第 8 章    学校现代教育技术环境

现代教育技术环境是指在教与学的实践活动中，所涉及的系统化的信息技术设施与条件。即实现教学信息呈现与教学资源共享、有利于学生主动参与和协作讨论、有利于信息反馈和教师调控的现代化教学环境。随着多媒体技术和网络技术的发展以及校园网络的逐渐普及，学校的现代教育技术环境大为改善，为教师运用现代教育理论、教学模式和教学方法提供了优良的支持平台，十分有利于高素质、创造性人才的培育与成长。本章在介绍校园网络基本结构与应用的基础上，讨论多媒体教室、网络机房、微格教室的基本组成与实施。

8.1 校园网络

8.1.1 校园网络的结构

一、 Intranet

进入 20 世纪 90 年代以来，计算机网络已成为全球信息产业的基础。 1994 年前后，一个新名词 ——Intranet 在国内外各种计算机媒体上频频出现，成为最热门的话题之一。

所谓 Intranet ，就是一类基于 Internet 技术的企业内部网络，它通过防火墙与 Internet 连接。在 Intranet 中，除了能够完成传统局域网的所有操作外，还可以实现 Web 浏览、 FTP 文件传输、 E-mail 收发、 BBS 讨论和聊天等原本在 Internet 上才能实现的功能。图 8 － 1 为 Intranet 的结构示意图。

二、校园网络概念

校园网络 (Campus Network) 是一个发展的概念，通常是指利用网络设备、通讯媒质和相应的协议 ( 例如 TCP/IP 协议等 ) 以及各类系统管理软件，将校园内计算机和各种终端设备有机地集成在一起，同时又通过防火墙 (Firewall) 与外部的 Internet 网络连接，以用于教学、科研、学校管理、信息资源共享和远程教育等方面工作的局域网。可见，校园网络是 Internet 技术在学校中的一个典型应用，换言之，校园网络就是一个特殊的 Intranet 。

校园网络一般采用 “ 主干加分支 ” 的结构，利用高速网络技术构建整个校园主干网，其中包含一个或多个的出口连接外部 Internet ，学校各部门的局域网或计算机终端则作为校园网的分支通过交换设备或集中设备连接到学校的主干网上。目前常见的主干技术主要有以下三种：

快速以太网 / 千兆以太网（ Fast Ethernet/Gigabit Ethernet ）技术：以太网是目前使用最广泛的网络技术，目前传输速度可达 1000Mbps ，由于千兆以太网和过去大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并以易掌握和管理、升级费用低等优势发展成为主流网络技术。随着千兆以太网技术的不断完善，尤其是对多媒体信息传输的改善，大、中、小学在建设校园网时越来越多地把千兆以太网作为首选的主干技术。

FDDI 光纤分布式数据接口（ Fiber Distributed Data Interface ）技术： FDDI 技术是目前局域网主干技术中传输速率较高的组网技术，它采用光纤为传输媒质，传输速率高达 100Mbps ，并使用双环结构和链路恢复等故障容错技术。虽然 FDDI 技术具有许多优点，但其网络协议比较复杂，安装和管理相对困难，而且价格比较昂贵，这些都是制约其发展的因素。

ATM 异步传输模式（ Asynchronous Transfer Mode ）技术： ATM 技术采用信元交换技术，能提供较大的网络带宽，支持多媒体信息的传输。 ATM 技术目前还不很成熟，而且价格昂贵、技术复杂，但由于其在多媒体信息传输方面的优势，正日益受到人们的关注和重视，有不少高校的校园网采用 ATM 网络作为主干网。

三、校园网络的硬件组成

校园网的硬件通常有服务器、工作站、网间互联设备、传输媒质等部分组成。

1 ． 服务器

服务器（ Server ）是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机。由于服务器是针对具体的网络应用而特别制定的，所以在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面比普通计算机要强。服务器根据其在网络中所执行的任务不同可分为： Web 服务器、数据库服务器、视频服务器、 FTP 服务器、 Mail 服务器、打印服务器、网关服务器、域名服务器等等。上述服务器既可以安装在同一台物理服务器上，也可以分别安装在多台物理服务器上。对于小型的校园网络，往往把 Web 服务、 FTP 服务、数据库服务等集于一台服务器上。

2 ． 工作站

在校园网中，工作站（ Workstation ）是一台客户机，即网络服务的一个用户。但有时也将工作站当作一台特殊应用的服务器使用，如打印机或备份磁带机的专用工作站。工作站一般通过网卡连接网络，并需安装相关的程序与协议才可以访问网络资源。

3 ． 网络互联设备

（ 1 ） 集线器（ HUB ）：集线器是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备。 HUB 主要提供信号放大和中转的功能，把一个端口接收的信号向所有端口分发出去，有些集线器还可以通过软件对端口进行配置和管理。通常集线器到各节点间的连接使用双绞线、光纤、同轴电缆等，端口的数量从 4 个到 24 个不等，如果网络中计算机的数目较多，可将集线器级联使用或选用可堆叠集线器。

（ 2 ） 交换机（ Switch ）：交换机的外形与集线器很接近，也是一个多端口的连接设备，主要区别在于：从工作方式看，集线器采用广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收到信息，容易产生广播风暴。当网络规模较大时，网络性能会受到严重影响。而当交换机工作的时候，只有发出请示的端口和目的端口之间相互响应，而不影响其他端口（即点对点方式）。从带宽看 , 集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；而交换机每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时，并不影响其他端口的工作，因此，交换机的数据传送速率通常要比集线器快很多。此外，学校网络中心的核心交换机往往还具有路由功能。

（ 3 ） 路由器（ Router ）：路由器是连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行 “ 翻译 ” ，以使它们能够相互 “ 读 ” 懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。通常路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能，数据通道功能一般由硬件来完成，控制功能一般用软件来实现。

（ 4 ） 网关（ Gateway ）：网关是网络连接设备的重要组成部分，它不仅具有路由的功能，而且能对两个网络段中使用不同传输协议的数据进行互相的翻译转换，从而使不同的网络之间能进行互联。网关一般是一台专用的计算机，该机器上配置有实现网关功能的软件，这些软件具有网络协议转换、数据格式转换等功能。

（ 5 ） 防火墙（ Firewall ）：是指一种将内部网和公众访问网 ( 如 Internet) 分开的硬件或软件技术。防火墙对流经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口，而且它还能禁止特定端口的流出通信，封锁特洛伊木马等程序。最后，它可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。防火墙有不同类型，一个防火墙可以是硬件自身的一部分，如路由器，你可以将因特网连接和计算机都插入其中。防火墙也可以在一个独立的机器上运行的软件，该机器作为它背后网络中所有计算机的代理和防火墙。对于直接连在因特网的 PC 机可以使用个人防火墙软件。

4 ． 常用的网络传输媒质

（ 1 ） 双绞线（ Twisted Pair ）：是由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕在一起而成的网络传输介质。它的原理是：如果外界电磁信号在两条导线上产生的干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会相互抵消。常用的无屏蔽层双绞线由 4 对双绞线和一个塑料护套构成。由于线缆的长度受到衰减的严重限制，所以在当前的技术下，传输数据的距离一般限定在 100 米 范围内，双绞线是目前局域网中使用最多的传输媒质。

（ 2 ） 光纤（ Fiber ）：光纤是以光脉冲的形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的网络传输介质。它由纤维芯、包层和保护套组成。光纤按其传输方式可分为单模光纤（直线传播）和多模光纤（折射传播）。单模光纤较多模光纤具有更高的容量和更大的传输距离，但价格比较昂贵。光纤具有极高的传输带宽，目前技术可以 1000Mbps 以上的速率进行传输。光纤的衰减极低，抗电磁干扰能力很强，所以传输距离可达 20 公里 以上。但价格高，安装复杂和精细，需要使用专门的光纤连接器和转换器。

8.1.2 校园网络的功能

校园网络最初的概念是以硬件集成为主，即只是一个硬件平台，到第二阶段又提出以教学应用软件集成为主的软件建网的校园网概念，这也是当今大多数校园网所采用的模式。现在，越来越多的人发现，硬件加软件的模式还远不能发挥出校园网的优势，校园网应该建构在全新的教育模式上，而不应依附于传统的教学模式，所以诞生了 “ 硬件 + 软件 + 现代教育 ” 模式的新一代校园网概念。因此建设校园网的真正目的在于为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的高速多媒体网络。

一、信息发布

学校的 Web 主页犹如学校的一个窗口，学校可以通过这扇窗口向世界各地的人们充分展示学校的形象。一般说来，学校主页的主要内容应包括：学校历史、院系、部门介绍、专业设置、招生与分配信息、教学与科研信息等等。学校主页上可以发布学校的各种重大事件，会议通知和安排，也可以发布各种公文，这样既节省了时间和费用，又增强了公示的效果。

二、教学应用

校园网的主要功能就是教学应用，它可以由网络教学平台提供支持，以网络教学信息资源库作为信息来源，运用多种网络工具完成网络教学任务。

（ 1 ） 网络教学支持平台：网络教学支持平台是学校开展网络教学活动的支撑系统，它可以包括网络备课、网络授课、网上课程学习、网上练习、在线考试、虚拟实验室、网络教学评价、作业递交与批改、课程辅导答疑、师生交流、教学管理等模块。因此一个完整的网络教学平台应具备以下功能：

具备支持教师备课、授课、提问答疑与讨论、作业布置与批改、题库维护、组织考试与活动、试卷分析等功能。

具备支持学生选课、学习、递交作业、提问、讨论、实验、资料查阅、考试等功能。

具备支持基于流媒体的网络实时与非实时授课系统。

具备支持教务人员进行学生管理、课程管理、资料管理、教学质量分析等功能。

具备支持教师通过各种网络工具，相互之间或与外校的教师之间进行教学方法、教学艺术的交流与探讨。

具备支持连接 Internet ，实现远程教育。利用远程教学方式，使得那些受客观条件限制的学校的学生学习别的学校的课程成为可能。

（ 2 ） 教学信息资源库：教学信息资源库是学校进行网络教学的重要组成部分，它包括多媒体素材库、教案库、课件库、试题库、学科资料库等等。同时资源库还应师生提供全文检索、属性检索，提供资源的增减与归类，还可以提供压缩打包下载等功能。

三、管理应用

建立在校园网络基础上的学校管理信息系统 (MIS) 可以为学校在人事、教务、财务、日程安排、后勤管理等方面，提供一个先进的分布式管理系统。将会使原有的管理模式从纵向、单通道的、主要依靠个人的经验、判断和决策的简单模式，发展成为现代的多向的、多通道的网络状的复杂模式，从而提高管理效率，达到事半功倍的效果。

基于校园网络的信息管理系统将大大提高原有人工管理或单机管理系统的效率，扩大管理系统的应用领域。能更加及时地收集、统计、分析学校的各种信息，以利于学校的行政管理和教学管理，充分发挥学校的整体功能，更好地为教育工作服务。

基于校园网络的计算机管理信息系统 , 在功能上具有以下一些特点：

（ 1 ） 共享数据库资源。可以避免同样的数据在多处重复存贮的浪费现象，如全校学生、教职工的基本信息就可以为校内各个管理部门所共享。

（ 2 ） 共享软硬件资源。可以在本系统没有相应资源或本系统负载已满时，将新任务交给其它系统处理，并且避免了某些软件研制上的重复劳动。

（ 3 ） 提高系统可靠性。当某个计算机系统因故障停止工作时，可由别处的计算机系统代为处理。

（ 4 ） 提高办公效率。校园网络还给学校建立办公自动化提供了技术基础，可以通过校园网络迅速地传递、复制或保存各类信息，将大大节约人力、时间、纸张印刷或交通差旅费用。

学校通过校园网络可以建立一个集中和分散相结合的分级、分布式数据库管理系统，既实现学校各部门之间大量数据的共享，同时也为管理人员及时提供数据、快速作出决策提供了帮助。

利用校园网络提供的通信功能，可以为教职工和管理人员提供较完善的多媒体电子邮件 (E － Mail) 功能，能向各部门和管理人员发送各类通知，布告等消息。学校还可以利用校园网络召开电子会议。

四、科研应用

校园网络可以使用户共享各类计算机软、硬件资源及学术信息资源，从而提高科研的效率。另一方面，校园网络还可以降低科研的成本。科研人员可以通过校园网络形成一个工作小组，在不同办公室里的科研人员可以很方便地通过网络与其他成员交流设计思想和设计方案。同时，人们还可利用校园网络的对外联网，检索世界各地的信息资料，也可以使用电子公告栏 (BBS) 与世界各地的专家探讨最新的思想，发表、交流学术观点，交换论文等。

五、数字化图书馆

校园网络的建设对数字化图书馆的建设与应用有着巨大影响。

数字图书馆是以数字化格式存储海量的多媒体信息并能对这些信息资源进行高效的操作，它的资源数字化、联系网络化、获取自主化等优点是传统图书馆无法比拟的。数字图书馆对于教育的支持服务是全方位和个性化的，可以及时响应远程用户的需求。不仅可以联机联机查询、借阅，还可为管理人员提供业务数据，及时分析研究，加强宏观管理。更为重要的是，每个用户都可以通过校园网络方便地对图书馆的图书、文献信息进行检索与阅读，读者可以访问图书馆的联机数据库，可以在自己家中和办公室里通过校园网络阅读报刊或检索资料。

8.1.3 校园网络实例

一、高等院校校园网络

Z 大学是省属重点大学，根据校园网络建设的一般规律和 Z 大学的具体情况，并与当地的电信公司合作，制定该校校园网络建设的总体目标：具备教学、管理和通讯三大功能。教师可以方便地浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作；学生可以方便地浏览和查询网上资源实现远程学习；通过网上学习学会信息处理能力。学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享。

（ 1 ） 校园主干网技术

选择千兆以太网技术来构建校园主干网络，整个网络是一个星型拓扑结构，中心结点设在校网络管理中心，其余各主干结点分别设在学校的主要大楼内。通过主干结点向周围的结点延伸，从而使校园网络覆盖全校范围。并对两层结点和桌面微机的接入采用快速以太网，建立一个基于多层、全交换的虚拟园区网，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。 Z 大学校园网络的主干网结构如图 8-2 所示。

（ 2 ） 网络设备

在网络设计时应选用扩充能力和升级能力比较强的网络设备， Z 大学基本上都选用 Cisco 公司的网络设备，主要考虑网间互联技术和产品供应商，能为客户提供可靠、可用、先进、安全而又易于管理的产品。所选用的交换机支持设备管理、 VLAN 划分等。校园主干交换采用两台 Cisco6509 型第四层千兆交换机作为核心交换机、两台 Cisco4006 第三层交换机作为中心交换机，配置若干台 Cisco3548 二层交换机作为二级交换机。二级交换机通过千兆光纤上连到主干交换机上，构成星形的拓扑结构，使得主干网具有较好的可扩展性和可管理性；下属结点采用 10/100M 接入方式，可实现 100M 到桌面。接入层采用二层交换机，实现校园内部虚拟网的划分，使网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低，同时也大大提高了网络的性能和安全；汇聚层采用三层交换机，利用三层中心交换机上高性能路由模块的管理和控制，实现内部各 VLAN 间的互访，需要访问局域网外资源时，才经三层交换机路由到核心层的骨干交换机，这样就大大减少了核心层的负担。整个校园网络通过 CiscoPIX535 防火墙连接 CHINANET 。

二、中小学校校园网络

中小学校园网络作为校校通的信息平台基础工程，它的建设不同于高等院校的校园网络，它的结构相对简单，在功能上主要用于：文件的共享和传输、数据共享、对内对外的电子邮件服务、 WWW 服务、多媒体音视频点播、教育教学资源库共享、学校综合行政管理（含：教务、学籍、人事、财务、后勤、设备、图书等的管理），以及建立学校的电子政务、电子教学的综合管理平台。

（ 1 ） 联网技术与设备

校园网的主干（即中心交换机与二级交换机之间的连接）采用千兆以太网技术，如果学校规模较小或资金有限也可采用快速以太网技术。通过 10/100M 交换机或集线器到每个信息点的接入，既考虑当前信息传输的需求，又保证原有设备的接入。中心交换机与校园主要服务器的连接采用千兆铜缆技术。由于目前宽带接入（如 ADSL ，宽带城域网等）的兴起，一般采用宽带接入网关路由器来实现校园网与 Internet 的安全互连。

网络设备的要求，由于教育行业特别是中小学的资金承受能力有一定限制，专业维护人员也比较缺乏，因此对系统的性价比和使用方便性也提出了很高的要求，应用和管理应简便易行，界面友好。 F 中学校园网络的主干网结构如图 8-3 所示。

（ 2 ） 网络系统软件与应用软件的选择：

由于中小学校园网络的专业管理与开发人员较薄弱，所以根据中小学的特点，除在选择网络系统软件要考虑安全稳定、简单易用、通用性强外，在校园网应用软件的选择上还应与学校的教育改革需求相适应，着眼于为新的教育理念、教学模式服务，使学生在教学活动中的主体性得到发挥，因此校园网应用软件可以考虑包含以下一些功能：

•  教学资源管理

•  师生交流平台

•  网络课程

•  教务管理

•  图书管理

•  一卡通管理

•  学生活动中心

•  校外联络平台

校园网络的建设没有固定的模式。每个学校具体的社会环境、经济条件、人文条件、教学环境等都是不同的，而各地的社会环境又是变化发展的。因此校园网络的建设要因地制宜，注重实用。

8.2 多媒体教室

多媒体教室也称多媒体演示室，是根据现代教育教学的需要，将多媒体计算机、投影、录音、录像等现代教学媒体结合在一起而建立起来的综合教学系统。它能使教师方便、灵活地应用多种媒体实施多媒体组合教学，可使教学过程更加符合学生的认知、理解和记忆规律，从而提高教学效果和效率。

8.2.1 功能与设计

1 ．基本功能

一个多媒体教室应该具备下列基本功能：

连接校园网、 CERNET 、 Internet ，使教师能方便地调用丰富的网络资源，实现网络联机教学；

连接闭路电视系统，充分发挥电视媒体在教学中的作用；

演示各类多媒体教学课件，开展计算机辅助教学；

播放录像、ＶＣＤ、ＤＶＤ等视频教学节目；

展示实物、模型、图片、文字等资料；

能以高清晰、大屏幕投影仪显示计算机信息和各种视频信号；

用高保真音响系统播放各种声音信号。

2 ．设计思想

•  设施与功能的完备

•  操作的简便与可靠

•  教学环境的舒适与实用

•  教室整体布局的科学、合理

8.2.2 系统基本构成

目前多媒体教室的构成一般以多媒体计算机系统为核心，由投影仪、电视机、视频展示台、大屏幕、影碟机（ VCD 或 DVD ）、录像机、音响设备等多种教学设备共同组成。

1 ． 系统结构

一个由多媒体计算机与各种视音频设备组成的、由中央控制系统集成控制的多媒体系统结构框图如图 8-4 所示。该系统与校园计算机网、闭路电视网连接，系统中的多媒体计算机不仅发布各种教学信息，还可以作为中控系统的操作平台。各种不同类型的教学资源通过相应媒体送入中央控制系统，然后通过计算机软件界面或桌面按键面板或遥控器进行操作控制，完成各种信号之间的切换，实现对视音频设备的全面控制。在这个多媒体系统中 , 教师能通过直观、简便的操作，以人机对话的方式调用各种教学资源。表 8-1 为多媒体教室设备配置的一般情况，可供参考。

2 ． 设备选择与安装

根据多媒体系统的构成及其特点，选择设备时应考虑媒体设备与总控制系统的配套性、媒体设备在系统中所起的作用以及设备本身的质量和性价比等多种因素。

表 8-1 多媒体教室设备的基本配置

（ 1 ） 中央控制系统：整个多媒体教室中的全部媒体设备都由中央控制系统集中管理控制。该系统采用单片机多机通讯技术和系统集成技术，将被控设备的各种操作功能按照用户实际操作要求进行组合处理，然后将其具体对每一媒体或设备的操作过程集成一体。中央控制系统与其他多媒体设备的连接如图 8-5 所示。

中央控制系统通常集成了多路电源管理、 6 ～ 8 选 2 路的视频 / 音频切换矩阵、 6 ～ 8 路红外遥控、两路计算机 VGA 信号切换、全数码声音控制等功能。系统可以通过桌面按键控制面板或红外遥控器或计算机控制软件对录像机、影碟机、视频展示台、计算机、投影仪、功放等设备进行电源和基本操作的集成控制，还可控制教室内的环境设施，如电动屏幕、照明灯光、电动窗帘等。有的中央控制系统还设有自动开关，即按两下 “ 系统关 ” 键，系统会自动遥控关投影仪、使电动屏幕升起来、将功放电源关闭、延时设定时间后关闭设备电源、延时几分钟后（可设）关投影仪电源、最后关闭系统主机电源。这样教师不需经过专门培训即可在教学过程中自如使用并操作各种媒体设备。

（ 2 ） 多媒体计算机：这是多媒体教室的核心，在系统中既是计算机教学媒体，又是网络连接设备，可能还是中央控制系统的操作平台，由于其多数时间处于多任务工作状态，所以尽量选配运行速度快、内存大、配有声卡、网卡、光驱纠错能力强，且工作稳定可靠 ( 品牌机 ) 的多媒体计算机。因多媒体教室的计算机要适合不同课程的教学，软件的配置要兼顾不同课程的需要。对于没有安装还原保护卡的计算机应安装系统保护还原软件，以防由于误操作等引起的故障。

（ 3 ） 视频展示台：又称实物展示台，它目前已渐渐取代了传统的胶片投影仪和幻灯机的大部分功能。视频展示台不但能将胶片上的内容投到屏幕上，而且可以将各种实物，甚至可活动的图像投到屏幕上。但是视频展示台只是一种图像采集设备，最终将图像展示出来，还需通过外部设备的参与，例如电视机或投影仪。图 8-6 所示为双侧灯台式视频展示台。

图 8-6 视频展示台

视频展示台的主要技术指标是 CCD （电荷耦合器件）分辨率，目前主流视频展示台的 CCD 分辨率为 40 多万像素， 450 线左右，像素越高清晰度越高。其他指标包括：正负片反转，黑白彩色反转，辅助灯源的数量和质量，输入 / 输出口的数量，是否具有 RS -232C 口（串口），是否具有红外线遥控功能等等。正负片反转功能使视频展示台直接呈现负片。 RS-232 口或红外线遥控功能使展台更易融入中央控制系统。

（ 4 ） 投影仪：投影仪是多媒体教室中计算机、视频展示台、 VCD 、录像机的视频再现设备，是目前多媒体教室中价格最贵的设备。多媒体投影仪的产品从技术角度上分为阴极射线管投影仪 (CRT) 、液晶显示投影仪 (LCD) 和数字光路投影仪 (DLP) 。图 8-7 给出了一款 LCD 投影仪的实例。

图 8-7 LCD 投影仪

CRT （ Cathode Ray Tube ）即阴极射线管投影仪。该投影仪显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；缺点是亮度很低，操作复杂，体积庞大，对安装环境要求较高，并且价格昂贵，目前已经基本退出市场。

LCD( Liquid Crystal Display) 即液晶投影仪，是目前投影仪市场上的主要产品。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为 -55 度 — +77 度。 LCD 投影仪色彩还原较好、分辨率可达 SXGA 标准，体积小，重量轻，操作、携带极其方便，并且价格比较低廉，因此成为投影仪市场上的主要产品。其缺点是需要良好的散热条件。

DLP （ Digital Light Processor ）即数码光路处理器技术。 DLP 投影仪的技术是一种反射式投影技术，其特点是图像灰度等级提高，成像器件的总光效率大大提高，对比度非常出色，色彩锐利。 DLP 投影仪的优点是体积小巧、可以胜任长时间连续工作，对散热的要求不高，画面对比度高（可达 1400 ： 1 ），缺点是色彩不够丰富。

一般说来，在选用投影仪时应注意以下几个方面：

输入信号源：一般的多媒体教室使用的投影仪输入源应有 Video 、 S-Video 、 Audio 及 1~2 个计算机（ VGA ）接口，为了节约资源，做到恰到好处，可量力选择，若要求较低时则可选购分辨率为 800*600 （ SVGA ）；若要求高一些，则要选择 XGA （ 1024*768 ），现在市场上已经出现 SXGA(1280*1024) 产品，以后还将有 UXGA(1600*1200) 产品 ，当显示高分辨率图形信号时，须选择行频在 60KHz 以上的投影仪。

使用方式：投影仪使用方式分为桌式正投、吊顶正投、桌式背投、吊顶背投。正投是投影仪在观众的同一侧；背投是投影仪与观众分别在屏幕两端（需背投幕）。如固定使用，可选择吊顶方式。如果有足够的空间，选择背投方式整体效果最好。

使用环境：根据使用环境（房间大小，照明情况），确定机器相应指标（例如：亮度）。一般情况下可以根据教室面积的大小来确定投影仪的亮度，表 8-2 为使用环境与适用亮度的配置对应表。

表 8-2 投影仪使用环境与适用亮度的配置

在投影仪的安装中必须注意以下几点：

•    计算投影仪与屏幕之间的距离（以屏幕大小确定）。银幕吊装的高度及距第一排座位的距离应根据人机工程学原理进行计算，避免学生过份仰视银幕，使银幕落入学生轻松的视野内，让学生以一个较舒适的姿势眼观看银幕和抄写笔记，减少学生的视觉疲劳，提高学习效果和效率。

•    墙面悬挂的屏幕上边沿应与吊装影机镜头在同一水平线。

•    投影仪镜头中心点与投影屏幕中心点在同一垂直线上。

•    选择尺寸合适的安装吊架。

•    安装固定用的螺丝、螺栓拧紧到位。

•    调整安装后投影画面的梯形。

（ 5 ）音响系统：多媒体教室中的音响应选择频响宽、保真度高的系统，以适合多媒体教学，并具有话筒混响功能，使教师能在播放媒体内容的同时进行评论和讲解。其他音视频媒体设备选用具有红外遥控的市场主流机型即可。媒体设备接入多媒体系统后，将红外线码读入中控系统主机，所有功能的操作即可由中控系统集中控制执行了。

3. 教室环境建设

多媒体教室的环境建设要同时考虑整体环境、照明环境和声学环境三个方面。除安放各种设备的教师讲台和学生课桌应当式样新颖、结构简洁、色调明快外，还可以在教室顶部和后部墙面采用吊装和敷设多孔纸面石膏板，利用它们和窗帘的吸音特性，有效地调整教室的吸音量，减少混响时间，以获得预期的声场效果。在照明灯光的处理中，可以将学生座位区的吊顶设计成向后逐渐升高的 “ 锯齿 ” 状，在 “ 锯齿 ” 向后的平面上安装内嵌式格栅日光灯。利用日光灯安装平面与水平面之间的夹角，使座位区的照明光线不会照射到投影屏幕上。经过这些技术处理 , 多媒体教室的照明方式、音质条件以及外观形态将构成一个和谐的整体。

8.3 网络机房

网络机房又称网络教室或网络多媒体教室，是目前国内各类学校，尤其是中小学较为普遍、应用广泛的一种网络教学系统。它集普通的计算机机房、语音室、视听室、多媒体演示室等功能于一体，利用网络技术和多媒体技术将若干台多媒体计算机及相关的网络设备互联而成的小型教学网络。它为提高教学质量、建构协作化学习环境创造了良好的技术基础。

8.3.1 基本构成与布局

网络机房通常由计算机网络和网络教学系统两部分构成。

1 ． 计算机网络

这是一个小型局域网络，该网络可以通过代理服务器与校园网或 Internet 连接。

系统硬件的基本配置包括：学生机、教师机、集线器或交换机、服务器等设备，并通过双绞线连接。机房中的服务器可用高性能的 PC 机承担，也可用普通的 PC 服务器承担。学生用计算机除常规 PC 的配置外还需各配网卡、耳机和话筒。由于教师机经常处于多任务工作状态，所以教师机在 CPU 、内存等方面的配置应高些。有条件的机房还可以配置功放、投影仪等多媒体演示设备。

系统中学生机和教师机的操作系统一般选用 Windows ，服务器的操作系统可选择 Windows 2000 Server ，它除存放本地的一些教学资源外，还应提供简单的 WWW 、 FTP 、 E-Mail 等常见的 Internet 应用服务。此外，服务器还应安装代理软件，使学生机用户可以通过服务器访问校园网或 Internet ，这样既可增强网络的安全性能，同时还可以进行数据流监控、过滤、记录和报告等网络管理职能。

网络机房中学生机及教师机等网络设备的布局，通常有普通教室型、 U 字型、小组协作型、综合型等，如图 8-8 （ a ）、（ b ）、（ c ）、（ d ）所示。具体实施时可依据教室空间结构、学生群体的特征以及教学活动的内容和模式等因素设计摆放格局，以满足实际教学需求。

图 8-8 网络机房的设备布局方案

2 ． 网络教学系统

网络教学系统是指在计算机网络系统的基础上为开展网络多媒体教学所提供的控制系统，这类教学系统在中小学的网络机房中使用较广泛，它包括多媒体控制与教学管理两部分。

（ 1 ） 多媒体控制部分

该部分是以计算机网络系统为基础，在教师机和学生机上增加了相应的硬件控制和软件控制，它的核心技术是音频、视频信号和控制信号的传输。按照控制信号传输方式的不同，可以将多媒体网络教学系统划分为以下的基本类型：

•  基于硬件方式的多媒体控制。该方式需要给每台计算机安装多媒体传输卡，且教师机与学生机的多媒体传输卡是不同的。在各计算机之间直接铺设多媒体线路（非计算机网络）传输音视频信息，另外还需配置专用的控制面板，用于教学控制。图 8-9 即为 Top2000 型教学管理系统的控制面板图。基于硬件方式的多媒体控制成本较高，存在安装繁杂、不可升级等缺点。

•  基于软件方式的多媒体控制。它是在计算机局域网的基础上，利用专用软件进行教学控制和数据传输，是目前网络教学系统的发展方向。该方式无需额外的硬件设备，成本低、容易升级。由于系统太依赖于操作系统及网络性能，因此在稳定性及系统维护上比较麻烦。

（ 2 ） 教学管理部分

该部分直接支持网络机房的教学活动，它通常包含以下功能：

•    教学功能：可以利用教师视频、教师音频、外部视频、外部音频等多媒体节目源，对全部、部分或个别学生进行教学。

•    示范功能：可以将指定学生的屏幕、话音及声音广播给全体、部分或个别学生进行示范。

•    交互控制功能：教师可以利用键盘、鼠标对选定的学生进行遥控操作；学生也可以利用键盘和鼠标对教师或其他学生进行遥控操作；遥控过程的控制与交互可以通过相应的开关来设定。

•    监视功能：教师可以利用手动的方式对指定学生的屏幕画面或声音进行监视；也可以利用自动的方式对全体或部分学生的屏幕和声音进行扫描监视。监视功能不影响被监视者正在进行的操作，也不会被察觉；自动监视的时间间隔可以调节。

•    学生控制功能：教师可以对全体、部分或个别学生进行锁键、黑屏、重新启动等控制操作。

•    分组讨论功能：教师可任意指定每 2 至 16 人为一组，将全体学生分为多组进行分组讨论，教师也可加入到任何一组参加讨论。

•    电子举手功能：学生有问题提出或需要帮助时，可以按功能键进行电子举手。

•    快速枪答功能：教师开启快速抢答功能后，学生按功能键抢答，最先按键的学生被显示。

•    学籍管理功能：可对学生的姓名、学号、班级、年龄等学籍信息进行管理并显示在屏幕上。

•    联机考试功能：这是一个很重要的教学反馈功能，教师选择此功能后，先可以指定一个正确答案，再通过屏幕或声音将试题发送给学生，学生按 A 、 B 、 C 、 D 回答，收卷后电脑立即自动批卷，教师可以马上了解学生对所学知识的掌握情况，从而对教学效果做出正确的评估。

•   FREECHAT 功能：内部有多个语音聊天室， FreeChat 有两种操作模式。在教师控制模式下，教师可指定哪些学生加入哪个聊天室；在学生控制模式下，每个学生自己有权选择加入八个聊天室中的一个参加讨论。

•    专业化网络联机考试功能：支持统一发卷统一收卷功能，试卷内包含多道试题；支持单选、多选和复选等多种题目类型；自动批卷，自动评分；包含考试结果评估与分析系统。

•    媒体控制功能：可直接在控制界面或控制台上对录像机、影碟机等媒体设备进行控制。

•    数码录音功能：运行数码录音机软件后，录音机即可由教师控制，又可由学生控制。

•    自动辅导功能：教师可依电子举手的先后顺序对学生进行逐一辅导。

8.3.2 人机工程原理的应用

1 ． 什么是人机工程学

人机工程学（ Human Engineering ）也称 “ 人类工效学 ” 、 “ 人类工程学 ” 和 “ 人体工学 ” 。它是研究 “ 人 - 机 - 环境 ” 系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法。这是一门交叉学科，涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等多个领域，研究的目的是指导工作与学习的器具、方式和环境的设计和改造，使得其在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

与发达国家相比，我国人机工程学的研究起步较晚，应用也十分落后。随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、学习条件、生活品质的要求也逐步提高，对产品及环境的人机工程特性正日益得到重视，目前已有越来越多的厂商把 “ 以人为本 ” 的、 “ 人体工学 ” 作为产品设计的突破口。

在现代教育技术环境的设计与建设中，人机工程原理的应用可以有效地改善学生的学习环境，使学习过程更为 “ 方便 ” 、 “ 舒适 ” 、 “ 健康 ” 、 “ 安全 ” 和 “ 高效 ” 。

2 ． 网络机房的人机工程环境设计

•    位置与面积选择

网络机房应建在空间序列尽端，以减少人为因素的干扰；应有良好的室外视野，便于操作人员定时举目远眺，消除视觉疲劳。机房面积的大小视计算机种类、数量及应用类型而定，其原则是既要满足设备本身所占有的空间，又要使学生有足够的操作与行走空间，还要有一定的维修空间。

•    环境色彩

天花板的色调以乳白色、蛋清色为宜；墙壁宜用单色（例如，白灰、淡绿、淡奶黄色）；或用双色（例如，上、下分别为白灰色和淡绿色；鱼肚白和深绿色；蛋清色和米黄色）；地面宜用茶色、灰绿。

•    照明

一般以５００克勒斯照明度为宜，光线柔和、亮度均匀；应减小工作面与背景间的亮度差，避免产生眩光；墙壁、地面及吊顶的表面不应反光，可采用无光漆涂覆。

•    内部噪音处理

吸声：在顶棚、地面、墙面部位采用吸声材料，如顶棚选用石膏吸音板、穿孔铝板内填吸声材料等。

隔声：在产生噪音声源的周围设置隔声屏障；工作单元的布置应将开口错开，以避免声音互相穿越，也不要将开口正对着有反射噪音的硬表面构件。

掩声：可以采用５０分贝以下的 “ 底噪 ” 来提高环境背景声水平，降低噪音的干扰。安静的工作场所会有助于人们集中注意力，而噪声则会引发紧张，播放点音量不大的轻音乐，可以掩蔽风扇的嗡嗡声和其他噪声。

•    内部空间的分隔

分隔体高度以１． ５米 左右为宜，这样便于学生站着时可以看到隔断要找的人，而坐下学习时视线则不受干扰。分隔体可按需要随意分隔成大小不同的学习单元，它应由彼此间独立、可装卸、可调节的构件组成，这也是为了适应由于计算机设备的不断更新，而导致网络教室内部环境重新布置的要求。对于中小学生用机房也可以不分隔。

•    建筑装饰材料的选用

以自然物质为基础的健康型、环保型、安全型的 “ 绿色建筑装饰材料 ” ，以降低机房内部有害放射性物质的系数，减少对教师学生的危害。

•    适当布置绿色植物或花卉

绿色植物或花卉可以净化机房内部空气，柔化机房内部环境的硬冷感，使教师和学生的神经随时得以放松。

•    计算机显示屏的位置

通常应该尽量让窗户处于学生的体侧，这是因为面对窗户会让学生的注意力受室外强光的干扰，背对窗户则会在屏幕上出现窗户的反光。

•    机房的布线、防火、防雷等必须符合国家颁布的机房设计标准规范。

3 ． 电脑桌的人机工程设计

目前我国青少年的近视发生率居高不下，正确的看书、写字、上机的姿势是至关重要的，但 “ 正确 ” 的操作姿势应当建立在适当设计的桌椅的基础之上。电脑桌的设计需要注意三点：

•    桌面宽度

显示器和键盘通常已占据了 60cm 以上桌面宽度，桌面必须留有相应的摆放书本、纸张的空间，否则学生可能会把教科书放在膝盖上，手臂完全悬空地操作鼠标。

•    桌面高度

桌面高度宜比直坐下垂的肘关节位置略高， 70 ～ 75cm 较合适，具体还要考虑学生群体的身高以及座椅高度的调节能力。

•    桌面下必须保留足够的容腿空间，身体正前方的台面下不宜设置抽屉，这样才可能把椅子拉近电脑桌，有利于舒服地靠在椅背上并轻松地看清楚显示屏。另外，键盘托板在放下键盘之后右侧还应有足够的空间来放鼠标，否则鼠标放在上一级的固定台面上，使用起来会费力很多。

3 ． 电脑椅的人机工程设计

椅子的尺寸要和学生群体的体型相当，应能活动、升降，椅子最好有靠背、稍向后倾、椅面角度与靠背的角度以１０４度为宜。如果椅子有扶手，则扶手最好比键盘托板的板面高出 3 厘米 左右，这样把前臂放在扶手上操作键盘时会有助于让手腕自然平伸，从而舒适地进行操作。

8.4 微格教室

微格教学（ Microteaching ）又称微型教学，是以现代教育理论为基础，利用先进的媒体信息技术，依据反馈原理和教学评价理论，分阶段系统培训教师教学技能的活动。微格教室是进行微格教学的场所。

微格教学形成于美国 60 年代的教育改革运动。斯坦福大学（ Stanford University ）的 W ． Allen 等人在 “ 角色扮演 ” 教学方法的基础上，利用摄录像设备实录受培训者的教学行为并分析评价，以期在短期内掌握一定的教学技能，后来逐步完善形成了一门微格教学课程。在 70 年代末，微格教学已逐步被一些国家作为培训教师教学技能、技巧的一种有效方法而采用。在英国，有 90 ％以上的教师培训院校开设了微格教学课程，一般安排在大学四年级，经过微格教学的学习后再到中学进行教学实习。我国在 80 年代初开始引进这种教学方法。

微格教学的特点用一句话概括就是 “ 训练课题微型化，技能动作规范化，记录过程声像化，观摩评价及时化 ” 。 “ 微 ” ，是微型、片断及小步的意思； “ 格 ” 取自 “ 格物致知 ” ，是推究、探讨及变革的意思，又可理解为定格或规格。微格教学主要应用于师范院校的学生的教学实习和试讲 , 它将完整的教学过程分解成许多容易掌握的单项教学技能，采用微型课堂的形式进行教学实践，指导老师在主控室内对试讲人进行监控或摄像，并与试讲人一起分析其试讲过程，纠正其错误和不良习惯，以提高试讲人的授课水平和心理素质。微格教学按教育学和心理学理论，以现代视听技术为手段，对学生和教师进行模拟教学训练，对学生和教师教学行为的训练起到了显著的作用。微格教学不仅作为教师教学技能训练的一种辅助手段，也可以应用于其他领域（例如，服务、礼仪等）的技能培训。

8.4.1 微格教学系统

微格教学设施包括主控室和微格教室两部分。

1 ． 主控室

主控室可以控制任一微格教室中的摄像云台和镜头，可以监视和监听任一微格教室的图像和声音。并可随时受控暂停在某一个微格教室与之进行电视讲话，也可以对微格教室播放教学录像与电视节目。可以把某个微格教室的情况转播给其它的微格教室，进行示范。可以录制某个微格教室的教学实况供课后讲评。主控室的主要设备包括计算机、主控机、摄像头、录像机、 VCD 、监视器、监控台等。图 8-10 给出了微格教学主控室中的监控台实例。

2 ． 微格教室

微格教室中的设备主要包括分控机、摄像头及其它教学设备。在微格教室中可以呼叫主控室，经并与主控室对讲。微格教室中可以控制本室的摄像系统，录制本室的声音和图像，以便对讲课情况进行分析和评估。 分控机可以遥控选择主控室内的哪一台录像机、 VCD 机等其他影像输出设备并能遥控自己选择的设备的播放、停止、暂停、快进、快退。一个典型微格教学系统的设备连接和配置情况分别如图 8-11 、表 8 － 3 所示。

表 8-3 微格教学系统设备配置实例

随着信息技术的发展，数字化的微格教学系统应运而生，它是一个集微格教学、多媒体编辑、影视音像制作、多媒体存储、视频点播、数字化现场直播为一体的数字化网络系统。在这里，观摩和评价系统均采用计算机设备，并通过交换机连接校园网或 Internet 。信息记录方式采用硬盘存贮，或刻录成光盘，人们可以随时、随地通过网络或光盘进行点播、测评与观摩。

8.4.2 微格教学的实施

微格教学的实施过程是以现代学习理论、教学理论、现代教育技术理论以及系统科学理论为指导的教学技能训练过程。它具有以下的教学特征。

•  理论与实践紧密结合。微格教学中的一系列实践活动可以使相关的教育教学理论、心理学理论得到具体的贯彻和应用。这种理论与实践紧密结合的教学方法提高了学生对教学法课程的学习兴趣。

•  学习目的明确，重点突出。由于采用微型课堂的形式进行实践教学，所用时间短，学生人数少，只集中训练一两个教学技能，有利于使受训者明确学习目的，便于把精力集中放在重点上。

•  信息反馈直观、形象、及时。采用现代信息技术对学生的行为进行记录，能及时准确地获取反馈信息，可大大提高训练的效率。

•  有利于学生主体作用地发挥。微格教学坚持以学生为主体，以指导教师为主导，以训练为主线的原则，这有利于学生创造性思维的培养。　　

微格教学实施的基本步骤如图 8-12 所示。

（ 1 ） 学习相关知识

微格教学是在现代教育理论指导下对教师教学技能进行模拟训练的实践活动。在实施模拟教学之前应学习微格教学、教学目标、教学技能、教学设计等相关的内容。通过理论学习形成一定的认知结构，利于以后观察学习内容的同化与顺应，提高学习信息的可感受性及传输效率，以促进学习的迁移。

（ 2 ） 确定训练目标

在进行微格教学之前，指导教师首先应该向受训者讲清楚本次教学技能的训练的具体目标、要求，以及该教学技能的类型、作用、功能、及典型事例运用的一般原则、使用方法及注意事项。

（ 3 ） 观摩示范

为了增强受训者对所培训的技能的形象感知，需提供生动、形象和规范的微格教学示范片（带）或教师现场示范。在观摩微格教学片（带）过程中，指导教师应根据实际情况给予必要的提示与指导。示范可以是优秀的典型，也可利用反面教材，但应正面示范为主。如若可能，应配合声像资料提供相应的文字资料，以利于对教学技能有一个理性的把握。要注意培养受训者勤于观察、善于观察的能力，吸收、消化他人的教学经验的能力。

（ 4 ） 分析与讨论

在观摩示范片（带）或教师的现场示范后，组织受训者进行课堂讨论，分析示范教学的成功之处及存在的问题，并就 “ 假使我来教，该如何应用此教学技能 ” 展开讨论。通过大家相互交流、沟通，集思广议，酝酿在这一课题教学中应用该教学技能的最佳方案，为下一步编写教案作准备。

（ 5 ） 编写教案

当被训练的教学技能和教学目标确定之后，受训者就要根据教学目标、教学内容、教学对象、教学条件进行教学设计，选择合适的教学媒体，编写详细的教案。教案中首先说明该教学技能应用的构想，还要注明教师的教学行为、时间分配及可能出现的学生学习行为及对策。

（ 6 ） 角色扮演与微格实践

角色扮演是微格教学中的重要环节，是受训者训练教学技能的具体教学实践过程。即受训者自己走上讲台讲演，扮演教师，因此被称作 “ 角色扮演 ” 。为营造出课堂气氛，由小组的其他成员充当学生。受训者在执教之前，要对本次课作一简短说明，以明确教学技能目标，阐明自己的教学设计意图。讲课时间视教学技能的要求而定，一般 5 － 10 分钟。整个教学过程将由摄录系统全部记录下来。

（ 7 ） 评价反馈

评价反馈是微格教学中最重要的一步。在教学结束后，必须及时组织受训人员重放教学实况录像或进行视频点播，由指导教师和受训者共同观看。先由试讲人进行自我分析，检查实践过程是否达到了自己所设定的目标，是否掌握了所培训的教学技能，指出有待改进的地方，也就是 “ 自我反馈 ” 。然后指导教师和小组成员对其教学过程进行集体评议，找出不足之处，教师还可以对其需改进的问题进行示范，或再次观摩示范录像带（片），以利于受训者进一步改进、提高。

（ 8 ） 修改教案

评价反馈结束后，受训者需修改、完善教案，再次实践。在单项教学技能训练告一阶段后，要有计划地开展综合教学技能训练，以实现各种教学技能的融会贯通。

本章小结

校园网络一般采用 “ 主干加分支 ” 的结构，利用高速网络技术并通过防火墙连接 Internet ，学校各部门的计算机经交换机等连接到学校的主干网上，通过校园网实现信息发布与交流、行政管理、多媒体教学、数字化图书馆等功能。

校园网络的基本网络设备有服务器、工作站、集线器、交换机、路由器、网关和传输媒质（双绞线、光纤）等。

多媒体教室的构成以多媒体计算机系统为核心，由投影仪、视频展示台、投影幕、影碟机（ VCD 或 DVD ）、录像机、音响设备等多种教学设备组成，使教师可以在教学过程运用声音、图形、图像、视频、动画等媒体，以提高教学效果和效率。

网络机房由计算机网络系统、网络教学系统两部分构成，并按人机工程原理建构其协作化学习环境，以实现多媒体网络教学。

微格教学主要应用于师范院校的学生的教学实习和试讲 , 它将完整的教学过程分解成许多容易掌握的单项教学技能，采用微型课堂的形式，利用现代化的教学设备进行模拟教学训练，以提高试讲人的教学技能。微格教学设施包括主控室和微格教室两部分。