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基于流媒体技术的物理实验网络教学分析

时间:2021-12-17 15:43:05 浏览量:

  :流媒体技术与其他学科的整合已经大势所趋,通过最大限度地利用多媒体和网络资源,既可减轻教育工作者不必要的重复劳动,又可提高教学实效性,还可督促学生利用网络查阅资料进行学习和科学研究。将流媒体技术与大学物理实验教学和管理相结合,优势日益明显,已成为师生互动交流探索知识的有力媒介。

关键词:流媒体,互动,实验教学 

引言

随着现代教育技术的发展,探索如何利用多媒体辅助教学来充分调动教与学的积极性,提高课堂教学效率,培养学生的创造能力,已在现代教育教学领域内迅猛开展。近几年的教学实践证明:利用计算机多媒体辅助教学的灵活性、直观性、仿真性、高容量性,极大地调动了学生的学习积极性,提高了课堂教学质量,学生能力也得到大幅度的提高。流媒体应用流技术在网络上实现多媒体文件的传输,即把连续的“文字、图片、表格、多媒体动画(多为Flash格式)、视频(流媒体或其它格式)、教师的电子讲稿及音频”等信息经压缩处理后放上网站服务器,让用户一边下载一边观看和收听,既节约磁盘空间,又节约了不少时间,不再需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可观看。该技术先在使用者客户端的电脑上创造一个缓冲区,于播放前预先下载一段资料作为缓冲,当网路实际连线速度小于播放所耗用资料的速度时,播放程序就会取用这一小段缓冲区内的资料,避免播放过程中的中断,也使得播放品质得以维持。

流媒体工作原理

流媒体技术是一个综合的技术,包括采集、编码、传输、储存、解码等多项技术,应用系统一般由分编码端、服务器端和用户终端三部分组成,其在学校的应用前景广阔,可用于课件点播、交互教学、电视转播、远程监控、视频会议等。它利用现有局域网(包括院系机房)搭建流媒体物理实验网络教学应用平台,构建网上点播平台,扩展共享教学资源,以网络传输手段为院系部乃至学校用户提供丰富的教学资源,促进物理实验教学,提高高校物理课程实验教学水平。由这个平台提供图文声像并茂的实验教学信息,利用超文本、超链接的信息组织方式和友好的人机界面,实现实验教学信息的多媒体化,为实验者提供良好的交互实验环境。

系统分为两大模块:实验演示和实验操作。利用Pro-E、VC++、Matlab、UG等软件实现实验过程的仿真;通过Windows Media Encoder、RealProducer、FrontPage 2003、Producer for PowerPoint 2003等软件[1]编写实验教学网络课件,通过录制视频或制作动画,配上声音解说,实现图、文、声、像结合,体现网络课件的交互性和趣味性。

学生和教师可以根据具体情况选择学习内容和施教内容,要实现个性化施教,必须考虑大学物理网络教学平台包括教学资源库和学习者个人特征数据库。教学资源库具体包括:知识点库、课件库、作业库、试卷库、答疑库等;学习者个人特征则记录着用户的基本信息、学习进展、对知识的掌握(学习成绩、作业答疑、现有知识结构、知识点的掌握程度)情况等,通过校园网实现音视频实况转播、视频预订,制作并存储节目,整个系统的构架如图所示。另外,硬件上要求校园网的每个教室或寝室或校内网吧安装相应的软件及视频卡摄像头、麦克风,从而把学习者实时的声音和图像通过校园网传到监控中心,在存储服务器安装Server软件,可以存贮传输过来的实时图像,在点播服务器安装Server软件,存储视频节目,实时响应。

流媒体课件显著特点

与其它的网络技术相比,流媒体有其独特优点:(1)无须下载,可在线即时收听收看;(2)有很大的压缩比,只需占用更少的带宽和存储空间,适应于任意带宽的网络环境。除此之外,流媒体课件还具有以下显著特点:

3.1 流媒体技术使课件点播生动活泼

课件点播是远程教育的主要形式。它的优势是多媒体课件具有更丰富的表现力,而且学生可以在方便的时候学习,形式更加灵活自由。课件点播的实现方式是先由教师制作课件并将教师所讲课程用摄像机拍摄下来,用采集卡采集进计算机后编码成流媒体格式;另一方面将教材或课件输入计算机,利用Flash制作动画演示;另外利用SMIL语言将教师讲课的录像、教材文本、FLASH演示和搜集到的其它素材集成在一起,制作出表现力丰富的多媒体课件;最后将多媒体课件放在流媒体服务器上,然后再集成到网站里,如果需要对学生收费,还要加上身份认证、计费的功能。

3.2 交互教学功能体现[2]

为了实现交互教学,需将摄像机拍摄的教师授课过程实时地传输到流媒体编码机,经过采集卡的采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器,再由流媒体服务器实时发布到其它教室的终端计算机,并利用投影仪将教师的授课过程实时地播放出来,供学生观看。

为了方便与授课老师不在同一个教室的学生能与老师在授课过程中实时地交流问题,可以在学生所在的教室安装摄像机和编码计算机,用来拍摄并上传提问学生的影像,并在授课老师所在的教室安装一台终端计算机和投影仪,用来播放提问学生的视频,即从点播服务器反馈信息到监控中心,从而达到老师和异地学生的实时交互教学,突破了空间障碍,另外如果录制的流媒体课件上传并保存到内容服务器,那么因特殊原因未能上课学生还可进行不定时的点播学习。

对流媒体课件制作要求和正确认识

4.1 流媒体课件开发必须注意科学性和实用性[3]

几年来的多媒体包括流媒体教学实践,使我校自制的多媒体课件水平正在不断提高,如食品和饲料系老师通过课件制作和授课并参加比赛获奖的事实,激发和提高了其他老师对课前多媒体制作的积极性和水平。课件制作过程中也存在一些突出矛盾:形式太过单一、文字太多像课本、内容太多如字典,让一些不重要的内容也上了投影,冲淡了教学的主要内容和重难点;另外 “我做我用”,没有系统性和兼容性,浪费了不少人力和物力也是课件制作的一大误区。为使多媒体软件能够发挥作用,必须根据教学重难点、组织教研室教师进行充分讨论、集体决策,根据教材内容选择最能体现计算机技术优质部分、分派有课件制作经验的教师小组承担不同课件模板的编写,这些模板就是一个一个的“积木字”,供教师上课时创造性地运用;另外还应该在课件制作过程中,适时补充老知识在新技术的应用,从而激发学生求知欲。

4.2 流媒体对物理实验教学的帮助

用计算机对物理问题的形象模拟过程,可起到引导学生进行逻辑思维,帮助学生建立正确的物理概念及理解物理规律,它不受时间、空间的限制,再现历史事实、科学家所处年代及它们探索求知的过程,从而学会探索。对于抽象的物理问题,微观和宇观的物理现象与人们的感观相差较远,而且携带精密、大型仪器来上课也不现实;另外对于太快事件(如爆炸、碰撞等)实施慢动作播放、过慢动作(种子发芽等)实行快速播放;实物展示不便的实验仪器的原理介绍和读数原理等等,可以借助多媒体和流媒体技术把图像、动画和声音,动、静结合的物理过程直观地显示在学生面前,使学生置身于一个生动、活泼的环境中,使有些乏味、枯燥、难以理解的知识变得直观生动鲜明,有利于吸引学生的注意力。

4.3 流媒体辅助教学不能完全取代传统的教学模式

尽管现代教学手段更新到多媒体和流媒体阶段,但也应该注意其教学应遵循认知规律,要注重学生能力的培养。教学过程从本质上来说是一种有组织的认知过程,它既要以哲学的认识论为指导,也要遵循人类认识的基本规律。多媒体特别流媒体辅助教学通过图文、声像并茂的动态信息,增强教学感染力,由于多样化的外部刺激,有利于学生学习积极性的提高,从而提高学习效率,客观地说也就提高了教学效果,这是传统教学模式望尘莫及的。但也必须注意:在多媒体辅助教学中,要避免整堂课、整门课程自始至终的投影和视频音频流授课,因为学生基础参差和接受力的差别,很容易在某些学生认为简单的思维对于另外学生却显得如此苍白无力;如果课堂不留给学生足够的独立的思维空间,收效可能也不尽如人意。因此,遵循认知规律,注重学生能力培养,教师应是教学过程的组织者、指导者,而不是知识的灌输者,学生应是学习的主体,而不是知识的被动接受者。

4.4 不能依赖流媒体等多媒体辅助教学形式

作为一种先进的教学手段,流媒体辅助教学以它的独特性、高效性为广大教师和学生所喜好。但并不是所有的教学内容都适合使用,更不是所有教学内容必须采用流媒体或多媒体教学才能达到最优化。多媒体(流媒体)课件在教学中出现的弊端不容忽视:首先认识上过度推崇课件,忽略了教师的人格、形体、真实的声音等主导“魅力”作用;其次课件制作要耗费大量时间,相当繁琐,很多老师废寝忘食地制作课件,导致上课时精力和精神不佳,表现在一些很直观的思维却无法理解和表达;另外,课件本身内容不完善、重难点未明确、重知识轻能力和实践技能以及一些经济市场因素等等复杂原因使得使用者有顾虑等等。什么课堂该用、什么内容该用要根据实际需要合理使用,才能发挥最佳效果。实践证明,只有将传统教学模式的优点和现代教学模式的优点有机结合使用,才能提高教学效率,才能达到培养学生创新思维、创造能力的效果。

结论与展望

当今教育教学正向信息化迈进,流媒体工具与其他学科的整合能力将是衡量教师教学能力的标准,为适应现货教学的需要,我们应不断更新自己、充实自己,充分利用现代教育工具,寓教于乐,激发学生兴趣,让学生在愉悦的气氛中轻松学习、掌握知识,培养能力。同时也要认识到现代很多基于流媒体技术的远程教学系统还处在不成熟阶段,也需要教育工作者研究、探索;而且这些媒介充其量只是一种工具,一种形式和手段,不是目的和目标,其存在和发展的核心特征是辅助教师教和引导学生学,在这个过程中,教师始终是传道授业之主导,学生永远是求知的主体,人类的未来。只有认识到这一点,我们才能使流媒体在远程教学中得到合理的应用,发挥其应有的特点和优势,更好地为教育服务,培养出符合时代需要的、德智体全面发展的、具有高度创新能力和很强信息能力(包括信息获取能力、分析能力与加工能力)的新型人材。

参考文献:

1.李幼平,陈艳山.基于Web的在线复杂公式编辑器的实现[J].武汉工业学院学报.2006.4

2.吴承佳.流媒体技术在远程教学中的应用[J]. 厦门广播电视大学学报.2006.6

3.陈艳山,李春贵,殷燕芳等.浅议独立学院基础课教学现状与对策[J].湖北教育学院学报.2006.11

 

 

项目资助:湖北省高等学校社科研究项目(2005q092),武汉工业学院教研项目(XZ2006010)

作者简介:陈艳山(1971-),男,湖北英山人,讲师,研究方向:大学物理与实验的教学与科研。

 

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