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摘要:
隨著高校信息化和數字化的推進，智能化校園的構建正在不斷完善。如何將各類智能化技術合理地應用到教學環節中，是各高校努力追尋的目標。多媒體智控管理系統，充分考慮了教學需求，實現了“一個中心、兩個目標”，即以節能減排為中心，安全智能操作為第一目標，低成本高性能為第二目標。進一步完善智能化多媒體教學系統，為多媒體教學走向現代化提供了更加前沿的技術支持，對高質量、高效率教學有著重大的意義。
關鍵詞:
智控;節能減排;安全;低成本高性能
多媒體教學在教學方式中以其智能、高效、充滿活力等優勢在教學領域獨樹一幟。在當前的信息化時代里，各種智能技術也正在飛速發展。技術融合，是各項事業水平提高的必要條件。多媒體教學系統從歷史發展到如今，也正逐步地將各種智能技術融入進來，多媒體教學系統的智能化越來越強大。多媒體智能化使得操作流程趨于簡單化，這也使得教師操作多媒體設備更加便利。而作為多媒體設備管理者，應考慮的是在當前的教學環境下，如何根據現有的硬件基礎，融入更多的智能化技術，為教師提供更優質的教學環境。當前，很多教室都已經改為多媒體教室，但是教室的分布地點比較分散，這使得日常維護狠繁雜［1］，同時教師每次上下課還需要到多媒體辦公室來取送多媒體機柜鑰匙。本文針對這種現象，根據多媒體教學需求，把現有的門禁刷卡技術進行改進，然后融入到當前的多媒體體系中，使多媒體硬件發揮更大的功效，也使教學系統更加的強大。通過對多數高校的走訪、調研，發現其中多數都已經建設了數字化、網絡化的教學環境，而且每位教師都配發了一張校園卡。但是以往的校園卡僅僅用作校內飲食、購物、上網繳費等。在教學方面還沒發揮其功能。本文的多媒體教學智控管理系統就是將其功能進行了拓展，把它變成了每個任課教師的一把“鑰匙”。在為教師提供便利的同時，也進一步完善了整個多媒體教學環境。
1多媒體教學智控系統分析
每一項智能技術的融入對于教育教學系統來說都是一次重大變革。而正因為每一次變革都影響著整個教學，所以需要考慮的因素也必然會很多。下面從智控基礎、節能減排、安全操作、低成本高性能4個方面進行分析、論述，探討多媒體教學智控系統對教育教學改革具有重大意義。
1.1“智控”是基礎
多媒體教學設備能夠為教師的教學提供必要的輔助作用。設備操作的繁雜必然會給教師的教學操作帶來諸多不便。所以，智能控制是簡化操作的基礎。本文所述的智控系統的核心硬件就是現在風靡全球，正在被廣泛使用的Arduino開發平臺［4］。作為本系統的核心硬件平臺，Arduino有著不可或缺的優勢。Arduino拋開了傳統硬件開發的復雜操作，不需要了解硬件的內部結構和寄存器設置，也不需要過多的電子知識和編程知識，只需通過簡單的學習，了解各個引腳和函數的作用，便可利用它開發出各種出色的項目［3］。此系統可以實現兩種運作方案:第一種是本地存儲、智能操作;第二種為遠程訪問，遠程核實信息。兩種方式的區別在于校園卡信息的存儲方式不同，這也使得此系統可以適應多媒體教學平臺。如果現行多媒體教學管理系統是架設在校園網環境下，就可以外設一臺服務器，用來存儲教師校園一卡通的信息，同時與任課教師的課程安排相關聯。然后將此系統的核心硬件放置于教室多媒體機柜中，與服務器的數據庫通過網絡進行數據傳輸［5］。這樣任課教師在自己的任課時間里，可以直接到對應多媒體教室進行課前準備操作，無需到多媒體管理辦公室取送機柜鑰匙。任課教師只需用自己的校園卡進行刷卡操作，即可開啟多媒體機柜，根據上課需求，進行選擇操作。如出現教師在本地操作無法打開多媒體機柜，多媒體管理人員還可以通過控制機進行遠程開關鎖操作。若多媒體教學管理系統沒有建立網絡連接，仍然僅實現本地操作，此系統仍可以很好地與多媒體管理系統進行融合［6］。多媒體管理人員只需在機柜的核心硬件系統中嵌入存儲器，然后將對應課程安排的電子數據庫傳入存儲器，這樣任課教師就可以通過校園卡對多媒體機柜進行操作。以上兩種智能控制模式也可以實現雙模式協作，這樣有無網絡都不影響任課教師的課前準備工作。
1.2“節能減排”是中心
在各領域逐漸走向現代化的同時，各種各樣的資源也在不斷地被消耗著。發展固然是好事，但也要時刻考慮到如何才能節約能源，減少有害物質的排放。此系統的融入，直接節約了多媒體設備運行的電力資源［7］。此系統在執行關閉指令的同時，也會向電源控制器發送斷電指令。在保證多媒體設備正常關機的前提下，將不使用的多媒體設備進行斷電操作。而當教師執行刷卡操作，信息準確發送開鎖指令的時候，也會對電源控制器進行加電操作。這時電源正常接通，多媒體設備處于待機狀態，等待教師選擇操作。這種斷電、待機行為都為教學機構節省了大量的電能，也間接地實現了減少廢棄物排放。
1.3“安全操作”是第一目標
對于操作對象，需要在操作方面考慮每一個細節。這樣，才能保證使用對象的安全操作。教師的整個操作過程，都無需直接接觸到柜內的多媒體設備，這也從客觀上保證了教師的操作安全。教師只需將校園卡放在指定范圍，使讀卡器讀取校園卡信息，然后控制核心會把卡內信息通過網絡模塊傳輸到服務器，與服務器數據進行比對。如果信息正確，就會返給控制核心一個開鎖指令，控制核心會根據多媒體管理人員起初的設置來進行指令派發，如對多媒體機柜發送開柜信號，對電源控制器發送電路連通信號等［8］。對于電子設備，首先要考慮的就是電的問題。在實現機柜表面絕緣的條件下，還需要考慮教師的整個操作過程不需要直接接觸到電［9］。以前幕布上升、下降的控制，控制按鍵原理就是直接在設備電源的火線上連接了開關，通過兩個電路的連通和斷開，實現幕布的升降。但現在直接通過智能管理系統，給出升降指令，用弱電控制強電，來實現安全操作的目的。使用者無需直接觸碰到強電開關，只需要按一下指令按鍵即可，真正實現了教師的安全操作。
1.4“低成本高效能”是第二目標
在保證以上條件的情況下，對于一種新的智能技術的引入，多媒體智能管理系統的構建還需考慮如何降低技術成本［10］。本文論述的智控系統所采用的硬件設備完全符合低成本原則。本多媒體智能管理系統使用Arduino作為開發平臺，有以下幾個優勢。如Arduino可以在Windows、MacOSX和Linux三大主流操作系統上運行;ArduinoIDE基于ProcessingIDE開發，有著很大的靈活性且極易掌握;Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE軟件及核心庫文件都是開源的，這也為開發者提供了一個免費的開發資源［11］。并且Arduino簡單的開發方式也使得開發者更加關注于創意與實現，可以更快地完成自己的項目開發，大大節約學習的成本，縮短開發周期。同時，采用Arduino研發的多媒體智能管理系統還具有很好的再擴充性。如當前系統不能滿足新的需求或是在某個功能上有了更好的操控模式，多媒體管理人員可以自行對其進行功能拓展［12］。在硬件方面，只需要添加相應的功能模塊即可;代碼編程為大家熟知的C語言編程，所以學習難度相對較小。這樣就完全可以實現以低的成本購進系統，通過后期非重復式的功能嵌入，使其發揮高效能。
2智能革新意義重大
“智能化”在現代化教育教學改革中是一個亮點，亦是一個重點。“現代化”、“信息化”、“信息高速公路”、“多元化”、“高效能”等新的有代表性的名詞頻頻出現在教育教學的研究領域。這也意味著想真正地實現現代化教學，智能革新勢在必行［13］。傳統的教育教學模式的特點是以理論教學為主，導致理論與實踐結合演示的過程難以實現。而如今的現代化教學模式需要將學生培養成理論聯系實踐，理論知識更加注重實用性。所以現代化多媒體教學系統必然成為當前教學的主力［14］。利用多媒體將理論知識通過動態演示的方式展現給學生，使學生在學習的過程中有身臨其境的感覺。然而，早先的多媒體設備價格昂貴，操作安全系數低，制作周期也非常漫長。所以教育教學領域的研究人員都在積極探索如何將其它領域的智能技術融入到當前的多媒體教學系統中，使整個系統能夠達到使用需求［15］。但智能研究又具有一定的局限性，因為研究智能化需要投入大量的人力、物力，同時也具有一定的風險性，使得許多研究人員望而卻步。隨著各個領域專業技術的不斷發展，硬件基礎的日益雄厚，智能化研究也逐漸轉向低成本投入，這也使得教育教學智能化研究群體越發壯大。智能化的硬件設備也是層出不窮。通過人們不斷地使用、對比，智能化操控技術也是日益精進。多媒體教學智控管理系統也正是通過這樣不斷地嘗試、創新，并逐步地將各種主客觀因素考慮進去，才慢慢地成為當前簡單實用的系統體系。智能革新的意義也正是在此，即把當前的現代化多媒體管理系統與更加便捷的智能化操控管理技術完美地融合起來，達到多媒體授課教師的使用需求，同時充分考慮使用者的感受，通過添加硬件功能模塊及編譯新功能代碼，使整個教學系統在環保、安全、低成本等條件下，能夠在整個教學過程中充分地發揮其輔助功效，也使“教”與“學”能夠收到事半功倍的效果，最重要的是使得整個教育教學體系能夠與信息化時代齊頭并進，將教育事業推向更高峰。
作者：賈立偉 王俊鵬 單位：沈陽航空航天大學教務處
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