基于一体机的教室多媒体改造方案的研究

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【摘 要】河北省保定市第二中学是一所具有百年历史的省级示范性高中，多年来在教育信息化方面一直起着模范带头作用，是首批省级信息技术教育示范校之一，在信息技术领域享有较高的名誉。2012年暑假我校对我校所有教室多媒体设备进行了改造，在方案设计的初期，我们的方案设计原则上既要照顾老师们的传统的上课习惯，又要大胆的创新探索，积极地在方案中加入新颖的元素与细节。2012年的暑假结束，我校所有的方案即将变成现实。本论文的主要意图为我校的改造方案介绍，无论是技术论证还是创新应用本论文都会详细描述。同时，也希望得到和同仁们交流的机会。

【关键词】保定市第二中学；教学一体机；教室多媒体

一、我校教室多媒体的现状与发展状况

在2001年，我校校园网络初步形成，所有教学班均配有计算机，液晶投影等现代化教学工具，并实现了“班班通”，学校以光纤形式接入因特网，教室计算机可以通过因特网进行教学活动。并且学校在2011年底，达到保定市市级要求，实现“班班通”、“校校通”。

改造前我校多媒体教室的使用情况。在今年的教室多媒体大规模改造之前，我校所有教室都配有投影机、白幕、多功能讲台、台式计算机、功放音响系统、视频分配器、TV电视盒以及各种线路。这套多媒体系统，为我校的教学质量的改善立下了汗马功劳，教师上课可以轻松的播放自己的多媒体课件，在线播放视频文件，还可以远程视频直播专家讲座与会议，可以统一播放听力文件用于练习与高考。整体使用情况良好，教师满意、学生满意。但是在近几年的使用历程中，设备开始逐渐老化，并且出现了人为的无故的损坏，也在最近的几年中，维修人员大量更换教室硬件配件，尤其是功放、音箱这些廉价的小型配件。维修工作到了后期，投影机出现了多种问题，不开机、尘土多、缺色、重影，更换灯泡的费用这些问题开始令学校感到苦恼，并且每年暑假还要对所有投影机进行除尘，增加了大量维护人员的体力劳动。基本上，我们的维护人员会一直守候在学校，守在教室，教师上课一旦出现问题，我们就会立刻到现场进行维修，排除故障。但是即便如此，教室多媒体依然还是出现了很多故障，投影机的显示效果一直上不去，音响系统差或者有时候不响，计算机病毒侵扰，线路松动不劳，被学生轻易改装等影响了正常的教学秩序。

无论是从学校教学，还是从维修角度，更或是校领导方面，都希望在适合的机会，对学校的多媒体教室进行改造。

二、我校教室多媒体方案的提出

在这种情况下，我们在2012年，保定“教育信息化年”中，学校领导决定对全部老多媒体教室进行彻底的改造，现将改造方案展示，如表1。

表1 教室多媒体设备总体要求

项目 参数 主要功能 备注

65寸液晶LED触摸一体机（集成电脑） 红外，亮度：500cd/m2；接口丰富；配套触摸屏检测软件 接口位置能方便老师接插各种设备 镶嵌在黑板正中央，各学科教学软件资源配套，丰富，质保3年，屏幕录像及自动保存功能，录像方式要简单

复合绿板 4米 外边框与轨道一次成型不拼接 活动黑板

视频展台 高清至少320万像素 有中控切换功能，两路VGA输入，一路VGA输出 文本识别；视频制作；高清实物展台；高清课件录像

19寸液晶显示器 大品牌，无亮点 两个教室一个

考场屏蔽器

蓝牙麦克、音箱

讲台 铁质，带IC卡锁 带IC卡锁，支持维修人员能够只用一张卡开所有的电脑柜，教室学生管理员只能专卡专用，带液晶保护罩

配件施工 含线材支架等 VGA线要求最好的，音频线要求为0.5的扁平线 能够实现单独外接计算机的功能；电源漏电时要保证电脑柜不带电

在这个方案中比较典型的、重要的设备就是教学一体机，我们对一体机也提出了具体的要求，如表2

表2 教学一体机参数要求

技

术

要

求 参数类别 要求

技术类型 内置红外触摸技术（非外挂）

显示类型 LED技术

技术支持 TV+HDTV+PC

显示尺寸 ≥65英寸

屏幕比例 16：9

亮度 ≥500nit

对比度 ≥5000：1

图象物理分辨率 1920X1080

计算机兼容性 VGA/SVGA/XGA/SXGA

伴音输出功率 ≥15W X 2

电源要求 待机：≤1W ；工作：≤250W

电源接口 两端可插拔式（方便移动与延长）

整机厚度

重量要求

输入端口 AV/音频、VGA/音频、TV、网络端口、触摸屏端口各≥1路

麦克风端口≥1路

USB端口≥3路

HDMI（支持1080P）≥3路

输出端口 AV/音频 端口≥1路

散热防尘 外观结构具有有效的散热和防尘设计

结构设计 后壳采用一体注塑设计，拒绝导体材料

功能要求（现场演示效果） 单独听功能

3D视频播放功能（可播放3D视频源）

关机状态自动记忆

产品自带网络功能（可直接上网全网搜索浏览）

USB智能播放界面（直插USB可实现2D＼3D影片及图片音乐播放）

屏幕亮度自动调节技术

触摸屏感应方式 无驱内置红外技术

定位分辨率 4096 X 4096

触摸通讯方式 USB

定位精度 ±3mm

响应速度 ≤16ms

光标速度 ≥120点/秒

计算机响应 系统自动识别

书写方式 笔或手指（≥ ?5mm的物体）

白板软件功能 白板软件要求：

· 支持中文简体，繁体，英文，法文，葡萄牙语等，用户可自定义选择。

· 支持白板界面双笔书写，书写、画图线条形状、粗细、颜色一键设置。

· 可新建白板页，绿板页，黑板页，屏幕页，透明页可实现书写与鼠标的无缝切换，同一界面既可书写，又能操控电脑。

· 可在屏幕上进行书写、标注，支持在WORD、EXCEL编辑状态下和PowerPoint演示状态下进行批注及修改，并可原迹保存。

· 具有直尺、量角器、圆规等教学辅助工具，对屏幕内容进行测量；可在量角器绘制任意角度，自动标出角度。

· 可与摄像头、视频展台无缝拼接，在不切换信号源下，直接显示摄像头和视频展台效果，并可以截取图片和录制为avi视频文件。

· 数学工具通过拖动按钮方块组合数学公式和数学函数。可以对组合的算术式进行进行计算显示结果。也可以根据数学函数绘制相应的曲线。

· 多学科资源提供了化学、数学、语文、物理、地理、生物等各学科的一些常用的资源，（语文工具：田字格双击演示笔画，可自定义更改田字格内容，设置生字动画播放笔顺；化学工具：内嵌化学工具对象，例如烧杯、试管，对象旋转时液面保持不变；物理工具：提供滑线变阻器，可以调节数值；2，提供弹簧秤工具；3，提供光学工具，凸透镜、凹透镜。）

配套白板软件属于所投产品企业自有的国家版权局认定的正版软件（著作权人和所投产品企业名称一致）；

镶嵌式电脑 镶嵌式内置电脑：

（1） CPU：英特尔? 双核D525。

（2） 内存：2GB DDR3笔记本内存。

（3） 显卡：NVIDIA 翼扬 独显（512MB）。

（4） 硬盘：250G。

（5） 接口：四个 USB 2.0 端口、一个 VGA连接器 、一个HDMI连接器、一个网络接口、一个音频线路输入、一个音频线路输出接口。

（6） 电脑必须国内或国际知名品牌电脑

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图1 中央开幕式

图2 中央开幕式效果图

图3 边侧推拉式效果

图4 边侧推拉式

教室多媒体安装示意图

三、教学一体机的确立

多媒体一体机（交互式多媒体触摸一体机）：得益于计算机技术的飞速发展，教学一体机以其图文并茂、简单易用等优点在教育教学中得到了广泛的应用，此系统只需用手指轻轻地触碰大屏幕显示器的图符或文字，或直接进行手写就能使教学内容化难为易，化抽象为具体，从而增强了教学互动性，使教学更简洁、高效。多媒体一体机是集计算机、投影机、幕布、交互式电子白板为一体的交互式多媒体教学一体机。他与传统的电子白板的对比如表3。

表3 传统的电子白板的于液晶触摸一体机对比

比较内容 交互式电子白板 液晶触摸一体机

显示方式 投影机 高清LED液晶屏

对环境要求 要求阴暗环境，明亮环境使画面不清晰 任何环境均可使用，保障亮度和清晰度

使用方便度 需操作电子白板+投影机+电脑+鼠标+键盘+功放音箱 只需触摸一体机，即可直接播放幻灯片、视频文件

后期维护 需要更换投影灯泡，清洗；需注意电脑故障 只需注意电脑故障、红外管

购买与维护费用 60台十年需成本价1万即60万+后期维护费50万 后期维护费不详

环保性能 能耗高，对眼睛伤害大 能耗低，保护眼睛

外接端口 只能接视频展台，电脑使用 可接电脑、高清播放器、视频展台、数字机顶盒，可外接投影或显示器

屏幕尺寸 100寸以上 主流65寸或55寸

核心部件费用 投影白板10000 一体机

3万——6万

全套费用 全套21000 全套69300

1、多媒体一体机的教学优点

传统的教学方式大多为单调的黑板手写授课方式，对于晦涩难懂的内容学生接受起来会大打折扣，或亦是通过投影设备进行辅助教学，此效果虽然大有改善，但是较麻烦；而多媒体一体机（交互式多媒体触摸一体机）教学可轻松解决这一切问题，不需要其他辅助设备，可让所有的授课内容，以图文并茂的方式通过液晶大屏幕显示，灵活多样的人为控制展示在学生面前，省时省力。减轻教师压力；提高学生学习兴趣、成绩；减轻学生课业负担等。

课程内容手写演示、绘画：多媒体一体机除可解决传统的教学内容，还支持课程内容手写演示、绘画等功能，功能强大。就教学方面可让抽象的教学内容变得形象逼真、容易被每一位学生接受，也可用于专业漫画、及其他等方面演示。 在课堂教学中，相互协调，相互作用，相互推动的教学模式可以使学生增强学习动力，调动学生的学习积极性，从而提高教师课堂的教学效果。互动式教学的一个重要特征就是学生的参与性，它通过强调教师与学生的双向交流，充分调动双方的积极性和能动性，从而活跃课堂气氛，从而实现教与学两方面的最佳效益。

2、多媒体一体机的兼容特点

本套方案要兼顾老系统的各种功能：

（1）利用多媒体进行基于多媒体课件的辅助教学。

（2）利用多媒体统一播放听力，进行听力教学与考试。

（3）利用多媒体统一会议视频直播。

在老系统上提出了

（1）学生之间的交流、互动功能。

（2）实物展台，无线耳麦，智能多功能橱柜，Ipad等外设的支持。

（3）及老师上课方便灵活，面向学生操作计算机。

（4）维修人员维修快捷，使用寿命长的需求。

领先的多点手势操作功能，无论是在OFFICE下，还是在其他文档软件中，可以随时实现单指书写、旋转，两指缩放、移动，OFFICE文档上智能翻页、无线漫游，使操作更加轻快、流畅。将触摸体验提升到一个全新高度，充分体验人机交互的独特魅力。

3、本方案系统设计的总体指导思想和原则

（1）先进性原则

系统设计采用先进、成熟的音、视频技术进行合理搭配，支持各种先进多媒体应用。

（2）标准化原则

系统设计的音视频及相关专业标准遵循国际化标准，按照国际化标准建造应用最新的设计理念。

（3）高可靠性原则

采用系统集成设计方式，选用成熟可靠、性能稳定的设备和配件，具备一定的容错能力及抗干扰能力，在设备选型、材料采购、施工方案中解决了防静电问题，满足了用户可靠性要求。

（4）实用高效性原则

在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标，实现实用、高效的设计原则。系统能够最大限度的满足实际工作的要求，按照实际需要来设计相应的系统，在满足功能要求和技术指针要求的基础上尽量简化设计，坚持实用化。充分满足用户的需要。

（5）可维护性原则

系统的可维护性是非常重要的，好的系统结构和系统设计能降低维护的费用和升级费用，延长使用寿命，提高维护效率，保障系统的正常运行。本公司在设计时已考虑到以上问题，系统已尽量达到简单、合理、灵活使用。

（6）兼容性和可扩展性原则

系统选用符合国际发展潮流的国际标准的软硬件技术，以便系统有可靠性强、可扩展和可升级等特点，保证今后可迅速采用视频网络化发展出现的新技术，同时为现存不同的相关设备提供互联手段。

（7）易操作、易管理性原则

系统操作简便，易于日常维护管理。系统提供良好的操作接口，方便使用方操作，提高系统自动化管理能力，降低劳动强度。