时间：2022-09-13 12:35:38
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篇小学实验论文，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。
一、课题立项及开展现状
20XX年12月，结合当前的教育现状及潍坊市十一五研究课题，我校申领了市级课题《小学科学中应用主题资源网站促进学生自主学习的研究》，课题由刘校长任课题负责人，亲自带领课题组成员研究，制定实施方案，提出课题研究计划，组织子课题申报。然后选定一批年轻能干、业务水平高的教师做为教师为实验课题组成员，认真组织课题研究，实施实验；学校还将课题研究纳入学校工作议事日程，在周工作安排、行政会议中有课题工作安排，做到了人员、经费落实。
二、制定课题研究制度
首先，学校领导召开专门的课题研究会议，让实验教师从思想上重视起来，认识到此项课题实验的重要性，转变教学观念，树立以能力发展的科学育人观。在课题研究中，实验教师及时发现问题，敢于面对困惑，并进行认真思考。
其次，对课题实验教师进行有关课题培训工作，组织实验教师学习掌握有关教育理论，转变教学观念，树立以能力发展的科学育人观。学校还制定了专门的教师培训计划：一是进行校内培训，组织实验教师观看有关实验课题的录象、学习相关的教育理论。在课题研究中，课题组定期组织研究人员开研讨会，及时总结研究过程中的得与失，调整研究计划，撰写研究论文，并注重了实验数据的收集、整理、分析、提炼，然后得出结论。我校课题组为使师生间的信息得到很好的交流，促进科研与教改、课改的发展，加强实验教师之间、实验对象之间的交流，每月举行一次交流会。每位实验老师都要对自己的实验情况认真进行总结，其他成员也要积极发表自己的看法。教师间的互动交流，有利于以后实验的顺利开展，也利于实验教师更好的搞好实验总结。
三、课题培训
积极组织实验教师积极参加省、市、县组织的课题培训，参加有关的课题实验交流会、研讨会等等。一系列的课题培训，让实验教师掌握了大量有关的先进教育理论，对自己的课题实验有了针对性的研究，并提升到了理论研究高度。
四、调查学生自主学习情况
实验教师在确定实验课题后，要先对实验班级的学生进行调查，了解在目前小学科学学科中,学生自主学习能力方面的状况。根据调查了解的有关情况，实验教师为学生根据自己的需要合理安排学习时间、地点和学习方式提供条件，为学生开展合作学习、研究性学习提供方便，为学生创设更为良好的自主学习环境。
五、调查实验教师建设主题资源网站的情况
课题组实验教师要树立大课程观，树立网络化学习课程观；树立以人为本的学生观；树立使学生在“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”等方面都全面发展的发展观，并以这些先进的现代教育理论为基础，来指导和建设内容丰富、使用方便、满足学校科学教学需要的新课程标准下的科学学科主题资源网站，为学生提供一个可供探索、发现去建构知识的平台。课题组要定期检查实验教师对主题资源网站的建设情况，并及时对实验教师在网站建设过程中遇到的问题进行处理。实验教师在网站建设中的做法要做好总结，定期进行交流，利于课题实验的顺利实施。
六、调查实验教师利用主题资源网站促进学生自主学习的情况
新课程主题资源网站的建设，为学生科学课前、课中、课后、复习和探究学习提供自学资源和学习指导，极大的促进教育信息资源的共建共享，为教师教学和学生自主学习提供资源支撑。在实验研究中，课题组定期检查实验教师将主题资源网站应用于学生自主学习活动的开展情况，检测在科学学习活动中，学生自主学习目标的完成情况，保证实验的顺利进行。
七、课题组开展主题资源网站、优秀课堂教学指导意见，优秀学案，实验优质课、实验论文等评选活动。
在实验研究的基础上，实验教师要结合主题资源网站和教学指导意见在课堂应用中存在的问题，写出阶段性实验报告，发表相关实验论文，编写各学科应用信息技术教学指导意见规范，形成阶段研究成果。课题组每位老师都要结合自己的研究，认真地进行自查、总结，其他成员也要及时发表自己的看法，提出更好的建议或者意见，以便为后面的科研研究积累更多的经验。此外，课题组还举行了各种活动，如：评选优秀学案，实验优质课、实验论文，以此来带动实验教师进行实验研究的积极性。
八、课题研究取得的成果
自实验以来，课题组实验教师撰写了大量的论文、典型课例和实验，共有多篇研究论文、课例在市、县级评比中获奖。实验优质课也分别在市、县级评选活动中获一等奖。实验教师制作的多媒体、网络课件、主题资源网站在市、县级评选活动中分别获奖。
通过调查，实验班级学生比非实验班级的学生自主学习能力有所提高，实验效果明显。在科学课堂中，学生能应用主题资源网站获得知识，并能正确处理信息，成为学习的主角，在自主探究的过程中，成为学习的主人，提高学习兴趣，培养自己的自主学习能力。
九、存在的问题：
近日，杭州市教育科学研究所出版的中小学生“轻负高质”的调查报告中对孩子们的学习状况作了量化：对照成人的工作时间，小学生的学习相当于每天“工作”9小时以上，初中生每天“工作”11小时，高中生每天“工作”12.5小时；而且他们的工作没有任何报酣，顶着压力，奋力拼搏。
8成
北京市东城区体育馆路小学苗苗科学社的同学们在“多元智能促进学校科技教育特色发展”主题研讨会上阐述了他们一年来对饮料危害的调查报告。调查显示，8成学生只喝饮料，不喝学校的白开水。据了解，该社成立于2009年，下设“环保与科学”、“生活与科学”、“知识与科学”、“习惯与科学”四个工作站。
103所
2012年12月24日，“百所高校继续教育数字化学习资源开放仪式”在国家会议中心举行。首批签约的北大、清华等103所高校免费向社会提供数字化学习资源。其中既包括专业性课程资源，也有大众化学习资源。
44％
从目前的《中国家庭教育消费报告》中发现，被调查家庭每月用于教育消费支出的平均金额为1370元，占家庭总支出的44％。从用于孩子消费支出额上来看，从小学到大学阶段，随着教育阶段的提升，消费支出额度也随之增加，大学阶段消费支出额度最高。从教育消费支出比例上来看，随着教育阶段的提升，教育消费支出所占比例也随之增加，尤其在高中阶段，教育支出比例增幅最为明显。
声音
学在民间，教育因你而改变!
――北京理工大学文学院教授、21世纪教育发展研究院院长杨东平认为，“虎妈狼爸”的教育，绿领巾、红校服等“色彩缤纷”的教育，令举国震惊的校车悲剧，是2011年刻画出强烈年代特征的重大事态。但身边越来越多自下而上的、局部的、个体的、非制度化、非主流模式的自主创新正在出现，故倡导每一个力量应更加积极地行动起来。
正确的分配应该是爷爷和奶奶一间，爸爸和妈妈一间，平平自己一间。如果家里房间不够，平平也应该和爸妈一间。
――人教版小学课文《平平搭积木》中的房间分配方案是：爷爷和他的书一问，奶奶和平平一间，爸爸和妈妈一问。家长认为描述有导向错误，不符合现代伦理。
盛怒发微博等于在信息高速公路上酒驾。
――清华大学建筑学院副院长、清华城市规划设计研究院院长尹稚1月2日下午开始在微博上炮轰清华大学校长顾秉林。认为顾秉林涉嫌贪贿行为，并与一个叫“波士顿设计院”的机构有不正当合作关系。但一天以后，尹稚又发微博称，一天前的“大义举报”不过是一席“酒话”。
在量子物理这个领域，智力没有太大的差别，成功与否就看耐心。有耐心就不怕失败，失败可以再来一次，至少在这个过程中我是愉快的。
――2011年当选中科院最年轻院士的潘建伟认为成功＝兴趣+耐心+幸运。他曾为一实验耗费4年，研究成果至今仍是其科学领域被引用次数最多的实验论文。
（1）、以旧带新,了解熟悉课题
由于本人是第一次参加课题组并担任课题组长，所以对这方面还是处于蹒跚学步期，特此，我们采取以旧带新的形式，交流学习、活动指导来开展课题组的一些活动，特别是课题组的李文忠校长和宋健美老师为课题组的一些活动付出了很多心血。
（2）、加强理论学习,深入研究课题
本课题是新课程理念下，以“苏教版小学科学物质世界主题的探究活动设计与实施研究”为主题开展的，课题组成员通过学习新课标、小学科学教学的设计的理论,以扎实的理论知识为基石,进一步深入的进行课题研究。这一学期我们集中学习了《科学课程标准》与《解读》的基本理念，同时李校长为我们做了有关探究活动设计的专题讲座，通过各种形式来强化教师们的理论知识，此外课题组成员另外还自主学习，认真钻研与课题研究有关的文章，力求使每一位成员都能接受新课程理念的洗礼。
二、扎实开展研究活动
（1）、融入校本教研，进行课题研究
本学期我校继续把课题研究与学校的校本教研充分地结合起来，每次的课题组都能做到有主题，有中心发言人，有记录，有讨论。活动时要求所有老师共同参与,共同探讨,忌泛泛而谈,漫无边际,讲求扎实有效,同时每位老师人手一本记录本并做好每次研讨的记录，促使教师通过不断的反思，交流探讨，，再反思，从而提高自身的专业水平。
（2）、扎根课堂，落实课题研究
课题的研究，需要理论与实践相结合，研究者必须对课题的思想进行领会，具体落实、渗透到教学实践中，而课堂就是我们教学的主阵地，也是检验我们研究效果的主途径。这一学期来，我们要求所有的老师以课题的思想为指导，根据教材的特点进行认真备课，上课和教学反思。本学期3位老师以课题的思想为指导每人提供研究课，然后以课题组为单位进行研讨交流，找出存在的问题，共同探讨改进的方法。还要求执教者做好课后反思，戴辉文老师上的《折形状》一颗获金坛市小学科学课堂教学评比一等奖；曹辉老师《摩擦力的秘密》获二等奖；钱芸老师执教的《变色花》在东片科学研训活动中获得好评。
（3）、充分利用网络资源，推广研究成果
本学期我们充分利用网络资源，进一步完善了课题组博客。
三、我们的收获
通过又一学期的深入课题研究，我们从学习理论知识——实践操作——反思总结——探究更好，摸索出要让探究活动形式与活动效益走向和谐统一，也就是科学探究活动设计到实施必须有效，那怎样才能使科学探究活动有效呢？经过半年年来的研究，认为科学活动的设计要做到以下几点：
1、要能激发学生活动的欲望：活动必须关注学生的主体需要，特别要重视学生的认知特点、年龄特征、情感需要、兴趣爱好等个性倾向，积极创设有效的教学情境。
2、内容要有活动价值：并非所有的内容都需要进行活动，对于那些学生容易得出结果的内容大可不必拿来“兴师动众”。
3、学生参与面要广：活动的设计要着眼于全员参与，促进学生思考，提高活动的有效性。
4、活动的设计要有挑战性：活动如果没有思维参与，就是肤浅甚至无效的。因此，教师在关注外在活动、讲究“热闹”的同时，更应重视活动的目标与价值取向，关注学生内在思维的活动。
总之，在这半年来的实验与研究，教师们在课堂实践中有效地进行了课堂教学改革，更新了教育教学理念和教育教学行为，更好地促进学生的发展；促进了教师专业化的成长，老师们在课题研究的过程中，渐渐养成了勤学习、勤实践、勤反思、勤总结的习惯，变得会教、善教，教学能力、科研能力也得到了提升。
四、存在不足
1、课题组与其他兄弟校间的沟通交流慎少；
2、教师的理论水平，科研素质还需进一步的提高；
关键词： 认知冲突 概念建构 朴素理论 教学契机
在小学科学教学中如何有效建构核心概念是教师经常思考的问题。教师在教学中巧设悬念，通过认知冲突激发兴趣，促进学生科学概念形成将是一种好的教学方法。本文以教科版小学四年级第一单元《导体与绝缘体》为例，就如何利用儿童现有理论认知、课堂教学实例，通过创设多次递进式认知冲突建构科学概念谈谈笔者的做法。
一、前测：唤醒朴素理论，激活认知冲突
朴素理论是儿童在认知学习中经过长期积累潜移默化形成的，隐藏在自我认知中。教师需要通过各种方法唤醒它们，创设富有实效的认知冲突让学生在既有认知结构与新现象之间产生相悖矛盾，驱动潜在的好奇心与求知欲望，从而建构新的科学概念。《导体与绝缘体》一课伊始，教师巧妙设计了“能不能导电”教学活动。
教师出示一个接有铜钥匙的简单电路，问学生怎样点亮小灯泡？如果把这个铜钥匙接入断开的电路中，又会怎样？请一学生操作，小灯泡亮了。教师又把塑料尺接入电路中，发现小灯泡不亮。接着教师请小组检测几种生活中常见的物品（回形针、牙签、铁钉等）。学生汇报实验结果，对比自己预测后，结果一片哗然……
在本课一开始这个教学环节中，学生亲自检测后发现检测结果与预测有较大出入，引起学生强烈的认知冲突。面对新问题与学生自有朴素理论之间的矛盾，学生的求知欲、探究欲从课堂一开始就被自然而然地激发起来，带着好奇与兴趣开启探究之旅。
二、探究：巧设材料陷阱，激发二次冲突
《科学（3-6年级）课程标准》明确指出：科学学习要以探究为核心。科学探究活动的展开需要借助各种材料，教师应充分利用材料调动学生内因，启发学生自主思考，深入推进科学探究，从而促成教学目标实现。在《导体与绝缘体》一课中，学生发现教师提供的材料有“问题”：学生观察各小组检测结果，发现有些小组的回形针会导电，有的不导电（课前把回形针分成和包着塑料膜的两种），有的铅笔芯导电，有的却不导电（课前准备了硬度为HB和3B的铅笔芯）。学生检测发现剥去塑料膜后的回形针果然能点亮小灯泡。教师揭示铅笔芯的奥秘：碳含量高的容易导电，碳含量低的不容易导电。
在检测回形针环节，教师利用“材料陷阱”激起学生二次认知冲突，从材料中寻找问题，再用材料解决问题，让学生经历一次“质疑――推测――探究验证――结论”的探究活动，学生逐渐掌握“同一种物体可能由不同种材料组成，材料不同，物体的导电性能各不相同”。
三、研讨：对比现实矛盾，激导三次冲突
心理学家认为：当学习者发现不能用头脑中已有的知识解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有知识相悖时，就会产生“认知平衡”，当这种“失衡感”越明显，学生的朴素理论越坚固、越稳定，创设的认知冲突就会越明显而强烈。《导体与绝缘体》一课对“水和人体会不会导电”问题的探究产生了更强烈的认知冲突。
大部分学生印象中水是会导电的，怎么检测结果不导电呢？此时教师魔术般地出示“验电球”，它能感应到非常微弱的电流，准确测出某种材料是否导电。教师用验电球检测自来水的导电性，灯泡亮了。又请一名学生把两只手与验电球连接，灯泡亮了。最后请全班学生手拉手站成大圆圈，接入验电球电路，灯泡又亮了。
水和人体在绝大部分学生朴素理论中可以导电，实验结果却不会导电。这时验电球发挥了极大作用，当全班学生手拉手围成圈后验电球突然亮起的那一刻，学生激动的呼叫声淋漓尽致地释然了心中的疑惑。至此，学生经历了“认同前概念――否定前概念――再次坚持认同前概念”的充满乐趣和收获的探究过程，三次认知冲突为学生核心概念转变向前大大推进了一步。
四、迁移：应用生活实例，形成科学概念
学习科学概念的关键在于生活实例的运用，这是检验科学概念掌握情况的重要标志，也是加深对科学概念理解的重要环节。在教学设计中，教师应安排具有针对性、延展性的活动，一方面让学生自我检测概念学习质量，另一方面让教师了解学生对概念的掌握情况，以便有针对性地纠正、完善学生对科学概念的理解。
教师继续反问：“水真的能导电吗？”出示一瓶实验室提炼专用的蒸馏水，用验电球检测灯泡却没亮。教师：科学上所说的水都是指无杂质的纯净水，都是不导电的。但是生活中见到的水几乎都是含有杂质的，所以它会导电。接着教师又示范检测了干树枝和一盆正在开花的植物，检测结果干树枝不会导电，新鲜树枝会导电。
只有对已学内容达到一定水平的掌握程度，学生的核心概念才有可能转变。在学生经过一次次认知冲突――思考猜测――实验论证的经历后，知道身边哪些物体是导体和绝缘体，并且有些导体和绝缘体在不同环境或条件下可以互相转换，从而一次次修正自我认知，优化概念界定，真正完成核心概念建构。
总之，在科学课堂教学中教师应当尽可能创设多角度、多维度、多深度的认知冲突，让其造成学生原先认知结构的不平衡，不得不让原有知识结构与之顺应，从而有效转变错误概念，建构新的认知结构，强化建立核心概念。当然，在具体教学中，什么样的内容选择什么样的教学内容、在什么时机设置认知冲突等，还需要我们在教学实践中进一步探索和研究。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.科学（3-6）年级课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2005.7.
[2]张红霞.科学究竟是什么[M].北京：教育科学出版社.2003.12.
[3]邵锋星.运用认知冲突策略促进科学概念转变[J].教学月刊小学综合版.教学月刊社，2012.9.
[4]翁昌舟.再谈为学生提供有结构性材料，促进有效探究应注意的问题――小学科学“自主――合作――探究”课题阶段性研究报告.2006年浙江省首届新生代教师论文交流.
目前，全区基础教育学校共有运动场馆62.34万平方米；图书馆室3.78万平方米，图书183.76万余册，电子图书3970.4 GB；计算机房18 704平方米，计算机13 134台，信息化多媒体教室1817个，科学实验室50个，物理实验室68个，化学实验室59个，生物实验室56个。全区中小学校所有班级实现“班班通”，全区设备仪器总值达19 373.89万元。
近年来，锡山区教育局始终坚持以科学发展观为指导，以“保障教学、服务教学、促进教学”为核心理念，全面履行教育装备建、配、管、用等职能，为服务新课程改革、服务素质教育、推进基础教育高位均衡发展做出了贡献。
1 加强领导，搭建合理有效的教育技术装备工作平台
加强领导 锡山区十分重视教育技术装备工作，早在2000年就在区教育局设立了“现代教育技术中心”，作为独立设置的中层科室，并明确1名分管副局长具体负责。新课改启动后，区教技中心与区教研室、教科室整合，形成“教研、科研、教育技术”三位一体的大教研格局，承担教育教学装备建设及教育信息化的规划、规范、协调、服务和监督等职能。
健全队伍 目前，区教研室教育技术装备工作配备有具体工作人员3名，各中学理化生、小学科学、中小学体育、艺术和信息技术等学科的教研员在负责教学科研的同时，还兼职负责教育技术装备的科研管理工作，形成了结构合理、适应教学发展实际需要的教育技术装备工作队伍。
完善规划 区教育局坚持将装备工作纳入教育发展总体规划，每年有教育装备工作计划和总结。每学期召开现代教育技术工作会议，总结部署相关工作，定期表彰教育技术方面先进集体和先进个人。
2 加大投入，切实提高教育技术装备配建水平
近年来，全区通过省中小学“四项配套建设”工程、省Ⅱ类教育装备达标工程、相对薄弱学校改造提升工程、义务教育现代化学校创建等工作，加大教育投入，全力改善并优化设施设备。
依托优质校优化教育装备 坚持以评促建、以评促改、评建结合，通过市义务教育现代化学校创建活动，有效引导和促进各镇（街道）、各学校加大教育投入，添置并更新教育装备，优化设备管理与使用。目前，全区所有义务教育学校（含6所村小）全部建成市义务教育现代化学校，所有学校符合《江苏省义务教育学校办学条件督导标准》，校际之间生均办学条件大致相当。
通过专项工程优化教育装备 坚持“整体规划、分步实施、强化督政、推动落实”原则，先后实施了中小学“四项配套建设”工程、省Ⅱ类教育装备达标工程等，并将义务教育学校数字化校园建设纳入区政府为民办实事项目，全面完善中小学信息技术、文化艺术、实验室、图书馆、体育等装备设施。目前，全区所有学校教育装备建设水平均达到省Ⅱ类及以上标准。全区学校全部建成数字化校园，实现了“班班通”。中学和小学的生机比分别达到6：1和8：1，师机比达1：1。各专用教室、教学器材均达到或超过省定标准，充分满足教学和活动需要。
坚持填谷补短优化教育装备 坚持教育均衡理念，积极引导和扶持义务教育相对薄弱学校改造提升。区政府将薄弱学校改造工程列入为民办实事工程，分期分批实施易地新建或改扩建工程。近3年，共计投入薄弱学校改造资金3亿元，有效提升了全区义务教育学校办学条件均衡化水平。
3 强化管理，全面提升教育技术装备应用能力
规范管理 锡山区自2001年起先后下发《关于在我区中小学、幼儿园实行教育用品采购统一管理的意见》《关于进一步完善和加强教育用品采购统一管理的意见》《关于集中公开招标活动的通知》等一系列文件，推进全区教育用品统一采购的公开、透明、廉洁。出台《锡山区中小学实验室常规管理规范》《锡山区义务教育阶段学校实验教学计划》等文件，进一步规范中小学实验室的建设、管理以及实验教学工作。
加强培训 早在2003年，锡山区就制定下发《关于印发锡山区中小学标准化实验室建设意见（试行）》和《锡山区中小学图书馆（室）建设意见（试行）的通知》，明确了“实验人员队伍建设”和“加强队伍建设，提高图书馆（室）工作人员素质”的要求。2011年，成立由16名相关岗位的专职人员组成的区实验与图书中心组，并于2014年进行了换届。四年多来，区实验与图书中心组积极组织开展实验室和图书馆管理人员区级培训，坚持每学期培训一次，培训内容实用、培训形式多样、培训考核严格。有近700人次参加了各级各类培训，获得相应证书，做到全员持证上岗。
活动引领 区教研室每年围绕装备管理使用开展实验论文评比、实验操作技能大赛等各级各类活动，取得了优异成绩。厚桥中学教师李强获省农村初中物理实验操作技能大赛展演第一名。仓下中学金德荣、天一实验学校张波和港下中学张志伟老师分别获得江苏省理化生实验教学技能大赛一等奖。2012年8月，天一中学物理学科《共振与驻波两用演示器》自制教具作品获第八届（天煌杯）全国优秀自制教具评选二等奖。
4 落实责任，切实做好教育装备督导考核
完善区级考核机制 区委区政府建立健全镇（街道）党政干部年度工作目标考核体系，将教育改革发展的重点目标任务纳入其中，有力地推动了各镇（街道）落实教育装备保障责任。2007年，农村中小学“四配套”建设工作列入区政府对镇（街道）年度教育工作考核的重要内容。2012年，“教育装备达省Ⅱ类标准”列入镇（街道）年度教育工作考核体系。
落实专项督查机制 区政府教育督导室建立镇（街道）教育保障任务专项督查制度，2010年起，每年会同区人大、政协、区委组织部和区教育、财政、人事等部门，就各镇（街道）落实教育保障任务情况开展专项督查，督查结果向区政府专题报告。2010年9月，就各镇（街道）落实区政府年初下达的“义务教育学校改薄工作任务书”和教育技术装备达标等情况进行了联合督导检查，确保了年内全区义务教育学校达标改薄等目标的如期实现。其他年份的专项督查中，也都将教育装备投入情况纳入其中。
强化落实主体责任 锡山区在学校三年发展性规划综合督导、素质教育“一日督导”评估中，将改善学校办学条件、加强教育技术装备工作纳入评估体系，督导结果向镇（街道）通报，以督促属地政府落实教育民生责任，切实加大教育投入。此外，区教研室每年均对学校现代教育技术设备使用与管理情况进行考核，督促学校正常开展实验教学，切实管好、用好教育仪器设备，加强仪器设备的维护、保养和维修，提高完好率，延长使用寿命，充分发挥装备的使用效益。
5 做好工作，通过教育技术装备工作省级督导
一、抓教学常规管理，保证教育教学工作顺畅有序。
教育教学工作是学校各项工作的中心，如何抓好常规管理，是学校工作的重要环节。
1、抓各类计划的落实，保证教育教学工作具有科学性、连续性。
教学管理是建立在科学性和计划性的基础上。每年学期开学。我首先抓各类计划的制定，保证教育教学工作具有科学性、计划性，加强统筹管理和目标管理，使工作有的放矢，有目标、有方案、有规划、有管理。在制定各类计划时。注意和加强可操作性，保证目标明确，计划合理，管理到位。
通过各部门反复研究协调。使各类计划清楚地反应学期各项工作。我们共制定如下计划：《学校教学工作计划》、《学校教育科研工作计划》、《校本教研工作计划》、《教导处工作计划》、《各教研组工作计划》、《教师业务学习计划》、《教师个人工作计划》等。
2、抓住教学环节，保证教育教学质量逐步提高
学期开学，我组织一线教师召开教育教学工作会议，落实工作计划，明确工作目标，提出教育教学具体目标。
a. 抓备课
备讲辅批考，备课是首要关键。如何提高教师备课质量是上好每一堂课的关键。开学初，学校根据本校工作实际，明确提出备课的具体要求。尤其是要做到：环节齐全、目标明确、重点突出、难点突破、设计合理、板书规范、习题适当、反思跟上。
如何精备一堂课，要求教师“掌握课标，吃透教材，挖掘到位，知识准确。”每学期都要评出校内优秀教案。在全校推广展览，并给予奖励。
b. 抓课堂
如何提高教学质量，课堂是龙头环节。实施新课改以来。学校明确提出：如何上好一堂课，关键应做到：“主导作用到位，主体全员参与，讲究课堂艺术，师生配合默契，精讲多练，层次分明，因材施教，各有所得。”此外，教师要讲究语言艺术，板书规范工整，电教手段齐全，教具使用合理。
其次，开展全员听课。教师讲课要让大家来听，来评。一堂课要经得起推敲、点评和“说长道短”、“评头论足”。教学领导要首先完成听课任务，每学期我按学校要求完成听课节数。同时，检查听课情况：听课节数，听课人数，听课学科。要求任课教师要开展：互相听课，互相评课活动。听课这一环节，给全校教师创造一种改进，提高的机会。同时，对于提高教师队伍的根本素质会其到重要作用。
c. 抓反馈
如何检验一堂课的教学质量。我在抓批改，反馈环节上做了大量文章：①开放性习题。教师在布置作业时，由过去的固定习题改为开放性习题，由学生自主选做。习题难易程度具有不同档次，习题数量也由学生自主选定。②AB卷。每次小考、反馈、测验都采用AB卷。两张试卷，是按学生层次具有梯度性。分值相同，由学生自主选答，不同的学生答不同的试卷各有所得和心理满足感，这在很大程度上也控制了流失生，营造了一种学生乐学，教师乐教的校园气氛。③月考制。为了及时反馈教学情况，提高课堂教学质量。我校建立了月考制，每月举行月考，内容都是近期所学知识，试题由任课教师自拟。体现双基，侧重技能。注意培养学生分析问题和解决问题的能力。④质量分析会。定期召开教学质量分析会。由包组领导亲自主持会议，年组长做综合发言，学科教师各自分析所教学生各类情况。同学科教师对比成绩。找出差距与不足。想出改进方法，提高教学质量。
3、抓师资队伍，保证教师综合素质的提高。
学校的教育教学质量取决于教师的教学水平。教师的教学水平取决于教师的综合素质。几年来，我在抓教师队伍建设上采用了以下几点做法。
a. 抓培训
几年来，我校始终把教师培训工作当作一件大事来抓。2003—2004学年度学校在组织教师外出学习与培训上出资万余元。我们先后去长春、吉林、公主岭、东丰等地参观学习。假期又有部分学科骨干教师参加县级以上培训。通过外出学习和培训，教师的视野宽了，眼界远了，观念新了，方法多了。“一切为了学生，为了学生的一切，为了一切的学生。”成了他们终身追求的目标。他们越来越对教学工作产生极大的乐趣和疯狂的投入。
b. 抓学习
我校在抓教师业务学习，校本培训，继续教育上投入之大，力度之大是空前的。为了使教师在极短的时间内迅速提高个人素质，学校精心制定《业务学习计划》，每名学生每个学期也自拟《自修学习提高计划》。2004年学校共出资一万七千元，购买了大屏幕、多媒体设备，新上电脑12台，书籍，光盘等。今年又计划购买微机30台。重新改进微机室与电教室，切实提高教师现代信息技术的应用能力。
学校为教师定了大量的刊物和资料。同时，还为教师个人购买了大量书籍。学校每周三组织教师集中学习、业务辅导、业务讲座。教师人人有自学笔记和体会文章，2004年在辽源市课改工作阶段性总结会上。我校教师7人的论文被收集发表。2005年我校共有25篇文章在市级刊物上发表。校内教师论文集，共收集全校教师精品论文28篇。
二、抓新课改工作实施，保证教育教学质量逐步提高
2003年秋季我校开始了基础教育课程改革工作，历时两年多的时间，我主抓了此项工作，取得了飞跃式的进展。我们的具体做法是：围绕一个中心，抓住两个关键，制定三年规划，启动四项工程。取得多项成果。
1、围绕一个中心：以基础教育课程改革工作为中心，全面实施新课改，用新的教育理念创办一流的学校。
2、抓住两个关键：在实施新课改两年的时间里，我们感到：实施的关键在教师，深入的关键在评价。
3、制定三年规划：我们结合学校具体情况，提出了实施新课改的整体框架，制定了三年发展规划，明确每个阶段的发展目标，提出了创四个一流的宏伟设想：三年内实现“一流的环境，一流的队伍，一流的设备，一流的质量。”
4、启动四项工程：
a. 抓学习与培训，促教师综合素质的提高；
b. 抓课改教学模式的改革，促龙头环节作用的凸显；
c. 抓评价机制的改革，促师生个性化的发展；
d. 抓校园文化活动的开展，促师生整体素质的提高。
5、取得多项成果：
a.我校先后两次代表东辽县接受市教育局、课改办、研修院、督导室对我校课改工作的检查验收，受到上级领导的高度赞誉。
b.在县中小学课改系列活动中取得可喜成果：
①12人组队参加县课改理论与学科竞赛，有8人获奖，3人参加决赛选拔。
②有两名教师代表学校参加县进修组织的全县观摩课，并受到好评。
③在全县领导干部课改理论知识口语大赛中，我校参赛三人均获个人优胜奖并获优胜单位称号。
④25篇课改实验论文在市级刊物上发表
第一章 总则
第一条 为加强学校内部规范化管理，全面贯彻“三个代表”的重要思想和党和国家的教育方针，深化素质教育，依法治校，进一步落实教育教学目标。依据《中华人民共和国教育法》及有关法律法规，制定本章程。
第二条 学校全称：z中心小学。
第三条 学校性质：全民所有制的教育事业单位。
第四条 学制：六年。
第五条 学校服务范围及对象：王坝村小学阶段学龄人口、佐家村、宋山村、录柳村、曹能村中高年级学生。
第六条 学校业务范围：教育和组织、协调、全乡各小学的教育教学等工作。
第七条 学校教育的根本任务：培养全面发展的具有创新意识、创新精神、创新能力的建设者和接班人。
第八条 培养目标：使受教育者初步具有爱祖国、爱人民、爱劳动、爱科学、爱社会主义的思想感情；遵守社会公德的意识。集体意识和文明行为习惯；具有良好的意志、品格和活泼开朗的性格；具有自我管理，分辨是非的能力。具有阅读、书写、表达、计算的基本知识和基本技能，了解一些生活、自然常识。具有初步的观察、思维、动手操作和学习的能力，养成良好的学习习惯。学会合理锻炼，养护身体的方法，养成讲究卫生的习惯。具有健康的身体和初步的环境适应能力。具有广泛的兴趣和审美情趣。
第九条 学校宗旨：以建设有中国特色社会主义理论为指导，为社会主义现代化建设服务与生产劳动相结合；逐步改善办学条件，着力提高队伍素质；走教科研相结合之路，巩固发展办学特色；全面贯彻教育方针，面向全体学生，发展学生个性，全面提高学生素质，培养具有创新精神的“四有”新人。
第十条 学校以“团结、勤奋、求实、拓新”为校风，以“严谨 求实 创新 奉献”为教风，以“ 勤奋 诚实 好学 善思”为学风。
目标：全面推进素质教育，努力创建特色学校。
指导思想：面向全体，全面育人，协调发展。
第十一条 学校办学目标：以体育为突破口，全面推进素质教育，努力创建特色学校。
学校办学理念：为了孩子的明天。
学校办学指导思想：面向全体，全面育人，协调发展。
第二章 行政管理
第十三条 学校的举办单位和主管为礼县教育局、z学区，受教育局、学区和z人民政府的领导，业务主管单位为z学区，登记管理机关为礼县编制委员会。绝对服从上级机关的行政领导、业务指导和管理。
第十四条 学校按编制设置校长、主任、和教师。
第十五条 校长是学校负责人，校长应具有国家规定的任职资格，由学区任免。
第十六条 校长对外代表学校，是学校法人代表，对内负责学校全面工作。校长在任期内按有关法规、政策规定和学校内改方案自主管理学校，对人员聘任、经费使用、设施管理、考核、奖惩及组织教育教学活动等方面具有决策权和指挥权。
校长职责：
一、全面贯彻执行党和国家的方针、政策、法律、法规，坚持社会主义办学方向，努力培养德、智、体全面发展的社会主义现代化的建设者和接班人，按教育规律办学，不断提高教学质量。
二、团结和依靠教职工，充分发挥教职工工作的主动性、积极性和创造性。保证教师学习政治，组织教师钻研业务，不断提高教师的政治思想、职业道德、文化业务水平及教育教学能力，注意培养班主任、中青年教师和骨干教师，努力优化教师队伍结构，提高教师队伍的整体素质，依靠学校群众组织，共同做好教职工的思想政治工作。
三、领导和组织德育工作，把坚定正确的政治方向放在首位，坚持教书育人、管理育人、服务育人、环境育人的原则，制定德育工作计划，建设德育工作骨干队伍，采取切实措施，坚持不懈地加强和改进学校的德育工作。
四、领导和组织教学工作。坚持学校工作以教学为主，认真执行国家规定的课程计划和教学大纲。遵循教学规律组织教学，积极开展教学改革，建立和完善教学管理制度，搞好教学常规管理，深入教学第一线，正确指导教师教育教学活动，努力提高教学质量，积极开展教育教学科研、教研活动。
五、领导和组织体育、卫生、美育、劳动教育及课外教育活动，确保这些教育和活动生动活泼、卓有成效地开展。
六、领导和组织总务工作，贯彻勤俭办学原则，坚持总务工作为教育教学、为教职工服务的方向。严格管理校产和财务，搞好校园建设，逐步改善办学条件。
七、发挥学校教育的主导作用，努力促进学校教育、家庭教育、社会教育的协调一致、相互配合，形成良好的育人环境。
校长如在任期内确因不能胜任或有严重失职行为的，通过合法程序，经学区批准，予以免职。
第十七条 教务处主任职责：
一、根据学校工作计划制订教导处工作计划，排好课程表、作息时间表、校历表。
二、主持教研组长会议，审定教研组教研计划，指导教研组工作，帮助教研组努力改进和提高各科教学。
三、主持班主任会议，审定班主任工作计划，指导班主任工作，帮助班主任提高班级管理水平，指导和帮助少先队开展工作。
四、深入课堂，深入班级、深入学生，及时了解检查教育教学工作开展情况，并定期向教师通报，提出改进意见。
五、有计划、有目的地组织教师开展教育教学研究活动和教育科学实验，积极组织教师进行教育教学改革，指导教师总结教育教学经验，撰写教育教学改革和实验论文，探索教育教学规律。
六、有计划、有目的地开展课外活动，丰富课外活动内容，不断提高课外活动质量，积极开设活动课程和环境课程。
七、做好学校体育卫生的组织管理工作。
八、负责教学质量的管理，搞好试卷考试、质量分析的组织管理工作，并及时向教师通报教学质量情况。
九、做好图书室、仪器室的管理，充分发挥其功能。
十、做好学生的学籍管理、教师档案以及各种表册资料的管理工作。
十一、协助校长做好教师的思想政治工作和考核工作，积极完成校长交给的其他工作。
第十八条 总务处主任职责：
一、搞好校舍的基建、维修与管理，保证师生安全。
二、负责学校财产的管理，做到合理使用，妥善保管，更好地为教学服务。
三、搞好学校财务工作的管理，严格执行财务制度。
四、搞好学校保卫工作，严防偷盗现象和各种破坏活动的发生，确保学校教育教学秩序的正常进行。
五、负责学校的绿化工作，不断美化校园环境。
六、主动积极地做好后勤工作，热情地为师生服务，做到服务育人。
第十九条 少先队辅导员职责：
1、根据学校工作计划拟定并认真实施少先队工作计划。安排少先队活动。
2、抓好少先队思想建设，组织建设和阵地建设，定期开展活动。
3、负责培养、训练少先队大、中队干部培训工作。
4、协同做好班集体建设工作，发挥少先队组织优势，对队员进行日常行为养成教育。
5、保管、使用好少先队各种资料和活动用品。
第二十条 会计的工作职责：
一。遵守财经法令法规，执行财物管理制度，坚持原则，当好主管财经领导的参谋。
二。按财经规定计划，做好预算、决算，杜绝不合理开支，合理使用资金。
【关键词】高清视频;教学;HDV;AVCHD
【中图分类号】G432【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)08―0124―06
一 高清视频与教育领域的牵手
高清视频技术是电视技术发展的最新阶段,是世界数字电视发展的趋势,与传统模拟标清视频相比,高清视频具有诸多优势,接近于黄金分割比例的16:9宽屏幕,高达1920×1080的分辨率,可以实现7.1 路环绕声,无论是从视觉效果或听觉效果而言,都更具逼真感和震撼力。
进入二十一世纪以后,高清视频加快了技术发展和市场应用的步伐,不少电视剧、广告和纪录片都开始采用高清设备进行拍摄和制作,电视台、广告公司和影视制作机构的摄制作设备逐步向高清系统升级。尤其是2008年奥运会全部采用高清信号进行转播以及央视高清频道的开播,极大地推动了高清视频技术在中国的发展。然而,在教育领域中,高清视频应用的步伐却迟迟未能跟上。除了少数专业影视院校配备了个别高清摄制设备外,绝大部分高等院校和中小学都没有条件拍摄和制作高清视频。
阻碍高清视频进入教育领域的主要门槛在于高昂的成本。传统的高清电视技术HDTV主要有两大标准,一是国际电信联盟提出的ITU-R BT.709,视频分辩率为1920×1080,包括逐行扫描的1080P和隔行扫描的1080i;另一种标准是美国电影电视工程师协会认可的SMPTE 296M,分辨率为1280×720,逐行扫描,称为720P。无论哪一种标准,HDTV设备的价格都非常昂贵,一套完整的摄、录、编系统价格在百万元以上。这样的价格即使对于专业的广播电视机构而言,也是一笔高昂的开支,更不用说教育和其他一些事业性单位。
近年来HDV和AVCHD两种高清技术标准横空出世,这两种技术标准接近HDTV的技术规范,而摄制设备价格和传统的标清系统相差无几,这使得阻碍高清视频普及的最大障碍不复存在,高清视频在教育领域的普及应用第一次成为可能,高清视频与教育行业的牵手初现曙光。
二 选HDV还是选AVCHD?这是个问题
无论是HDV抑或是AVCHD,如果只出现一种新的低成本高清视频标准,也许事情会简单的多,但是,面对两种新的技术标准,选择成为必须。众所周知,在视频技术领域,设备的选择从来不是一件容易的事情,原因如下:
1 视频拍摄和制作设备价格昂贵,且必须成套购买,尽管HDV和AVCHD标准的高清设备和原有的标清设备价格相差不多,但一台摄像机的价格也要在2-3万元之间;加上制作视频节目必须具备的录像机和编辑电脑,全套设备也要在5-6万之间。如果同时购置多套制作系统,更是一笔重大的开支,因此必须审慎地选择合适的设备,确保经费投入的合理性。
2 视频节目制作是一个系统工程,视频内容的最终质量取决于多个环节,一般而言,某种技术标准的摄像机拍摄素材的画质高低比较容易受到人们关注,但支持这种标准视频格式的编辑软件数量多少?兼容性是否良好?编辑过程的效率如何?这些都是在选择设备时必须进行综合评估的因素。
由于以上这些因素,当学校在考虑升级配备高清视频制作设备时,往往面对设备采购的高昂经费支出,以及所获得效果不确定性的双重顾虑。
HDV和AVCHD,这两种技术标准有什么特点?在实际应用中表现如何?究竟哪一种标准的设备制作出的视频画质更好?对于学校而言,综合考虑成本和效果因素,应选择配备哪种技术标准的高清视频制作设备?面对这些问题,需要对HDV和AVCHD进行一次全面的分析和比较。
三 HDV和AVCHD的全面测试与比较
1 HDV和AVCHD的理论参数比较
HDV和AVCHD的基本情况对比如下[1] [2]:
两者的区别主要有以下几点:
a HDV主要支持两种分辨率,1280×720和1440×1080,AVCHD除了支持这两种分辨率以外,最高能支持1920×1080的全高清分辨率。
b HDV支持双声道音频,AVCHD能支持更多的5.1和7.1声道。
c HDV的数据码率最高为25M Mbps(720P分辨率只有19M),AVCHD的最高码率只有18Mbps。
d HDV支持的存储介质仍然是传统的磁带,AVCHD则支持光盘、硬盘和闪存多种存储介质。
e HDV的编码方式是MPEG-2,AVCHD的编码方式是H.264。
2 HDV和AVCHD的实际操作应用测试
性能参数是了解HDV和AVCHD两种高清标准的一个基础,但是更重要的是考察两者在实际操作环境中的真实表现,为此,笔者进行了专门的实验。
视频的拍摄和制作过程主要涉及三个环节――拍摄、采集、编辑,实验参照视频摄制的实际过程,对摄、录、编三个环节进行相应的测试分析,以求得出全面可信的结论。
(1) 拍摄实验
拍摄实验采用两台摄像机同机位同步拍摄的方式,得到两组近乎相同的素材,然后对两组素材的各个方面内容进行比对。实验选用了HDV格式的摄像机索尼 HVR-Z1C和AVCHD格式的松下AG-HMC153MC摄像机各一台,这两台摄像机是两种格式的代表机型,档次相当,具有一定的可比性。
a 摄像机的设置:
为了获得最高图像质量,两台摄像机都选择能记录的最高格式质量,索尼 HVR-Z1C在1080i格式下,画面分辨率为1440×1080,码率为25M,松下 AG-HMC153MC在PH1080i格式下,画面分辨率为1920×1080,码率为21M(该摄像机定位专业级别,它的码率高于AVCHD的标准),同时,为了避免不同品牌场景模式设置的差异,两台摄像机都采取自动白平衡、自动光圈和自动对焦的设置。
b 镜头的设计
在校园中分别拍摄室内室外镜头各一组,使用推、拉、摇、移的基本拍摄技巧进行拍摄,拍摄的角度包括常用的近、中、远景及特写镜头,对象涵盖静物、运动物体、快速运动物体、人像,以及正、侧逆光的状况。共拍摄镜头30余个,挑选其中的14个典型镜头作为画面比较的对象,镜头情况见表2。
c 拍摄实验结果
两者的画质总体相当,尤其是在室外光线充足情况下的静态画面中,除了由于自动白平衡造成的色调不同,两种格式的画质没有明显区别。AVCHD的分辨率比HDV高,尤其在大屏幕播放时,高分辨率的优势更容易体现,画面清晰度略胜一筹。
室内光照不足情况下拍摄细微物体时,譬如文字内容,AVCHD的细节清晰度稍稍不及HDV。
动态画面中,AVCHD有时存在一定的丢帧现象,表现为有拖影现象,HDV相对要好一些。
(2)采集实验
HDV摄像机的存储介质为磁带,采用1394卡采集的方式导入素材,共采入HDV格式的视频11分44秒,采集时间约为12分钟,采集效率比约为1:1 ,文件大小2246366KB,平均码率25526Kbs。
AVCHD摄像机的存储介质为SD卡,采用读卡器复制的方式导入素材,共采入AVCHD格式视频约12分钟,总大小约1899593KB。平均码率21586Kbs,复制时间为35秒,采集效率比约为1:20。
虽然SD卡的复制时间受到SD卡读取速度、读卡器效率、USB接口速率等多种因素的影响,但毫无疑问,在数据采集阶段,AVCHD明显效率更高,操作也更为方便。
a 实验硬件环境
CPU:Intel Core 2 Duo E6550;
显卡:ATI 3600
内存:2G
硬盘:希捷 500G
b 实验软件环境
实验在Windows XP SP3操作系统上进行,编辑软件选取Adobe公司的Premiere Pro CS4,Premiere Pro在教育领域中应用非常广泛,Premiere Pro CS4对HDV和AVCHD两种格式都有较好的支持。
实验选取了实际编辑过程中的一些常见操作,包括时间线浏览、改变速度、添加单个和多个滤镜效果、导出文件。
d 实验方式
通过进行上述编辑操作,观察系统的实际运行反应,并用软件记录CPU的占有率,分析系统的负荷情况。
e 实验数据
两种格式的素材在时间线上直接播放时,都非常流畅,没有任何停滞。HDV的CPU占有率在5.5%―53%之间,AVCHD的CPU占有率在12.6%―88.6%之间。
对一段10秒的素材片段更改帧速率,将帧速提高至150%,不加渲染,在时间线上预览,CPU的占有率曲线如下,HDV从5.5%逐渐上升到71%左右,播放仍然非常轻松,AVCHD从12.6%,很快上升到95%左右,CPU处在较高的负荷状态下。
对一段10秒的素材添加滤镜Gaussian blur,然后进行渲染,CPU的占有率曲线如下,HDV从5.6%逐渐上升,5秒钟后接近100%,AVCHD从12.5%逐渐上升,4秒钟,CPU一直是100%满负荷运转。
(4)对一段10秒的素材添加滤镜Turbulent Displace + Edge Feather + Gaussian blur + Color Balance,并进行渲染,CPU的占有率曲线如下,HDV从5.5%逐渐上升,4秒钟后保持100%负荷,AVCHD从11.5%逐渐上升,3秒钟后CPU基本保持100%满负荷运转。
(5)将一段20秒的素材转码输出为wmv文件,HDV的CPU满负荷运转时间大约为20秒,AVCHD的CPU满负荷运转时间大约为40秒。
由上述实验数据可见,对于后期编辑而言,HDV对于系统的要求明显低于AVCHD,在目前主流的计算机环境下,HDV的编辑操作总体比较流畅,在多滤镜渲染,转码输出等CPU负荷较重的操作中,效率比较高。而AVCHD的编辑总体不是很流畅,经常有停顿,机器卡的现象,在多滤镜渲染,转码输出等CPU负荷较重的操作中,系统运行有一定困难。此外,通过对比转码后的文件,HDV转码后的视频质量损失相对较小,而AVCHD转码后的文件和原始素材相比,质量损失较大。
对于HDV和AVCHD两种高清标准的实验结果,有一些很容易理解,比如AVCHD采集效率较高是因为记录方式由磁带存储改为存储卡存储,从而简化了素材的采集方式,提高了采集速度。而有些结果,如AVCHD的分辨率较高,而细节和动态部分不如HDV;HDV的编辑要比AVCHD明显轻松,这些现象背后的原因究竟是什么?为了更加清楚和深入地了解这两种高清视频格式,我们有必要对这两种高清技术进行更深入地分析,从理论层面对实验中的现象作出解释。
四 编码决定一切――对两种高清视频标准的理论分析
高清视频最大特点在于具有高清晰度的画面,从技术角度而言,这意味着更高的分辨率和更多的色彩数,记录、存储和编辑高清视频需要处理的数据量比传统的标清视频高得多。无论是摄像机还是编辑系统,都需要具备高性能的芯片、大容量的存储介质和高带宽的数据交换通道。这正是高清视频设备价格昂贵的原因所在。
HDV和AVCHD这两种称之为低成本的高清技术,主要从视频压缩编码技术入手,在基本保持画面质量的同时,采取高效的压缩编码算法,提高了数据压缩率,从而降低了视频的码率,也降低了高清视频制作的成本。
1 HDV的MPEG-2编码方式
DV是数字标清时代最流行的视频格式,HDV被比喻成高清领域的DV,HDV和DV的码率相同,都是25Mb/s,标清DV的原始数据是125Mb/s,原始数据和最终压缩数据的比率为5/1,HDV原始数据约为500M/s,原始数据和最终压缩数据的比率为20/1。毫无疑问,HDV的数据压缩率更高,在相同的记录数据量中,HDV传输了更多的原始信息,两者的根本差异就在于采取了不同的压缩编码方式。
DV编码采取的是帧内压缩的方式,帧内压缩也称为空间压缩,当压缩一帧图像时,仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息,这实际上与静态图像压缩类似。
而HDV的MPEG-2编码除了帧内压缩以外,还采取了帧间压缩的方式[3]。由于视频的连续前后两帧具有很大的相关性,即连续视频的相邻帧之间具有冗余信息,根据这一特性,压缩相邻帧之间的冗余量就可以提高压缩量,减小压缩比。MPEG-2非常善于利用视频帧之间的相似度,它将视频分割成不同的帧类型,包括I帧、B帧和P帧。
I帧提供一个参考点,作为其他帧产生的基础。P帧是用前一个 I帧(或P帧)来进行运动补偿预测所产生的图像,与I帧相同的信息不传送,只传送主体变化的差值,这样就省略了大部分细节信息。新生成的P帧又可以作为下一帧的参考帧。B帧是利用前、后的I帧或P帧进行运动补偿预测所产生的图像,它只反映I、P画面的运动主体变化情况,因此在重放时既要参考I帧内容,又要参考P帧内容,所以B帧被称为双向预测帧。MPEG-2编码除了帧内压缩方式以外,通过基于运动补偿的帧间压缩技术,大大提高了数据压缩的比率。
2 AVCHD的H.264编码方式[4]
H.264编码方式的基本思路和MPEG-2相同,也是通过帧内编码消除空间冗余,通过帧间编码消除时间冗余,但在具体细节处理上引进了许多新的技术,为了表述简单(尽管不十分精确),我们可以粗略地将H.264视为MPEG-2编码技术的进一步升级版。
(1)H.264的变化之一是在帧内编码中加入了帧内预测编码技术,即解码时可用周围数据的差分值来重构画面。帧内预测以特定大小的块作为基准单元,从周围像素中预测编码化的模板。H.264的基准块大小分4×4和16×16两种,前者有9种预测模式,后者也有4种模式。因为原图像左右、上下都有一定的相关性,不同部分的差分值比不进行帧内预测的原始值要少,所以量化后的编码量就减少了。
(2)运动预测块中采用了全面预测技术。H.264在检出运动矢量时,能选定最合适的大小来进行,因而运动矢量检出的精度较高。MPEG- 2只有一个运动矢量检出模式,而H.264有7个之多。运动矢量探索单元分得细,就能找到更多的静态部分,从而控制了运动细节的编码量。
(3)增加了参考帧的帧数。在H.264中可以参考多达前后5帧的画面,参考帧越多,帧间压缩的数据量也就越大。
通过上述分析可见,HDV和AVCHD两种高清视频标准主要通过压缩编码技术的优化,以较小的码率获得了较高的画面质量,从而在较低成本下实现了高清视频技术的应用,AVCHD比HDV具有更高的分辨率和声道数,但视频码率更低,依赖的也正是更高效的视频编码算法。
通过对两者编码方式的分析,刚才的实验结果得到了合理的解释。HDV和AVCHD引以为豪的高压缩比可谓一把双刃剑,一方面,通过编码算法的优化,这两种高清技术以较低的成本实现了高清视频,拍摄和直接播放的画面效果不错,为高清的普及应用发挥了重要作用;另一方面,这种通过前期压缩信息的方式也埋下了编码算法复杂,系统要求高,信息冗余度低,可编辑性较弱的隐患。AVCHD分辨率高,而细节和动态部分不足,正是由于高压缩比损失了一部分画面信息的缘故,而后期的播放和编辑对系统要求非常高,也是由于编辑过程中数据解码和编码太过于复杂。
五 合适的才是最好的――教学中高清视频技术的应用
视频技术由标清向高清发展是一个不可阻挡的发展趋势,这个趋势正在逐步成为实现。与其他行业一样,教学领域同样面临如何应用高清视频技术的挑战,从教育技术专业课程教学内容的确定、实验平台搭建,实验器材的配备,到信息化教学中视频资料的采集、传输和处理,涉及的一系列问题亟待进行研究和探索。本项研究旨在为此提供一些参考。
1 HDV和AVCHD是高清视频在教学中应用的主要选择
对于教育领域而言,HDV和AVCHD是实现高清视频的两种主要选择。从成本角度而言,传统高清HDTV的设备价格仍然十分昂贵,只有极少数专业影视院校才具备相关条件,无法得以广泛的应用,HDV和AVCHD的专业摄像机价格在2―3万元之间,5―6万元可以配备成套的摄录编系统,成本和原来的专业标清系统相当。从画质而言,HDV最高支持1440×1080,AVCHD最高支持1920×1080,已经接近或达到了全高清的分辨率标准,实际拍摄的画面质量也都达到了理论上的画质效果,完全符合教学领域的应用需求。
2 专业教学的首选――HDV
对于专业教学而言,从课程内容到实验平台,都应当首选围绕HDV标准构建高清视频平台。主要有以下几个原因:
(1)HDV格式建立早,技术标准比较成熟,应用广泛。
(2)HDV格式本身定位于专业级应用,硬件设备如摄像机、录像机和非线性编辑系统齐全,而且以中高端设备居多。
(3)HDV得到了非编软件的广泛支持,几乎所有的主流非线性编辑软件都能为HDV格式提供良好支持。
(4)最重要的一点在于,HDV相对较好的可编辑性符合专业应用的要求。尽管素材分辨率没有AVCHD高,但编辑软件的良好支持,较为流畅的编辑感受,编辑后质量损失较少,这些都是专业应用重要的特点。
3 入门应用的伙伴――AVCHD
与HDV最初定位于专业应用不同,AVCHD从诞生之初,就把高清视频家用化作为发展的一个目标。AVCHD最大的特点在于非常先进和复杂的编码技术,这使它实现了低码率,高画质的神话,但是也因此造成了后期编辑的复杂和困难――需要配置极高的电脑才能进行编辑操作,支持AVCHD编辑的非线性软件较少,编辑后质量损失较大等等。所以,对于侧重后期编辑的专业应用而言,AVCHD无法成为一个理想的选择。但是,对于普通教师拍摄一些教学素材直接播放,或者进行一些基本的剪辑,AVCHD却是一个非常好的伙伴,它的操作更简单,更方便,还有不少其他的优点:
(1)AVCHD摄像机比HDV更便宜,也无需录像机,实现高清视频的成本非常低。
(2)AVCHD拍摄的画面比HDV的像素更高,尤其是拍摄后直接在大屏幕上播放的效果比HDV更清晰。
(3)AVCHD拍摄的素材可以直接拷贝进电脑,素材的传输、存储和交换非常方便。
对于HDV和AVCHD两种高清视频技术而言,我们并不能简单地说哪一种格式更好,本次研究可以说明,这两种高清视频格式都可以在教育领域中得到有效应用,如何针对不同的用户对象和应用环境进行合理的选择才是最为重要的。
参考文献
[1] HDV论坛[EB/OL].
[2] AVCHD资讯网站[EB/OL].
