数字教育系统范文

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1.业务背景分析

随着教育层次和水准的不断提升，在教学过程中，资源和信息的需求量也逐渐增大，教育的质量也有了更大的需求。与此同时，跟随着各种学习技术等互联网环境的发展情况越来越成熟，想通过移动终端，浏览器，和信息设备完成对教育资源服务实现无缝享用的用户越来越多，为了实现资源和服务效益的最大化，以及实现给予用户更高标准的体验，三屏合一、三网合一等新式概念随之出现，客户的便利性和运动性在三屏合一的概念下得到了更深强调，它为用户带来的是服务的连续性，即是不相同的背景以及不相同的设备，所感受到的服务是一致的，业务对客户的即时性和便利性以及可以使用服务的覆盖范围得到了大大的增强。从学习的方面来看，这种持久性的高效学习模式被称之为云模式。此模式与传统模式相比而言，在服务的稳定性、技术性、方便性等方面都有很大程度的提升，所以，创造三屏合一、三网合一的云模式，是时展的要求。

2.系统的构成分析

教育云是一种以教育为目的的系统，主要体现着系统内部因素间的关联，对其各种特性进行有效的分析。系统服务资源主要涉及和参与服务整个的使用周期的各项工作，包括创建资源、调配使用资源、管理资源等过程，为了对教育资源云的特征进行有效地剖析和分析，基于教育资源云服务在各个不同领域中所起到相应的效果，将教育云按照类别分为3大区和5个子系统，3大区主要包含了：服务于云服务使用者的云服务应用区、供应者教育云服务创建区以及运营商的云服务管理区等;5个子系统包含了教育资源的：管理云、开发云、评估云、应用云以及规划设计云等。

3.教育资源云概念模型

我们站在用户的角度，其实教育资源云其实就是一个教育资源服务池，它具有技术透明性和支持无缝互联的特点。因此教育资源云就可以分为4个方面：身份层、角色层、服务层和IP屋。

下面就是教育资源云概念模型：

（1）基于身份的互动的身份层，主要就是关于服务的对象来说的，就是那些人员和组织机构的代表。这个层面的可以给用户不同权限的用户账号，给它一个角色的属性，这个角色的属性具有多种权限的。用户使用WEB登陆，那么就可以跨信任边界的云联合操作，那是因为云服务供应商给了互联互通的功能，因此就可以将云平台上的数据和用户联系在一起。

（2）基于角色的互动的角色层，这个角色包括很多：学习的人，教师，专家，系统管理者，教育资源服务领域的人，还有就是一些作者、资源发行的人、资源审核人、图形图像设计人、技术实现人、内容提供的人、技术审核人、教学研发设计的人等等还有很多。这个主要就是控制用户的权限的，根据不同的角色的管理。这个权限主要就是可以控制用户建立角色的时候和权限能够相对应，可以使单一的一个角色，也可以是很多，这个就是权限的不同是的一些资源方面包括浏览、编辑（修改）、删除、上传、下载也是有权限的。

（3）基于服务的互动的服务层，就是在云服务的状态下对教育资源进行组织与管理的方式。而且服务包括各种教育资源的生命周期活动，它是具有透明性的，而且是在保证服务质量的基础上的，对资源服务的需求它都能满足用户，在各种数字化学习与教学活动上。

（4）基于IP的互动的IP层，其实就是针对一些数据服务库，包括计算、网络还有就是信息传输，资源存储等方面。这个就是需要IP。它借助物质基础，而且能够利用和共享资源，让资源能够发挥出最大的效益。服务实现了资源服务的弹性。

4.系统功能需求分析

根据教育资源云的一些相关资料的分析下，可以清楚知道一下4个问题：

（1）清楚知道领域的范围的选择。就是教育资源云就是作为建立系统建设的首要概念。

（2）清楚知道目的所在。其实一个系统主要就是能够达到知识的交流与共享，在一个统一的标准的语义化的教育资源云里，其实就是想要云服务的教育能够在网上进行交流融合可以互动操作能够在生态的基础上和公共设施上，进行自动化的一个管理和整理统一达到共享资源的目的。

（3）清楚知道目标用户。其实就是教育资源服务的使用的人就是专家、教师、学生和一般用户等人，还有就是提供这些资源的人就是服务提供者或者运营商。

（4）能够构建核心概念周期。核心概念需要在长期的过程的进化中，完成论文的写作。

5.性能需求分析

从性能角度考虑。电子技术下教育云系统的性能要求主要有以下几个方面;

（1）易用性

系统应具有清晰的业务逻辑，尽量使用用户熟悉的术语和中文信息的界面，以供用户简洁方便地，系统还应该针对用户可能出现的使用问题，提供常用问题解答，系统使用指南，缩短用户对系统熟悉的过程。

（2）可靠性

就是指让这个软件系统不会再短期内或者某些条件内不会没用，并且软件程序要在规定的条件下和时间周期之内执行所要求的功能。当成百上千甚至更多的用户同时访问系统时，系统必须在用户期望的响应时间内为其提供所需信息，这很容易造成服务器的阻塞或崩馈，因此服务器的可靠性保证至关重要。

（3）可扩展性

Web系统是一个动态变化的模型，随着业务需求的增长，系统将不断扩展，系统数据量也将FI益增长，主要表现为系统支持用户数量的增加和提供用户服务的复杂化和多样化。因此，系统中的模块应该具有较好的独立性以便向系统中添加新扩展的资源，系统数据存储单元也应该具有较强的适应性以满足数据存储需求。

（4）安全性

一直以来，安全性都是衡量系统质量的非功能性重要指标，它是通过为信息的机密性、完整性和可靠性提供充分的保护来预防风险，保障系统安全的。本文构建的面向实验学习的E-Leaming系统需要存储大量的个人隐私信息和非公开的重要教学资源，这时安全性对于本系统而言则显得更加重要。系统设置不同用户操作权限 来处理不同的事务可以有效避免保密数据泄露，同时设置足够的触发器对不安全的数据修改进行回滚操作来保证系统安全性。

（5）健壮性

系统采用.NET架构、先进的设计模式和开发技术，要考虑充足的异常处理机制以及软件的复用性，以便增强软件的健壮性，保证系统能够高效、稳定地运行。

总之，根据以上内容，我们可以知道建立教育资源云的概念层级结构图是要经过整理和优化的过程的。

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一、数字图书馆与传统图书馆的区别

数字图书馆是在传统图书馆的基础上，经脱胎换骨的改变发展起来的，与传统图书馆的功能、结构、运作方式、服务方式、评价标准、工作重心等多方面存在着差异，本文从以下几个方面加以比较。

第一是馆藏结构的不同，传统图书馆是以纸质载体为主，其他载体并存，而数字图书馆则是全部以电子出版物和网上数字信息为管理对象，它的存储介质已不限于印刷体，它具有文本、声、光、图像、影视等多种媒体，其存储的载体也相应地有光盘、录音带和各种类型的数字化、电子化装置。第二是服务方式有所区别，传统图书馆的服务是以物理的图书馆为中心被动地为读者服务，它受时间和空间的限制，只能局限在一定的地区和在一定的时间段里为读者服务；数字图书馆的服务是开放型的，是一个分布式的图书馆群体。数字图书馆通过宽带高速互连的计算机网络，以用户为中心，用户通过网络终端的方式查找信息。它没有时间和空间的限制，一天24小时为读者服务。 第三是工作重心有所不同：传统图书馆是通过采购、编目后进行流通和阅览为工作重心的；数字图书馆则以信息的收集分析、参考咨询和网络导航为中心，图书馆员真正成为信息的导航员。第四是文献信息载体的寿命不同：传统图书馆以纸张载体为主；而电子载体不仅保存条件苛刻，而且寿命极短，数字化的信息容易受病毒等因素的影响，导致数据永远丢失。第四是图书馆管理员工作的任务不同：传统图书馆管理员主要任务是对文献信息进行收集、整理、保存、传播，成为社会文化传播的角色；而数字图书馆时代的管理员不再只是被动的信息资源管理者，而是成为信息采集者、管理和传播者，成为利用文献信息的导航员，由文化工作者转向教育工作。第五是评价图书馆的指标不同：传统图书馆一般用藏书量的多少作为主要的评价指标。而现代图书馆是以本馆和读者群所能利用的文献量、信息量及利用这些文献、信息所产出的产品的数量、质量和经济效益来作为评价一个图书馆的指标。

二、数字图书馆与传统图书馆的联系

1.递进关系：从图书馆事业发展看，数字图书馆是传统图书馆蓬勃发展的必然。图书馆自诞生以来，至今已经有3000多年的历史。从古代图书馆、近代图书馆、现代图书馆乃至于数字图书馆的变迁，图书馆大体上经历了四个发展阶段。从现代图书馆发展到数字图书馆，可以说是图书馆历史的一次巨大飞跃。数字图书馆是一个分布式的大型知识库，即以分布式海量数据库为支撑，基于智能检索技术和宽带高速网络技术的大型、开放、分布式信息库群。

应该讲，数字图书馆的出现是传统图书馆发展的必然结果，即如果没有传统图书馆做铺垫，便没有数字图书馆的今天；如果缺乏传统图书馆做依托，便没有数字图书馆顺畅运转；如果没有传统图书馆的繁荣，便没有数字图书馆的发展。由此可见，数字图书馆与传统图书馆既有密不可分的依赖关系，又有以此为基点逐步向前发展的递进关系。

2.涵盖关系：从图书馆服务手段看，数字图书馆集合了传统图书馆的核心内涵。 数字图书馆是传统图书馆在信息时代的发展，它不仅囊括其他信息资源供给单位诸如博物馆、档案馆的功能，成为公共信息枢纽。传统图书馆向数字图书馆转变的突出特征就是工作重心从收藏向获取转移，从文献描述向文献传递转移，从提供文献线索向提供分析加工后的信息产品转移。在数字图书馆条件下，图书馆的信息环境和内部机制将发生重大变化，随着传统馆藏内涵的扩大和丰富的虚拟馆藏的引入，图书馆必然要在原有传统服务的基础上进一步增加服务内容和服务手段。在这个过程中，数字图书馆不仅要发展传统图书馆的服务方式，还要推出更多的基于网络环境的服务手段，来拓宽图书馆信息服务的范围，形成多元化服务的态势。从服务这个角度来看，可以这样说，数字图书馆既有继承与扩展的关系，又涵盖了传统图书馆诸多内容。 3.并存关系：数字图书馆和传统图书馆短期内仍无法相互替代。

不论是纸质，还是电子化的形式，其实都是信息的载体。一种载体很难一下子消失，载体的存在和消亡都必须取决于社会对它们的依赖程度、需要程度。尤其在网络、计算机尚无法普及的很多地区，纸质文献仍然大放异彩。尽管数字图书馆是图书馆最终的发展方向，但我们可以看到在相当长的时间里，数字图书馆和传统图书馆并存的现象肯定会持续下去。

参考文献：

[1]李冠强. 数字图书馆管理理论.东南大学出版社2004.6，VOL1.

[2]郭卫真. 数字化图书馆的建设.辽宁工程技术大学学报（社会科学版），2001.

[3]杜宝娟. 试论图书馆的数字化建设.天津职业技术师范学院学报，2001.

[4]吕芸芳， 程斌.“超星”数字图书馆的创举.图书馆建设，2002.5.

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一　数字化教育游戏教学系统设计基本原则

1　知识构建原则

实践表明，对学习持不同观点的教师将会直接影响其对各种多媒体学习系统的态度。由此，这些多媒体学习系统也会产生不同的学习效果。将学习看作是信息获取过程的教师往往会认为，将多媒体用于教学就是一个信息传播的过程。这在早期CAI课件系统中表现的尤为明显。在这些系统中，知识点常以线性方式加以组织，教师的作用就是呈现信息，学习者的主要任务就是接受信息。这种观点将学习认为是学习者对信息的接受，信息是能够从计算机屏幕移入到学习者脑中的客观对象。因此，学习者的学习是被动的。与前者不同是，将学习看作是知识构建过程的教师，往往会将多媒体看作是一种辅的认知工具。知识是由学习者主动建构的，学习者的主动认知加工能够帮助学习者理解材料，主动认知加工能够从所呈现的材料中建立起连贯一致的心理表征。

教师还必须清醒地认识到，无论持有上述所提到的两种学习观的哪一种，采用多媒体系统后的学习结果可能是意义学习，也可能是机械学习，甚至还有可能是无效学习。无效学习肯定是我们不希望看到的学习结果，我们希望看到的是，学习者对知识主动构建的结果——意义学习。对此，奥苏贝尔有精辟的阐述。

通过以上论述，能为教师在教学中使用教育游戏提供以下两点启示：

第一，要使学习者能够主动的建构知识，教师必须要积极引导学习者，使学习者能够产生将新信息与原有知识之间建立联系的心理倾向。

第二，学习的过程中，教师要能够为学习者即时搭建支架，让学习者能够在新信息与原有知识之间建立联系。

2　以学习者为中心原则

在数字化教育游戏教学设计中，要注重以学习者为中心的原则，这实际上是知识构建原则的一个具体体现。以学习者为中心的观点主要体现在两个方面：第一，在教育游戏的设计与开发中，要清楚地认识到，教育游戏作为一种教学媒体、一种新的技术手段，一定要注意克服以技术为中心的取向。从多媒体技术在教育领域中无数的失败案例可以看出，多媒体技术先是受到极大的期望，然后就是太范围的应用，最后则是令人失望的结果。第二，在教育游戏的选择上，要以能否促进学习者对知识的意义建构为前提。纵观目前的教育游戏，其中有不少教育游戏软件无非是采用了游戏软件的一种外在形式对知识点进行了封装而已。当然，这些软件在知识点的组织上是非线性的，这是相对于传统CAI课件的先进之处。这类教育游戏在使用中基本上是需要学习者去适应游戏，只有这样学习者才能够进行学习。这样的教育游戏更多关注的是一种游戏技术的应用，而并未使游戏技术帮助学习者进行更有效的学习。

二　数字化教育游戏教学系统设计构成要素

自从二十世纪六十年代提出第一个教学系统设计模式以来，教学系统设计模式已有不下百种之余。尽管这些教学系统设计模式不尽相同，但从其构成要素上来看，教学系统设计涉及到一个组织化的教学过程，如教学目标、教学内容、学习者、教学策略、教学媒体以及将这些基本要素整合为一个模型。其中，ADDIE(Analysis，Design，Development，Implement，Evaluation)教学设计模式包括教学的分析(Analysis)、设计(Design)、开发(Development)、实施(Implement)和评价(Evaluation)五个环节。

另外，由HeinichR等人(1989)开发的ASSURE(AnaIvzelearners，State objects，Select media and material，Utilize mediaandmaterial，Requirelearnerparticipation，Evaluate and revise)教学设计模式则包括分析学习者特征(Analyze learners)、陈述目标(State objectives)、选择媒体和材料(Selectmediaandmaterial)、运用媒体和材料(Utilize mesa and material)、要求学习者参与(Requirelearnerparticipation)以及评价、修改(Evaluate and revise)六个环节。

三　数字化教育游戏教学系统设计的目的

为什么要进行教学设计?显然对这一问题的回答会有多种。对教学进行设计，其结果可能成功，也可能失败。但就促进学习者的学习而言，教学设计是对能产生成功教学目标的一种描述。对于设计能够支持数字化教育游戏教学系统的目的主要有以下三方面：

第一，促进个体学习者的学习。这里的个体并不是指学习者之间的组织形式，比如，以班级、学校为单位的学习者或在网络上进行学习的单个远程学习者。这里的个体是为了强调学习是发生在每一个具体学习者身上的。

第二，促使教学能够分阶段实施。这说明教学是以系统化的方式进行计划与实施的，这样可以保证教学有效的发生。这些阶段既有短期的，也有长期的，它可以帮助教师减轻对教学过程中未知细节的考虑。因为在教学过程中，有些教学事件在事先是很难预料到的，教师的每次课堂教学都要面临新的决定。

第三，明确学习者的位置。既然教学系统设计是要通过分阶段实施教学来促进学习者的学习，那么学习者在教学中的地位就必须要首先明确。教学并不只是能够反映教师的知识，同时更要反映学习者是如何习得这些知识的。这将直接导致教学系统设计模式是倾向于教师还是倾向于学习者。

四　支持数字化教育游戏的教学系统设计模式

模式是再现现实的一种理论化的简约形式。教学系统设计模式是在教学系统设计的实践当中逐渐形成的一套程序化步骤，其作用是要指明说什么，怎样去做，而不是为什么要这样做。

对于教育游戏中的师生关系，我们认为教育游戏中的学习者是知识的主动建构者，是社会化学习的协作／合作者；教育游戏中的教师既是游戏的参与者，也是教学活动的主导者。在我们提出的数字化教育游戏的教学系统设计模式中，由教学目标分析、学习者分析、两个教学分支以及评价、反馈构成。如图1所示，显示了该模式各组成部分及之间的关系。该教学系统设计模式具有如下四个特点：

第一，可以根据教学内容和学生的认知结构、认知风格来决定在教学过程中的全部过程或部分过程使用教育游戏。

第二，在教学的整个过程中采用教育游戏意味着教师、学生具有同样的游戏者身份。这样的教学具有发现学习的特征，教学过程的实施需要依靠教育游戏所提供的完善的教学策略以及游戏者之间的交互行为来推进。

第三，在教学过程中的某个阶段采用教育游戏意味着教育游戏不能够为教学的整个过程提供支持，教师既可以是游戏者也可以是游戏的引导者，在教学中一般采用先行组织者教学策略，当然也可以采用其他教学策略，如自主学习策略。

第四，对学习者进行学习结果评价并不是教学的终点，而是要使学习者能够灵活地运用知识，解决真实情境中的问题，因此要采取一些知识迁移策略来促进知识的迁移。

(1)教学目标分析

很多教学系统设计模式一般都包含教学目标分析这一环节，教学目标阐述的是学习者的学习结果。该模式的教学目标分析中除包含一般教学目标分析中的分类、表述和呈现外，还包含了分析使用教育游戏是否能够支持教学目标的实施，这体现出技术要服务于教学，而不是教学从属于技术的思想。

(2)学习者分析

教学目标分析能够明确学习者在教师与同伴的帮助下，利用资源和工具习得什么，而不是指教师教了什么，或者通过该课程教给学生什么。学习者分析的主要目的是要考察使用教育游戏是否能够促进学习者的学习。学习者分析主要包括以下四个方面：

第一，分析教育游戏软件运行的计算机软件环境、硬件环境和网络环境。如软件是运行在微软操作系统、苹果操作系统或是其他操作系统；软件是2D的还是3D的；是否需要高性能CPU和GPU软件是单机运行还是联机运行等。

第二，分析学习者是否具有使用教育游戏软件的能力。教师在选择教育游戏软件之前，除了要考虑学习者的认知水平外，还要考虑学习者在游戏软件操作中的经验。实验表明，在开始阶段，游戏软件操作经验高的学习者的绩效水平要高于游戏软件操作经验低的学习者。

第三，分析学习者是否需要在呈现任务之前为学习者提供引导性的操作或练习。如果学习者在开始学习之前对教育游戏软件的使用和规则的理解存在困难，教师则需要引导学习者进行练习。 转贴于

第四，分析学习者对待教育游戏软件的态度。目前，在教学中引入教育游戏不仅在教学管理上存在一定的阻碍；学生对此的接受态度也是一个需要考虑的问题。学生对待教育游戏的态度会直接影响软件使用后的学习结果。

(3)教学分支的选择

根据教学需要和学习者分析决定是在教学的全部过程采用教育游戏还是在教学过程中的部分采用教育游戏，这体现了技术服务于教学，教学是以学习者为主体的重要思想。

(4)教育游戏的选择

教育游戏本质是一个软件，教育游戏的选择主要从以下几个方面加以考虑：

第一，根据特定领域的特征选择教育游戏软件的类型，如即时策略、第一人称射击、角色扮演、动作等。

第二，考虑教育游戏软件的技术的特征，如硬件要求、操作系统要求、游戏操作方式(是直接通过鼠标、键盘操作还是需要其他外设，如游戏手柄等)、网络接入等。

第三，构建学习环境，包括计算机位置的摆放、联网类游戏是否需要进行子网的划分等。

第四，不同的教育游戏软件特征将会影响的教学策略的设计，比如策略类游戏可以选择协作学习策略、角色扮演类游戏可以选择竞争学习策略，而有些模拟类的游戏则可以采用示范一模仿策略。

第五，确定教育游戏中，游戏任务的时间。在教育游戏中，有些任务的时间是需要在游戏开始之前进行设定的，而有些则是在游戏开发时就已经设定好了的。

(5)确定先行组织者

“先行组织者”是奥苏伯尔提出的一个概念。奥苏伯尔认为，促进学习和防止干扰的最有效策略就是利用适当相关的和包摄性较广的、最清晰的和最稳定的引导性材料，这种引导性材料就是组织者。由于这些组织者通常是在教学内容呈现之前介绍的，目的在于利用它们来帮助确立意义学习心向，因此被称为先行组织者。在教学过程中的部分采用教育游戏时，需要利用先行组织者为学习者提供认知结构中的上位概念来同化新的知识，或者是提供一个能够指出新旧知识异同的组织者来确立新旧知识之间的联系。但如果在教学的整个过程全部采用教育游戏是否就没有先行组织者呢?事实上，在这种情况下，先行组织者是包含在教育游戏中的任务开始或结束部分的。

(6)教学策略的选择

教育游戏环境是一个开放的学习环境，在这样的环境下学习者很容易产生迷失现象，学习者不能将注意力集中于学习任务上。教育游戏教学策略的设计是以建构主义思想为指导的，一般采用合作，协作学习、发现学习和自我调节学习这样的教学策略，教师在教学活动中为学习者提供支架。同时，策略的设计还受到领域类型和教育游戏软件类型的制约。在教学的整个过程全部采用教育游戏时，教学策略是包含在教育游戏中的。

(7)教学过程的组织

第一，按照加涅的九事件教学安排学习活动并创设学习情境。教师应该熟悉学习者领域中的内容，利用先行组织者策略为学习者建立先行知识。

第二，指导学习者提高教育游戏软件使用的操作技能。

第三，观察学习者操作教育游戏软件时的学习活动，教师应在适当的时机通过教育游戏软件间接地或面对面直接地给予学习者干预和指导。

(8)学习结果的评价

以建构主义理论为指导的教学系统设计更加强调学习者在学习过程中的真实体验，而传统的标准化测验并不能完全检测出学习者的能力。替代性评价则避免了典型的多项选择测验中存在的问题，这些新的评价体系中所蕴涵的核心思想是要求学生自己展示自己的学习，或者展示自己在学习过程中学到的知识和技能来完成一些实际工作，其目的就是要在真实的情境中展示学习者自己的水平。

a　档案带评价　(portfolio assessment)

替代性评价的一种常见形式就是档案带评价，即搜集和评估学生在一段时间内的作平样本(Hambleton，1996；Herbert&Schultz，1995；Rolheiser，Brower，&Stevahn，2000)。教师可以收集学生的作品、研究设计以及其他一些反映高级心理技能的作品，并以此作为评估学生进步程度的依据。[5]在教育游戏中档案袋评价主要体现在学习者在游戏过程中的表现或任务的完成情况。

b　表现性评价　(performance assessment)

表现性评价是在现实生活中对学生知识和技能的实际表现进行考察的测验。表现性评价的一个例子就是完成论文，完成论文不仅要求学生展现自己知道什么，还要表现出自己能做什么。汽车驾驶员和飞行员的驾照考试、医学上的临床测验等，都是表现性评价(Swanson，Norman，&Linn，1995)。在教育游戏中表现性评价主要体现在学习者与游戏的交互过程中所表现出的行为。

c　层次分析法　(Analytic Hierarchy Process，AHP)

层次分析法由是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于本世纪70年代初，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”的课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法，是一种定性与定量分析相结合的评价方法。层次分析法在教育游戏中主要体现在教育游戏软件统计系统的设计上，通过将层次分析法转化为计算机程序代码，来计算学习者在任务完成过程中的行为表现，从而生成统计结果来进行评价。

(9)知识迁移策略

学习者通过学习结果的评价并不是教学的终点，而是要使学习者能够在真实情境运用知识解决问题，因此要采用知识迁移策略促进知识的迁移。采用先行组织者能够促进学习的迁移。

五　总结

数字化教育游戏具有传统面向娱乐领域内游戏吸引人的特质，同时还能够促进学习者的学习。对于这样的一种教学媒体，如何使其在教学中发挥作用，则是需要进行合理设计的。文章提出了一种能够将数字化教育游戏整合到教学中的教学设计模式。该模式在以学习者为中心的指导下，具有良好的适应性。

参考文献

[1](美)迈耶著，牛勇，邱香译，多媒体学习[M]，北京：商务印书馆，2006：16

[2]何克抗，李文光编著，教育技术学[M]，北京：北京师范大学出版社，2002：163

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中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0140-03

高校教师信息资源是高校教育不可缺少的信息资源部分，对于学校的决策和管理都是至关重要的，所以开发教师资源信息数字化系统能够为教师提供数字化的存储设备，同时为学校提供了获取教师资源的平台和与教师互动的场所。在此之前，人们使用传统的人工管理方式来管理教师的信息资源，大量的教师信息是通过纸质存档的，统计和汇总特别困难，不但费时而且查询统计结果出错率大。例如：当学校在不同的时间和不同的用途需要收集教师的某方面的信息。一个方面收到通知时，资料不在教师的身边，另一方面虽然曾经收集过，但找不到保存的地方。这些工作都是量大、繁杂、枯燥的数据处理工作，稍不留心，很容易出错，而且出错之后核查起来非常麻烦，有时几乎需要对所有数据重新进行查询统计，浪费精力和时间，效率十分低下。在当今数字化时代，教师信息资源的管理转化为数字化系统的管理是必然趋势。该项目的开发有利于帮助教师收集整理个人信息和学校教学目标管理的规范化建设。

1 系统分析

1.1 系统功能需求分析

高校教师信息资源数字化系统是一个B/S结构的Web应用系统。高校教师信息资源数字化系统的主要是完成数字化的教师信息管理，其主要功能模块包括公共信息、个人工作室、公文档案、组织人事、论坛、和系统管理等，操作流程如（图1）所示。

1.2 功能模块需求分析

公共信息模块提供了一个信息和共享平台，满足了个人之间、上下级之间以及集体之间交换信息的需求。

个人工作室模块包括个人工作计划、个人基本资料、个人教学科研档案和个人通讯录，主要功能是个人通过本模块添加、编辑和查询自己的信息资料。

公文档案模块包括新建公文、公文查阅、公文下载，该模块提供了功能强大的搜索引擎和下载功能，是整个系统信息资源浏览和共享的平台。

组织人事模块对组织机构与人员进行设置，主要解决了人事档案的计算机存储及检索问题。

论坛模块提供给教师一个相互沟通的平台。教师可在此讨论工作中的各类问题，促进问题解决，加强人员沟通。

系统管理模块通过对数据库的增加、删除和修改实现对整个部门教师信息资源的修改操作，进一步控制各类用户对教师信息资源的访问权限和控制权限。

系统管理模块由系统管理员登录来完成，系统管理员登陆后添加教师信息并设置公用密码和级别。教师通过系统管理员给定的登录账号和密码进入系统，实现对个人信息的修改、创建和删除等操作，同时把需要公布的信息放到公共信息模块。

2 系统设计

高校教师信息资源数字化系统作为一个数字化信息管理平台，主要采用浏览器/服务器（Browser/Server）结构，由客户端、WWW服务器和数据库服务器三部分组成，如（图2）所示。

B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。B/S模式是一种平面型多层次的网状结构，其最大的特点就是与软硬件的无关性，浏览器、WWW服务器、HTML、数据库资源都可以做到和软硬件无关。应用逻辑和业务处理规则放置在服务器的一侧，这样的结构下，客户机可以做得尽可能的简单，其功能可以只是一个多媒体浏览器。在具体实现时，使用SQL Server 2005数据库管理系统建立和管理网站数据库；运用动态网页技术（ASP）开发系统，使用HTML、VBScrip等编写应用程序，使用Dreamwaver8.0平台进行系统开发。

2.1 Web应用系统的开发技术

本系统的Web开发技术采用ASP技术实现，ASP的全称Microsoft Active Server Pages，ASP是微软开发的一套服务器端脚本环境。ASP可以很好的创建动态网页并且它还能起到了一种作为编程语言的作用。程序员可以利用ASP编写动态产生HTML的程序代码。用户不必担心客户的浏览器是否能允许执行编写的代码，因为所有的程序都在服务器端执行，包括所有嵌在普通HTML中的脚本程序。当程序执行完毕后，服务器仅将执行的结果返回给客户浏览器，这样也就减轻了客户端浏览器的负担，大大提高了交互的速度。例如，如果有一个客户正在留言web站点并且点击进行浏览一个ASP动态页面的话，那么，Web服务器就可以根据用户发送的请求进行处理相应的ASP代码进而生成与之相对应的HTML代码，然后将这个生成的HTML页面返回给刚才发送请求的用户的浏览器并且显示出用户要查看的页面内容。

本系统选择了Macromedia Dreamweaver 8.0作为网页开发环境，利用ASP作为核心开发技术，网页设计采用HTML超文本标记，脚本语言选用了VBScript和JavaScript语言结合使用，不用任何网络来回传输就达到了回应使用者的事件，更好的加强系统的安全性。

2.2 数据库开发技术

该系统的数据存储使用了SQL Server 2005作为数据库管理系统，SQL server 2005是Microsoft公司开发的高性能的基于B/S结构的关系模型数据库库管理平台，按照关系模式组织和存储数据，完全可以满足最大规模的WEB站点的性能需求。概括起来，SQL功能可以分成三部分：DML（Data Manipulation Language数据操作语言）用于检索或者修改数据；DDL（Data Definition Language数据定义语言） 用于定义数据的结构，如创建、修改、删除等命令；DCL（Data Control Language数据控制语言）用于赋予或取消用户的权限。

本系统采用技术进行数据库的操作和访问，通过SQL Framework框架提供的对象完成数据库的链接，查询、插入、更新和删除记录等操作，其中主要包括五个对象，分别是Connection对象用来完成数据库的链接，Command对象实现对数据库执行SQL命令，DataReader对象实现从数据库返回只读数据，DataAdapter对象实现从数据库返回数据并送到DataSet对象中，还要负责保证DataSet对象中的数据和数据库中的数据保持一致。DataSet对象可以被认为是一个内存数据库，可以实现从DataAdapter对象获取得数据进行各种操作，从而实现离线方式操作数据库，只有在需要取得数据或修改数据的时候才对数据源进行联机，可以减少应用程序对服务器资源的占用，提高应用程序的效率。SQL Framework的框架，如（图3）所示。

针对高校教师信息资源数字化系统的数据管理需求分析，本系统设计了用户信息表、资源数据表、论坛数据表、文件数据表等多个数据库表。

3 关键技术的实现

3.1 用户实现登录的设计技术

由于系统设置了3个不同的权限，所以登入时首先应该对权限进行判断，然后对所属权限范围内的用户进行用户名和密码验证，验证成功才进入相应的页面。

在登录界面，通过以下代码来选择角色：

权限级别

教工号

密码

输入用户名和密码进行验证，若用户名或者密码错误时，会返回相应的错误提示信息，正确则通过验证，进入操作界面。验证代码如下：

首先判断登录的用户权限级别，如果当前的选择为1，标识登录用户是超级管理员，可以实现教师的管理和教师信息资源类别的管理；如果当前的选择为2，标识登录用户是教师管理员，可以实现对教师自己信息的管理和资源的管理，如果当前的选择为3，标识登录用户是普通教师，可以实现对公用信息的浏览和共享资源的下载。

超级管理员登陆的关键代码如下：

if request.Form（"select"）=1 then

set rs=server.CreateObject（"adodb.recordset"）

'执行数据库语句，查询管理员

sqlstr="select * from admin where 权限='"&request.Form（"id"）&"'"

rs.open sqlstr，conn，1，3

'如果用户名密码为空

if username="" or userpwd="" then

'输出“用户名密码为空”

response.Write"用户名或密码为空

在本系统中，数据库的链接和打开的主要代码如下：

dim db

db="admin/data/data.mdb"

'数据库文件

connstr="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0；Data Source=" & Server.MapPath（db）

'数据库链接字符串

On Error Resume Next

'当程序产生错误，跳到指定语句执行

Set conn = Server.CreateObject（"ADODB.Connection"）

mandtimeout=20

'设置链接数据库超时时间

conn.open ConnStr

'打开链接数据库

If Err Then

'链接数据库错误操作

err.Clear

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中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）06-0009-02

步入21世纪，教育的手段与形式越来越多样化，尤其是随着信息技术向教育领域的不断渗入，教育领域的各个环节逐渐走向数字化发展阶段。数字化教学的观念主要是基于建构主义教学思想，由西方一些学者提出的，它强调学生利用计算机、多媒体、网络通信等信息技术等构建而成的数字化教学环境展开自主学习的活动。我国的数字化教学虽然起步较西方国家晚，但随着我国经济的快速发展、国家和政府的日益重视、教育信息化工作的不断推进。近年来，我国的数字化教学发展状况良好。

1 数字化教学系统研究现状

笔者通过中国知网查询，输入“数字化教学系统”以全文方式查询，结果有12646条；以主题方式查询，结果有192条；以篇名方式查询，结果为179条；以摘要方式查询，结果为124条；以关键词方式查询，结果为3条。按照时间节点，2010年以后国内关于数字化教学系统的文章主要集中于数字化校园建设、数字化图书馆建设、数字化教学资源建设以及数字化教学环境建设方面，且研究热点在于数字化教学系统平台的设计与开发、应用各种语言设计与开发数字教学资源平台、数字化教学模式研究，而对于如何应用数字化教学系统开展相关教学及实践研究方面的内容几乎是空白。因此，掌握数字化教学系统的组成与功能，展开数字化教学系统在各个学科学习过程中的应用研究，具有实践指导意义。

2 数字化教学系统的组成

数字化教学系统是指利用现代计算机技术、多媒体技术、网络技术、通信技术等数字化传输和存储手段建成的集教学、学习、实践、考试、评价、管理等功能于一体的教学系统。

数字化教学系统按照其组成可以分为硬件和软件两大部分，其中硬件部分主要由多媒体计算机、投影机、数字视频展示台、交互式电子白板、高清摄像机、数字网路电视机、拾音对讲器、无线话筒、调音台、功放、扬声系统、网络交换机、视音频编码器、VGA编码器、高清编码器、全自动跟踪摄像系统、多媒体网络交换控制系统、服务器等组成；软件部分主要由Office办公软件、多媒体教学软件、视音频处理软件、图像处理软件、非线性编辑系统软件、流媒体实时压缩软件、教学系统管理软件、网络课程开发系统软件、网络管理软件等组成。

数字化教学系统按其组织形式与结构可分为以下几个系统：

2.1 多媒体教学系统

多媒体教学系统主要由多媒体计算机、数字视屏展示台、投影机、交互式电子白板、高清摄像机、无线话筒、多媒体中央控制系统等组成，用以课堂教学或采集多媒体教学视屏资源。

2.2 网络管理系统

网络管理系统主要由计算机、路由器、集线器、交换机、网桥、网络服务器等组成，用以对整个数字化教学系统的各个子系统的正常运行实施监管与技术支撑。

2.3 网络学习与实践系统

网络学习与实践系统主要由基于网络课程设计与开发系统研发而成的学生自主学习和实践平台、数字微格教学系统等组成，用以学生自主学习与加强专业技能培训。

2.4 教学管理系统

教学管理系统主要是基于网络利用教学管理软件，对师生进行课程管理、学籍管理、就业辅导等服务。

2.5 实时评价与在线答疑系统

实时评价与在线答疑系统也是基于网络管理系统，能够对于学生的学习、实践等情况进行实时评价，评委可以由教师、行业专家、学生自己和其他学生共同组成，同时根据学生的相关疑问，其他人员按照权限设置可以进行在线解答。

2.6 视音频录制与转播系统

视音频录制与转播系统主要由高清摄像机、拾音器、无线话筒、调音台、功放、扬声系统、视音频编码器、VGA编码器、全自动跟踪摄像系统、多媒体网络交换控制系统、服务器、非线性编辑系统等组成，用以采集师生的教学录像和多媒体课件并将其整合成网络教学视频存放于网络服务器中，全校师生可以通过网络点播与下载观看和学习相关内容。

2.7 数字化教学资源开发系统

数字化教学资源开发系统主要由文字处理软件、图像处理软件、视音频处理软件、多媒体课件制作软件、网络课程开发软件等组成，用以为数字化教学系统采集、制作教学所需课程资源。

2.8 数字广播系统

数字广播系统主要由节目录制播音主机、服务器、播放调音台、话筒等组成，主要用于课堂语音教学、视频教学、校园广播等。

3 数字化教学系统的功能

数字化教学系统整合个方面资源用以提高教学效果，其功能有以下几个方面：

3.1 科学化管理功能

数字化教学系统是集教学管理、学生学习、考试、评价与管理等于一体的网络化管理系统，它能有效安排与处理各方资源，使各类资源的利用率达到最大化。

3.2 教学创新功能

数字化教学系统提供了多媒体教学、网络教学、学生自主学习、协作式学习等多种教学方式，师生可以根据学习内容利用各种学习资源进行教学，为教学改革与创新提供了很好的平台。

3.3教学资源的制作与管理功能

数字教学资源开发系统、视音频录制与转播系统等均可以随时根据教学的需要，为师生制作和开发所需的教学资源并以先进的网络化管理方式进行存储与传播，丰富了师生的教学资源。

4 数字化教学系统建设

数字化教学系统作为一种新兴的现代教学系统形势，国内在其建设与管理过程中仍处于探索和研究阶段。而国外在这方面起步较早，美国最先提出“信息化校园”的概念，这一概念的提出迅速在教育的各个领域不断渗入，推动了数字化教学建设的脚步。

4.1 国外数字化教学建设情况

由于西方国家在数字化建设方面的涉足较早，如今在数字化教育领域都走在了世界的前沿，并且在以下几个部分显得尤为突出：

4.1.1 数字化图书馆

数字化图书馆建设近些年在我国也逐渐作为图书馆发展的趋势而大力建设，但比起西方国家仍然有差距。在我国高校办学质量评估体系中对图书馆评估要求里，纸质图书的数量与更新长期以来是作为一项硬指标而存在的，而对数字化资源等要求相对宽泛，这在一定程度上降低了资源的利用率。相反，西方国家为了提高图书馆资源的利用率尽可能地使其资源和环境数字化，美国哈佛大学早在1998年就启动了一个为期五年的图书馆数字化工程，旨在将其所藏图书全部数字化以实现资源共享，最大化提高资源的利用率。如今，西方国家在数字化图书馆建设方面已步入虚拟图书馆与智能图书馆的探索与研究阶段，同时做了大量的实践工作，相信这也是数字化图书馆的发展趋势。

4.1.2 数字化教学服务系统

早在上个世纪，西方国家就在探索和应用网络实现学习方式的数字化革命，网络远程教育、移动终端教学等新型教育模式给世界各国的教育领域带来了巨大的冲击，如今以美国为代表的一些国家已经开展了各类教育服务系统的数字化整合，有效地实现了学校课程与网络课程的相互认证，通过为学生提供网络教学资源的方式扩展学生的学习资源，通过网络化学生管理模式拓展学生的学习空间，学生可自由地选择在校或在线等多种模式整合而成的学习模式。

4.1.3 数字化建设标准的制定

西方国家在数字化建设方面的最早涉足，使他们在这个领域积累了很多优秀的经验。为了使数字化建设在教育领域有更好的发展，各个领域应当按照一定的规则执行，因此，国外率先制定了相关的数字化建设标准，而且不同领域应用标准也有所区别，如有的基于Web建设标准、有的基于工业假设标准等。这些标准的提出，为今后相关领域的建设提供了参考。

4.2 国内数字化教学建设情况

相对于西方国家，我国的数字化教学建设起步较晚，在很多方面都值得向国外借鉴和学习，如今我国在这方面已经有近10年的发展，数字化教学系统发展强势、数字化教学资源库日益完善，但是仍然存在很多问题：①各自建库，缺乏共享。②重复建设，缺少规范化。③教学模式结合较为混乱。

5 结语

当下，数字化教学系统在现代化教学与管理方面的作用越来越重要，各地教育领域都在大张旗鼓地进行数字化教学系统建设，值得我们注意的是各个院校应根据自身的实际教学需要，在科学论证的基础上进行相关系统的建设，切不可盲目跟风，造成资源的浪费。

（郧阳师范高等专科学校，湖北十堰442000）

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Abstract: aiming at the intersection of our country, big cars, traffic more chaotic phenomenon, focuses on how to use ZigBee technology to build a wireless sensor network and ultimately based on wireless sensor traffic information collection system design. In this paper, according to the development of intelligent transportation system at home and abroad present situation and developing trend, then it introduces wireless sensor network system structure, adopt ZigBee wireless sensor network technology as the carrier, by this way as a foundation, analyzed the ZigBee wireless sensor network architecture, including the network node type and network topology structure, etc, and on the principle of the networking ZigBee technology.

中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：

引言

交通系统要想完善和可靠，就必须要有一个有效且准确地交通信息采集系统。交通信息采集系统完成的主要任务是将从底层采集到的实时交通信息数据迅速而且准确地传送给监控中心，然后由它将新的控制决策重新下载到各个监控器中来对交通参数完成优化。所以说，交通信息采集系统是实时的和历史统计的交通流数据信息进行进一步研究的基础，是智能交通系统中的一个重要构成元素。无线传感器网络技术作为一种新兴技术，在交通信息领域的应用当中极具有创新性和非常广阔的前景。

具有功耗低、成本低、时延短、网络容量大、安全、可靠等特点的短距离无线通信ZigBee技术就极其适合应用于无线传感器网络中。将各种交通设备（包括交通检测器）通过ZigBee块进行无线联网，从而可以建立一个可靠、实时和大范围内可发挥作用的交通系统。由于ZigBee技术的成本很低，能量消耗也不大，比现有的其它无线技术拥有更多的应用优势。

无线传感器网络

无线传感器网络一般是由传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)还有就是管理节点（manager node）这三种节点组成。我们在建立无线传感器网络时，采用的是自组织方式，很多随机布置在监测区域内的传感器节点将所采集到的数据一个一个的进行传输，并在此过程中对数据进行处理，最终会到达汇聚节点，汇聚节点再通过有线或无线的方式把数据传输给管理节点。用户对传感器网络进行的配置与管理操作是通过管理节点来进行的，同时也可以通过管理节点监测任务和收集监测数据。如图1所示：

图1线传感器网络体系结构示意图

系统实现方案

本系统总体要实现的功能是，在十字路口的每一个入口处布设有众多传感器，进行交通数据的检测，并根据相邻路口车流量情况以及数据库里保存的以往记录进行综合考虑，对交叉口的信号灯时间合理分配，完成对交通信号灯的控制，同时将检测结果回馈至其他路口并上传至数据库。

图2 系统整体工作图

本系统我们采用的是星型拓扑。它是将每个十字路口看做一个节点，以节点为中心构造现场交通数据采集的小型无线传感器网络，以完成交通数据采集的功能。本系统选择用来进行交通信息的检测的是巨磁阻传感器，因为它具有较高的灵敏度。

当有车辆通过时，周围的地磁场发生变化，两个相距5-10cm的磁阻传感器开始采集信号，将变化的磁场信号经放大后，再经过A/D转换器后送入微处理器，处理器立即启用定时器记录下车辆通过的时刻。然后，处理器接着开始采集后端传感器的输出信号，当检测到车辆后，计时器停止计时。车辆计数工作重新开始，继续检测下一辆车。系统是利用两组传感器来判断车辆行驶的方向。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。利用安装在道路边上的无线传感器节点，我们不止可以对车道上行经的车辆进行实时检测，还可以实时检测停留在车道上的排队车辆长度。传感器节点将监测到的这些信息实时的发送给无线传感器汇聚节点。无线传感器汇聚节点最终综合以上信息，对交通信号进行控制。收发单元则使用无线射频模块，利用高频电磁波进行远距离传输。

结论

本系统实现了数据采集、处理，以及由交通信号灯显示控制结果等基本的功能于一体的传感器智能化设计，具有良好可拓展性。我们选用的巨磁阻传感器具有环境适应性强、成本低、精度高、故障率低等优点。但本论文的设计研究只是一个开端，在系统的设计过程中，还存在很多不足，有待于今后进一步研究。

参考文献：

朱劲松.发展我国智能交通系统的思考[J].科技创业月刊,2005,12(07):66-67.

尤三伟.高速公路常用车辆检测器的性能比较.甘肃科技,2008,24(l):83-85

孙利民,李建中,陈渝等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.5

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中途分类号： G642文献标识码：A文章编号：

1.前言

一提到建筑数字技术教育，首先想到的可能是一系列的软件，除了传统的AutoCAD，3Dmax，Sketchup等，还有基于建筑信息模型BIM技术的Revit 等，另外擅长曲面造型的Rhino，诚然，这些软件的教学能让学生掌握更多表达建筑的方法或提供更好的建筑设计的思考途径，但是由于在教学过程中大多侧重软件使用方面的讲授，忽视了与设计课的结合，同时其他专业基础课与设计课在数字技术的衔接方面也不成体系，因此很难达到预期的效果。在2007年全国高等学校建筑院系建筑数字技术教学研讨会上提出的改革思路的一个重要方面就是将建筑数字技术课程与建筑设计教学结合起来，原本专业基础课程的学习就应该服务于设计课，更好的将个专业基础课与设计课达到无缝衔接的程度才是建筑学专业教学的目的。数字技术的应用是渗透到整个建筑行业中的，因此建筑学专业教学体系应抓住数字技术革新的契机，对各个课程的教学内容和教学方法做出相应的改革，建立更紧密围绕设计课为主的教学体系，让学生更加适应数字时代的到来！

2.建筑数字技术教学改革的现状

随着计算机、网络、数字技术的发展，给建筑教学带来了翻天覆地的变化。首先，网络让教学交流更容易。比如，班级一般都建有QQ群，任课老师经常被邀请加入群里，讨论作业、设计等，在更轻松、平等的网络氛围下的师生交流更愉快，教学效果更好。此外，学生还把作业放到ABBS等建筑论坛上请求点评，在论坛上经常会碰到名师还有设计经验丰富的建筑师，学生反映收获很大。除了增进与老师的交流以外，学生与其他院校的同学交流也增多了，通过网络他们了解了其他院校的同学都在学什么，怎么学，而且同龄人之间交流学习心得的效果比老师在课堂上反复强调要好。其次，实现了多媒体教学普及和精品课程资源共享。一般理论课教学都利用了多媒体教室，老师通过图片、三维动画、视频资料辅助教学，学生更容易接收。更重要的是多媒体教学也让精品课程库的建立成为可能，让不少一般院校的学生也能通过精品课程库享受到优质教学资源，对提高老师的教学质量也有很大的帮助。最后，三维软件的学习，增强了学生的空间思维和创新能力。绝大多数院校在大一下学期安排Sketchup软件的教学，然后在接下来的设计课中马上利用Sketchup建模并推敲方案，学生普遍都表现出比用手工模型推敲方案更高的热情，他们对方案中内部空间的布置和外部环境的营造以及对建筑的材质、颜色的推敲显得更细致入微。此外，几乎所有重点高校，如清华大学、重庆大学、同济大学等，以及部分普通高校，如湖北工业大学、河南工业大学，他们进行了数字技术教育改革的脚步较早，除了Sketchup，他们更安排了Revit、Rhino等三维软件的教学或专题讲座，让不少学生使用Grasshopper体验了参数化设计这种全新的设计思维，大大开阔了空间设计的思路创新。

3.建筑数字技术教学改革中存在的问题

建筑数字教学改革中存在的最重要的问题就是与设计课结合的不紧密。主要表现在以下两个方面，第一，虽然在建筑数字教学中增加了大量的课时，但是大多普通院校主要用于讲授新的软件的使用方法，对数字建筑本身的意义和重要性对学生交待的不清楚，最后学生把兴趣放在软件的学习上，激动于软件带来的感官刺激，比如用rhino创建的自由形体让学生激动不已，导致过分强调外部造型而忽视了设计最本质的东西比如空间的组合。目前除了一少部分院校开始讲授基于BIM技术的Revit 以外，大部分院校三维软件教学以讲授Sketchup和3DMax为主，其它软件推荐学生自学，因此有的学生在草图构思阶段也会受到软件的限制，比如草图大师不擅长曲面，学生在构思阶段有意避开曲线构图，或有想法也坚持不到最后。其实数字技术对设计的影响之大远远超出我们现在可以想象到的。比如在2011年CAADRIA（亚洲计算机辅助建筑设计协会）年会上SASADA奖最佳论文奖的冠军奖励给一个使用弯曲传感器和记忆合金实现现实中的织物曲面形态和计算机中的曲面模型之间互动的研究，它使得建筑师对曲面形态的创作可以脱离计算机图形界面而在物理世界中进行。

第二，专业理论课的教育对数字技术的反应太慢。正如建筑业对科技的反应比其它专业如机械、航天、导弹等等专业都慢很多一样，专业理论课对设计课的支持也总是慢一拍。三维建模出现后，特别是基于建筑信息模型的软件出现后，还有不少学生甚至老师还认为那只是类似或比3DMax高级的三维软件，并没有意识到BIM模型可以应用于整个建筑周期，从方案设计到施工图设计，并整合结构、机电等，再到施工、物业管理等阶段都有用武之地。比如Revit和ArchiCAD等三维软件建立的模型或组件可以用于建筑构造课程，从整体到局部到节点构造均有比较精细的组件模型，而且利用这些软件进行理论课的教学让学生倍感亲切，和设计联系的也愈加紧密。又如Ecotect软件本来可以提供很好的对建筑物理环境声、光、热全面分析，但大多数学生面对大量的数据设定望而生畏，然而，如果在建筑物理理论课的教学中在声、光、热三方面分别以小例子来讲解相应的使用方法和分析途径，学生也会对建筑物理这门本来比较难又略显枯燥的课程更感兴趣。因此在理论课上及时利用或补充数字技术方面的相关知识并与设计结合讲解可能是数字技术带给建筑教育课程体系的一个契机。

。4.建筑数字技术教学改革的探讨

建筑学教育本来就是一个完整的体系，被人为的分成若干课程，最终通过设计课程来实现知识的整合。数字技术的发展特别是BIM技术，为学科的整合方式带来的新的契机，通过BIM技术构建一些历史的、现代的、著名建筑模型，并建立一个基础数据库，这个库可以提供给各个课程分别引用，并根据知识侧重点不同增添新的信息，然后成为这门课程的模型数据库。因此借助数字技术的手段推动建筑学教育体系中知识的整合度，让学生将各课程所学融会贯通于设计课程应该成为数字计算教学改革的重点。具体来讲数字技术与各门课程之间的整合构想如下。

4.1数字技术与计算机辅助设计课的整合

大多院校虽然开设计算机辅助设计课已经有十多年历史了，但通常把计算机作为绘图工具取代手工绘图，充其量达到“无纸化设计”的程度。近几年来受大量外来数字建筑作品的冲击，国内建筑师开始从创作思维层面上利用数字技术，重点建筑院校也开始探讨数字技术教学改革的新模式。而要从创作思维层次上利用数字技术必须有有计算机图形学的基本知识，但对于建筑学专业学生来说，基本的图形学算法已经令人望而生畏，更不用说参数化设计这类需要总结设计的生成规则并转化成算法的，更是让人举步维艰。但清华大学已迈出了第一步，开设了计算机图形学课程，在参数化设计课题上做出不少有益的探索。因此普通院校在开设计算机图形学课有难度的情况下，在计算机辅助设计课中增加相关的计算机图形学知识是可行的。

4.2数字技术与建筑历史课的整合

建筑历史课教学宜从古建筑制式的介绍和现代建筑的数字设计方法两个层次来结合数字技术。第一，利用数字技术建立古建筑模型库，特别是基于BIM技术的三维模型。比如我国古代木结构建筑都有严格的等级划分，而划分的规律多以柱径尺寸或斗拱中斗口的尺寸来控制，通过参数化设计，整个古建筑木结构模型一目了然，而且模型中各个部件均可以添加名称和细部尺寸信息，学生只需更改参数即可查询各种等级不同制式的古建筑，而且构件名称、尺寸以及安装方法等信息均可查询。虽然很多学校在这方面都做了不少有益的探索，但是，如果能够在常用软件中有准确的三维模型，那将对历史教学和设计课程的有机结合有很大帮助。另一方面，将数字技术的发展现状作为教学内容。如果在介绍现代建筑时，结合其使用的数字技术进行分析，将在提高建筑历史课的学习热情同时开拓学生创新思维能力。

4.3数字技术与建筑构造课的整合

建筑构造课教学宜从构造节点信息和建造方法两方面结合数字技术。一方面，利用通过BIM技术建立的模型库添加细部信息，比如楼板、复合墙体、防水层的构造信息。这样学生可以方便查询，毕竟学校不可能在构造实验室把所有的构造节点收集齐全。但是模型库可以通用，构造节点只需在原有数据库的基础上添加详细的节点信息。另一方面，可尝试整合相关的CAM知识作为教学内容。因为学生在感叹独特的空间曲面造型的同时往往会有疑问这样的造型怎么做。CAM是计算机辅助建造的缩写，在汽车和航空领域的应用广阔，目前建筑业也有应用的实例。如ONL设计的IWEB项目，一个类似太空飞船的造型，从设计到构件生产建造到施工组装完全用三维数字技术，建立了从三维设计到钢材制造的直接联系。如果学生对空间曲面造型的构造更清晰会增加他们利用数字技术设计的信心。

4.4数字技术与建筑物理课的整合

建筑物理课教学应该补充讲授如何利用数字技术进行各种物理环境的分析。学生提到物理课往往比较头疼的，因为目前的教育侧重概念介绍和计算，真正能运用于设计中的一般就是一些定性的知识。但如果利用数字技术对物理环境做足分析，可以为方案提供强有力的数据支持。对于如草图大师上的日照分析，学生都非常乐意运用，但对于如Ecotect等专业分析软件，大多数院校的学生都苦于自学难度很大，面对大量物理数据的设定无从下手，而且对分析结果如何指导设计改进也充满困惑。在这方面，重庆大学已经做了不少探索，而且在新编的建筑物理教材中增加了Ecotect应用部分，为教学提供很大的方便。因此，结合设计案例讲解软件的使用方法，以及通过分析结果改进设计方案的手段是有必要的。

4.5数字技术与建筑设计课的整合

建筑设计课教学既要鼓励学生在设计中运用所学的新软件，还要提醒他们不要被软件左右设计思想。近几年“非线性设计”、“建筑设计生成法”、“参数化设计”新的概念层出不穷，学生一边向往这些新概念带来的视觉冲击，一边又害怕困难，没有把握去尝试，往往放弃或半途而废。设计课上老师应该鼓励学生在大学设计课程中至少做一个非线性设计的方案，课堂上对于想法很好，但建模有困难的同学可以做一部分示范，帮助他建立一部分模型，正如建筑表现课上给学生做示范一样。这方面，东南大学、清华大学、同济大学都开始了教育改革实践取得了相当喜人的成绩。但对于有些软件基础好的学生，他们虽然能很快结合设计，但容易沉迷于软件带来的新奇造型，欲罢不能，反而忘记了设计的本质，对他们则应正确引导，提醒数字技术是工具，要为设计服务而不是成为它的奴隶。

5.结语

总之，无论对于走在改革前列的重点院校,还是正准备迈出改革步伐的普通院校,要实现各课程之间的整合工作量相当大，教师培训、教材编写都需要付出大量心血，但是，借助数字技术的改革推动建筑学教育体系的整合是必然趋势，随着数字技术的发展，建筑教育体系必将同步发展、与时俱进。

参考文献

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雷贵洲 等. 浅谈数字技术对建筑草图设计的影响——从数字技术审视建筑学教育[J].中外建筑.2009(12):43-45

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李建成. 对当前建筑数字技术教学改革的思考，建筑数字流——从创作到建造[M]，同济大学出版社.2010.

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魏旭 等.基于C/S模式下的设计图纸查询系统研究与开发，建筑数字流——从创作到建造[M].同济大学出版社

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中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)17-4196-01

1概述

随着计算机技术的发展，多媒体教育技术的功能也不断强大。1991年，加拿大SMART公司率先进行了电子白板研发，并把电子白板进行产品化，在欧美市场进行了推广、使用。交互式电子白板是白板发展史上关键的一步，真正实现了白板与计算机、演示者与听众之间的双向互动。2001年，深圳巨龙科教公司进行对交互电子白板硬件与软件进行研发，并推出国内第一块交互式电子白板，2004年之前，国内市场电子白板需求量小，市场主要由SMART、Promethear、巨龙科教等名牌占据。2005年开始，各地加大教育设施投入，交互式电子白板采购被提上日程。2008年开始，伴随着投影机市场超短焦、短焦投影机的大规模出现，交互式电子白板使用中的投影光线遮挡问题得到了有效的控制，全球范围内的电子白板需求迅猛扩张，国内交互式电子白板的应用迅速成熟，中小学在建设多媒体设备时都会考虑使用交互式电子白板进行教学。

交互式电子白板是电子感应白板(硬件部分)与白板操作系统(软件部分)的集成。它的主要由电子感应笔、电子感应白板、投影仪和计算机组成。电子感应笔除了在电子白板上书笔，还可以作为计算机鼠标的功用。电子感应白板是一块具有正常黑板尺寸、在计算机软硬件支持下工作的大感应屏幕，其作用相当于计算机显示器。教师直接用电子感应笔在白板上写字，相当于传统教学中师生用粉笔在黑板上写字。除了写字，还可以调用各种软件，再通过电磁感应反馈到计算机中并迅速通过投影仪投射到电子白板上，这时，电子感应白板就是一个计算机显示器。白板操作系统是存在于计算机中的一个软件平台，它除了支撑感应笔与白板、计算机、投影仪之间的信息交换，还自带一个强大的学科素材库和资源制作工具库，并且是一个兼容操作各种软件的智能操作平台，教师可以在白板上随意调用各种素材和其他应用程序进行教学。交互式电子白板是一个增强型黑板,拥有强大的交互界面,可以方便地展示数字化的教育信息资源。

2交互式电子白板的功能优点

对于交互式电子白板的应用，主要功能优点为以下几点：

第一、从黑板粉笔解放出来，避免粉尘危害师生健康。

第二、如果没有打开白板软件，电子感应笔也以当作鼠标在白板上操作，只需电脑开机，就可以使用电子感应笔随意在白板上打开电脑桌面操作，使用电脑应用程序。

第三、交互式电子白板整合数字化信息资源，灵活地编辑组织展示多媒体材料，既可自由板书，又可展示、编辑数字化的图片、视频，使课件和幻灯片讲稿变的生动。交互式电子白板具有图片隐藏、随意拖动、书写等功能，这不仅有利于激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，而且使学生的学习和教师的操作更加简捷、直观和趣味，师生能够实时互动，便于课堂活动的展开。

第四、交互式电子白板具有即时存储功能，对于需要大量推断演绎得数学课、物理课，写画在白板上的文字、推断步骤都可以保存至硬盘或移动存储设备，作为教学资源再次使用。教师可以通过电子白板软件，在ppt上进行批注，直接在图片或文字上随意做记号画图写字，做点评，并且可以保存所有操作的历史记录，可以带走下次课使用。

第五、交互式电子白板具有聚光灯、抓屏、屏幕遮盖等功能，使学生的学习和教师的操作更加简捷、直观和趣味，方便师生实时互动，有利于活跃课堂。交互式电子白板有屏幕录制功能，对于学生的板演，可以进行视频录制，实现真正的师生互动。电子白板软件具有放大器功能，可以幻灯片或者教学课件的某一局部进行放大，这一强大功能减轻了教师的备课麻烦，丰富了课堂内容。

第六、交互式电子白板软件自带基础学科工具，方便了教师备课，教师可以在自己的电脑上安装软件使用工具条进行备课。智能绘图，量角器、圆规、画圆等多种智能工具，教师可用电子笔在电子白板中画出各种非常专业、准确的几何图形。软件自带各种化学器皿图形，还提供图形的移动、复制、旋转等常用命令，大大节省了教师制作课件的时间。

第七、交互式电子白板技术使教师课堂教学过程中对计算机的操作访问更加便捷，白板软件系统与计算机网络、其他应用程序共同作用，使得数字化资源的显示更灵活，是现代教育技术的新发展。

3交互式电子白板的缺点

第一、有些老师对于白板软件使用不是很熟练，很多功能没有使用起来，必须加强对使用者的培训。第二、电子白板屏比较小，适合小班化教学。第三、教师导入教学资源时，必须是电子白板正常连接到电脑的状态下才能进行，这就有地域上的限制。第四、目前交互式电子白板的灵敏度还不是很理想。一次两次使用失败，容易让人对电子白板使用产生不信任感，同时分散学生注意力，影响教学。

参考文献：

[1]丁兴富,李敬东.从黑板到白板的历史进程[J].中国电化教育,2005.

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7858-04

1 概述

随着现代信息技术的不断发展，计算机网络技术、软件技术和多媒体技术越来越被广泛地应用于各种教学活动中，出现了各种网络化、信息化、智能化的教学服务系统和平台，如教学资源管理系统、网络教学系统、电子教室系统、课程录播系统、移动教学系统、微课程系统等等。这些技术的应用，有力地促进了教学理念、教学模式和教学手段的变革，支撑了信息技术与学科教学的有效融合。因此，信息化教学将成为未来教学方法和手段的一个重要发展趋势。

多媒体电子教室系统是在多媒体技术基础上发展起来的面向课堂教学的一种信息化教学平台，它将传统的课堂教学和实践方法、多媒体技术和计算机交互技术相结合，使课堂教学的方式方法得到了传承、优化与创新。通过多媒体教学系统，教学者可以根据教学内容、教学进度、教学效果以及学习者特点等多维因素有的放矢的开展教学活动，促进了教学活动的时效性、提高了教学内容的针对性的提高，加强了教学过程交互性，从而增进了教学效果，提高了教学质量。

2 DirectX技术

DirectX是微软开发的多媒体应用程序接口（API）（包括图形，声音，输入，网络）。Direct代表直接的意思，X代表很多部分，DirectX 就是一系列的 DLL （动态连接库）。

微软的DirectX软件开发工具包（SDK）提供了一套优秀的应用程序编程接口（APIs），这个编程接口可以提供给你开发高质量、实时的应用程序所需要的各种资源。DirectX技术的出现将极大的有助于发展下一代多媒体应用程序和电脑游戏。

微软开发DirectX，其最主要的目的之一是促进在Windows操作系统上的游戏和多媒体应用程序的发展。在DirectX出现以前，主要的游戏开发平台是MS-DOS，游戏开发者们为了使他们的程序能够适应各种各样的硬件设备而绞尽脑汁。自从有了DirectX，游戏开发者们便可以获益于Windows平台的设备无关性，而又不失去直接访问硬件的特性。DirectX主要的目的就是提供象MS-DOS一样简洁的访问硬件的能力，来实现并且提高基于MS-DOS平台应用软件的运行效果，并且为个人电脑硬件的革新扫除障碍。

另一方面，微软公司开发DirectX是为了在当前或今后的计算机操作系统上提供给基于Windows平台的应用程序以高表现力、实时的访问硬件的能力。DirectX在硬件设备和应用程序之间提供了一套完整一致的接口，以减小在安装和配置时的复杂程度，并且可以最大限度的利用硬件的优秀特性。通过使用DirectX所提供的接口，软件开发者可以尽情的利用硬件所可能带来的高性能，而不用烦恼于那些复杂而又多变的硬件执行细节。

DirectX介于硬件和Windows应用程序之间，能够主动探测硬件的性能，当可以用硬件完成时，就直接通过硬件工作，如果硬件不支持，就通过软件模拟实现。如图1 DirectX和应用程序的关系（HAL是硬件抽象层，HEL是硬件仿真层/软件模拟层）。

DirectX9.0 for Managed Code包含以下几个主要的组成部分：

lDirect3D Graphics提供在二维领域产生三维效果的专用的程序接口。

lDirectDraw它是DirectX所有组件中最重要的一个，主要用于渲染和二维绘图。

lDirect Input用于处理一切设备的输入，除此之外还支持力反馈设备。

lDirectPlay属于DirectX的网络组件，主要应用在开发网络游戏中。

lDirectSound这是DirectX的音频组件，能够播放音频文件和采集声音。

lAudio video Playback对音频和视频文件的播放进行控制。

DirectDraw是DirectX软件开发工具箱（SDK）大家族中的一部分，是SDK中最重要的部件。SDK是微软公司所提供的软件开发工具包Software Develop Kits，SDK提供了非常丰富的健壮和可靠的应用程序接口，它广泛支持所有基于.net平台的编程语言，Windows Media Encoder（Windows Media 编码器）就是使用Windows Media Encoder SDK进行开发的，使用Windows Media Encoder SDK可以开发出具有特色的屏幕录制功能的应用程序。

通过以下几个步骤可以实现本项目的屏幕录制功能：

1）捕获多媒体流

Windows Media Encoder的源可以是设备也可以是文件，设备可以是屏幕，使用IWMEncSource 从屏幕中装载流，使用IWMEncSourceGroup可以添加流到源组中。

2）创建Windows Media Encoder 对象

通过创建一个Windows Media Encoder 对象实现对媒体流的编码，因为以编码时是不要显示Windows Media Encoder用户界面（UI）的，所以直接创建一个WMEncoder 对象。

3）选择编码过程的配置文件

Windows Media Encoder 提供的缺省的配置文件不一定符合要求，也不可以被编辑或者删除，因此用户创建自己的配置文件指定编解码率，指定输出流的速率。使用IWMEncProfileCollection 来管理配置文件。

4）指定输出

通过以上三个步骤可以实现对计算机屏幕的采集和编码，最后需要将编码后的流媒体输出，SDK可以提供输出的方式为流或者是文件，如果是文件的话，可以通过IWMEncFile可以指定存档的文件名的存储位置。

5）增加选择性的描述信息

为了保证自己录制的屏幕文件的版权，通过在SDK中创建IWMEncAttributes对象指定自定义的编码内容的信息。创建IWMEncDisplayInfo对象能显示编码内容的信息。

3 Socket技术

3.1 Socket编程原理

TCP/IP协议（传输控制协议/网际协议）是计算机网络通信的基本通信协议。TCP/IP是一个四层的分层体系结构，分为应用层、传输层、网际层和网络接口层。高层为传输控制协议，负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。这些包通过网络传送到接收端的传输层，接收端的传输层把包还原为原始文件。

3.1.1 面向连接的TCP协议

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是基于连接的协议，它的主要作用是在不可靠的网络服务上为应用层提供面向连接的、端到端的可靠字节流服务。

TCP协议是一种面向连接的运输协议，在进行数据传输时首先必须和对方建立一条可靠的运输连接， 一条TCP连接是由发送方套接字和接收方套接字来唯一标识的，即TCP连接用四元祖（即源端IP地址，源端口号，目的端IP地址、目的端口号）来唯一标识。

TCP服务的特征如下：1）TCP数据传输服务是全双工的；2）TCP连接是点对点的；3）TCP连接是面向字节流的；4）TCP实体支持数据缓冲和立即发送；5）TCP提供紧急数据功能。

对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

3.1.2 面向非连接的UDP协议

UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。它不与对方建立连接，而是直接把数据包发送过去。UDP协议使用端口分辨运行在同一台设备上的多个应用程序。

UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。一个典型的数据报就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据报的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。由于UDP的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点。

UDP和TCP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道，从而实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。数据发送一方（可以是客户端或服务器端）将数据报通过源端口发送出去，而数据接收一方则通过目标端口接收数据。有的网络应用只能使用预先为其预留或注册的静态端口；而另外一些网络应用则可以使用未被注册的动态端口。因为报头使用两个字节存放端口号，所以端口号的有效范围是从0到65535。一般来说，大于49151的端口号都代表动态端口。

数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数。因为报头的长度是固定的，所以该域主要被用来计算可变长度的数据部分（又称为数据负载）。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说，包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节。不过，一些实际应用往往会限制数据报的大小，有时会降低到8192字节。

UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。如果某个数据报在传输过程中被第三方篡改或者由于线路噪音等原因受到损坏，发送和接收方的校验计算值将不会相符，由此UDP协议可以检测是否出错。这与TCP协议是不同的，后者要求必须具有校验值。虽然UDP提供有错误检测，但检测到错误时，UDP不做错误校正，只是简单地把损坏的消息段扔掉，或者给应用程序提供警告信息。

UDP协议的特征如下：

1）UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接，当UDP想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据，并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端，UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制；在接收端，UDP把每个消息段放在队列中，应用程序每次从队列中读一个消息段；

2） 由于传输数据不建立连接，因此也就不需要维护连接状态，包括收发状态等，因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息；

3）UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包，额外开销很小。

4）吞吐量不受拥挤控制算法的调节，只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。

5）UDP使用尽最大努力交付，即不保证可靠交付，因此主机不需要维持复杂的链接状态表（这里面有许多参数）。

6）UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分，也不合并，而是保留这些报文的边界，因此，应用程序需要选择合适的报文大小。

UDP和TCP协议的主要区别是两者在如何实现信息的可靠传递方面不同。

TCP协议中包含了专门的传递保证机制，当数据接收方收到发送方传来的信息时，会自动向发送方发出确认消息；发送方只有在接收到该确认消息之后才继续传送其它信息，否则将一直等待直到收到确认信息为止。

与TCP不同，UDP协议并不提供数据传送的保证机制。如果在从发送方到接收方的传递过程中出现数据报的丢失，协议本身并不能做出任何检测或提示。因此，通常把UDP协议称为不可靠的传输协议。

相对于TCP协议，UDP协议的另外一个不同之处在于如何接收突发性的多个数据报。不同于TCP，UDP并不能确保数据的发送和接收顺序。事实上，UDP协议的这种乱序性基本上很少出现，通常只会在网络非常拥挤的情况下才有可能发生。

因为UDP具有TCP所望尘莫及的速度优势。虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能，但是在实际执行的过程中会占用大量的系统开销，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。

UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。因为UDP协议没有连接的过程，所以它的通信效果高；但它的可靠性不如TCP协议高。

TCP协议和UDP协议各有所长、各有所短，适用于不同要求的通信环境。由于本系统对实时性要求比较高，所以采用的是UDP协议。

4 其它主要技术

对于电子教室系统来说，主要的技术除了DirectX和Socket外，还需要包含以下的功能或技术。

4.1网络协调技术

网络协调功能能使教师机、网络设备和学生机协同工作，互相配合。在一个多媒体网络教室里，教学演示是最重要的教学功能，它的实现是通过教师机抓取屏幕、压缩、传送、学生机接收、回放而成。这个过程的效果主要取决于整个网络的协调效果。因为教师机的处理能力通常和学生机不一样，如果教师机处理速度很快，不断地给学生机发送屏幕，而学生机来不及处理势必导致网络堵塞，所以有效平衡网络中各部分处理速度是十分关键的。电子教室通过控制教师机抓屏和发送速度达到了有效平衡。

4.2多任务调度技术

多任务调度充分挖掘Windows的多线程与多任务的性能，通过核心处理程序的监管，合理分配作业调度，控制系统工作的性能，合理分配系统作业，不至因为某项作业太忙而影响用户的正常操作。采用多线程技术，教室端不但可监听学生端的请求，而且也能对学生端的请求作出回应。当然，这里因多线程技术的使用，不可避免的会产生这样的问题：线程的增多导致系统资源的占用越来越多，系统的开销也越来越大，势必对系统的性能产生严重影响。为此，程序员还应使用线性池，不但能避免资源的不足，还能提高服务器的工作效率，整体提高了教学演示的效率。

4.3核心对象控制技术

核心对象控制通过修改WIN32的相关系统文件，掌握操作系统状态的变化，及时变换应用软件的状态以适应，保持操作系统与应用程序状态一致。当广播方和被广播方显示分辨率及色彩数不一致或广播方已动态改变时能及时调整被广播方以使所有状态保持一致。

4.4禁用热键技术

通过对 Windows操作系统文件的改写，禁止学生通过热键中断电子教室程序；在教学演示时，可以防止学生使用 Alt+Tab、 Ctrl+Alt+Del等操作键中断系统执行影响软件的使用。防止学生用Ctrl+Alt+Del热键截杀系统软件，保证系统的安全。学生端程序启动后将自动从任务列表中隐藏电子教室程序运行信息，避免学生敲击CTRL+ALT+DEL，取消程序运行，保证教学的正常进行。

4.5原始输入接管技术

接管原始输入线程实现对设备资源捕获与模拟，通过对 Windows操作系统原始输入线程的控制，实现设备资源的捕获和模拟，将有关资源信息传送给相关程序，使应用程序与操作系统保持完全一致，没有因鼠标形状和键盘状态等不同造成操作不便。遥控双方的鼠标形状会随对方改变，不至于因为不知道对方鼠标状态而不知如何操作，如使用绘图软件和改变窗口大小等。

5 结束语

本文列举了在基于局域网的多媒体电子教室系统中进行应用开发的相关技术，对相关技术环节的流程进行了梳理，对实际的电子教室系统开发具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 周存杰.C#.NET网络核心编程[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2] 张曜，郭立山，戴传智.Windows API函数实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.

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宿迁学院课程体系现状

在本院电子信息工程专业，“信号与系统”课程开设在本科第四学期，“数字信号处理”开设在第五学期，经过长达两个月的假期，学生对很多内容产生遗忘的现状，这就为“数字信号处理”的学习带来困难。因此，“数字信号处理”课程的前几章主要涉及离散信号与系统的时域分析以及Z变换，这部分内容实际在前面课程已经讲授过。文献[5]的作者结合其专业的具体情况，经过3年的对比教学，得出在“数字信号处理”课程的开始前，以8个学时来复习“信号与系统”课程的基本概念和理论是最佳的教学方式的结论。然而，本院电子信息工程专业的教学计划中，“信号与系统”理论50学时、实验10学时，“数字信号处理”理论40学时、实验5学时，这两门课程的学时较少。由于“信号与系统”课程教学内容多，而课时偏少，在一个学期将本该70课时左右的课程压缩到50课时，具有很大难度。因此，把离散部分的许多基本内容留给后续课程讲解，如离散信号与系统的时域与Z域分析这部分内容主要放置在“数字信号处理”中讲解，将有限的课时用于连续信号与系统的分析讲解，这更有利于提高课时利用率。另外，结合课程特点，为了促进学生对理论知识的理解和掌握，本院将一定数量的习题课改为学生课后习题，并结合课程考核以督促学生独立认真完成，通过这种做法，将有限课时用于课程内容讲授和师生互动。

课堂教学方式和方法

1.启发式教学

这两门课程都具有自身内容抽象，仅凭想象难以理解的特点，教师照本宣科将使学生感到烦躁，丧失学习兴趣，在具体教学中运用了以下教学方法：第一，采用“类比”的方法。教师根据“信号与系统”特有的对称特性，按连续时间信号与系统的分析方法，采用类比方法分析离散时间信号与系统。在傅里叶变换的基本性质和拉氏变换的基本性质等的讲解中也采用了该方法；第二，课堂教学尽可能体现“提出问题、分析问题和解决问题”这个过程。在教学中教师通过问题来启发、引导学生积极思考和分析问题，尽量让学生在实践中解决问题，使学生在课程学习过程中逐渐提高学习的兴趣和能力。

2.传统教学与现代电教法的结合

传统教学主要以教师板书，学生记笔记为主，虽然具有思路详细、公式定理推导严谨的优点，但这种“满堂灌”的教学方式在增加教师劳动强度的同时，沉闷的课堂气氛也降低了学生学习的兴趣。现代电教法在授课时虽然能有“声”有“色”，但是过多的感官刺激也会使学生麻痹，另外，电教法在课堂教学中普遍存在信息容量大的问题，相比传统教学法，学生需要接收更多信息，如果课后学生未及时复习整理，将会出现课堂热闹，下课作业困难，学生考试成绩不理想的现象。传统教学与现代电教法为主的教学模式各有优缺点，在教学中扮演着各自不同的角色，教师取长补短、灵活应用不同的教学方法，才能改善授课效果。因此在教学过程中，笔者根据课程的特征灵活应用多种教学方法，如以电教法为主，传统教学为辅的教学模式，以提高教师授课效率和学生学习兴趣。电教法可以分为“多媒体教学”以及“网络教学”两种模式。多媒体教学主要指教师课堂授课使用多媒体辅助教学，这要求备课时准备课件。图文并茂的视觉演示为抽象概念的讲解提供了方便，另外多媒体教学还可以增加较多的应用示例，拓宽学生的知识面，提高学生的学习兴趣。但这种教学方式也存在一些缺点，如过多的视觉冲击会造成学生视觉疲劳。为了弥补传统教学模式与多媒体教学手段的局限性，本院正在积极建设“信号与系统”网络课程。课程网站为学生自主学习创造了条件，提供了帮助和指导。教师将课程教学大纲和学习要求、教学课件、习题、模拟试题及实验教学等资源放置在课程网站上，可以方便学生自学。而网络课程中的在线交流模块，方便了教师对学生进行教学指导和答疑，加强了师生之间的交流，提高了学生学习的兴趣。当然教师应该引导和督促学生访问课程网站，积极利用丰富的学习资源。比如将传统的纸质作业上网，要求学生登录自己的帐号，完成规定数量的习题并实时由系统打分，在课程考察时将这部分成绩纳入期末成绩。网络课程可以克服传统教学对教学时间、教学地点的限制，促进教学质量的提高。

实践教学

实践教学可以使学生对信号及信息处理领域有一个全面的认识，因此实践教学是至关重要的一个教学环节，合理安排实践教学对课程的学习很重要。本课程的实验教学可以结合Matlab 软件应用安排编程练习。目前，这种做法已取得国内、外广大任课教师的共识。[4]本院这两门课程实验主要采用Matlab软件仿真的方式，主要由验证性实验和综合设计性实验组成。验证性实验是为了培养学生的实验动手能力和数据处理等其它技能。比如在“信号与系统”的验证性实验中，设计了用Matlab软件实现常见连续和离散信号，通过这个实验，学生可以初步了解使用Matlab软件编程实现一些简单函数的方法，为后继设计性和验证性实验打下基础。在进行了一定数量的验证性实验之后，就可以进行综合性实验。综合设计性实验要求学生根据实验要求编写程序，获取仿真结果，并对结果进行分析总结，并完成相应思考题。这能够培养学生分析、解决问题的能力，提高学生设计的能力。

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关键词： 综合交通枢纽系统；区域开发；资金平衡；优化

Key words: comprehensive transportation hub system；region development；financing balance；optimization

中图分类号：F5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）04-0148-02

0引言

综合交通枢纽作为大型城市基础设施，其建设与运营成本巨大，从开工到形成生产能力的建设期及投资回收期都较长，由政府直接投资和经营的方式不但给政府增加了巨大的财政负担，而且不利于基础设施运营效率的提高[1]。土地储备机制的实施能够将政府从巨大的经济负担中解脱出来，更好地为城市建设服务[2]。然而，在土地储备机制下，如何有效利用土地资源，使枢纽区域获得建设运营资金，如何使枢纽区域在整个建设运营全过程保持资金平衡，保证枢纽区域的顺利建设和可持续发展，最终形成一个整体形态完整、功能设置合理、设施构成齐全、换乘高效便捷的综合交通枢纽，并最大程度地实现枢纽项目建设及运营主体的收益，成为当前值得研究、具有应用价值的问题。

1资金平衡的内涵

资金是枢纽区域建设运营的物质基础。在土地储备机制下，要使交通枢纽核心设施建成并持续运营，应利用枢纽区域的土地开发收益获取足够的资金总量，确保交通核心设施及其配套的资金需求；另外，要持续顺利地进行枢纽区域的开发，不但要保证资金供应，使资金链不断裂，而且要优化投资，提高投资效率，保持枢纽区域建设运营全过程资金的收支平衡。枢纽区域资金平衡主要体现在以下三个方面。①以区域发生的总体收支为基础，完成综合交通枢纽设施及市政配套工程的建设，实现预期投入运行的目标。②随着枢纽区域开发建设的进行，在枢纽区域功能日渐完善、整个区域协调发展中全过程的资金平衡。③区域开发建设中，高效地利用资金，尽可能地提高投资的投入产出率，赋予资金平衡以优质平衡的内涵，枢纽项目公司获得较大的经济效益。资金平衡的内涵可用图1表示。

2资金静态平衡方法

交通枢纽所形成的巨大集散效应使得相关设施和周边土地具有很高的开发价值，可以通过对土地资源的有效开发，平衡枢纽设施的投资和运行维护成本，还原投资利益和开发权益。

下面从枢纽区域主要资金支出和收入来源总量方面，分析综合交通枢纽系统资金平衡的办法。综合交通枢纽系统建设与运营资金静态平衡研究主要做出以下几点假设。①不考虑资金的时间价值，假设所有投资和收益发生在同一时点；②除枢纽核心设施、相关配套设施的建设投资外，枢纽区域其他地块的土地开发交由社会投资者建设，枢纽项目公司只负责将生地变成熟地；③土地批租价格在详规基础上，根据市场调查法，并做适当修正后测算。

交通枢纽设施一般投资规模大，土地动拆迁成本也很高，若用各类设施运行带来的净收益来平衡投资费用，不能及时偿还，数量也很有限，因此考虑主要由土地批租收益来平衡建设投资；枢纽年运行管理费用由设施运行收益平衡，若不足，再由土地开发收益平衡。可通过反算容积率或开发量的方式，确保枢纽系统资金平衡。这样，基础设施投资和未来运行管理成本都得到了平衡，不会给政府财政带来负担。图2可大体反映总投资平衡、运行费用平衡的关系[3]。其中，土地批租可以通过一次性批租的方式，也可在枢纽区域的发展过程中分期分批推出，分期分批推出考虑了先期开发建设的地块对其区域未开发地块增值的影响，增加土地开发收益。

3资金动态平衡

前述探讨了枢纽系统总投资及运营费用资金的静态平衡，通过分析得出可使资金收支总量保持平衡的办法。交通枢纽是城市大型基础设施，其建设及整个区域的发展完善是一个长期的过程，在枢纽区域开发建设过程中，会不断的产生资金的流入和流出，为了枢纽区域能够可持续地建设、发展和完善，必须保证资金链的牢固，即控制开发建设全过程的资金平衡。

枢纽区域的建设在一个不断发展变化的环境中，当资金获取与使用的内外条件发生改变时，应对资金运作系统进行调整与控制，实现建设运营资金的再平衡。图3反映资金动态平衡的概念图。

综合交通枢纽系统资金动态平衡控制的目标，是从各个阶段的资金的平衡出发，实现枢纽区域建设发展的可持续化发展。在分析建设项目现金流及影响资金平衡因素的基础上，本着综合平衡的原则，保持费用与收入的差值在一个容许的区间状态。

3.1 动态平衡思路静态平衡的分析中，假设除枢纽核心设施、相关配套设施的建设投资外，枢纽区域其他地块的土地开发交由社会投资者建设，枢纽项目公司只负责将生地变成熟地。然而，这种区域内需商业开发的土地采用全部批租的方式，不利于枢纽项目公司作为企业其收益的最大化。因此，提出在土地优化开发的基础上，枢纽项目公司可按规划、适当进行项目开发，从而提高其长久收益水平。

在土地储备机制下，需开发的一般为大宗地块，基于辐射效应及持有资金量的考虑，通常采用分期滚动开发的方式，通过分期开发，一方面能够缓解庞大建设资金的压力，一方面能够使枢纽区域的建设在合理计划下进行。

资金滚动开发如图4所示：建立滚动开发资金池，通过投资――开发――置换――投资的循环系统，实现投资资金的平衡与投资的良性循环[4]。

区域滚动开发中，每个阶段可根据持有资金及项目收益情况，确定开发收益最大的方案，在平衡枢纽建设与运营费用的基础上，高效地利用资金，尽可能地提高投资的投入产出率，枢纽项目公司获得较大的经济效益。

3.2 动态平衡设计交通枢纽设施工程的实施，使区域土地的可经营性程度提高，大大提升了土地的经济价值，随着枢纽设施的建设及区域的不断开发，区域储备的土地也在不断发生增值。具备了项目以土地资源融资，从而进行区域开发建设的基本条件，作为枢纽建设运营的资金来源。对于区域的开发，除土地全部批租外，通常还有以下几种方式：一是先拍卖部分熟地得到资金，其余部分自建商业设施，收益来源于商业设施的租金收入。二是先拍卖部分土地得到资金，其余部分先自行建设，在自建的过程中，若存在资金不足、无法持续建设的情况，可出售部分地块取得收入，缓解资金压力，但还是以自建为主。三是区域全部商业设施都由枢纽项目公司自建，可取得全部商业设施的长久租金收入。但是一般大型综合交通枢纽开发建设周期长，资金需求量很大，全部自建的难度非常大，通常这种方式不太可取[5]。下面通过建立区域投入产出收益分析数学模型，来确定枢纽区域的效益情况。

首先进行以下假设和符号说明。

①待开发的土地有四种获得收益的方式，而不同方式将产生不同的资金流和收益，假定每种开发方式的产出效率没有差别；

②枢纽区域土地建设的资金成本为C±，C±是不同土地开发方式的函数；

③决策者的偏好X±表明决策者的经营理念，在短期内是稳定的，可作为外生变量；

④枢纽项目公司动拆迁、核心枢纽设施及区域配套、生地变熟地的投入为Cg；

⑤枢纽项目公司投入的总产出为θC+C（θ为常数）；

⑥枢纽区域不同开发方式的投入产出比例存在差异，差异系数为β；

⑦假设投入收益一般地取决于产出和成本，令收益为R。

则整个交通枢纽区域的投入产出经济效益为：

f=βRθC+C，C，X（1）

式（1）中，显然有，?叟0，?叟0

①决定枢纽区域开发的具体方式，主要是考察各种开发方式的投入产出比率，投入产出的比率决定了开发方式的选择边界。因此比较各种方式下的投入产出比率：，大者为经济效益好的土地资源开发方式。

②分析C对投入产出率的影响。收益率的变化量为：

df=βdC+βdC+βdX（2）

由于短期内决策者的偏好是稳定的，即dX=0。此时，边际收益率为：

Mf==βθ+（3）

分析：随着枢纽区域土地自行开发规模的扩大和复杂性的提高，导致C的提高，使

③考虑决策者偏好的变化，即＞0或者＜0，由式（2），则决策者偏好的改变可能增加或降低枢纽设施的收益，使整个系统的收益情况发生变化。

不同的土地利用方式，其开发建设成本不同。另外由于决策者决策偏好的存在，枢纽区域收益也相应不同。从枢纽整体经济效益最优的角度考察，区域土地的开发既不能是单一的全部批租的方式，也不能是全盘自行开发的方式，而应是开发主体多元化的模式。

通过建立优化开发模式的途径，选择土地开发方案，进而确定局部地块的具体开发处理办法、枢纽系统每期的建设项目安排、周期开发规模及各类项目开发的先后顺序等。进而测算枢纽区域各项设施建设中各个阶段的收入和支出，将融通的资金、土地增值收益及其他经营性收入还原交通枢纽区域的开发建设所需要的投入，实现枢纽系统资金平衡，并达到区域的整体效益最优。

4结束语

在土地储备机制下，枢纽系统资金的静态平衡方法利用土地批租收入及设施的开发收益可完成综合交通枢纽设施及市政配套工程的建设，并通过社会投资者，完成枢纽区域土地的项目开发，土地收益一般能够收回项目资本金和归还先期银行贷款。但这种方式没有考虑到资金全过程各阶段的平衡，且没有考虑到土地资源的合理有效利用及枢纽项目公司的收益最大化问题，可作为枢纽系统资金收支整体平衡的概念设计；资金的动态平衡方法，通过区域优化开发模式，确定适合的开发安排获得尽可能多的收益，使土地资源得到最充分、最合理的利用。因此，在进行综合交通枢纽系统建设与运营资金平衡问题分析时，应在静态平衡分析的基础上，进行动态平衡的研究，使整个枢纽区域的建设运营在资金平衡中得以快速推进。

参考文献：

[1]郜建人，宋菊萍，顾红卫.城市基础设施建设中的财政职能定位[J].中国城市经济.2004（4）：66-67.

[2]W.Chen and L.P.Fan.Coordination of Land Banking Mechanism with Urban Rail Transit System Construction，Urban Transport of China[J].2006,（2）： 21-24.

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中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 04-0000-02

Discussion about Multi-campus Education Management System Non-symmetric Encryption and Digital Signature Technology

Huang Hongwei

（Applied Technology School of Yangtze Normal University,Chongqing408000,China）

Abstract:Multi-campus educational management system greatly reduces the running cost of multi-campus university and enhances the work efficiency.In the system,coordination between every department seems especially important.The paper discusses the core of the system,i.e.non-symmetric encryption and digital signature technology.

KeyWords:Multi-campus;Educational management;Non-symmetric encryption;Digital signature

多校区教育管理系统不但可以完成校区之间的基本教学管理，还可以完成校区各个部门之间的协同合作，协作管理。大大降低校区间协调成本并提高办公效率，特别是在归一化的整体行为中，运行成本和效率显得十分重要。

多校区教育管理系统主要采用异步协同方式来完成各校区不同部门之间的合作，异步协同方式较多，考虑到网络运行和易于交流，目前流行的最简单最直接的方式就是采用电子邮件作为主要的协同通信方式。多校区教育管理系统中，每个部门会被分配一个邮箱，每个部门中的每个注册成员也都会拥有一个私有邮箱。使用规则是：每个部门的所有注册成员都可以阅读该部门的公有邮箱的内容，但不能作任何改动；只有该部门指定的特殊成员（如教学办主任或教学秘书），才有修改其内容的权限。而对于部门成员的私有邮箱，除了其本人外，其他任何人都没有操作私有邮箱的权限。

在多校区管理系统中，部门之间频繁传递电子公文，既需要验证其来源的真实性，又要防止随意修改。为了鉴别公文真假，目前传统的方法是，要求相关人员和部门在纸质文件上亲笔签名或加盖部门公章，起到相互认证、核准和生效的作用。但在多校区间进行电子公文的传送，为了解决这个难题，在大多数多校区教育管理系统中都会引入加密技术和数字签名技术。本文就针非对称加密技术和数字签名技术的核心问题如下探讨。

一、非对称密钥加密技术

数字签名技术可采用对称和非对称密钥加密算法。本文主要就非对称加密技术作讨论。非对称加密技术又称为公开密钥加密技术，其思想是由W.Diffie和Hellman在1976年提出的。非对称密钥密码技术的主要特点是加密和解密使用不同的密钥，每个用户保存着一对密钥即公开密钥（PK）和私人密钥（SK），它的加密解密过程采用两把密钥，用公开密钥加密，私人密钥解密；或者用私人密钥加密，公开密钥解密；其保密性特点在于即使知道公开密钥和算法，要确定解密密钥，也是绝对不能做到的。

多校区管理系统中非对称加密算法的主要实施步骤：

1.每个通信方（包括个人和部门）都拥有一对将信息进行加密解密的密钥体。

2.通信方（包括个人和部门）都要将自己的一个密钥公布，即公开密钥。

3.另一把密钥是私有的，需要用户保密，即私有密钥。

4.在加密解密时，这对密钥体中任何一把都可以用作加密密钥，而另一把用作解密密钥。

二、数字签名技术

数字签名以对称和非对称加密技术为实现基础，主要分两个步骤进行：数字签名和签名验证。

（一）数字签名

1.电子信息发送方对要签名的某文档采用某种特定的算法(如Hash算法)进行运算，得到一个结果（即字符串），称为消息摘要。

2.然后利用RSA算法和私钥加密消息摘要，生成数字签名。

3.这个数字签名追加到生成消息摘要的原文档，并作为附件和原文档一起发送给接收方。

（二）签名验证

1.首先，电子信息接收方收到发送的原始文档中后，用相同的算法计算出新的消息摘要。

2.其次，再用发送方的公用密钥解对文档附件的数字签名进行解密，这将会得到原来的消息摘要。

3.比较两个消息摘要，如果匹配，该消息是完整且真实的。如果不匹配，消息已被更改且是不可信的。这样的签名方法是符合可靠性原则的，即：签字是可以被确认和无法伪造的，文件被签字以后是无法被篡改的，签字具有不可否认性。

数字签名的过程见图2所示。

三、结束语

数字签名技术为多校区各部门间通过网络传输文档的真实有效性提供了技术支持，并为用电子方式签署和加密文件提供了一个安全和便利的方法。不但体现了信息传输的及时快捷，也更能体现信息的保密和完整，从而大大提高多校区各部门之间的工作效率，降低办学成本。

参考文献：

[1]李海平,李天芹,李沛.椭圆曲线数字签名系统的设计与实现[J].商丘师范学院学报,2007,9:82-85