演示型多媒体教学系统
刘刚  郝发怀  王日升  摘自《中国电化教育》1999.7  

一、教学系统的设计

目前，建设多媒体教学环境的普遍作法是:在进行系设计与设备选型后，将多台设备集中在一张特制的讲桌教师授课时，需经常对多台设备进行逐个操作，这种复杂繁锁的过程，既影响教师的教学思路，又容易分散学生的注意力，教师常常感到不便。所以，多年来，很多电教设备在教学中并没有充分发挥其功能。为了改变这种状况，应广大教师的教学需要，我们对演示型多媒体教学系统的设计提出几点新的设想。

1．演示型多媒体教学系统要解决大面积教学问题

    该教学系统由一个主教室和三个分教室组成。四个教室可以独立进行多媒体教学，也可根据需要，在主教室通过控制器选通一二个或三个分教室，同时进行多媒体联网授课。以解决师资短缺的问题，同时也为名牌教师实施大面积教学提供了好的硬件环境。

    2．演示型多媒体教学系统操作力求最简单

    我们尽一切努力将系统操作设计成“傻瓜”型，教师授课时，可根据需要，通过简单的按键操作，方便地选择多媒体计算机、视频展示台、VCD机和录像机的动态信息输出到多媒体投影机，并立刻显示在大投影屏幕上。确实做到方便快捷，提高了教师授课的信息量。

    3．演示型多媒体教学系统视听效果好

教师授课时，通过无线话筒或有线话筒及放大处理，同媒体设备输出的音频信号进行自动混合扩音广播，教师讲课不但声音自如、清晰、宏亮，而且自己又可方便的控制各种音频信号的主次。

    4．演示型多媒体教学系统安全措施好

    由于学校教学场地紧张，多媒体教室在非上课时间还要作为学生自习教室用，所以为讲桌上放置的各种设备设计了加锁装置，确保设备的安全。

    二、系统基本功能的实现

根据以上设计要求，为了使教师能简便地使用和操作系统中的各种设备，需对这些设备的常用功能键（开关）进行统一控制和管理。常见的作法是:(1)用多媒体主机兼作控制器；(2)用一台微机直接控制和管理这些设备，前者在使用过程中，控制界面容易与多媒体计算机授课内容发生冲突，操作较繁锁；而后者使用较方便，但成本较高。鉴于以上情况，我们以89C51单片机为核心，设计了集多种控制功能于一身的演示型多媒体教室专用控制器，既方便了教师对各种设备的控制和管理，且成本也比较低廉。

    下面以专用控制器为中心，介绍系统基本功能。

     1.系统结构

    演示型多媒体教学系统结构如图1所示。系统中各种媒体设备输出的音频。视频和VGA信号，直接送人输入接口，通过对控制器界面的操作，控制器可将所需要的音频、视频和VGA信号送往本教室的多媒体投影机（后面简称投影机）和扩音系统。对主教室控制器还将并联输出3组信号，分别送往3个分教室。同时，控制器还输出两路控制信号：一路是用来控制电动玻珠幕的升降；另一路用来控制本教室投影机显示状态的转换。同样主教室控制器也需输出三路控制信号，用于联网授课时对3个分教室的投影机显示状态的控制，从而完成4个教室独立授课和联网授课的功能。

      2．控制和管理过程的实现

    控制器不但要完成对系统设备的控制和管理，而且，最重要的是控制界面要力求简捷，做到一目了然。控制台见图2。我们将控制界面划分成6个区域：“信号选择区、“遥控”区、“声源调整”区、“教室选通”区、设备电源区、幕布升降区。下面就各区域对设备控制和管理过程作一说明。

    （1）信号选择。控制器界面，设有5个信号源选择触摸按键：计算机、笔记本电脑、展示台、VCD、录像机。教师根据需要，按动相应的按键，单片机按照该键的编码，控制对应继电器接通，将信号输出，实现5种媒体中任意一种媒体信号的声像输出。

    (2）投影机遥控。一般多媒体投影机都具有CAI。

“VGA2、视频和8端子4路输入接口，其遥控手机对4路输入信号显示的转换遥控有两种形式：一种采用两键循环遥控；另一种则采用四键对应遥控。无论遥控手机是哪种形式，首先将它们各自的遥控功能码进行分析，然后将这些功能码存入单片机，再通过控制器触摸键和遥控电缆实现对投影机输入信号显示转换的遥控。免去教师使用遥控手机控制投影机的操作。

本系统中，选用夏普XG一NV20A多媒体投影机，其遥控手机为四键对应遥控显示状态转换。基于设计思想提出主教室和分教室既能独立授课，又能联网（同步显示）授课的要求。我们充分利用该投影机的输入接口，规定主教氧控制器输出的4路VGA信号，通过电缆分别同4台投影机的VGA接口连接；控制器输出的四组音频、视频和摇控信号，一组通过电缆分别同本教室功放和投影机的视频，控制接口连接，另三组分别送往三个分教室的控制器。分教室控制器输出的音频、VGA、视频和控制4路信号，通过电缆送往本教室功放和投影机的VGA2、视频、控制接口。通过操作主教室控制器界面上的“系统”和“本教室”键，即可实施联网或独立授课的控制。根据该投影机的特点，为了进一步简化操作次数，将投影机遥控和信号选择设计为一个操作动作完成。如按动主教室控制界面上的信号选择“计算机”或“笔记本电脑”键时，除完成对信号的选择外，同时又控制投影机进入VGA1显示状态，按动分教室控制界面上同样两个键，则控制投影机进入VGA2显示状态。

   （3）教室选通和声源调整。当主教室同分教室联网授课时，首先按动主教室控制器的“系统”键，使主教室的视频和音频信号向各分教室传送，再按动教室选通的对应编号键，使主教室遥控投影机的信号送往该分教室。接通分教室控制器电源，控制器初始状态设计为联网状态，这样就完成了主教室同分教室联网授课信号传送和对投影机的遥控。

    声源调整。控制器界面没有“无线话筒”、“有线话筒”和“线路音量”3个电位器，以方便教师调整讲话声和5种媒体提供的音频信号的混合比例，实现主次声响效果，免去教师对扩音机音量调整的步骤。

    （4）设备电源和幕布升降。在控制器界面设有5个电源按键：“微机、投影、音响、展示台、VCD／VCR”，教师根据需要可方便地对所用设备实施加电控制（原设备电源开关

事先应处于打开状态）。

为了便于对投影幕的使用，选用电动玻珠幕，上课前后，只需控制界面上幕布升降区的“升”或“降”键，可实现幕布升降的电动控制。

    3．设备安全措施

根据要求，在设计多媒体教室的讲桌时，应考虑两个方面：首先要能使放进讲桌内的各种设备封闭加锁，避免学生触摸损坏；其次，要考虑设备的散热和设备之间连线及检修方便。

演示型多媒体教学系统经过使用，达到了系统的设计要求：简单、实用、造价低，受到了教师和学生的一致好评。

                （作者单位：西安电子科技大学电教中心710071）