCP，UDP并不能確保數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收順序。事實(shí)上，UDP協(xié)議的這種亂序性基本上很少出現(xiàn)，通常只會(huì)在網(wǎng)絡(luò)非常擁擠的情況下才有可能發(fā)生。
因?yàn)閁DP具有TCP所望塵莫及的速度優(yōu)勢(shì)。雖然TCP協(xié)議中植入了各種安全保障功能，但是在實(shí)際執(zhí)行的過程中會(huì)占用大量的系統(tǒng)開銷，無(wú)疑使速度受到嚴(yán)重的影響。反觀UDP由于排除了信息可靠傳遞機(jī)制，將安全和排序等功能移交給上層應(yīng)用來(lái)完成，極大降低了執(zhí)行時(shí)間，使速度得到了保證。
UDP適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù)、對(duì)可靠性要求不高的應(yīng)用環(huán)境。因?yàn)閁DP協(xié)議沒有連接的過程，所以它的通信效果高；但它的可靠性不如TCP協(xié)議高。
TCP協(xié)議和UDP協(xié)議各有所長(zhǎng)、各有所短，適用于不同要求的通信環(huán)境。由于本系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，所以采用的是UDP協(xié)議。
4 其它主要技術(shù)
對(duì)于電子教室系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要的技術(shù)除了DirectX和Socket外，還需要包含以下的功能或技術(shù)。
4.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)功能能使教師機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和學(xué)生機(jī)協(xié)同工作，互相配合。在一個(gè)多媒體網(wǎng)絡(luò)教室里，教學(xué)演示是最重要的教學(xué)功能，它的實(shí)現(xiàn)是通過教師機(jī)抓取屏幕、壓縮、傳送、學(xué)生機(jī)接收、回放而成。這個(gè)過程的效果主要取決于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)效果。因?yàn)榻處煓C(jī)的處理能力通常和學(xué)生機(jī)不一樣，如果教師機(jī)處理速度很快，不斷地給學(xué)生機(jī)發(fā)送屏幕，而學(xué)生機(jī)來(lái)不及處理勢(shì)必導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞，所以有效平衡網(wǎng)絡(luò)中各部分處理速度是十分關(guān)鍵的。電子教室通過控制教師機(jī)抓屏和發(fā)送速度達(dá)到了有效平衡。
4.2多任務(wù)調(diào)度技術(shù)
多任務(wù)調(diào)度充分挖掘Windows的多線程與多任務(wù)的性能，通過核心處理程序的監(jiān)管，合理分配作業(yè)調(diào)度，控制系統(tǒng)工作的性能，合理分配系統(tǒng)作業(yè)，不至因?yàn)槟稠?xiàng)作業(yè)太忙而影響用戶的正常操作。采用多線程技術(shù)，教室端不但可監(jiān)聽學(xué)生端的請(qǐng)求，而且也能對(duì)學(xué)生端的請(qǐng)求作出回應(yīng)。當(dāng)然，這里因多線程技術(shù)的使用，不可避免的會(huì)產(chǎn)生這樣的問題：線程的增多導(dǎo)致系統(tǒng)資源的占用越來(lái)越多，系統(tǒng)的開銷也越來(lái)越大，勢(shì)必對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為此，程序員還應(yīng)使用線性池，不但能避免資源的不足，還能提高服務(wù)器的工作效率，整體提高了教學(xué)演示的效率。
4.3核心對(duì)象控制技術(shù)
核心對(duì)象控制通過修改WIN32的相關(guān)系統(tǒng)文件，掌握操作系統(tǒng)狀態(tài)的變化，及時(shí)變換應(yīng)用軟件的狀態(tài)以適應(yīng)，保持操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序狀態(tài)一致。當(dāng)廣播方和被廣播方顯示分辨率及色彩數(shù)不一致或廣播方已動(dòng)態(tài)改變時(shí)能及時(shí)調(diào)整被廣播方以使所有狀態(tài)保持一致。
4.4禁用熱鍵技術(shù)
通過對(duì) Windows操作系統(tǒng)文件的改寫，禁止學(xué)生通過熱鍵中斷電子教室程序；在教學(xué)演示時(shí)，可以防止學(xué)生使用 Alt+Tab、 Ctrl+Alt+Del等操作鍵中斷系統(tǒng)執(zhí)行影響軟件的使用。防止學(xué)生用Ctrl+Alt+Del熱鍵截殺系統(tǒng)軟件，保證系統(tǒng)的安全。學(xué)生端程序啟動(dòng)后將自動(dòng)從任務(wù)列表中隱藏電子教室程序運(yùn)行信息，避免學(xué)生敲擊CTRL+ALT+DEL，取消程序運(yùn)行，保證教學(xué)的正常進(jìn)行。
4.5原始輸入接管技術(shù)
接管原始輸入線程實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備資源捕獲與模擬，通過對(duì) Windows操作系統(tǒng)原始輸入線程的控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源的捕獲和模擬，將有關(guān)資源信息傳送給相關(guān)程序，使應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)保持完全一致，沒有因鼠標(biāo)形狀和鍵盤狀態(tài)等不同造成操作不便。遙控雙方的鼠標(biāo)形狀會(huì)隨對(duì)方改變，不至于因?yàn)椴恢缹?duì)方鼠標(biāo)狀態(tài)而不知如何操作，如使用繪圖軟件和改變窗口大小等。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文列舉了在基于局域網(wǎng)的多媒體電子教室系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，對(duì)相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)的流程進(jìn)行了梳理，對(duì)實(shí)際的電子教室系統(tǒng)開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
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目前，交流伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人等領(lǐng)域，在這些要求高精度，高動(dòng)態(tài)性能以及小體積的場(chǎng)合，應(yīng)用交流永磁同步電機(jī)（PMSM）的伺服系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)。PMSM本身不需要?jiǎng)?lì)磁電流，在逆變器供電的情況下，不需要阻尼繞組，效率和功率因數(shù)都比較高，而且體積較同容量的異步電機(jī)小。近幾年來(lái)，隨著微電子和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的交流伺服系統(tǒng)采用了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和智能功率模塊（IPM），從而實(shí)現(xiàn)了從模擬控制到數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變。促使交流伺服系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。本文介紹了一種永磁同步電機(jī)的伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，它采用F240DSP作為控制芯片，同時(shí)采用定子磁場(chǎng)定向原理（FOC）進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，性能可靠，并已成功地應(yīng)用于實(shí)際的伺服控制系統(tǒng)中。
圖1 系統(tǒng)控制框圖
1 PMSM數(shù)學(xué)模型
永磁電機(jī)可分為兩種：一種輸入電流為方波，也稱為無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）；另一種輸入電流為正弦波，也稱為永磁同步電機(jī)（PMSM）。本文針對(duì)后者的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為建立永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸（dq軸）數(shù)學(xué)模型，作如下假定：
1）忽略電機(jī)鐵心的飽和；
2）不計(jì)電機(jī)的渦流和磁滯損耗；
3）轉(zhuǎn)子沒有阻尼繞組。
在上述假定下，以轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)（軸）表示的電機(jī)電壓方程如下：
定子電壓方程
ud=Rsid＋pψd－ωeψq （1）
uq=Rsiq＋pψq＋ωeψd （2）
定子磁鏈方程
ψd=Ldid＋ψf （3）
ψq=Lqiq （4）
電磁轉(zhuǎn)矩方程
Tem=3/2Pn[ψfiq＋(Ld－Lq)idiq] （5）
電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程
J(dwm/dt)=Tem－TL （6）
式中：ud，uq為d，q軸電壓；
id，iq為d，q軸電流；Ld，Lq為定子電感在d，q軸下的等效電感；
Rs為定子電阻；
ωe為轉(zhuǎn)子電角速度；
ψf為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)鏈過定子繞組的磁鏈；
p為微分算子；
Pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)；
ωm為轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速；
J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
2 矢量控制策略
上述方程是通過a，b，c坐標(biāo)系統(tǒng)到d，q轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系統(tǒng)的變換得到的。這里取轉(zhuǎn)子軸為d軸，q軸順著旋轉(zhuǎn)方向超前d軸90°電角度。其坐標(biāo)變換如下。
2.1 克拉克（CLARKE）變換
2.2 帕克（PARK）變換
從轉(zhuǎn)子坐標(biāo)來(lái)看，對(duì)于定子電流可以分為兩部分，即力矩電流iq和勵(lì)磁電流id。因此，矢量控制中通常使id=0來(lái)保證用最小的電流幅值得到最大的輸出轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，式（6）的電機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為
Tem=（3/2）Pnψfiq （11）
由式（11）看出，Pn及ψf都是電機(jī)內(nèi)部參數(shù)，其值恒定，為獲得恒定的力矩輸出，只要控制iq為定值。從上面dq軸的分析可知，iq的方向可以通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子軸來(lái)確定。從而使永磁同步電機(jī)的矢量控制大大簡(jiǎn)化。圖1是其系統(tǒng)的控制框圖，該系統(tǒng)可以工作于速度給定和位置給定模式下，并且PWM調(diào)制方法采用空間矢量調(diào)制法。
3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
3.1 硬件設(shè)計(jì)
3.1.1 DSP以及周邊資源
以DSP為核心的伺服系統(tǒng)硬件如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)的控制電路由DSP組成。DSP作為控制核心，接受外部信息后判斷伺服系統(tǒng)的工作模式，并轉(zhuǎn)換成逆變器的開關(guān)信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)隔離電路后直接驅(qū)動(dòng)IPM模塊給電機(jī)供電。另外EEPROM用于參數(shù)的保存和用戶信息的存儲(chǔ)。
3.1.2 功率電路
整個(gè)主電路先經(jīng)不控整流，后經(jīng)全橋逆變輸出。逆變器選用IGBT的智能控制模塊。模塊內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，并設(shè)計(jì)有過電壓、過電流、過熱、欠電壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路。系統(tǒng)的輔助電源采用開關(guān)電源，主要供電包括6路開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電源，DSP，IO接口控制芯片的電源和采樣LEM。
3.1.3 電流采樣電路
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求至少采用兩相電流，由于負(fù)載的對(duì)稱性，故采樣ib和ic兩相電流。采樣電路采用霍爾傳感器并經(jīng)模擬電路處理在±5V的電壓范圍內(nèi)，再經(jīng)雙極性A/D轉(zhuǎn)換芯片后送入DSP內(nèi)。
3.1.4 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路
電機(jī)反饋采用增量式光電編碼器，該編碼器分辨率為2500脈沖/轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)包括A，B，Z，U，V，W等脈沖，其中A和B信號(hào)互差90°（電角度），DSP通過判斷A和B的相位和個(gè)數(shù)可以得到電機(jī)的轉(zhuǎn)向和速度。通過采集這些信號(hào)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。另外U，V，W三相互差120°（電角度），用于在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。
3.1.5 保護(hù)電路
系統(tǒng)在主電路中設(shè)置了過壓、欠壓、IGBT故障、電機(jī)過熱、IPM過熱、編碼器故障檢測(cè)等保護(hù)，故障信號(hào)經(jīng)邏輯電路后可直接封鎖開關(guān)脈沖，同時(shí)通過DSP的I/O口輸入，通過軟件檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
DSP伺服控制程序由3個(gè)部分組成：主程序、定時(shí)采樣程序和DSP與周邊資源的數(shù)據(jù)交換程序。
3.2.1 主程序
主程序內(nèi)完成系統(tǒng)的初始化，I/O接口控制信號(hào)，DSP內(nèi)各個(gè)控制模塊寄存器的設(shè)置等，然后進(jìn)入循環(huán)程序。
3.2.2 定時(shí)采樣程序
定時(shí)采樣程序是整個(gè)伺服控制程序的核心，在這里實(shí)現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)的采樣以及矢量控制、PWM信號(hào)生成、各種工作模式選擇和I/O的循環(huán)掃描。其中，每個(gè)采樣周期完成電流環(huán)的采樣，開關(guān)信號(hào)的輸出，速度環(huán)和位置環(huán)控制。PWM控制信號(hào)采用規(guī)則采樣PWM調(diào)制方法生成，在每個(gè)采樣周期中對(duì)每相電流進(jìn)行一次誤差判斷以決定下個(gè)周期開關(guān)管的占空比。
3.2.3 數(shù)據(jù)交換程序
數(shù)據(jù)交換程序主要包括與上位機(jī)的通信程序，EEPROM中參數(shù)的存儲(chǔ)，控制器鍵盤值的讀取和顯示程序。其中通信采用串行通信接口，根據(jù)特定的通信協(xié)議接受上位機(jī)的指令，并根據(jù)要求傳送參數(shù)。鍵盤每隔0.2ms掃描一次，更新顯示。
4 試驗(yàn)結(jié)果
上述伺服系統(tǒng)采用交流永磁同步伺服電機(jī)，其額定功率2.5kW，額定電流10A，額定轉(zhuǎn)速2000r/min，額定轉(zhuǎn)矩6N·m，定子電感8.5mH，定子電阻2.8Ω。圖3為空載下電機(jī)額定速度的起動(dòng)波形，通過仿真獲得。圖4是定子電流的dq分量起動(dòng)波形，通過仿真獲得。圖5是空載起動(dòng)時(shí)的B相電流波形。圖6是電機(jī)帶載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的B相電流波形。
1 前言
城市軌道交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)是行車組織和客運(yùn)組織重要的輔助設(shè)備，是保證運(yùn)輸安全、應(yīng)對(duì)緊急事態(tài)的重要手段。目前可用于組網(wǎng)的系統(tǒng)有數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控。前者技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，在工程中得到廣泛應(yīng)用，但由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中信息流的形態(tài)沒有變，仍為模擬的視頻信號(hào)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是一種單功能、單向、集總方式的信息采集網(wǎng)絡(luò)，介質(zhì)專用的特點(diǎn)，具有一定的局限性，要滿足更高的要求，必須采用數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
