时间：2023-05-29 17:40:09
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇教室设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
在创新校园文化建设，打造温馨教室的活动中，学生在“设计・应用”学习领域可以大有作为。每年这个时候，学校专职的美术教师很忙，忙于完成校园文化，忙于协助教室布置……这学期，我想了个“偷懒”的办法：如何通过这次美化教室的活动给学生一个展现自我的平台，从而提升我们美术老师的地位和价值，让美化教室为美术教学服务。
一、整体设计
“设计”在古汉语中，最早是“计谋”的意思。“设计”的行为从人类生活
开始就有了。而作为专业术语，“设计”一词来源于法文“dessins”，原是“画”的意思，是工业革命之后才产生的。德国包豪斯把“设计”推到了极致，“设计”成了造型艺术中的专有名词。
设计应该是“形而上”的。有这样一段微博：内衣秀，美；牡丹花，美；内衣绣牡丹，也美；但牡丹花下晒内衣，却是大煞风景的。
这里强调的是美的“和谐统一”，对于教室文化而言，就是整体性。
教室文化首先要有明确主题，渗透环保理念，变废为宝；其次要根据各个年段学生美术素养和每个班学生实际情况及班主任老师素质和特长来确定主材料；最后还要要注重展示效果，将局部统一到整体中来。
二、巧用材料
“美术语言”对“美术”框架统摄下的“设计”具有绝对的“话语权”，美术语言包括造型元素和造型原理。
造型元素有：点、线、形状、色彩、结构、明暗、空间、材质、肌理……
造型原理有：多样统一、比例、对称、平衡、对比、和谐……
将生活中的某些物质材料如一次性杯、碟片、蛋糕盘、碎布等通过合理想象，镶嵌、拼贴成新的形象，就构成了一幅幅有趣的工艺贴画。用来制作工艺贴画的实物材料，不外乎“点”、“线”、“面”三种存在形式。巧用它们的固有特征来表现相应的物象，手工制作与艺术表现完美结合，赋予普通材料以艺术的生命力。
“点”对表现形象、丰富纹样的作用很大。通过点的质感、大小、疏密、深浅的不同组合，可以获得不同的效果。贵重的“点”，如珍珠，平凡的“点”，如沙子，还有五花八门的植物的种子。规则排列，成线成面，不规则排列，因物象形，随类赋色。
“线”在工艺贴画中运用广泛，凡描绘形象结构、丰富形象层次、分隔形象块面等都可以用线来表现。“线”有粗线、细线、虚线、实线和规则、不规则之分。不同的材料给人以不同的感受，金属丝的刚毅、冷峻，丝织品的柔顺、亲切，植物茎的淳朴、自然……可曲可直，可折可剪，看似信手拈来，实则独具匠心。
“面”的表现范围更为广泛，材料也随处可见。废弃的布头，过时的挂历，秋天的落叶，瓷片、玻璃、易拉罐，乃至造型别致的小石块，各种颜色的蛋壳……既可以以图选材，也可以以材选图，取其形，取其纹，取其色，全在于奇思异想，妙手偶得。
经过学生之手，进行生活中常见的废弃材料进行艺术化的加工，给孩子们一个想象的空间和灵感的来源，教教亲自参与其中，一起感受“生活中不是缺少美，而是缺少发现”，培养孩子们的创新和审美能力。
三、有效组织
我选择了1到3年级来规划部署，实施我的“懒人”计划。
101班：卡纸上的青花瓷花瓶。学习花瓶的对称剪法及用蓝色记号笔描绘自己的二方连续、单独纹样、花纹在花瓶上创意性地展现（图1）。
102班：戏剧人生。让学生了解国粹――京剧及京剧脸谱的知识，从中感受
中国优秀的传统文化。并让学生亲身去制作自己的脸谱，用抽象的色彩来表达自己对京剧脸谱的感知（图2）。
103班：碎布拼贴。让学生知道布这种材料的可塑性、可能性，利用布的柔软性和本身材料的纹理、花纹进行创造性的拼贴（图3）。
201班：盘子上的青花瓷纹样。让学生用蓝色记号笔在盘子画二方连续和合适的纹样（图4），展现中国青花瓷的独特魅力，把教室塑造成一个充满文化的氛围。
202班：盘子上跳舞的小红人（图5）。给我们学校剪纸社团一个独特的展示平台，让学生用剪刀在不干胶纸上自由地散步，剪出抽象、意象的人物，体现孩子的艺术童心，用剪纸来表达自己的语言，整个教室有一股浓重的艺术氛围，采用黑、白、红独特的色彩。
203班：一次性纸杯的利用（图6）。
301班：“秋韵”。在大树上展现我校的线描教学特色，每个学生一片树叶，每一片树叶一幅线描作品（图7），打造秋天诗意的班级氛围。
302班：一次性杯子主题创意。采菊东篱下，用杯子来塑造诗人的意境（图8）。
303班：碟片的利用。让学生用废弃的光盘经过艺术性的加工，展现材料本身的美感（图9）。教室实用与学生学习的结合是布置的亮点。
知之者不如好之者，好之者不如乐之者。有了“乐”，学生就会动手，就会发现问题，并设法解决问题。我们做个“旁观者”，让学生自己兴致勃勃“嚼馍”，比“越俎代庖”强上一百倍。
关键词： 排课系统 辅助功能 教室安排算法 教师安排方式 数据库
一、关于网络环境下高校教室安排与管理系统
自动排课系统是教育信息化的一项重要内容。特别是高校自动排课系统，由于约束条件繁多、教学资源要求复杂，涉及上课时间、教室、教师、学生，目前，自动排课系统很难达到由计算机自动排出课表，需要一定程度的人工辅助完成自动排课。通常情况下，自动排课系统分为课程的时间安排子系统和教室安排子系统两个部分。课程的时间安排子系统完成课程的上课时间安排任务，教室安排子系统完成课程的教室分配任务。
本文描述了网络环境下高校教室安排与管理系统（Classroom Allocation and Management System，CAMS）中的教室安排算法。目前，高校教育具有一些新的特点，如招生人数不断增加、课程种类繁多、教学资源紧张、教学计划频繁变动，人工安排容易出现错误和教室冲突现象。大多数高校也已经广泛实行选课制，进行网上选课，但是自动排课系统的功能仍不完善。CAMS正是为了解决这些问题而提出的，它能为已经确定上课时间的课程合理地分配教室，提高课程安排的灵活性和高效性，实现自动化的教室管理。
同时，目前很多高校分布多个校区，这给自动排课系统提出了特殊的要求。本文实现了一种网络环境下的高校自动排课系统中教室安排功能。
二、CAMS中的教室安排算法设计
1.CAMS系统总体设计
自动排课系统由四大模块构成，分别是输入模块、排课模块、查看模块和打印模块，自动排课系统运行体系图（如图1所示）。
图1
（1）输入模块
输入模块包括输入教师信息、班级信息、教室信息、课程信息、制订开课计划、绑定合上班等信息。其中，教师信息写入数据库的教师信息表中，班级信息写入班级信息表中，教室信息写入教室信息表中，课程信息写入课程信息表中，开课计划写入教学计划表中，绑定合上班信息写入总课程表中。
（2）排课模块
排课模块是自动排课系统的核心部分，分为自动排时间子模块和自动排教室子模块。此模块主要是应用一系列规则、约束条件进行排课。
（3）查看模块
可按照班级、教室、系、教师和总课程表查看各科课程表。
（4）打印模块
可按班级、教室、系、教师和总课程表打印课程表。
2.CAMS中的教室安排算法设计
教室安排算法是CAMS的核心，算法设计的优劣影响教室安排结果的合理性和系统运行效率的高低。
（1）CAMS中教室安排算法的设计图（图2）
图2
（2）CAMS中教室安排算法描述
①对课程信息表分类
（1）算法中四类教室安排方式
根据选课人数和教室容量的排序方式，算法中存在四类不同的教室安排方式，如表1所示四类教室安排方式。
表1 算法中四类教室安排方式
第Ⅰ类安排方式先安排选课人数少的课程，从待安排课程的教室集合中搜索第一个符合要求的教室。第Ⅱ类安排方式先安排选课人数多的课程，同样从待安排课程的教室集合中搜索到第一个满足条件的教室。两类安排方式的教室集合中按教室容量升序排列。第Ⅲ类安排方式先安排选课人数少的课程，从待安排课程的教室集合中搜索第一个不满足条件的教室，将前一个教室安排到该课程。第Ⅳ类安排方式先安排选课人数多的教室，搜索方法和第Ⅰ类，第Ⅱ类相同。两类安排方式的教室集合中按教室容量降序排列。
（2）四类安排方式的合理性比较和效率分析
表（2）中的数据是根据某高校中一学院2006—2007年下学期课表安排所选出的数据。
①课程上课时间冲突不明显情况下合理性和效率分析
第Ⅰ、Ⅱ两类教室安排方式合理性比较理想，安排过程中需要比较的次数多，算法效率低；第Ⅳ类教室安排方式结果中容易出现选课人数少的课程安排到大容量教室，造成教室资源浪费，需要比较的次数多，合理性和算法效率都不理想。
②课程上课时间相互冲突情况下合理性比较和效率分析
对Ⅰ、Ⅱ两类教室安排方式比较和分析。从合理性角度分析，对已安排课程，第Ⅰ类安排结果中教室平均利用率为64.1%，第Ⅱ类安排结果中教室平均利用率为75.1%（如表2教室利用率），第Ⅱ类合理性优于第Ⅰ类；对于未安排课程，第Ⅰ类安排结果中未安排课程选课人数多，人工安排困难，而第Ⅱ类教室安排方式的结果中未安排课程选课人数相对较少，容易人工安排，第Ⅱ类优于第Ⅰ类；第Ⅱ类教室安排方式缺点是容易出现选课人数少的课程安排到大容量教室的现象（如表2安排结果）。从算法效率角度（比较次数）分析，两类安排方式比较次数相差较少（如表2比较次数），都需要比较22次，算法效率相同。
表2 课程上课时间相互冲突下四类安排方式结果比较和效果分析
第Ⅰ、Ⅲ两类教室安排方式比较和分析。从合理性角度分析，两类安排方式的教室利用率均为64.1%（如表2教室利用率），利用率低；未安排教室的课程选课人数多，合理性较差。从算法效率角度（比较次数）分析，第Ⅰ类需要比较22次，第Ⅲ类需要比较21次，比较次数增多（如表2比较次数），算法效率降低，第Ⅲ类安排方式优于第Ⅰ类。
第Ⅱ、Ⅳ两类教室安排方式比较和分析。从合理性角度分析，对于平均利用率，第Ⅱ类安排方式结果中教室平均利用率未75.1%，第Ⅳ类教室平均利用率为72.7%，平均利用率相当；对于每个教室利用率，第Ⅱ类教室利用率波动范围大，第Ⅳ类波动较小，第Ⅳ类合理性优于第Ⅱ类。从算效率角度（比较次数）分析，第Ⅳ类比较25次，第Ⅱ类比较22次，比较次数增多（如表2比较次数），算法效率降低，第Ⅱ类优于第Ⅳ类。
从合理性角度分析，第Ⅳ类教室平均利用率高，每个教室利用率稳定，合理性较好；第Ⅰ、Ⅲ两类合理性最差；第Ⅱ类教室平均利用率高，缺点表现为选课人数少的课程容易安排到大容量教室，每个教室利用率波动范围大，合理性劣于第Ⅳ类。从算法效率角度分析，第Ⅰ类算法效率高；第Ⅳ类效率较低[14][15]。
（3）CAMS中教室安排算法的安排方式选择
通常情况下，选择第Ⅰ类或第Ⅱ类作为教室安排方式比较理想；第Ⅲ类教室安排方式比较次数多，算法效率低；第Ⅳ类教室安排方式容易造成教室资源冲突和浪费。
CAMS中针对实际选课数据和教室资源数据情况，选择第Ⅱ类作为教室安排方式，安排结果中未安排课程的选课人数少，人工安排和处理容易实现。
4.系统算法的实现
（1）程序的设计及实现
由于CAMS系统还存在一些缺陷，因此，需要建立一个算法，才能使这个系统更加完善。首先，给出运用LINDO软件编写所需要的一些数据。本程序的编写是根据线性规划的数学模型进行编写的。
表三 待排的课程
表四 待排的教室
应用LINDO软件，对已经安排好上课时间的课程进行教室安排，其主要因素有2个，即教室容量RONG和上课人数R。其目标函数是使该时刻教室的利用率达到最优。这就类似于线形规划中的指派问题。下表是一些数据准备：
其中，x1～x81是按照以行为顺序定义的变量。
上表字体加粗部分即为教室达到最佳利用率的高校排课。
5.结论
自动排课系统一直是高校教务管理中难以解决的问题，涉及整数规划、图论、分支定界技术及模拟退化法等方法和技术，国内外很多研究人员仍在从事这方面的研究工作。
本文设计和实现了网络环境下高校自动排课系统中的教室安排算法，对算法中四种不同类型教室安排方式的合理性和运行效率进行了比较和分析。CAMS已经在某些高校的教学实践中发挥了重要的作用。
关键词：多媒体；远程教育；视频；音频
随着信息化社会的到来，人们获取信息、接受教育的渠道日益多样化，远程教育就是在这样的背景下产生的一种新型的教育方式，它极大地解决了教育时间与空间的限制问题，对于促进教育的公平也有重要意义。而远程教育的开展离不开软硬件设备的支持。多媒体远程教室作为构建远程教育体系平台的主要组成部分之一，其规划与设计的规范性与科学性直接关系到远程教育系统功能的发挥。因此，加强对多媒体远程教室规划和设计的研究不仅具有非常现实的意义，而且是网络化背景下不断完善远程教育体系，拓展网络教育平台，加强网络设施建设的重要步骤。
1 多媒体远程教室规划和设计的基本原则与主要目标
多媒体远程教室的建设是为了更好的服务于远程学习者与高校教师的教学，因此其规划与设计必须坚持一定的原则，不能偏离既定的目标
1.1 多媒体远程教室规划和设计的基本原则
具体而言，多媒体远程教室规划和设计的基本原则主要包括以下四个方面：
1）坚持开放性与标准性相结合。所谓开放性是指多媒体远程教室在规划与设计要具有很强的兼容性与延续性，具体的设计不能为产品或厂家所限，要有实时更新的空间。而标准性则主要是指多媒体远程教室的规划与设计要严格依据国际国内标准，而不能随意设计与规划。
2）坚持实用性与经济性相结合。一方面，多媒体远程教室是为了方便广大学习者学习，因而必须具有很强的实用性，才有其实际意义；另一方面，由于多媒体远程教室的修建、管理与维护均耗资巨大，因而在规划与设计时必须考虑到成本问题，要在确保实用性的基础上节约成本，对于关乎远程教室功能发挥的设备，不仅要有，而且要选择高质量的材料或设施，对于可要可不要的，要坚决摒弃，这样才能提高多媒体远程教室规划和设计的实效性。
3）要具有很强的可操作性。在进行多媒体教室规划和设计的过程中，不能一味的为了追求先进而运用过于复杂的技术，而是要考虑到操作上的便利，要方面学习者的学习与教师的教学，如在界面系统方面，尽量使用中文系统，而不能为了追求原版而弄成英文版的。第四，坚持稳定性与可调整性相结合。多媒体远程教室规划和设计必须坚持稳定性的原则，如果教室软硬件设施都不稳定，长期有效的远程教育势必难以开展。同时，设计中也需要为其留出必要的调整与发展空间，这样在遇到重大问题时，可以及时调整。
1.2 多媒体远程教室规划和设计的主要目标
现代远程教育系统的建设有其自身特点和要求，而我国也有自身的特殊情况，因此在多媒体远程教室规划和设计的过程中要坚持以下具体的目标：
1）起点要高。一方面，在软件系统方面，要保证先进性；另一方面，在硬件系统方面，也要保证稳定性与延续性，这样才能实现国内远程教育的大接轨，才能与国际接轨，在不断的探索与创新中获得发展。
2）以实用、稳定与先进为基本方针，根据实际教学的需求，在系统高度集成、总体优化与安全稳定可靠三方面下功夫。
3）性价比要高。在规划与设计的过程中要把握住现代网络电子技术的发展方向，充分考虑功能的扩容性和技术的升级性。
2 多媒体远程教室的设计方案
为了推动多媒体远程教室规划和设计的规范性，一般在开始投入建设前，都必须要有详细的设计方案。这是实现多媒体远程教室规划和设计规范化与科学化的必要途径。就设计方案而言，可以从整体设计、集体的系统设计以及系统讯号的处理三个方面着手：
2.1 总体设计
由于多媒体远程教室中学习者面对的是屏幕，因此教师可以坐在控制台前自由的操纵着各种设备，并通过扩音系统作一些必要的讲解，教学过程生动、直观，学生们注意力容易集中，理解的快，记忆更加深刻。而要达到以上效果，在总体设计上要求多媒体远程教室必须具备以下功能：第一，投影视频信号，主要用于播放录像机、DVD 的相关内容。第二，投影计算机的数字信号。主要用来进行计算机教学、培训与演示。第三，声音与画面输入与采集系统，方便学习者与教师在网上面对面交流。
2.2 具体的系统设计
一般而言，为了使设计具体化，可以把多媒体远程教室划分为五个子系统：中央控制子系统、常规多媒体子系统、摄像和视频切换子系统、网络传输子系统、灯光音响子系统。对于每一系统的设计都有其具体的要求：
2.2.1 中央控制子系统
中央控制子系统是整个系统设计中心，是其他子系统得以运行的前提。一切媒体设备的调用、控制、管理等复杂过程都离不开高性能的中央控制系统。因此，在选择控制系统时应该考虑到以下几个方面:第一，稳定第一。稳定的中央控制系统能简化操作，保证各种设备按部就班的工作。第二，要关注系统的开放性与兼容性。目前国产的中央控制系统大多稳定性较差，建议可以采用国外的相关产品。
2.2.2 常规多媒体子系统
常规多媒体子系统是整个系统的基本组成部分，主要用于完成日常教学与讲座。一般而言，这一子系统主要由投影机、电子白板、实物展示台、计算机、RGB矩阵、RGB分配器等组成，并有笔记本电脑的相关接口。具体操作中，两台投影机分别显示相关内容，投影机由中央控制系统通过串联端口控制，电子白板通过RS—232 串联端口连接到中央控制系统，中央控制系统负责控制白板在不同电脑间的切换。
2.2.3视频切换子系统
视频切换子系统一般包括摄像机、录像机、监视器和音视频矩阵等设备，主要用来完成多路视频的切换与选择，录制高清晰度的教学实况及教学内容，并进行网上直播、广播与点播。具体而言，一般需要三台摄像机拍摄教师教学与学生学习的场景，每台摄像机需要配备变焦镜头与云台，以通过云台镜头控制器进行摄像控制。而音频矩阵主要用来处理相关的音频文件。
2.2.4 网络传输子系统
网络传输子系统也是远程教学不可或缺的组成部分。其主要功能在于实现教学实况与教学内容的远程传递。一般而言，网络传输的实现方式分为硬件式(即配备视频会议终端)与软件式两种。硬件式传输速率较快，图像清晰度较高，但价格相对昂贵；而软件式对图像进行了大幅度的压缩，速度、清晰度受到一定的影响，但其扩充性较好，灵活性较高，在实际的设计中，要根据具体情况而定。
2.2.5 灯光音响子系统
相对而言，灯光音响子系统是一个辅助系统，主要包括DVD、话筒、功放、调音台、混响器和音箱等设备，其功能主要在于配合教学和与摄像。一般而言，灯光需要根据不同的实际情况(如投影教学、非投影教学、现场摄像等) 进行自由调节，以满足不同需求情况下照度及色度的需求。
2.3 信号处理
信号包括图像信号与声音信号两类。所谓的图像信号即指的是计算机信号和视频信号，其中视频信号包括摄像机所拍摄的现场图像信号，录像机信号，以及实物展示台信号。所谓的声音信号指的是有线话筒、无线话筒信号，录像机、有线电视等设备的音频信号，计算机的音频信号等。信号的处理渠道是多媒体远程教室规划和设计的重要工作。因此，在规划与设计中，必须对信号的处理方式、信号的流动渠道进行必要的规范，这样才能使整个多媒体远程教室系统起到其应有的作用。
参考文献：
关键词：网络协作；虚拟教室；协作学习设计
中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2014）04-0068-04
一、虚拟教室的概念
虚拟教室（Virtual Classroom）是指“以计算机技术、多媒体技术、网络通讯技术、数字压缩技术等信息技术多学科、多领域融合交叉为基础构建的网络学习环境。它为教师和学生提供了一个交互式的教学环境，模拟了传统课堂的教学功能，但又不受时间、空间、区域限制的网络课堂学习环境。”[1]虚拟教室的目的就是为了创设一个使分布在不同地理位置的学习者能够进行协同学习的模拟教室，一方面使得教育资源能够实时共享，另一方面为学习者提供了一个更加便捷的、可交互的学习环境。
二、协作学习的含义
协作学习（Collaborative Learning）是指“一种通过小组或团队的形式组织学生进行学习的策略。小组成员的协同工作是实现班级学习目标的有机组成部分。小组协作活动中的个体（学生）可以将其在学习过程中探索、发现的信息和学习材料与小组中的其它成员共享，甚至可以同其它组或全班同学共享。”[2]在协作学习的过程中，学习者之间采用对话、讨论等形式对所要解决的问题进行充分论证，以期能够获取解决问题的最佳路径，达到小组的预定学习目标。这样不仅有利于提高学习者的学习成绩和沟通能力，发展学习者的思辨能力，而且对学习者的创新性思维、对待学习的乐观态度等都有显著的积极作用。
协作学习主要包括四个基本要素[3]：（1）协作小组，即将学习者按照一定的策略划分的小组；（2）成员，即按照一定的策略（如学习成绩、认知策略、学习兴趣、认知风格、知识结构等）分派到协作小组中的学习者；（3）辅导教师，在协作学习活动开展的过程中，教师对学习者进行适当的辅导，从而使学习者的学习效率、学习效果等得到有效的控制；（4）协作学习环境，主要指开展协作学习活动的空间环境（如教室、网络环境等）、资源环境（如图书馆、互联网等）、组织环境（学习者的组织结构）以及硬件环境（计算机等）。
三、虚拟教室在开展协作学习方面的优势
随着各种新技术在教育中的应用，传统课堂教学的自身缺陷愈加明显：高校招生逐年扩大，学生数量急剧增多，师资力量相对紧缺；受时间、空间的局限，教学资源难以及时更新和共享等。虚拟教室的出现很好地弥补了传统课堂教学的不足，而且在开展协作学习方面有着独特的优势：
1.创造新鲜的协作学习环境，激发学习兴趣，提高学习积极性
虚拟教室利用多媒体技术将传统单调的、程序化的教材知识综合处理，转变为图文并茂的多媒体信息，形象地呈现在学生面前，有利于激发学生的学习兴趣，充分调动其学习的主动性、积极性，加速对所学知识的意义建构，从而更加有效地提高学生的自主学习能力，提高课堂教学效率。
2.支持双向交互，有利于协作学习的顺利开展
虚拟教室能够很好地模拟真实的教学情境，并且支持音频和视频的双向交流，有良好的实时性和交互性。在虚拟教室环境下，学生之间、师生之间均可以就要解决的问题进行深入的交流和探讨，每个学生都能得到教师的指导和帮助。同时，学生也可通过查询、浏览、上传、下载等方式与教学资源进行交互。这种交互性有利于提高学生的主体意识、参与意识和培养学生协作学习的能力。
3.降低了教学成本，增强了学生的协作意识
在虚拟教室教学环境中，只需要连接网络就可以实现，学生通过构建学习共同体来展开学习活动，不仅需要经常性地与教师交流互动，获得教师的指导与帮助，而且更多地需要与同伴之间深入讨论。这种互动交流是经常性地在学生间发生，通过组成一个学习共同体的方式来完成知识的意义建构，有利于提高学生的学习效率和学习质量，同时增强了学生的协作意识，也减轻了教师的负担。
四、基于虚拟教室的协作学习设计
1.协作学习前端分析
（1）学习者分析
学习者作为协作学习活动的主体，对其进行特征分析是基于虚拟教室的协作学习不可缺少的关键环节。学习者分析主要包括对学习者的认知发展特征、起点水平、认知结构变量、学习风格、学习动机、学习需要等进行分析。
（2）学习目标分析
“学习目标表征了学习活动结束后学习者应获得的知识和技能，是学习活动的出发点、依据和归宿，能够指引学习活动的方向，也为最终的教师评价、同伴评价和小组评价提供依据。”[4]因此，基于虚拟教室的协作学习必须要有适当的学习目标导向，结合具体的学习内容，完成言语信息、智力技能、认知策略、动作技能、态度[5]等目标。
（3）构建学习共同体
学习共同体（learning community）是“由学习者及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成的团体，他们彼此之间经常在学习过程中沟通交流，分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务”，[6]“它从共同愿景出发，强调真实生活的学习情境，重视知识意义的社会建构，鼓励学习者之间的经验交互与对话协商，关注学习者在社会文化中的成长”。[7]基于虚拟教室的协作学习是在一个学习共同体中进行的，所以教师必须创建一个基于虚拟教室的活跃的学习共同体。教师在构建学习共同体时应注意共同体的范围、学习者“共同体意识”的增强、各小组的合作方式等问题。
2.基于虚拟教室的协作学习环境设计
“学习环境设计，是面向知识时代的教学设计框架建构的重心，是一种正在兴起和发展的教学隐喻，是教学设计范例正在发生转变的重要标志。”[8]基于虚拟教室的协作学习环境设计主要包括：协作学习资源环境设计和协作学习工具设计。
（1）协作学习资源环境设计
这里的学习资源主要包括：内部信息资源设计、外部信息资源设计和人力资源设计。内部信息资源设计是指虚拟教室本身提供的学习材料，如多媒体课件、相关课程案例等；外部信息资源是指由教师提供或者学生自主搜集的与所学知识有关的网络资源；人力资源即专家、教师、学生等。
（2）协作学习工具设计
主要包括认知工具、交流协作工具、评价工具。
①认知工具的有效使用能够提高学习者的学习绩效。在协作学习过程中能够促进学习者意义建构的工具、资源等都可被认为是认知工具。如利用搜索引擎帮助学习者收集资源；教师提供的案例帮助学习者扩充原有认知结构等。
②协作交流工具。基于虚拟教室的协作学习是以小组为单位来协同合作共同解决问题的，其中帮助学习者交流、对话、协作的各种工具就是协作交流工具。交流工具可分为同步交流和异步交流。同步交流工具主要有QQ、MSN、微信、飞信等，异步交流工具主要以邮件、贴吧、论坛等为主。
③评价工具主要是为评价学习者的协作学习绩效而制定的评价量规。
3.基于虚拟教室的协作学习策略设计
主要包括分组策略、协作策略、组织策略、评价策略。
（1）分组策略
分组策略是为各学习小组能够形成有机的整体而使用的策略，可根据学习者的学习风格、学习成绩、原有认知水平、学习兴趣等方法进行分组。
（2）协作策略
协作策略是为提高学习者之间、学习者与教师之间的协作能力，构成一个真正意义上的协作小组。在基于虚拟教室的协作学习环境中，常用的协作策略有角色扮演、伙伴、竞争、协同等。
（3）组织策略
组织策略是为了使学习者能够有效地组织在一起而选择的策略，使学习者能够形成高效、科学的协作学习共同体，协作完成学习目标。主要反映在协作小组的划分，协作小组与学习目标的有机结合，学习共同体的动态创建等。
（4）评价策略
评价策略是依据学习目标和协作学习过程来设计的评价方法。主要的评价方式有自我评价、小组评价、过程评价和总结性评价或这些评价方式的结合使用。
4.基于虚拟教室的协作学习模块设计
基于虚拟教室的协作学习模块设计共分为三部分：同步协作学习模块、协作学习、异步协作学习模块、管理模块。各模块的内容及关系如下图所示。
（1）一个核心
协作学习：在基于虚拟教室的协作学习活动中，虚拟教室只是作为我们协作学习的环境，最终的归宿还是协作学习。
（2）三个模块
①同步协作学习模块：即通过实时的通讯设施实现的实时协作学习，包括教师指导和学生协作学习两个环节，使得身在异地的学生可以通过视频、语音实时地接受教师的指导帮助，与其他异地的学生进行同步协作、交流学习。
②异步协作学习模块：是指教师的指导与学生的协作学习不同时进行，首先教师以学习者为中心，对教学资源库中的学习资源进行科学的编排，以便提供给学生开展协作学习。教学资源主要包括：课件库、题库、课程库、案例库、媒体资源库等。然后学生依据学习目标，选择教学资料在小组内开展协作学习，并将遇到的困惑、疑难问题以留言、邮件、FAQ（Frequently Asked Question）等形式反馈给老师。
③管理模块：包括注册管理和资源管理。注册管理系统包括教师和学生的注册管理，如账号、密码、授权、认证等；资源管理包括对学习资源的管理，如课件库、媒体素材库、题库、案例库等。
（3）三个入口
①学生入口：在基于虚拟教室的个性化学习中，学生是主体，协作学习是核心。学生在教师的辅助下，运用虚拟教室所提供的良好学习环境进行协作学习。
②教师入口：在基于虚拟教室的协作学习中，教师是指导者，利用虚拟教室所提供的良好学习环境精心设计协作学习所需的教学资源，适时地为学生提供指导和帮助。
③管理员入口：在基于虚拟教室的协作学习中，管理员负责管理教师和学生的信息，主要是对进入虚拟教室的访问者进行身份验证，并根据其身份赋予一定的权限，如学生可以查询成绩却不能进行修改。同时管理员还负责管理虚拟教室中的各种资源。
5.基于虚拟教室的协作学习活动设计
学习者在进行基于虚拟教室的协作学习时，首先要对学习者进行分析，确定学习者的学习动机、学习兴趣、认知发展水平等，分析学习目标明确所探究的问题，制定出学习方案。然后收集资源、分析资源、构建协作学习环境，最后综合评价，得出结论，完成学习目标，交流协作学习成果，其中也有教师的适当指导。
具体而言，基于虚拟教室的协作学习过程设计主要应考虑：
（1）总体进程设计：给出学习者完成学习目标的时间、学习方式、探究的任务以及要提交的成果。
（2）活动框架设计：在分析学习者最终问题解决方案的路线的基础上，设计出问题解决活动的中间状态和最终成果的基本要求。以构成学习者协作学习的路标，指引协作学习活动的进行。
（3）工具设计：特定的协作学习任务需要学习者进行某些具体的认知操作活动。恰当的认知工具可以帮助学习者更方便地完成特定的协作学习任务，将更多的精力放在更高的思维上。
（4）策略指导：针对特定的任务给学习者提供具体指导，以提高学习者协作学习的绩效。
6.基于虚拟教室的协作学习评价设计
协作学习评价是“对学习者的协作学习活动质量作出客观衡量和价值判断的过程，主要关注的是学习者个体和协作小组在学习活动中的行为表现”。[9] 协作学习评价是对学习者在整个协作学习活动中所有行为的一个总结。
主要评价方法有：
（1）文件夹评价：文件夹评价是当前国外比较流行的一种评价模式，具有过程性与发展性相结合的优点。文件夹评价将学习者在虚拟课堂协作学习过程中所参与的学习活动加以总结并整理成个人文件夹的形式，作为学习者成长和进步的记录。“学生在创建文件夹的过程中挑选、提炼、评价自己的工作样本，是自己成果和进步的积极评定者。积极思考、评价他们自身的学习历史，是一个强有力的学习机会，会使学生充满成就感和自豪感”。[10]
（2）自我评价：学习者对自身进行评价的一种方法。一般由教师预设评价方法，然后由学习者进行自我评价，也可由教师给出多种评价方法供学生自由选择。
（3）小组评价：小组评价是以协作小组为主体，对小组、成员和其他小组进行评价。此过程需要学习者学习处理组员间、组间的复杂关系。
五、结语
时下，尽管虚拟教室的发展初见成效，但将协作学习理念与虚拟教室技术相结合，需要更多、更高素质的人才配备，尤其是对管理员和教师的信息素养提出了更高要求。随着国家高校教育信息化的飞速发展，加之虚拟教室自身的强大优势，基于虚拟教室的协作学习必将会越来越受到远程教育工作者的青睐，成为推动我国教育信息化事业不断向前的重要力量。
参考文献：
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一、制图专业化教室的结构
(一)三视图投影训练区
此区域的功能在于掌握三视图的形成过程及掌握九字投影规律。三视图的形成是制图学习的基本功，也是学生学习的难点之一，一部分学生往往学到此处由于缺乏空间想象力而放弃对本学科的学习，学生对三坐标投影面体系不感兴趣，拒绝继续学习。我们所设计的三视图投影训练采取三维立体的灯箱投影，学生走N~JI练区，可以自行将零件或模型放置在指定范围之内，打开投影机，零件或模型将随着光束自行投射到屏幕上，形成三面投影。学生可以根据投影特征完成零件或模型的三视图投影的拼图，然后将投影面打开，形成三视图，并通过投影的位置关系，寻找其投影规律，完成相应部分的训练作业。
(二)公差配合训练区
此区域的功能在于学生进入此区域时可以学会查阅公差表，认识动、静、过渡三种常见的配合形式，通过多媒体了解常见的位置公差。在此区域中设置大尺寸的公差表的活页，以便于学生的查阅与小组之间的学习与讨论，有已加工好的配合零件(动、静、过渡配合)；有相应的视频(动、静、过渡配合的应用)；有公差带学习的动画以及三种配合的加工案例分析。此区域的另一功用在于帮助实践经验缺乏的教师与学生共同学习。
(三)典型零件的绘图区
此区域的功能在于帮助学生根据专业方向，完成典型零件的视图的绘制，使学生认识本专业零件的结构特点，帮助学生尽快地了解工作岗位图纸，同时，此区域还设置零件的测绘区，使学生学会测量工具的使用。此区域可称其为多功能区，可以根据本学校的特点进行设置，例如数控专业典型零件区、模具专业典型零件区、机电专业典型零件区。每一区域具有本专业的特点，如数控专业以轴类零件与箱体类零件的加工为主，其中轴类零件又分为轴类与盘类零件，箱体类零件又分为孑L系类零件结构、各种不同腔体类零件的结构以及各种不同轮廓零件结构；而机电专业的特点在于如何从装配图中拆分零件图，这样学生根据本专业的特点，在进行典型零件绘图的过程中了解零件特征及相应绘图方法，为以后的专业图纸的识读打下良好的基础，此区域设置多个绘图座椅以方便学生使用。此区域的另一功能为零件测绘区，分为两个测绘阶段，分别为基础测绘区与典型零件测绘区。其中基础测绘区是针对关于游标卡尺与千分尺不熟悉的学生，具体的做法是将正确的尺寸封在零件的表面上，学生测完零件尺寸后，打开封条可以自行判断尺寸的正确与否，出现错误后，寻找原因完成零件尺寸的测量过程，同时配有尺寸正确测量的视频及动画，以纠正学生握尺与读数的错误，帮助学生正确使用检测工具。典型零件测绘区，在基础检具的前提下增设高度尺、数显尺、表头尺、块规、螺纹环规等其他检测工具，但此区域的典型零件均为金属件，已确保零件尺寸测量的准确性，此区域为学生准备手绘图纸与正规图纸以及软件尺寸标注检测及相应学习提示，以确保学生尺寸标注的正确性。
(四)图纸识读区
此区域的功能在于综合运用所学过的制图知识完成企业图纸的识读过程。此区域共分三部分：基础读图区、图纸完善区与企业图纸识读区。同时针对不同专业学生设置数控学习区、模具学习区与机电学习区。第一部分基础学习区的特点是图形线条少，学生通过搭建积木的方式读懂图纸，使其建立空间概念。第二部分图纸完善区是在读懂图纸的基础上，完成三视图的补图的全过程。在此区域内准备大量的模型以供学生选择，通过训练使学生能够根据图纸快速找出模型，最后达到直接补图的能力训练。第三部分是企业图纸的识读，此部分分两个阶段：第一阶段为第三角投影的识读，此部分训练的目的在于企业的岗位需求，正常学校的制图教学采用的是第一角投影法，但在企业生产加工中，由于设计软件的引入，很多的工程图纸全部采用第三角投影，因此，刚毕业的学生极不适应。但此项的训练可以缩短学生的岗位适应的周期；第二阶段为企业图纸的识读，主要收集生产岗位常见的图纸，进行相应训练，可以采用问答过关的方式进行自主学习。
总之，四大训练区完成学生图纸识读的全过程，同时解决教学中的难点问题，包括投影概念的建立、常用检具的正确使用、尺寸的标注的方法以及企业图纸的认识，通过动手解决学生的空间概念的形成问题，最关键的点在于可以在短时间内解决学生在课堂中无法解决的问题，同时提高学生的团队合作意识。
二、专业化教室的使用
在传统的教学过程中，机械制图的授课采用的是理论课与绘图室授课相结合的方式，教师为了提高学生的空间想象能力采用橡皮泥等辅助工具进行授课，在现今装备制造业高速发展的时期，其已无法适应企业的岗位需求。而制图专业教室的开发则是依据企业的需求，以提高学生的读图能力以及量具的使用能力为主要目的，学生可以在专业教室中用较短的时间，完成读图能力的综合训练。为了更好地利用专业教室，使其发挥更大的作用，在专业教室使用时应注意：
(一)专业教室是以实践为主体的“理实一体化”教室
学生需要具有一定的理论铺垫后才能走进专业化教室，例如制图课的概述部分师生可以走进专业化教室进行课程认识训练，在投影训练后共同学习i视图的概念及九字投影规律。基本形体的i视图部分可以采用教室授课，但采用制图专业教室之后，制图学科的授课方式，可以采用做中学的形式。
(二)学生的自主学习是专业化教室的一大特色
为了更好地配合学生的自主学习，专业化教室的导航应通俗易懂，学生进入专业化教室之后，能够各取所需，自主学习，同时，多功能的座椅可以使学生更方便进行学习与讨论。值得注意的是，学生在使用专业化教室时要养成良好的职业素养，应按照企业的6s管理制度，建立物品、工具使用记录，保持学习场地的整齐洁净等。
(三)学生的质量评价应引起教师的关注
进入专业化教室之后，学生的质量评价点可设置在：零件尺寸的检测、典型零件的测绘、典型零件图的绘制及尺寸标注、第三角投影的正确使用、企业图纸的识读，同时，不可忽视的是6S管理的执行程度。
(四)必要的课后作业不容忽视
学生在专业化教室的学习效果是可以通过适当的作业来检测的，因此，教师切不可忽略学生的课后作业以及完成作业的质量，如果放松了学习质量的跟踪，制图专业化教室的使用将事倍功半，无法收到良好的效果。
气压传动与控制是一门具有较强的专业性、实践性的课程。在介绍传统教学方式在本门课程讲授过程中存在的问题的基础上，针对气压传动与控制课程理论讲授与实验课程脱节的现象，探索并实践了活化教室的教学模式。活化教室具有开放性、自主性和探索性，本文从课堂布置、内容安排和课堂效果几个方面对活化教室在在气压传动与控制教学中的应用进行了研究，并取得了良好的教学效果。
[关键词]气压传动与控制;活化教室;教改研究
[中图分类号]G642.423[文献标志码]A[文章编号]1005-4634（2015）02-0074-04
0引言
大学生这个群体是一个特殊的群体，教学对学生综合素质的培养具有非常重要的作用。所谓综合素质是良好学习能力、实践能力、创新能力、调控能力和团队精神的集中表现。如何将人才培养的模式从专业技术工程人才转变为“专业素质+综合素质”的高级工程技术人才，也是在教学改革中需要探究的一个问题。
1传统教学方式的特点
1.1“填鸭式”教学
在传统的教学方法中，多数采用灌输式或者填鸭式的教学方法，即教师在讲台授课，学生在台下听课。往往一名教师要给三四十人甚至一百多人授课，每个学生的基础参差不齐，学生对课程的兴奋点也各不相同，因此，很难调动所有学生的学习兴趣和学习积极性。不同类型的学生学习方式有不同，调查发现80%的学生属于视觉学习型，即主要依靠视觉来获取、理解和记忆信息;15%的学生为听觉学习型;还有5%的学生属于触觉学习型[1]。不同学习型的学生学习的注意力和接触的信息量是不同的，传统教学方法中单纯教授的教学方式很难同时调动这三类学生的学习积极性。何种教学方式能满足不同学习方式学生的需求，并能够最大限度的调动学生的学习积极性，在有限的时间内，让学生接受最多的信息，激发他们的学习兴趣，使学生对所学内容主动地进行深入的思考，这些都是传统课堂亟待解决的问题。
1.2理论与实践脱节
从教学内容体系方面来讲，传统的教学主要是理论论证，很难加入实践环节，或者理论与实践环节为分开的两部分课程。由于授课教师的不同，学
习时间的不连续，使得学生不能够将理论课和实验课有机的结合起来，达到理论与实践相互融合、相互促进的作用，很难调动学生的积极性。比如，在传统的《气压传动与控制》教学过程中，给学生讲气源、控制阀、气缸时，大家对这些只是理论上的一个认识，至于这些元件的具体形状、如何使用均没有形象的认识。在后面的课程实践中，所用到的实物也很难把课本知识与实物联系起来，造成一种教学的脱节。
如何激发学生的兴趣，让学生变被动为主动学习？如何避免这种脱节的现象？针对《气压传动与控制》这门课的特点，本文提出并实践一种新的教学方法――活化教室，即将教学放到实验室中，在学中做、做中学，改变教师主导的教学方法，建立问题库，让学生充分利用感觉、听觉、触觉，积极思考，寻找并获得答案。
2活化教室的特点
“活化教室”是综合互动教学方法的一种体现。它以项目任务为本，强化学生的思考能力，注重学生团队能力的培养，深入挖掘学生的潜力。要求教师改变以往传统式授课方式，加大实践环节力度，利用多种教学方法灵活地把知识传授下去。活化教室在教学过程中也要以学生为主体，以教师为导向，教师适当引导学生，激发学生兴趣，以达到最佳的教学效果为宗旨[2]，从改变教学内容、创造课堂氛同、调整学生座位、变化讲台风格等多个方面去探索，实现教学改革中培养“专业素质+综合素质”的高级工程技术人才的目的。
1） “活化教室”具有开放性。活化教室改变了自上而下的教师与学生的关系，让学生变为主体，组成一个团队，学生之间可以交流彼此的想法与建议;教师引导学生，教师与学生是平等的[3]，师生关系是和谐，课堂氛围是开放的，学生的座位顺序是自由的。在《气压传动与控制》教学中，打破传统的“一对多”的自上而下的授受关系，将教室搬到实验室里，理论课放到实验室中教授，使理论课与实验课有机的结合起来。学生在理论课的学习过程中可直接进行实验演示，使学生对理论的理解更加深入，同时学生也可以对感兴趣的理论课自行进行验证，提高学生的学习兴趣。
2） “活化教室”具有自主性。活化教室把教学过程看作是一种教与学统一的动态发展地交互影响和交互活动的过程。在这个过程中，师生之间进行的是一种教学主体与主体之间的交流与沟通[4]。《气压传动与控制》教学过程中，活化教室可以使学生发挥主观能动性，即学生可以对教师所讲内容产生质疑，利用课堂的实验资源亲自动手验证教师教授理论课程的正确性，掌握学习过程中的主动性。在此过程中，教师以启发、提问的方式引导学生，激发学生的自主学习的内在动力，使学生多思考多参与，提高学生的学习自主性，充分调动学生学习的积极性和热情。
3） “活化教室”具有探索性。在活化教室教学（见图1）过程中，对学生团队能力的培养，以及对学生潜在能力的深入挖掘是非常重要的。针对不同的课程内容、不同阶段的学生，需要采取不同的方式，如理论性较强的课程和实践性较强的课程，在教学过程中采取的教学方式就不能完全一样。活化教室的教学方式要因人而异，因每堂课的内容不同而不同。《气压传动与控制》的教学中，将课前准备、课中互动、课后反馈有机的结合到一起。其中，课前准备包括：贴近学生，了解学生学习情况和需求、学生类型和兴趣，调整教学内容;课中互动包括：营造宽松愉悦的教学氛同、座位布置和教室布局更加自由、教学中学生可以参与教学过程，生生之间和师生之间可以交流互动[5，6];课后反馈包括：学生和教师对教学过程进行评价，然后将改进方案反馈给教师来改进和完善教学。这个过程是一个不断改进、不断完善的探索过程。需要学生与教师的共同努力。
图1活化教室的内容
3活化教室在《气压传动与控制》中应用
3.1《气压传动与控制》课程介绍
《气压传动与控制》是机电控制工程专业的一门必修专业基础课。它是机电一体化人才所需的有关流体传动与控制知识结构的重要组成部分。本课
程的任务和目标是让学生掌握气压传动与控制技术方面的基本理论、基本原理及特点和应用方面的知识;启发学生对气压传动与控制技术的兴趣，培养学生初步的气压传动与控制实验技能以增强实验动手能力;培养学生知识创新和技术创新能力;并使学生具备一定的组织管理能力、较强的表达能力、人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力，初步具备交流、竞争与合作能力。表l所示为《气压传动与控制》课程的能力矩阵。学生能力与活力的培养方式多种多样，比如教室讲述、ppt动画演示、教室空间的变化、教师服饰的变化、课程中插入一些小项目和游戏、提问、奖励环节等等。以多样性的教学方式提高学生的能力。
3.2活化教室的课堂氛围
“活化教室”主要体现在学生座位的变化，图2展示了活化教室几种不同的座位布置方式如马掌型、一对型、小组型、多功能型[7]。不同的座位布置方式适用于不同的课程内容。根据《气压传动与控制》这门课程的特点，主要以多媒体教学为主，整个教室的布局图如图2（e）所示。教室中间为一方形课桌，学生座位按4-3-4的顺序摆放。讲台在课桌正前方，讲台上有讲课与投影用的讲板。讲台右边放置实验台，讲课的过程中可以根据课堂需要，对所讲内容进行实验演示及指导学生操作。构建这种比较开放的课堂环境，能够营造民主的课堂氛同，使学生一步入课堂就能被这种氛同所吸引，轻松愉悦的去听课、学习。采用4-3-4的座位顺序，方便学生在讨论时与教师之间的互动，学生在听课的过程中也能够进行学生之间的相互交流，使学生从被动的听课对象，转变为主动的交流主体。将实验台放在讲台旁边，能够帮助学生更好的理解所讲内容。比如讲“利用梭阀的控制回路”，回路如图3（a）、（b）所示，教师在讲该回路时，首先在ppt上将基本的原理与阀的职能符号讲清楚，然后在实验台上搭建的实验回路里的各元件介绍清楚，同时按动阀门动作，演示整个回路实现的动作与功能，加深学生对回路的理解。图3（c）为教师的演示过程中的一张图片。
3.3活化教室教学内容设计
在整个活化教室教学过程中，采用提出问题、分析问题、启发思考、总结反馈的思路进行，整体内容安排如图4所示。上课前，教师首先把握学生的总体情况，预设一些互动策略，调动学生积极性。
下文以其中一个气动问题的分析为例。
1） 提出问题：如何实现在不同操作地点实现单作用缸手动操作回路。
2） 问题分析：介绍回路里面能用到的元件符号、元件实物、元件使用方法、使用注意事项;根据各元件的功能，介绍气动回路原理图如图3（a）“不同地点操作单作用缸的手动操作回路”，学生清楚整个回路的动作过程后，演示事先搭好的气动回路，演示过程师生共同参与，从而拉近师生的关系，加深学生对回路的印象，提高学生的兴趣。
3） 启发思考：在回路图3（a）的基础上如何实现两点同时动作的单作用缸的手动操作？学生带着问题去思考并讨论。
学生在交流的过程中提出改进的方案，分析现有回路图3（a）和所要设计的功能回路的不同，现场搭建回路图3（b）并进行演示。在这个过程中，要求教师提高设问技术，激发学生思维兴趣。通常采用引导、启发的方式使学生积极的思考一些较为深入的问题，这样不仅有利于发散他们的思维，更有助于创造性的发挥。在思考过后往往会产生怀疑，而这个怀疑正是改变教学模式所希望的，只有不断地质疑才能使思维得到活跃。同时，在小组交流讨论的过程中也能够提高学生的自我表达能力和团队合作能力，有助于学生综合素质的提高。
4） 总结反馈：在每次课内容讲述完成后，教师对此次课程做好总结，将内容整体概述讲述一遍，使学生加深印象。学生概括自己对本次课程内容的理解并对课程改进提出意见。课后，教师对学生所提意见进行整理，思考改进方式，并尝试将改进的方法应用到下次课堂的教学中。对课堂效果较好的方式保留，效果一般的方式继续改进。因此，这也是一个不断探索、完善的过程。
4结束语
“活化教室”是一种新颖的教学模式，目前在各个高校也是探索性的开展。不同的课程、不同的学习对象“活化教室”的实施方式也不尽相同。活化教室在《气压传动与控制》这门课程中的应用，在提高学生学习积极性与创造力的同时，对学生理论联系实践的能力、团队合作的能力等综合素质也有很大提高，这不仅仅是“活化教室”教学所追求的目标，也是《气压传动与控制》这门课程所需要达到的教学目的。对其它类似课程的改革具有一定的指导性和借鉴作用。
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Teaching methods design and practice based on "activating cIass-
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关键词：多媒体教室；教室管理；管理系统
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0011-02
在计算机技术、网络技术、多媒体技术的迅速发展下，多媒体教学已成为当今先进教学手段。据调查统计，我国高校已普遍采用多媒体教学，与之密切相关的多媒体教室管理在高校中占据着至关重要的作用。近年来，高校的扩招，教室的使用率逐年上升，引发了设备在维护与管理等方面的一系列问题，多媒体教室的工作重心也从建设方面转移到维护和管理方面。结合多媒体教室维护与管理实际，设计研发出基于校园网、功能完整、结构清晰的多媒体教室运维管理系统，有效地保证多媒体教室管理工作的质量，为多媒体教室的建设和维护等提供重要参考依据。
1 需求分析
多媒体教室管理工作主要包括非多媒体设备资产性的管理与设备日常维护、更换等记录，以及对这些数据进行查询、统计等工作。但目前记录这些信息大多还停留在纸质或Excel表格形式上，且各个教学楼的信息由不同的维护人员来记录和更新，记录格式不统一，信息不规范，数据易丢失，不利于各种数据查询、统计和修改，对设备的维护也不能及时地提供科学参考。根据以上存在的问题，研发一个多媒体教室运维管理系统是多媒体教室科学、规范化管理的首要任务之一。
结合多媒体教室日常管理工作事宜，该系统功能基本需求如下：
教室报修单的录入、查询、打印、统计等功能，其中教室报修项目包括投影机、中控、音箱、讲台、线路、功放、幕布等项目报修。
计算机报修单、日常维护记录信息、灯泡更换记录信息及设备更换记录信息的录入、查询、打印、统计等功能。
2 总体设计
针对需求分析，对教室的运行与管理工作进行整理与归类，以维护人员与部门主管两个角色，为本系统的功能需求进行了详细的设计，具体工作流程如图1所示。
维护人员根据日常维护中出现的设备故障，如投影机、幕布、计算机、音箱、功放、线路，等故障，在系统中的教室报修或计算机报修模块中报修，部门主管对故障进行审核、打印报修单，再派遣维修人员现场修理，保障多媒体教室的正常运行。同时维护人员将每日的任课老师故障电话接听记录、反馈意见等在日常维护记录模块中进行登记，便于部门主管实时了解教室设备使用状况、任课老师的需求与意见，为日后设备更换、教室改造提供参考依据，也使得我们的服务更能满足广大师生的实际需求。此外，维护人员对投影机灯泡、设备更换及时在系统中作好记录，方便日后查询和统计，了解各设备的运行状况。
3 功能模块的实现
本系统开发基于B/S系统框架，采用ASP语言+ACCESS数据库，操作简单，易移植。主要包括用户管理、教室报修、计算机报修、日常维护记录、灯泡更换记录、设备更换记录等功能模块，如图2所示。
3.1 用户管理
管理员可以在后台添加、删除普通用户（维护人员）和管理员，设置用户的初始密码。用户通过登录界面进入系统后可自行修改密码。登录界面如图3所示。
3.2 计算机、教室报修
维护人员在该模块中可以填写故障设备的报修单，需要填写的内容包括报修项目名称、仪器编号、仪器名称、预计材料费、型号规格、单价、维修人工费、设备位置、购进日期、生产厂家、故障描述、报修人、联系电话等项目。用户可根据设备位置、仪器名称、仪器编号、是否完成维修等项目对报修记录进行查询筛选，方便及时了解所有故障设备的报修状态，以及可对报修记录进行分析，为故障设备的更换提供依据。
3.3 日常维护记录
维护人员在该模块中记录每天所接听到的任课老师的求助电话，包括接听时间、所在教室、故障类型、故障描述、解决方法、完成情况、教室电话等详细信息。在我的维护记录中可根据所在教室、完成情况、故障描述等进行模糊查询、筛选、统计。部门主管可根据日常维护记录了解维护人员的工作情况、设备故障率及常见故障类型，并对故障类型进行归档整理，有利于提高维护工作效率、管理工作质量。
3.4 灯泡、设备更换记录
灯泡、设备更换是多媒体教室维护的常见工作，一般投影机灯泡使用到800～1 000 h左右就需要更换，多媒体设备故障率也很高。其中灯泡更换录入信息包括投影机型号、编号、更换日期、灯泡使用时长、第几次更换等，设备更换记录包括原设备的型号、编号、存放位置、更换日期与新设备的型号、编号、原存放位置等信息。维护人员及时记录各投影机的灯泡、设备更换情况，一方面可方便查询灯泡、设备情况，为日后设备更新提供参考依据，另一方面有利于跟踪设备的去向、设备资产管理。
4 结 语
该系统自运行一年以来，状况良好。其中教室保修154项，计算机保修124项，灯泡更换123项，设备更换116项，日常维护记录1084条。相比往年，设备故障率大幅度降低，接听任课老师的故障电话次数明显减少，该系统的应用有效地提高了多媒体教室管理工作质量，更好地保障日常教学的正常进行，从而大大提升了多媒体教室维护人员的服务水平。
参考文献：
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[关键词] 物联网技术；智慧多媒体教室；设计方法；完善措施
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 03. 129
[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）03- 0231- 02
0 前 言
物联网技术最早应用于交通、物流等领域，随着技术理念和实践的不断发展，很多高校都拥有多个校区，校区内的教学点比较分散，而多媒体教室内的设备比较复杂，容易出现人工性操作失误等问题，一旦出现故障，就会直接影响教学质量和效率。为此，需要结合物联网技术，对多媒体教室的设计及应用方法进行分析，以提升多媒体教学的信息化和自动化，发挥设备的真正作用。
1 物联网的组成及构架分析
物联网技术指的是信息获取、传输、存储、处理及应用的过程，主要包括射频识别、中间件Savant系统以及Internet系统三个部分[1]。简单来说，射频识别指的是一种非接触式自动识别技术，该技术能够实现对物品、数据的跟踪和交换。中间件Savant系统指的是位于解读器和Internet系统之间的一个传输物件，它是进行数据捕获、监控机传送的工具。从架构上看，物联网主要分为感知层、网络层、应用层三个层，感知层位于系统的最下端，它具有感知现实世界各种信息的功能，同时还能够与局部空间进行互动。网络层指的是连接无线网络、蜂窝移动网络等网络的连接工具，是完成信息融合和远距离传输的必备工具。应用层位于物联网系统的最上端，它的主要任务在于服务应用者，按照他们的只是搜集或处理各类信息。
2 物联网技术下智慧多媒体教室的设计方法分析
2.1 感知层的设计
感知层主要包括传感器、RFID、GPS、摄像头、无线通信等部分。首先，需要按照物联网的运作要求，在高校不同校区内的多媒体教师中安装RFID系统，此项系统的作用在于识别使用者的身份，教师或学生只有通过射频IC卡确认身份后[2]，才能使用教室内的各个设备。其次，教室内需安装摄像头，采集多媒体设备运行中教师和学生的使用状态，方便管理人员通过远程监控来发现问题并解决问题，避免出现漏洞。第三，在多媒体设备中安装检测传感器，目的在于提供计算机、投影仪、电动窗帘、电灯、音响及多媒体机柜等设备的信息，方便管理人员进行监控和管理，储存相应的信息。最后，为了防止仪器丢失，需在贵重设备上安装GPS定位及防盗报警系统。
感知层能够利用摄像头、传感器和RFID等，构建一个有效的多媒体教室监管体系，并结合IC卡身份确认、摄像头室内监视等安全技术，明确设备的运行状态及各个参数，实现对教学过程的全方位、动态性、智慧化的管理，有利于保证设备的运行状态，同时维护教学过程的安全性。
2.2 网络层的设计
网络层属于物网系统中的中间层，其作用在于将感知层中获取的信息通过网络传输工具传输到相应的终端设备中，以实现优质计算、高校通信的目的。在网络层的设计中，首先，需要选择适当的通信协议，以保障感知信息传输过程的安全性，目前，全球通用的协议为TCP/IP协议，其核心在于IP，但是IPv4协议已经基本分配完毕，由于用户众多，资源消耗严重，很容引起网络瘫痪，影响教师和学生的使用体验。如今，IPv6协议应运而生，其具有空间丰富、安全性高的特点，能够进一步优化校园网络的使用速度和质量，符合智慧多媒体教室建设的要求。另外，IPv6协议还可以实现人机对话，其服务范围包括了人类和硬件设备，能够创造一个无处不在的宽带网络环境，这是多媒体教室运行的有力保障。
现有的通信网主要连接多媒体教室总控制室电话及技术人员的电话，完善通信网络，能够方便管理人员监控和了解多媒体设备的运行状况，避免出现大的故障，提高维修和保养效率。通信网和无线校园网融合后，能够进一步提高多媒体教室内设备信息的传输和交换。
2.3 应用层的设计
应用层的作用在于设备控制、检查机故障处理，由于高校多媒体教室设备大多比较复杂，连接的线路比较多，且连续使用的实践很长，因此应用层的设计需要结合云计算技术，达到存储、服务、处理资源过程的虚拟化。在云计算技术中，用户可以进行软硬件资源共享，真正将广阔地域的计算机资源整合成为一个可统一调度的网络。总的来说，基于云计算技术的应用层能够促进资源节约型多媒体教室的建设，优化教学环境，改善教学资源的利用效率。
云计算技术的特点在于虚拟化、高安全性、价格低廉、规模大、高扩展性等，其应用于应用层中能够通过各种云技术，实现对多媒体教室的管理和数据处理，优化信息共享、交换的过程，并通过总控制系统对教室内各类设备的参数、数据、故障等信息进行实时监控，有利于提高故障出现后的维修速度，减少对师生造成的不良影响。
3 结 语
物联网技术是21世纪影响力最大的技术类型之一，基于该技术创建的智慧多媒体教室，能够实现多个校区和教学点的无间隙信息传输，提高对多媒体教室内部的监控和管理体系，保证教学过程的顺利进行，提高故障处理的速度和灵活性。
主要参考文献
该控制系统可以根据教室里的人员多少及人员分布、自然光强、时间等因素，设计了用太阳能供电，集光强检测、超声波测距、红外传感检测、时间控制等多功能于一体的分区，功率可调的教室灯光节电控制系统。
一、系统硬件设计
教室灯光节能系统设计的示意图如图1所示。下面对各个模块加以介绍。太阳能电源模块供给6V电压给系统供电；红外感应模块利用菲尼尔透镜感应是否有人存在；超声波测距模块主要用于当教室有人时，先对教室进行合理分区，通过测量的距离判断人在教室哪个区域，进而分区控制灯光，做到人在灯开，人走灯灭；时间模块可定时关闭教室灯光；功率调节模块可根据光强调节灯光的开启数量达到二次节电的目的；人工介入模块可以在特殊需要的时候脱离系统控制，人为控制教室灯光。本系统可进一步扩展，控制对象不仅是教室的灯光，还可以是教室里的风扇、音箱、计算机等负载。
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图1
1.太阳能供电模块
本系统使用5V1.3W的太阳能光伏板作为电源。由于本系统是以发光二极管作为灯光演示，所以电源选用电压较小的光伏板。
2.红外感应模块
红外感应模块主要判断教室内是否有人。利用菲涅尔透镜的特性红外模块对人体发出的波进行定向捕捉。从而判断教室内是否有人。原理图如图2所示。PIR热释电红外传感器的输出信号幅度小1mV，频率约0.1～0.8Hz，检测距离短，在PIR前加用一块半球面菲涅尔透镜，使范围扩展成90度圆锥型距离大于5米的检测面。集成电路内部含有二级运放、比较器、延时定时器、过零检测、控制电路、系统时钟等电路。PIR传感器检测到人体移动引起的红外热能之变化并将它转换为电压量，通过二级选频放大比较输入到控制电路中，由控制电路输出过零脉冲触发双向可控硅导通。采用交流过零触发能消除可控硅导通时浪涌电流，延长灯具的使用寿命。同时控制电路启动了延时定时器，直至PIR传感器在接收到信号后，触发可控硅的信号关断可控硅，做到自动关闭。
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图2
3.超声波测距模块
根据教室大小，安装2个或4个超声波传感器。超声波模块由两个部分组成，一个发射端，一个接收端。首先将超声波传感器测量到的人与教室墙体的距离反馈到单片机，与设定的标准距离进行比较，判断人处于教室哪个分区，控制该区域的灯打开，其他区域灯光关闭。单片机采用系统12MHz高精度的晶振，获得较稳定的时钟频率。用P2.7口输出40kHz的方波信号，P3.5口监测超声波的返回信号。单片机接收到反回波后，向P3.5输出一个低电平脉冲。超声波一经发出，单片机立即启动计时器T0，P3.5接收到回波时，由高电平变马上变为低电平后，随机计时器停止计时。此时单片机对距离进行计算。继电器的输出端与非门相连接。当检测的距离低于预设值距离小于预设值区域的灯（二极管代替）打开。反之，则大于预设距离的灯打开。电路原理图如图3所示。
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图3
4.人工介入模块
为了满足对教室内的特殊要求，我们可以通过人工介入模块将灯和节能系统脱离，从而切换到平常的模式进行控制。当人工开关打开时，教室灯光处于节能状态。当人工开关闭合时，通过非门的控制，达到接环模式的目的。
5.时间控制模块
为了达到教室灯光自动关闭的目的，本小组设计了灯光定时开关系统，即时间模块。DS1302的RST端、SCLK端、/O分别与单片机的P2.0端，P2.1端和P2.2端相连。单片机与DS1302在数据交换时，要先将RST变为高电位。在RST保为高电位的同时，SCLK时钟由低电位跳变到高电位的上升沿的同时，数据写入时间芯片DS1302中。当定时系统启动时，STC89C52单片机从时钟芯片DS1302获取时间，当系统时间与启动时间相同时，单片机制继电器闭合，系统时间与继电器关闭时间相同时断开。部分原理图如图4所示：
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图4
二、部分软件设计
首先主程序对系统环境进行初始化，然后设定时器0为计数，同时设定时器1为定时，设置位总中断允许位EA，当运行主程序后，进行定时测距，当测距标志位为ec=1时，测量一次，在程序设计过程中，超声波测距频度是4～5次/秒。在测距间隔中，整个程序进行循环显示测量结果的程序。在调用超声波测距子程序后，先使单片机产生4个频率为38.46kHz超声波脉冲，加载的超声波发送到头上。当超声波头发送完超声波后，就启动内部计时器T0计时，为避免超声波从发射头直接传送到接收头引起的直射波触发问题，应对单片机延时约1.5～2ms（也就是超声波测距仪有最小可测距离的原因，称为盲区值），运行单片机P3.5脚的电平判断程序。在检测到P3.5脚的电平由高电平转为低电平时，停止T0计时。因为单片机采用的是12MHz的晶振，计时器每计一个数就为1μs，然后超声波测距子程序检测到接收成功的标志位后，对计数器T0的数（超声波来回所用时间）进行计算，就可以得到被测物体与测距仪之间的距离。设声速为340m/s，，T0是计数器T0的计算值。测出结果将通过十进制BCD码方式送至LED显示为0.5s，然后发超声波脉冲重复测量过程。
当有人进入红外模块时进行判断，将信号反馈到单片机进行处理，输出信号送至超声波测距模块。当超声波测距模块接收到反馈信号后再将信号反馈到单片机，对测定距离与之进行比较，来控制某一区域灯的开关。超声波测距软件流程图如图5所示。
根据教室大小，安装2个或4个超声波传感器。超声波模块由两个部分组成，一个发射端，一个接收端。首先将超声波传感器测量到的人与教室墙体的距离反馈到单片机，与设定的标准距离进行比较，判断人处于教室哪个分区，控制该区域的灯打开，其他区域灯光关闭。如图6所示，在教室前后均有平行的两个超声波测距模块将教室分成A区和B区两个区域。以前半部分的超声波模块为例，现设定中间虚线到超声波模块的距离为L1。如果超声波模块测得距人的距离为小于L1的值则A区或B区的上半部灯光打开。如果测得距人的距离大于L1则A区或者B区的下半部灯光打开。教室后面的超声波模块亦如是。如果教室各个区域都有人，则教室灯光全部打开。
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图5 图6
三、节能预期
根据2个月的调查显示，我校平均每天每间教室无人开灯小时数为2小时；仅有3人或以下人数教室开灯小时数为5小时。如果使用本小组设计的系统，可以为学校节省约40%的教室灯光照明电量。
节能减排要从我们的身边做起。如果我们能自觉地关闭多余的灯，就为国家节能事业做出了自己的一份贡献。我们的节能作品只起到辅助节能的作用，节电环保的根本在于我们的思想和行动。最后，我们衷心希望此设计能在起到节电作用的同时，也能让节电节能的理念像教室的灯光一样常伴大家。
参考文献：
[1]王东峰，等.单片机C语言应用100例[M].北京：电子工业出版社，2009.
[2]钟富昭，等.8051单片机典型模块设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[3]李平，等.单片机入门与开发[M].北京：机械工业出版社，2008.
关键词：多媒体教室；教学环境；计算机系统
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2013）17-0082-03
一、引言
随着我国高等教育以及现代教育技术的不断发展，国内高校均广泛采用现代化的多媒体教学设备进行授课，淘汰了传统的单一教学模式，大力开展现代化的教学模式，使课堂教学变得有声有色，现代化的教育离不开现代化的教学设备，因而教学环境的设计，可直接影响到教学过程是否能顺利实施以及教学效果的好坏。基于多年来我们对多媒体教室设备的管理经验，合理设计计算机的软硬件环境，则可大大降低多媒体教学过程中由计算机环境引起的教学事故率，从而提高多媒体教学质量和教师的教学效率。[1]
二、教学环境设计
国内每所高校都建设有大量的多媒体教室，教室的使用率高，且教师所教授的课程种类繁多，加上教师在多媒体教室上课时，基础课和专业课教师对计算机教学环境的要求也各不相同，因而计算机教学环境的维护设计是至关重要的，必须科学合理设计多媒体教室计算机教学环境，以满足教师对计算机教学环境的需求。
1.系统软件设计
首先制作U盘启动盘，下载电脑店U盘启动盘制作工具V3.3软件，一键制作启动U盘。
然后设置多媒体计算机CMOS，将First Boot Device 设置为[Removable] ，保存退出。将启动U盘插入多媒体计算机USB口，重新启动计算机，进入安装系统选项界面，选择【运行电脑店Win03PE增强版】，进入电脑店装机桌面。
第一步：点击桌面【分区工具 Disk Genius】，然后进行“快速分区”，点选分区数目――3个分区，再确定。计算机硬盘被自动分成一个主分区（C：系统分区），两个扩展分区（D：软件分区、E：文档分区），如图1所示。
第二步：点选桌面【电脑店PE一键装机V2.0.2.1】，进入电脑店智能快速装机窗口，如图2所示，选择U盘中Ghost映像文件“U：＼windows.xp_Service.Pack（SP3）.iso”确定，进行系统自动安装。
第三步：下载带网卡版驱动人生drivethelife5_setup.exe运行，一键安装主板、显卡、声卡、网卡等驱动程序。
第四步：进行电脑桌面显示属性的设置，先是为了同时满足不同类型投影仪、显示器以及教师课件对分辨率的要求，我们将电脑屏幕分辨率设置为1024×768像素，屏幕刷新频率设置为75赫兹。再就是为了满足教师在讲课过程中，对电脑显示画面停顿的需求，我们取消屏幕保护程序，改变电源使用方案，将【关闭监视器】、【关闭硬盘】、【系统待机】设置为“从不”。
2.常用软件设计
当系统软件安装完成后，首先要安装360安全卫士和360杀毒软件，然后运行360安全卫士进行电脑的体检及全面修复工作，再运行360杀毒软件，进行全盘扫描，消除计算机威胁，以确保计算机处于健康工作状态。
安装教学常用基本软件，如表1所示，以此满足多媒体教学课件对运行环境的基本需求。
多媒体教室计算机操作系统为WindowsXP，安装有360杀毒软件、办公应用软件、视频播放软件、阅读软件、解压软件、Flas软件及编程软件等教学常用的基本软件，通过教学软件的规范安装实现对多媒体教室计算机的科学管理，营造出良好的教学环境。
由于多媒体计算机是教学演示系统的核心，教学课件都要由它运行，而且在很大程度上决定教学演示效果的好坏，因而不仅要科学合理规范安装好计算机教学软件，同时还必须保护好多媒体教室计算机的教学环境。
三、系统保护设计
由于多媒体教室是一个相对开放的教学平台，[2]为保障计算机系统的稳定运行，减少计算机软件故障和病毒的入侵，所有多媒体教室计算机中均设计安装系统还原软件，对不同的多媒体教室计算机系统设计不同的保护方式。
1.专业课多媒体教室设计
专业课教室计算机设计为开机不还原系统的保护方式，以方便专业教师自行安装教学所需的各类专业软件，且能较长时间正常使用，只有当计算机受到病毒感染或系统崩溃时，教师可自行进行系统还原工作，在短时间内使计算机恢复正常工作，这样可有效降低计算机软件故障对教学的影响。
一键还原精灵装机版V8.20软件既可以满足专业教师自行安装教学软件的需求，又可以很好地保护计算机系统的安全，因而我们在专业课多媒体教室计算机中安装该保护软件。
一键还原精灵具有方便、安全、快速等特点，运行setup.exe 进行安装，安装过程取消“我同意一键还原为主页”和“安装百度超级搜霸”选项，然后选择开机引导热键F11，默认方式安装，重启电脑继续安装，安装过程中按下ESC键，取消自动安装并进入高级模式界面，设置备份分区容量为8000M，以满足备份数据对分区容量的需求，防止备份失败，安装完成，运行桌面“一键还原精灵装机版”图标，点击【高级选项】进行热键安装，选择安装开机时所显示的热键F11键，【确定】重启计算机，屏幕出现提示后，按下F11键自动备份系统至备份分区，该分区为隐藏分区，可确保备份系统的安全性。当需要还原系统时，只需在计算机启动后，按下F11键，即可使系统还原至被保护前的状态。
这种保护方式的设计不仅方便了应用，为专业教师开放了安装应用软件的权限，同时也保护了计算机系统，教师可根据需要随时对系统进行恢复。
在学期结束时，进行计算机系统的恢复，将本学期中教师所安装的专业软件全部清除，系统恢复到被保护前的状态，从而使新学期的多媒体教室计算机恢复到一个良好的教学环境。
2.基础课多媒体教室设计
由于基础课教室计算机中已安装了常用的教学所需软件，因而将教室计算机设计为开机还原系统的保护方式，我们选用格子啦一键还原工具，实现计算机系统的开机还原，安装技巧方法如下：
首先将D盘名更改为“还原点备份盘”，E盘名更改为“教师文件备份用盘”。
第一步：安装格子啦一键还原，勾选C、D、E盘作为保护的磁盘。按F11键可实现全盘还原。
第二步：运行格子啦一键还原，点击桌面或状态栏中右下角“格子啦一键还原”图标。
第三步：创建还原点，点选【创建备份】，勾选C、D盘，创建还原点。
第四步：锁定还原点，点选【高级功能】，进入【还原点管理】，锁定还原点。
第五步：设置保护密码，点选【程序设置】，启用密码保护，输入软件保护密码，保存配置。
第六步：设置开机还原，点选【高级功能】，进入【开机还原】，选择还原点，开启开机还原，重启计算机，完成开机还原C、D盘的设置。
教师可将课件备份至E盘，每次开机或重启计算机时，系统即可还原至保护状态。
这种保护方式的设计不仅可有效防止病毒对计算机教学环境的侵害，而且可以有效防止人为原因对计算机教学环境的破坏，开机自动恢复到被保护的计算机教学环境状态。
四、结束语
按照上述方法所设计的多媒体教室计算机教学环境，经过多年的多媒体教学应用，计算机系统能较长时间安全稳定工作，从而在最大程度上保证了多媒体教学的正常实施，有效推动了多媒体教学效率和质量的提升。
参考文献：
关键词：多媒体教室；智能化管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2634-03
1 前述
近年来，由于教育部加大了对于高校的公共基础教学设备资金的投入，很多学校直接把原来建的旧教学楼中的普通教室全部安装了多媒体教学设备，转变成了多媒体教室，这样一来使得多媒体教室数量急剧增加，再加上原来建的旧教学楼比较分散，使得学校改建成的多媒体教室分布即零又散。为了让教师更方便地使用多媒体教学设备教学，为了教学管理部门更好地管理教学资源和监督与评估教师教学情况，更好地为教学服务。因此，关于如何实现对多栋分散的教学楼中零散的多媒体教室实行集中智能化管理已经成为现代教育技术行业的一个热点问题。
2 现阶段多媒体教室管理存在的问题（以海南大学海甸校区为例）
海南大学海甸校区多媒体教室的快速发展也就是近五年的时间（从2009年-2013年），由原来的39间多媒体教室增加到了276间多媒体教室，几乎将过去所有的普通教室全部改装成了多媒体教室，这样一来使得多媒体教室数量急剧增加，再加上原来建的旧教学楼比较分散，而且同一栋楼中同一楼层分别设计了不同功能的教室，例如同一层楼有多媒体教室、普通教室、有画室、有办公室、有机房、有专业实训室等等，使得学校改建成的多媒体教室分布即零又散。并且现阶段对多媒体教室里的多媒体教室设备管理还停留在纯人工的管理模式，造成大量的人力、物力和财力上的浪费，并且工作的效率低。
1）涉及多个部门和科室共同管理，造成教学资源调配难和教室管理难的问题。
2）服务和需求多元化，造成不能遵照学校规定的时间使用多媒体教室的问题。
3）纯人工的管理模式管理多媒体设备，造成即耗时又耗力（人力、物力和财力）问题。
4）教室和教学设备使用情况无法监督，造成教学设备使用数据无法统计，且不利于督导教学管理。
5）设备出现故障，排除故障和响应时间太慢。
6）多媒体教学设备缺少安防管理。
3 多媒体教室管理现状与不足
1）采用基于控制主机-校园网-IP控制模块-集中控制器（YXNEET500IP）-多媒体教学设备（授控设备）-被控设备传感器数据采集-教学设备运行数据返回主控机数据库技术，实现多媒体教室和设备进行分布式网络化管理[1]。
2）由服务端（采用J2EE技术构建）与客户端（采用以Android系统智能手机为依据开），采用面向对象的分析、设计与实现方法，通过移动终端进行控制管理多媒体设备、查阅教室相关信息[2]。由此可见多媒体教室的管理也逐步向科学化、规范化、系统化和智能化的发展趋势。
3）中央控制系统（简称中控主机），由于中控主机是通过发控制编码的方式来实现对设备的控制，所以各种授控设备必需与中控主机存在物理上是连接。例如电脑远程开机，需要连接电脑Power开关，人为因素改动计算机线路，引发计算机供货商不再保修。
4）服务器控制端（总控端），只能用手工方式根据课程表远程开设备，过程过于繁琐、易出错且费时。
5）监督教室使用情况缺少视频反馈管理。
4 系统总体设计
4.1 系统整体结构图
首先，多媒体教室智能化管理系统通过校园网，定时访问教务智能排课系统并获取排课数据。其次，多媒体教室智能化管理系统借助校园网，通过智能多媒体中控将教务智能排课系中的排课数据存储到各个多媒体教室电子锁的存储器中。接着，读卡器根据排课信息，按照上课时间打开多媒体柜子锁头并触发中控联动控制机制（中控系统开、启动计算机、启动投影机、投影幕布放下）；最后，多媒体教室智能化管理系统每隔30秒对客户端中控主机进行扫描返回设备运行状态并将数据存储于系统数据库中。
5.1 开发工具与技术
系统选用Delphi作为开发工具结合Microsoft Access数据库进行开发，Delphi是由Blrland公司推出的，它是一种Windows平台上的程序开发工具，使用的是Object Pascal语法，是一种面向对象的程序开发语言，并且它使用了大量VCL（可视化组件库），能更快地、高效地开发出基于Windows环境的各类程序，特别是在数据库和网络应用方面，优势更为突出；
UDP协议（User Datagram Protocol）它是一种不可靠的数据传输协议，它比较适用于高可靠低延时的局域网环境和应用于那些面向查询-应答的服务而服务需要交换信息比较小环境；UDP的主要优点传输速度快，缺点UDP数据包可能会出现丢失、重复和错序等现象，而且发送方的数据发送率可能会超过接收方的数据处理能力。由于UDP 是一个无连接协议，传输数据之前发起端和接收端不需要建立连接，当需要传送数据时就简单地将用程序数据，并尽可能快地把它扔到网络上，并且发送端使用UDP 传送数据的速度仅仅是受到应用程序生成数据速度、计算机能力和传输带宽的限制。
5.2 中控系统IP模块通讯协议
中控系统主机通过内置网络模块来接收指令，由中控主控芯片根据中控网络控制接口协议，完成指令对应的操作发送至终端设备，指令数据均是十六进制数，例如接到fe，01，14，52，1，68，ff指令，根据中控网络控制接口协议，fe表示起始码，01代表电脑（控制码总控电脑发过来的），14代表开关类模块，52表示执行开流程，1表示执行的端口（如继电器端口号），68代表校验码，用于判断指令是否有效，它的值等于（发送器件地址+接收器件地址+操作指令+操作数据） mod 100即（01+14+52+01）mod 100=68；，ff表示数据传送完毕，该指令表示的意义为：通过总控室电脑远程控制中控系统开流程。
5.3.7 完成数据写入电控锁管理系统数据库，实现开锁触发中控联动。
多媒体教室智能化管理系统借助于中控主机硬件上的远程控制技术和IC卡网络管理系统，结合电子教室管理软件中的远程软件管理技术来实现智能化开启和监控教室设备，并运用教室安装的摄像头得到的监控视频图像，来观察和判断教室情况及设备运行状态，来实现多媒体教室的智能化管理。
6 结束语
系统的实现不但很好地解决了以上陈述的问题，而且还能在举办各种考试时，加强考场、考纪、考风的监督作用，特别是在分布式的人工管理模式转向智能化管理模式，使得多媒体教室的日常管理更规范化，管理部门组织体系更趋于完善，人员配备更为合理，职责定位更加明确，技术服务更到位，既提高了教学质量，又提升管理水平，更好地为教学与教学管理服务。
参考文献：
[1] 任柯.多媒体教室网络管理系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2010.
[2] 辛宪民.基于移动终端的高校多媒体教室管理秕设计与实现[D].上海：华东师范大学，2013.
[3] 肖景灵，黄锋.多媒体教室智能化管理系统在数字化校园中的应用[J].数字技术与应用，2012（2）.
[4] 胡维治.基于校园教学网的多媒体教室管理系统的实现[J].中国教育技术，2009（6）.
[5] 万华明.可管理开放式智能网络化多媒体教室教学系统的设计构建与实现[J].江西科学，2005（3）.浅谈现代多媒体教室智能化管理系统的设计与实现
王镇江，杨厚群
（海南大学 信息科学与技术学院，海南 海口570028）
摘要：根据现代多媒体教室管理需求，借助校园网应用多媒体教室智能化管理系统，通过MC900智能多媒体控制系统将教务智能排课系中的排课数据存储到各多媒体教室电子锁的存储器中，读卡器根据存储器中的排课信息，按时开锁并触发中控联动控制机制，实现多媒体教室智能化管理。
关键词：多媒体教室；智能化管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2634-03
1 前述
近年来，由于教育部加大了对于高校的公共基础教学设备资金的投入，很多学校直接把原来建的旧教学楼中的普通教室全部安装了多媒体教学设备，转变成了多媒体教室，这样一来使得多媒体教室数量急剧增加，再加上原来建的旧教学楼比较分散，使得学校改建成的多媒体教室分布即零又散。为了让教师更方便地使用多媒体教学设备教学，为了教学管理部门更好地管理教学资源和监督与评估教师教学情况，更好地为教学服务。因此，关于如何实现对多栋分散的教学楼中零散的多媒体教室实行集中智能化管理已经成为现代教育技术行业的一个热点问题。
2 现阶段多媒体教室管理存在的问题（以海南大学海甸校区为例）
海南大学海甸校区多媒体教室的快速发展也就是近五年的时间（从2009年-2013年），由原来的39间多媒体教室增加到了276间多媒体教室，几乎将过去所有的普通教室全部改装成了多媒体教室，这样一来使得多媒体教室数量急剧增加，再加上原来建的旧教学楼比较分散，而且同一栋楼中同一楼层分别设计了不同功能的教室，例如同一层楼有多媒体教室、普通教室、有画室、有办公室、有机房、有专业实训室等等，使得学校改建成的多媒体教室分布即零又散。并且现阶段对多媒体教室里的多媒体教室设备管理还停留在纯人工的管理模式，造成大量的人力、物力和财力上的浪费，并且工作的效率低。
1）涉及多个部门和科室共同管理，造成教学资源调配难和教室管理难的问题。
2）服务和需求多元化，造成不能遵照学校规定的时间使用多媒体教室的问题。
3）纯人工的管理模式管理多媒体设备，造成即耗时又耗力（人力、物力和财力）问题。
4）教室和教学设备使用情况无法监督，造成教学设备使用数据无法统计，且不利于督导教学管理。
5）设备出现故障，排除故障和响应时间太慢。
6）多媒体教学设备缺少安防管理。
3 多媒体教室管理现状与不足
1）采用基于控制主机-校园网-IP控制模块-集中控制器（YXNEET500IP）-多媒体教学设备（授控设备）-被控设备传感器数据采集-教学设备运行数据返回主控机数据库技术，实现多媒体教室和设备进行分布式网络化管理[1]。
2）由服务端（采用J2EE技术构建）与客户端（采用以Android系统智能手机为依据开），采用面向对象的分析、设计与实现方法，通过移动终端进行控制管理多媒体设备、查阅教室相关信息[2]。由此可见多媒体教室的管理也逐步向科学化、规范化、系统化和智能化的发展趋势。
3）中央控制系统（简称中控主机），由于中控主机是通过发控制编码的方式来实现对设备的控制，所以各种授控设备必需与中控主机存在物理上是连接。例如电脑远程开机，需要连接电脑Power开关，人为因素改动计算机线路，引发计算机供货商不再保修。
4）服务器控制端（总控端），只能用手工方式根据课程表远程开设备，过程过于繁琐、易出错且费时。
5）监督教室使用情况缺少视频反馈管理。
4 系统总体设计
4.1 系统整体结构图
图1 目标实现原理图
首先，多媒体教室智能化管理系统通过校园网，定时访问教务智能排课系统并获取排课数据。其次，多媒体教室智能化管理系统借助校园网，通过智能多媒体中控将教务智能排课系中的排课数据存储到各个多媒体教室电子锁的存储器中。接着，读卡器根据排课信息，按照上课时间打开多媒体柜子锁头并触发中控联动控制机制（中控系统开、启动计算机、启动投影机、投影幕布放下）；最后，多媒体教室智能化管理系统每隔30秒对客户端中控主机进行扫描返回设备运行状态并将数据存储于系统数据库中。
4.2 系统目标图
图2 系统目标图
5 系统实现
5.1 开发工具与技术
系统选用Delphi作为开发工具结合Microsoft Access数据库进行开发，Delphi是由Blrland公司推出的，它是一种Windows平台上的程序开发工具，使用的是Object Pascal语法，是一种面向对象的程序开发语言，并且它使用了大量VCL（可视化组件库），能更快地、高效地开发出基于Windows环境的各类程序，特别是在数据库和网络应用方面，优势更为突出；
UDP协议（User Datagram Protocol）它是一种不可靠的数据传输协议，它比较适用于高可靠低延时的局域网环境和应用于那些面向查询-应答的服务而服务需要交换信息比较小环境；UDP的主要优点传输速度快，缺点UDP数据包可能会出现丢失、重复和错序等现象，而且发送方的数据发送率可能会超过接收方的数据处理能力。由于UDP 是一个无连接协议，传输数据之前发起端和接收端不需要建立连接，当需要传送数据时就简单地将用程序数据，并尽可能快地把它扔到网络上，并且发送端使用UDP 传送数据的速度仅仅是受到应用程序生成数据速度、计算机能力和传输带宽的限制。
5.2 中控系统IP模块通讯协议
通讯协议格式：“起始码+源器件地址+目的器件地址+操作指令+操作数据+校验码+结束码”；起始码：＼xfe（254），表示一个新数据传送的开始； 源器件地址：1-15共15个；目的器件地址：16-255共240个； 操作指令：一般一个指令码；操作数据：指令码对应的一个或多个数据；校验码：（发送器件地址+接收器件地址+操作指令+操作数据） mod 256；结束码：＼xff（255），表示数据传送完毕；
单击系统中“中控开”按钮代码；
rocedure Tdemo.B1Click（Sender： TObject）；
begin
CmdBuf[1] ：= $01 ；
CmdBuf[2] ：= $14 ；
CmdBuf[3] ：= $52 ；
CmdBuf[4] ：= $01 ；
SendUDPcmd（CmdBuf， 4）； //发送fe，1，14，52，1，68，ff指令。
Sleep（100）；
end；
中控系统主机通过内置网络模块来接收指令，由中控主控芯片根据中控网络控制接口协议，完成指令对应的操作发送至终端设备，指令数据均是十六进制数，例如接到fe，01，14，52，1，68，ff指令，根据中控网络控制接口协议，fe表示起始码，01代表电脑（控制码总控电脑发过来的），14代表开关类模块，52表示执行开流程，1表示执行的端口（如继电器端口号），68代表校验码，用于判断指令是否有效，它的值等于（发送器件地址+接收器件地址+操作指令+操作数据） mod 100即（01+14+52+01）mod 100=68；，ff表示数据传送完毕，该指令表示的意义为：通过总控室电脑远程控制中控系统开流程。
5.3 接口软件自动下载排课数据
5.3.1 建数据库
IC卡网络管理系统数据库SoftData.mdb
5.3.2 建数据表
ClassroomData，存放教室名称、编号、IP地址、端口等教室信息；
ClassTime，存放每天的课程时间信息；
Week，存放学期每周日对应的日期；
ClassTab，存放由教务系统转换过来的课程数据，包括教室名称、教室编号、教师名称、教师编号、教师卡号、周次、星期、节次等信息；
KeTable，存放下载到教室IC卡的数据信息，包括教室名称、教室编号、教师名称、教师编号、教师卡号、刷卡时间等信息；
5.3.3 建立接口
由接口软件、配置文件（*.ini）和IC卡网络管理系统数据库SoftData.mdb三部分组成。
5.3.4 接口软件初始化
IC卡网络管理系统软件CardReader清空所有教室的课表卡；
检查或录入ClassroomData表中的数据，主要是教室名称、编号、IP地址、端口等；
检查或录入ClassTime表中的每天课程时间数据，时间格式为两位的时和两位的分，比如：“0850”表示8点50分；
检查或录入week表中的每周日对应的日期数据，日期格式为“年.月.日”，比如“2009.9.23”表示2009年9月23日；
准备ClassTab表；
清空KeTable表；
5.3.5 导入排课数据于KeTable表中
5.3.6 发送排课数据以中控网络控制接口协议用UDP的传输方式发送
5.3.7 完成数据写入电控锁管理系统数据库，实现开锁触发中控联动。
多媒体教室智能化管理系统借助于中控主机硬件上的远程控制技术和IC卡网络管理系统，结合电子教室管理软件中的远程软件管理技术来实现智能化开启和监控教室设备，并运用教室安装的摄像头得到的监控视频图像，来观察和判断教室情况及设备运行状态，来实现多媒体教室的智能化管理。
6 结束语
系统的实现不但很好地解决了以上陈述的问题，而且还能在举办各种考试时，加强考场、考纪、考风的监督作用，特别是在分布式的人工管理模式转向智能化管理模式，使得多媒体教室的日常管理更规范化，管理部门组织体系更趋于完善，人员配备更为合理，职责定位更加明确，技术服务更到位，既提高了教学质量，又提升管理水平，更好地为教学与教学管理服务。
参考文献：
[1] 任柯.多媒体教室网络管理系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2010.
[2] 辛宪民.基于移动终端的高校多媒体教室管理秕设计与实现[D].上海：华东师范大学，2013.
[3] 肖景灵，黄锋.多媒体教室智能化管理系统在数字化校园中的应用[J].数字技术与应用，2012（2）.
关键词：教室用电；数据采集；上位机软件；B/S架构
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）08-0045-02
0 引 言
当前，各个学校都非常重视节约型校园建设，然而校园“常明灯”、“常流水”等现象时常发生。学生、老师离开教室后，未能及时关灯、关风扇、关空调，导致了用电的极大浪费。学校除了从制度上进一步规范，以及加强管理人员素质以外，更重要的是应该有一套能在线监控各个教室的用电情况的系统，以达到精确定位的目的。目前，上位机软件的设计可分为C/S架构和B/S架构，如文献[1]使用了CGI技术和B/S架构实现了嵌入式Web服务器与现场设备的动态数据交互，文献[2，3，4]分别使用了C/S架构完成了上位机开发。
1 上位机软件系统结构
本文研究的教室用电数据采集系统包含现场采集设备、节点PC和中心服务器三部分，图1所示是教室用电数据采集系统的结构图。该现场采集设备由嵌入式设备设计而成，它是基于RS485的，可以通过串口将数据传送至节点PC，但它是被动的，必须由节点PC发出指令后才会将所采集的数据发送至节点PC；节点PC则担任发送指令至现场采集设备、从串口接收数据以及发送数据至中心服务器的任务；中心服务器负责接收各节点PC通过Internet发送过来的数据、还负责数据处理、数据存储、管理和显示等任务。最终，用户只需登录浏览器，输入URL后即可观察各教室的用电情况。
本文设计的上位机软件包括节点PC和中心服务器上的软件，整个结构是基于Java平台和B/S架构的，前者是一个纯粹的Java应用程序，后者是不仅包含Java应用程序，还采用了当前广泛使用的SSH框架技术设计了一个基于Web的管理系统。
2 节点PC端软件设计与实现
节点PC端的软件主要负责完成三个任务，分别是：
（1）通过串口，以轮询的方式向不同地址的现场采集设备发送指令；
（2）现场采集设备收到合法指令后，即会发送参数数据（电流、电压及功率等）至节点PC，因此，节点PC需要从串口接收数据；
（3）节点PC将接收到的数据发送至中心服务器。
结点PC软件的详细流程图如图2所示。
3 中心服务器端软件设计与实现
3.1 中心服务器端软件系统结构
中心服务器端软件系统结构如图3所示。从图中可以看出，中心服务器端软件由数据接收及存储子系统和用电管理及数据显示子系统组成。前者为后台服务器程序，为Java应用程序；后者是基于SSH框架的B/S架构，用于管理和数据显示。两个子系统之间通过SQL Server数据库共享数据并独立运行。
3.2 数据接收及存储子系统
数据接收及存储子系统主要作用包括：
（1）通过Internet网络接收各个远端节点PC发送过来的数据，当节点很多时需要进行多线程处理；
（2）对接收到的数据进行解码，得到相应的电力参数；
（3）将数据保存到数据库中。
数据接收及存储子系统的详细流程图如图4所示。
3.3 用电管理及数据显示子系统
该子系统采用了基于SSH框架的B/S架构，充分利用了SSH三大框架的优点，前台使用了HTML语言和JavaScript语言，CCS进行布局和修饰。该子系统功能包括登录管理、教室管理、教室用电数据显示、历史曲线、数据查询等。
3.3.1 登录管理
为确保系统安全，需要对登录用户进行分级管理，分为管理员和普通用户。其区别是前者可以操作所有功能，而后者只能查看、下载、浏览数据。
3.3.2 教室管理
可对教室进行管理，包括添加、修改、删除和更新。最后以树状结构显示出来，其效果如图5所示。
3.3.3 教室用电数据显示
本文将采集到的数据以表格形式展示出来，其效果如图6所示。点击教室列表中的某个教室就会显示该教室的所有数据。
3.3.4 历史曲线
历史曲线主要是针对某个教室，通过选择某个教室后，即可浏览该教室的历史曲线。其效果如图7所示。
3.3.5 数据查询
用户可根据教室名称、日期或者二者同时进行查询教室用电相关数据。
4 结 语
本文通过使用Java平台和B/S架构设计与开发的教室用电数据采集系统上位机软件。经长时间运行测试发现，该软件不仅运行稳定，能够准确及时接收到采集的数据，而且用户操作也方便。因此，该软件具有较强的实用性。
参 考 文 献
[1]冯义飞，陈梅，李鑫. 基于Web的教室用电设备远程监控系统[J]. 仪表技术， 2006（6）：4-5.
[2]王国荣，熊义君，万利华. 温度检测系统的上位机软件设计[J]. 硅谷， 2010（19）：54.
[3]付丽君，周崇. 电梯群控系统的上位机软件设计[J]. 数字技术与应用， 2011（12）：154.
