多媒体教学系统设计方案
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多媒体教学系统设计方案范文第1篇
中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0216-02
随着时代的进步和科学技术的不断发展，学校教育面临新的挑战，教学改革成为了一种必然趋势，教学方法的改变和教育手段的丰富是教学改革中必不可少的环节，计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，即CAI）已经不断融入到我们的教学中，CAI已成为新时期学校教学水平提高的迫切需要。组建多媒体教学系统是实现CAI的重要保证。为了使教师摆脱“黑板+粉笔”的传统教学模式，丰富教学方法和手段，提高教育教学效率，利用现代化多媒体技术手段进行全面、准确的教学。因此，我们有必要开展多媒体教学系统的建设。
1 背景及现状
近年来，国家对教育越来越重视，教育部提出要加速教育信息化，以信息化促进教育信息化发展的要求。教育信息化的核心内容是教学信息化，要求在教育过程中较全面地运用以计算机、多媒体和网络通讯为基础的现代信息技术，促进教育改革，从而适应正在到来的信息化社会。现在各地政府都不同程度加大对教育的投入，学校也将教育信息化建设列为学校发展的一项重要工作，多媒体教学是推进教学改革和提高教学质量的重要手段，它通过各种电脑设备、显示设备、音响设备等组合使用，按教学要求将文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息，进行有机组合，并通过投影设备投影到大屏幕上进行显示，得到了声音、动画、视频等效果，为我们提供逼真的教学情景，使学生有身临其境的感受，提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果，因此，多媒体教学系统建设是教育信息化建设的一项重要内容。
目前很多学校都陆续建成或准备建设多媒体教室，使用效果也不错，然而在使用过程中还是存在以下问题：
1）设备使用不方便，由于设备品种多，品牌杂，摆放位置不统一，使用时要通过遥控器或中控系统进行控制，或由于分批建设，不同批次设备的操作方法不同等，对使用者要进行设备的使用培训才能上课，教师在上课时有时会感觉操作繁琐。
2）教师使用积极性不高，部分教师由于对计算机认知能力不足或年龄稍大，上课时不能熟练使用设备，遇到小问题或故障时无法应对，对使用多媒体有畏惧心理，导致不敢用或干脆不用多媒体进行教学，造成了教学资源浪费。
3）维护成本高、效率低，现在有条件的学校，基本上教室都配备了多媒体设备，使用频率很高，但大多还不能做到由专人使用和管理设备，因为使用习惯和使用环境的不同，造成设备故障率较高，损耗严重，由于学校的维护人员不足，很多维护只能在课余时间进行，维护的效率不高，设备的完好率达不到要求，严重影响了教学。
2 多媒体教学系统的对比
多媒体教学系统由于投入的资金不同，设备的配置也不一样，多媒体教室按使用面积为60～80平方米，使用人数为40～70人为例，使用类型可分为经济简易型（低端）、实用标准型（中端）和扩展应用型（高端）。具体如下：
1）经济简易型（低端）：最简单的配置就是在教室内配置一台PC电脑、一台液晶投影机、一幅银幕（手动或电动）。其他的信号源设备如扩音设备、DVD机等可根据需要选择，设备的使用采用遥控器操作和面板操作相结合。这种配置能播放PPT、文字、图像、动画、音视频等多种媒体信息及教师课件，其优点是投入的资金量少，每套只需投入1.3～1.8万元，可逐步增加设备，教室的线路基本不用改装，安装方便，可单机运行。缺点是上课时要花时间来对各种设备进行控制操作，教学的效果打折扣。液晶投影机的灯泡寿命短，往往使用2000至3000小时后亮度就会衰减和下降，还有液晶投影机在使用时要保证使用完关机后要有一定的冷却时间，防止直接关闸断电，否则会严重影响投影机的液晶板和灯泡寿命，更换，维护所需二次投入成本高。
2）实用标准型（中端）：系统由一台PC电脑、一台液晶投影机、实物投影仪，电子白板，音响系统等组成，主要功能除了具备经济简易型的所有功能外，可以增加网络功能，通过计算机中控系统将计算机与多媒体设备相结合，能实现控制所有相关设备的操作，如一键开、关机，控制扩音系统和电控银幕等辅助设备。教师通过实物展示台可将图片通过投影机显示出来等，能在电子白板上触摸书写，使用配套软件可以任意标识、批注课件的内容，实现老师和学生之间多媒体教学互动。该套配置约需2.5～3.2万元。其优点是功能齐全，操作简便，实用性强，缺点是同样存在投影机的维护问题，白板如要进行书写和触摸操作必须要近距离使用，由投影机投射过来在电子白板上的反射光亮度高，会对教师的眼睛造成影响。还有白板平时都是置于教室内放置，不能像投影银幕那样可以卷起升高保管，其板面的保护显得非常重要。
3）扩展应用型（高端）：采用计算机技术与触摸屏技术相结合的大屏幕触摸教学一体机，可用手指、触控笔、或其他任何非透明物体触摸书写，一体机可选择带外置抽拉式电脑模块，不需要配备PC电脑和投影机，只需搭载中控系统，实物投影仪，音响系统等，可实现电脑、投影、电子白板功能、通过网络及电视模块也可与多种信息网相连，如互联网、校园网、有线电视网等，增加网络学习及电视娱乐功能，而且由于一体机采用了LCD液晶技术，使输出显示可实现高对比度、高亮度、分辨率达1920（H）*1080（V）的高清输出。该套配置投入视一体机屏幕大小，在50至70寸大小范围内，约需资金3～5万元。其优点是功能强大，布线简单，交互使用容易，缺点是需投入的资金较多，书写反应有一定的延迟，一体机将液晶屏体，书写模块，计算机模块集成，对维护人员技术要求较高，对屏体保护要重点保护，对雷电、外部撞击、外部硬物划伤等环境因素在使用时都需要特别注意。
3 多媒体教学系统建设设计思路
一些学校早期建成的多媒体教室经过几年的使用，已经到了升级改造或重建的阶段，新的多媒体教学系统的建设必须考虑一个周全的建设方案，应做到以下两点：
1）深入调研、统一规划，分步实施。多媒体教学系统建设实际上就是教育信息化建设，其过程涵盖硬件、软件、教学资源多个要素，学校应将此项工作作为一项系统工程，成立专门的项目组，提前深入到兄弟学校和生产企业进行需求调研，提出适合学校使用的可行性报告，根据调研报告及资金来源情况，学校全盘考虑，对建设目标与建设周期作出统一规划，确定建设方案，由项目组按照建设计划逐步实现。
2）设计全面、配置合理、操作规范。多媒体教学系统在设计时应重点考虑满足教学需求，同时，还需考虑学校的使用环境和应用水平，在设计时应遵循经济实用与可持续发展相结合的理念。由于科技发展迅速，产品的更新换代速度较快，故设计要适度超前，避免低水平的重复建设，在合理预算范围内，尽量选择适用的、成熟的产品，避免采购过于高端的产品无法使用或难以维护，造成设备的闲置浪费。项目实施过程必须规范，要履行建设方案论证、执行政府采购程序、项目过程监控、验收与反馈等工作程序，保证项目建设质量。
4 多媒体教学系统设计方案
我校原已分批建设有类似经济简易型多媒体教室，经过5～6年的使用，由于使用频率高，设备损毁严重，很多设备已经进入老化期，必须更换，因此，改造多媒体教室成了迫在眉睫的事情。因学校使用自有资金，在设计方案时结合实际需要和教室环境的基础设施，并兼顾系统的经济性、实用性与扩展性，提出“平板智能电视多媒体教学系统”方案：具备系统控制运行和单机运行两种模式，使用对开型推拉黑板（带锁），嵌入时下流行和技术成熟的平板智能65寸LED电视机作为显示设备，配合原有的中控及音响设备，输入设备可使用笔记本电脑、平板电脑及手机，采用有线或无线接入方式，通过加装路由器，可接入校园网或Internet网，教室内安装信息盒，内置HDMI（全称是High Definition Multimedia Interface，是高清晰多媒体接口的缩写）和RJ45接口，方便教师使用笔记本电脑和平板电脑上课和上网。
5 实施效果
1） 教学方式灵活，操作使用简单
“平板智能电视多媒体教学系统”中的电视机被嵌入到推拉黑板内，除了可以加强保护，节省空间外，这种“亦屏亦板”的模式还可实现传统和现代两种教学方法的灵活切换，对于部分喜欢传统教学方式的教师，或根据课程需要可选择黑板板书教学形式，边写边讲，用丰富的肢体语言感染学生，激发学生学习兴趣。使用多媒体教学时，只需将中间黑板推至两侧（两侧的黑板亦可板书），打开电视机电源和功放机开关，使用无线话筒，用笔记本电脑接上HDMI线，电视机可自动搜索输入设备并与电脑屏幕内容同步显示，即可得到文档、声音、图像、动画、视频的展现，实现多媒体教学环境。由于电视机屏幕可以做到高亮度，高分辨率和可视角度大，在教室内除了前排两侧位置稍有反光（将教室前面的窗户拉上窗帘即可减少反光），大部分位置都能清晰观看。
2）方便接入媒体，扩展应用功能
本套设备在使用时除了使用笔记本电脑进行有线连接外，还可通过无线互联技术与平板电脑或者智能手机进行无线连接，使用HDMI线可进行高品质的有线连接，但教师必须站在笔记本电脑前进行操作，虽然也可使用电子教鞭、激光笔等进行无线操作，但使用基本局限于讲台周围，这样会束缚了教师教学水平的发挥。配置一台带WIDI（Intel Wireless Display全称为无线高清技术）平板电脑或带无线显示的智能手机，结合电视机的Miracast（无线显示技术标准协议）功能，可以实现平板电脑（智能手机）和智能电视的无线连接，这样，平板电脑+智能电视的使用就可以扩展出无线触控教学功能，而且无线连接可以让教师远离屏幕的强光照射，保护了眼睛，让教师能够从由走下讲台，拿着平板电脑在教室内边移动边教学，也能使用拍照功能作实物展示，进行局部放大讲解。教师真正融合到了学生之中，活跃了课堂气氛，加强了与学生的互动交流，其教学效果远远超过了使用触控教学一体机的效果。
3）维护保养容易，运行成本低廉
本套系统兼容性和适用性强，成本低廉，65寸智能平板电视市面价已跌入8000元以内，平板电脑基本上在2000元左右，整套设备含改造在内一次投入资金可控制在15000元以内，可以实现触控教学，是一套高效实用教学工具。省略了PC电脑和投影机的维护，避免了投影机更换灯泡的二次投入的问题，设备维护重点是做好电视机的日常维护和液晶屏体保护，由于电视机在采购时签订了延保两年协议，因此在3年内电视机的整机使用无忧，保修期后如果电视机损坏则可以更新为新型号电视机。另外，本套设备运行已经不依赖中控系统，因此，不需要再对中控系统进行投资改造。
4）融入网络资源，提升使用效果
我校已建成较为完善校园网，多媒体教学系统充分考虑利用现有校园网，不需重新布线，通过教室内路由器接入网络资源，升级系统功能。学校网络中心为各教室分配使用统一的IP地址，方便进行集中化管理和远程控制；各教室可以访问局域网内的服务器，也可以通过校园网出口访问Internet，上网遨游，增加学生的视野和知识面。目前可以做到由网管通过集控软件统一控制各教学系统电源，实现定时开、关机，通电后多媒体教学系统不依赖于网络中心服务器，各教室既可集中化管理使用，也能独立使用。下阶段我校将进行校园广播项目建设，届时在主控中心建立多媒体教学系统管理平台，对多媒体教室的实行统一管理。可实现对多媒体教室远程控制、状态监看、远程维护、远程开关、云媒体推送等集中管理。结合广播系统的使用，通过流媒体服务器和磁盘阵列，将流媒体资源库内容提供至多媒体教室客户端，可进行视频广播、课件广播、优质课程广播等应用点播，还可以对公开课进行直播，创建“名师课堂”，构建“一班连多班”的校内网络课堂，将优质教育资源挖掘出来让每一个班级都能用得到；并可通过互联网延伸至校外，将教育教学和社会深度融合，极大地提升该系统的使用效果。
5）使用注意事项
①使用HDMI线进行有线连接时，由于智能电视的显示模式是大多设为16：9模式，笔记本电脑连接后如果在放PPT时没有满屏显示，应该在“文件”的“页面设置”将页面的横向幅度适当调大至满屏显示。②无线连接时所使用平板电脑应该配置触控笔，屏幕尺寸适中，以10.1寸为宜，因其具有触控、手写功能，必须使用Windows 8以上的系统和带有安卓系统的双系统平板，才可方便地运行各自系统的软件。③智能手机虽然也可方便用无线连接方式接入使用，但由于屏幕过小，教师使用也不方便，平时用来放PPT、图片、视频的效果还是可以的，不建议用来做上课工具。④由于智能电视已带有安卓系统类的操作系统，内部运行类似电脑工作一样，在使用完应尽量通过遥控器关机或通过按电源按钮关机，以便让内部硬件逐步断电，禁止直接拉闸断电，造成系统或硬件损坏。
6 结束语
经过合理配置设备，获得高性价比的多媒体教学系统是学校教学过程的必备利器，通过使用多媒体教学系统提升教师适应现代信息技术的能力，增强学生的创新意识和综合能力，是提升教学质量的有效保障，随着云技术时代的来临，数字化、智能化成为新的趋势，我们也要紧跟时展的需要，构建出适应新时代的新型教学环境。
参考文献：
多媒体教学系统设计方案范文第2篇
【关键词】电力系统；继电保护；实验教学
作者简介：陈静（1976-)，女，汉族，四川都江堰人，四川水利职业技术学院，本科，助理实验师，研究方向：电力系统自动化电气实验教学
1前言
选择我国现在的电力系统继电保护实验存在种类较少，功能简单的缺点，要找齐所有的设备不仅需要许多存放的地方，还需要大量的资金。我国许多具有电力系统的学校在继电保护实验室的设施比较落后。研发一种比较科学的微机继电保护多功能实验系统已经成为提高教学质量的途径。为了完成教学目标，需要设计出一套电力系统微机继电保护实验教学系统。在教学系统根本上突破了以往的只能实现一种保护功能的不足，增加了多种保护功能，从而使学生在教学当中可以完成某项研究。
2设计系统的内容
教学系统主要包括：电力系统信号发生器、基本教学系统、常用的继电保护实验设备。常用的继电保护实验设备包括嵌入式控机PC/O4以及DSP芯片等，同时也包含了收集信息、处理信息，应用信息等方面。其作用是可以在线编制保护程序并下载实现科学研究和高级试验、通过多媒体教学系统和网络相连实现形象教学、测试装置主要环节的电路工作原理。电力系统信号发生器与基本教学系统使用信号线来连接，然后接受信号发生器提供的能量，通过信息采集、数据过滤、信号转换形成数字信息，最后帮助学生进行静模检测，使其可以在新型的教学系统中获得实验需要的信息和资料。
3图形化软件系统设计
3.1图形处理模块
图形操作包含图元的打印、储存、转换、编写、画图等。而这些图元与实验的电气元件有着重要的联系，包含常用线路、主线、断路器、变压器、发电机等。图形处理功能表现在对图形进行制作和确定位置的。客户只要使用鼠标点击既定按钮进行操作就可以画出需要的元件图像，从而可以解决了使用人工进行操作的麻烦。但在画元件图像时要注意几点：第一是要注意绘图模式与颜色的应用，第二是要根据具体情况使用VB6.0提供的各种图形方法。通过背景的突显，再结合绘图的既定模式进行图元的制作，可以有效提高学生进行图形处理的效率。
3.2系统计算的内容
教学系统以界面为接入口，以数据库为实验操作的指挥处。由于系统添加了科学的可视化制作技术，系统的各种功能都可以在界面中进行展示。客户可以通过录入信息、修改资料、查阅资料来获得想要的效果[1]。同时也可以通过设置个性化的运行方法，来处理各种类型的信息。在另一方面系统可以计算出各种故障的的原因和后果。客户经过应用系统来计算所有线路和元件的故障，并且计算结论放到数据库里进行查找，准确的结果在系统的界面中进行显示[2]。
3.3应用数据库的方法
对电力系统中的各个设备、参数进行管理需要建设相应的模型，而模型则需要详细的数据内存才能正常运行。而整个系统的基础是数据库的设计应用。其包含有图形元件的位置参数以及各个网络架构的所有结构参数等资料[3]。数据库是所有基础的数据的集中营。它具有使应用程序简单化、加快应用程序运行的时间，保持数据和程序独立的特点。客户可以把所有故障计算的结果放在数据库之中，然后显示为各种内容的报表，不仅可以方便学生查找资料，也可以帮助学生提高进行实验的进度，使其可以更快得到准确的实验结果。
3.4应用软件功能的方法
教学系统经过对对图形进行处理，对故障进行处理以及对数据库进行管理可以使保护实验顺利进行。把系统的信息转换成图形或者表格，可以提高学生对教学系统的认识，同时可以加深对对保护实验的运行过程了解以及对抽象的继电保护实验原理的理解，并且系统内部的信号显示模块可以工具也可以显示继电保护系统存在的优势和劣势等，方便学生进行继电保护系统的探究。在另一方面，教学系统不但可以满足学生对继电保护系统进行探究的要求，还可以按照学生的需要进行延伸教学系统的内容从而满足实验要求。
4电力系统继电保护实验基本内容和要求
以往的电力系统继电保护原理实验的要求包含熟悉对继电保护的基本内容，操作方法以及结构原理等。经过动手进行实践，可以有效提高学生对继电器的基本原理的掌握程度。同时因为对继电保护系统进行研究，可以发现在实验当中，不仅要熟悉电力系统继电保护的操作方法，还需要加强对保护装置的灵活应用。通过教学系统的探究可以帮助学生完成电力系统方面的课程。在另一方面，继电保护教学实践需要依据教学大纲的要进行实施，同时也突出实验目的和作用。有了这一套科学的、合理的继电保护实验系统，学生在实验过程中，不仅可以进行微机保护实验，还可以进行常规保护实验，同时可以完成自己设计的保护实验。
5结语
面对现在培训的微机保护实验、电力系统实验存在种类较少，功能简单的缺点，要找齐所有的设备不仅需要许多存放的地方，还需要大量的资金。同时随着时代的发展，以往的继电保护实验装置也在慢慢地无法跟上科研和教学的脚步。根据系统的不足之处，本文加强对电力系统继电保护实验教学系统的探究。该系统采用太网、嵌入式控机PC/O4以及DSP芯片进行结合的硬件电路，同时根据实验进行的情况使用高级语言的集成开发环境VB6.0研发了具有针对性和可行性的多媒体教学及计算机控制系统，使一套实验装置得以顺利完成多种保护功能实验，有利于我国电力系统继电系统教学的完善，使学生可以更好地应用培训的微机保护实验、电力系统实验来完成某项研究，促进自身应用水平的提高。
参考文献：
[1]陈达银.创新实验室建设中几个问题的探讨[J].实验技术与管理,2015(01):12-14.
[2]黄琴,杜风沛,王志敏.高校实验教学质量控制系统分析[J].实验技术与管理,2015(01):25-26.
多媒体教学系统设计方案范文第3篇
[关键词] 工程光学；教学改革；多元化；实践教学
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0089-04
0 引言
《工程光学》是测控技术及仪器专业的专业平台课，根据燕山大学本科生培养方案设置，其总学时为40学时，其中实验学时为6学时。在知识结构上，该课程以大学物理和高等数学知识为先导，同时又以光电检测技术、光学仪器设计、激光检测技术、红外检测技术和光纤传感及通信等课程为延拓。将几何光学和物理光学作为主要授课内容，讲授测量过程中涉及光学测量的各种方法，讲授其基本思想、原理与技术，并以此为理论基础，使学生在光学参量测量的过程中进行测量系统的分析与设计，并对其性能进行优化及误差分析，从而满足系统设计参数的要求和工程实际中的特定需要。
1 教学现状及存在问题分析
在目前的《工程光学》教学过程中，存在着以下问题。
1）在教学内容上，原来的教学大纲强调教学内容的系统性和完整性，导致物理光学的部分章节与大学物理中的相应内容存在一定重复[1，2]，在几何光学部分，存在大量的理论公式推导，抽象晦涩。
2）教学方法与手段单一。在以往的教学过程中，由于理论分析和公式推导内容较多，《工程光学》主要以板书教学为主。随着计算机辅助教学模式在教学中的推广，多媒体教学方式虽然提高了单位学时内的授课信息量，但也没有改变以教师为中心、学生被动式学习的基本状况，互动环节明显缺失，忽视了授课效果的及时反馈，未能充分地发挥学生的主观能动性，教学效果不理想[3，4]。
3）实验内容陈旧，只能完成一些基础性验证实验，而对设计性实验的实现能力较差。光学器件的设计和加工过程都十分繁杂，因此，根据设计性实验的要求购买或加工光学组件，其可行性不高。随着实践教学模式的探索与推广，实验室的作用应得到重视和充分的显现[5，6]。
在《工程光学》的教学改革过程中，探索多元化教学模式，实现课堂教学与实践性环节的有机结合，是十分必要的。
2 多元化教学模式探索
在《工程光学》教学改革过程中，尝试课堂教学与信息网络平台、实践教学和光学前沿讲座相结合的多元化相辅相成的改革方案。其框架见图1。
2.1 引入先进教学理念，改进课堂教学方法
本科生教育在整个教育体系中是一个系统性基础理论教育部分，而后续的研究生教育阶段将主要着眼于知识创新和技术攻关，具有更强的理论性、技术性、应用性和方向性。因此，本科生教育恰是一个打基础的阶段，应注重对学生科学思想的培养，对基础理论知识的全面系统性学习必须被视为重中之重。
在课堂教学过程中，应精选教学内容，课堂教学内容的设计必须以问题的解决为主线，致力于对学生分析和设计能力的培养。针对每个教学单元的重要知识点，教师选择有代表性、难度适中、综合性较强的光学系统，合理设计问题，以点带面，使学生在遇到实际问题时学会分析问题和解决问题，加深学生对光学原理在测量中实际应用的认识，锻炼分析和系统设计的能力，激发学生的学习动力。
板书教学这种传统的课堂教学方式，能够将教师的语言和肢体动作相结合，教学方式生动，能够使学生集中注意力，并使教学思路得以逐步地展示，从而使教师的讲解过程与学生的理解过程同步。以板书教学为主体，注重学生对基础性原理知识的掌握，最终达到较为理想的教学效果。多媒体教学能够综合文字、图像、声音、动画和视频，立体教学更适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像进行多维教学，使课堂上教与学的交流更为流畅、学生的思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性得到提高。由于授课学时的限制和系统化授课的要求，在保证知识结构完整性的前提下，将物理现象的呈现、应用背景的图片等通过多媒体的方式进行形象地展示，可使学生获得的信息丰富且直观，并激发学生的学习兴趣，使其带着问题对理论性的内容进行学习。
2.2 课堂教学与网络信息平台相结合
由于授课学时有限，除了课堂教学所涉及的核心内容之外，对于其先导课程大学物理中已经涉及的内容和难度较小的辅内容，可以通过网络信息平台的授课视频和学习资料来完成。与此同时，网络信息平台可以帮助学生完成课前预习、课后复习，并培养学生网络提问和教师离线解答的师生交流模式，更好地保证授课效果，并排查授课过程中的薄弱环节。
网络信息平台除了作为课堂教学的延伸之外，还应为教学内容和教学方式的改革提供及时的信息反馈。为了加强对教学过程的监督和管理，不断提高教学质量，在过去几年的教学工作中，学校教务部门也建立了教学质量评价体系，通过学生评分和督导组的教学评价，对每门课程的运行情况进行评价。这种方式在很大程度上对教学改革起到了促进作用，但过去时的反馈信息只能指导今后的教学工作，缺乏实时性。通过网络信息平台的留言板，方便老师对后续课程的教学内容及方式进行及时调整，并以此作为增进师生交流的互动平台。
建设《工程光学》课程网络习题库。为了配合课堂教学，使之产生更好的收效，课后的练习和自我测试是十分必要的。根据教学重点和难点问题，编制各类习题，并以期末考试和考研等各类考题为参照，编制典型习题，并提供习题讲解，从而方便学生课后复习和考前准备。
2.3 引入任务式教学模式，培养学生的实践能力
《工程光学》的教学改革尝试，要注重培养学生的工程能力、创新能力、学习知识和运用知识以及解决问题的能力，乃至团队协作能力。目前，《工程光学》课程设计、大学生创新训练、科技创新比赛以及《工程光学》开放性实验，是课程教学改革要涉及到的实践性环节。在实践性教学环节中，教师要转变教学观念，从教学的主导位置变为指导和辅助学生学习的角色。以明确的任务为驱动，使学生以主动的和实践的方式进行学习，并建立实践环节和课程教学内容之间的有机联系，实现课堂所学的书本理论知识的运用，从而培养学生的工程实践综合能力。
Zemax是目前功能较为强大的光学设计软件，因此，在课程设计中，可以用其完成光学系统的辅助设计，并帮忙学生完成课堂几何光学教学中各种典型光学系统的像差分析。在课程设计的过程中，以分组的形式安排了“照相物镜镜头设计与像差分析”、“牛顿望远镜设计与像差矫正”、“带有非球面矫正器的施密特-卡塞格林系统设计”、“多重结构配置的激光束扩大器”、“折叠反射镜面和坐标断点”和“消色差透镜设计”等多个设计任务。例如，在照相物镜镜头的设计中，如图2所示，应用Zemax软件可以对后置光阑三片物镜原始结构（其中，分别代表该多光组系统中的3个透镜元件）进行参数优化，输入参数并进行焦距缩放，从而生成初始参数及结构。如图3所示。
进而在Zemax中进行像差分析及参数优化，在初始结构的MTF 曲线中，可看出成像质量很差， 因此需要校正像差，如图4所示。调整其可变参量（包括6个曲率半径，2个空气间隔和3个玻璃的厚度），对物镜的结构进行逐次优化。每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化，最后使各个参数都在可接受范围之内，如图5所示。通过课程设计中对具体光学系统的设计和分析，学生们对课堂所学知识有了更新和更深刻的理解，通过学以致用，更加体会到所学知识的重要性。
在课程设计的基础上，鼓励学生结合课堂所学理论知识，开展创新性研究，申报大学生创新训练计划项目，教师指导学生进行选题和方案论证，以项目组的形式，明确每个学生的任务分工，使每个学生都有机会参与实际项目的研究或开发，通过项目的实施来驱动学习，在实践中加深和强化对理论知识的理解。对于大学生创新计划项目，导师不需特意强调成果，应注重其研究和实施的过程。
在创新训练基础上，鼓励学生参加科技创新比赛，通过赛事培养学生的自主创新意识和团队协作精神。学生可以亲身体验科学研究的全过程，以个性化的思路提出设计方案，从而大大增强学生解决问题的能力。通过精心的赛前准备，所设计的“光电主动式红外报警器”在燕山大学校团委组织的“世纪杯”科技创新大赛中获得了优异的成绩，这也极大地增强了学生的自信心，促使学生在实践中运用所学知识，进一步加深了对知识的理解。
利用实验室条件，《工程光学》课程设计的设计任务、大学生创新训练的相关内容、科技创新比赛的前期准备和方案实施等实践环节对实验的需求都可以得到很大程度上的解决。将开放性设计性实验、竞赛题目、科研课题与工程光学某些知识相联系，制定项目的实施方案，规划实验流程，列出实验仪器及元器件清单，通过实验验证项目方案的可行性。在不断发现问题、研究问题和解决问题的过程中，学生会对探索和追求未知的科学领域产生极大的兴趣，在学习的过程中变被动为主动，在研究过程中也不断提高了自身的创新能力，真正实现了以人为本、自主学习的教学理念。
2.4 开展现代光学前沿知识讲座
《工程光学》课程所讲授的内容是光学的基础性应用知识，通过开设光学讲座的方法，向学生传递这些知识在现代光学技术中应用的信息，更能使学生了解光学前沿的概况，给课堂教学内容赋予时代气息，拓展学生的知识面。通过这类活动，不但能增进学生对学科和本专业科研方向和科研梯队的了解，更能使学生充分认识到学习《工程光学》的意义，而且也增强了学生热爱专业、致力于专业课程学习的积极性，从而取得良好的收效。
2.5 教学安排及课时调整
《工程光学》教学改革已经在教学实践中推进了一年，取得了初步的成果，并将在今后的教学过程中不断探索、总结和提高。在上一个教学周期中，针对多元化教学模式的采用，已将整个学时安排进行了必要的调整。采用网络信息平台，针对大学物理中已经涉及的部分知识点，缩减了每堂课复习旧知识点和考前总复习的时间，网络试题库的建设节约了习题课的时间，以上两方面节约学时数约6个学时，从中分配4个学时进行课堂项目式教学，其余2个学时开设光学前沿讲座。更为深入复杂的设计任务则在为期1.5周的《工程光学》课程设计中完成。另外，学生通过大学生科技创新训练及科技创新比赛，除了获得实践能力的锻炼之外，还获得了大学四年中必修的“科技创新”学分。
3 结束语
在现今的高等教育中，注重人才的全面发展，多出人才、出好人才，是高等教育的最终目的。在工程光学教学和实践中，发现了不少问题，有些教学改革的想法还不完善，还将在今后的教学实践中不断探索行之有效的改革措施。通过教学实践和经验总结，提高教师的理论教学和实践教学水平，完善教学方法，取得更好的教学效果。通过多元化教学模式的尝试，在优化课程理论教学内容的同时，引入丰富的实践教学环节，使学生的工程应用能力、创新能力和综合素质得到有效的培养，为学生今后的研究和就业开辟更为广阔的空间。
参考文献
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[2]付瑞红，王爱冬.信息化时代高等教育理念及课程模式的探索[J].教学研究.2013，36（2）：8-12.
[3]蔡建文.工程光学课程教学探讨[J].中国科教创新导刊，2011，（5）：58.
[4]李丽，刘晓波.工程光学教学改革探索[J].实验技术与管理，2009，26（8）：129-131.
多媒体教学系统设计方案范文第4篇
关键词:远程控制;网络中控;多媒体设备;网络平台
1 多媒体教室管理的现状
近年来，随着高校规模不断的扩大、学生人数的不断增加和教学手段的不断更新，高校兴起了建设多媒体教室的热潮。但从许多专家和学者的调查来看，多媒体的应用和管理还存在着许多问题。笔者在多媒体教室的日常管理中也发现了一些亟待解决的问题:
(1)先进的教学技术与滞后的管理手段相悖。多媒体教室通常采用人为管理的方式，安排专人负责多媒体教室钥匙的发放，教师必须在课前到值班室领取钥匙，下课后需要及时归还，步骤繁琐，受人为因素影响明显。例如:教师下课后忘记了归还钥匙，导致了后面的课程无法正常进行。
(2)多媒体教室内设备相对集中，操作复杂，但管理相对分散，一些细节问题容易被忽略，引起误操作，造成设备损害，影响教学秩序。
(3)管理缺乏实时性。管理者与多媒体教室的实时性联系不够，管理者发放钥匙后，无法获得任何反馈信息，对当前正在使用教室的工作状况也很难知晓，一旦多媒体设备出现故障，需要较长时间才能排除。
基于这种现状，探讨构建基于网络平台多媒体集中管理与维护系统，以校园为纽带，将分散的多媒体教室集中成可配置的教室前台，与后台数字化网络资源紧密联系在一起，通过应用软件平台实现远程控制基于网络平台的多媒体集中管理与维护。
2 基于网络平台多媒体集中管理与维护系统
设计原则
2.1 经济实用性原则
系统设计和设备选型应注重实用功能、降低总体投资，求得先进性与经济性的完美统一，做到设备性能/价格比的最好综合。从学校管理的实际需求出发，摒弃学校不需要的华而不实的东西。
2.2 安全可靠性原则
系统设计方案要求将人机安全、设备的长期稳定运行等可靠性要点，作为系统建设方案的首要设计原则，以保证系统在运行期间，为用户执行安全防范和服务质量管理任务提供有效的技术支持手段，为用户降低系统运行方面的人工和资金成本。对关键的设备应提供冗余热备份，提供各种故障的快速恢复措施，并应充分考虑系统的应变能力和容错能力。在满足上述可靠性要求的前提下，应尽可能优化方案，减少设备的投资。
2.3 操作、维护的简便性原则
以提高系统的整体运行效率为出发点，根据简便性原则，针对系统内各子系统操作人员的实际情况和实际操作需要，进行信号采集、传输和操作控制等各子系统的操作功能设计。
3 基于网络平台多媒体集中管理与维护系统的构成
本系统由一个主控制部分与多个子控制部分组成。子控制部分由单片机控制器、读卡器和电磁锁组成，与其他多媒体教学设备一起安装在教室的控制台内;主控制部分安装于管理服务器。服务器与单片机之间采用总线式结构，异步串行通讯方式进行数据传输。授课教师在操作控制台前需要刷卡，读卡器将读出卡中数据，管理服务器以多机通讯方式主动定时对各教室的子控制系统进行轮询，每查到一个子控制系统时，子控制系统的单片机就将读出的卡数据回传服务器，服务器将此数据与事先编制好的数据库数据进行比较，当二者吻合，则向子控制系统发送开锁指令。各个多媒体教室通过网络主控部分将教室的电脑、投影仪和其他设备联接成一个整体，通过控制面板统一操作实现本地控制，利用校园网络，基于TCP/IP协议通过网络主控对各个多媒体教室设备实现远程控制管理和维护。本地控制和远程监控相结合使整个系统形成一个完整的网络集中控制系统，如图1所示。
3.1 主控部分功能
主控制部分由一台管理服务器与一个RS232-RS485变换器组成。管理服务器存储有两个数据库，一个为教师身份数据库，另一个为课程表数据库。教师身份数据库保存有每个教师一卡通号与其所持有非接触卡号之间的对应关系;课程表数据库则为教师占用多媒体教室的日期与时间。课程表数据库结构的设计需要仔细研究，应包含所有必要信息以方便检索，并要保证高的响应速度。采用DAO技术调用两个数据库。管理服务器配有RS232通讯口，RS232-RS485转换器负责实现数据在RS232协议格式与RS485协议格式之间的转换。
3.2 子控制部分功能
读卡器负责将教师持有的非接触式IC卡中的信息转换成Wiegand26码形式，单片机以中断方式接收读卡器输出的信息编码，并通过总线发送给管理服务器。当单片机接收到管理服务器返回的指令时，立即执行该指令，例如打开电磁锁等。RS485-TTL变换器将单片机的串行输出变换成RS485协议格式，并送上总线;将管理服务器发送到总线上的数据变换成TTL电平，并送到单片机的串行通讯口。另外，子控制系统单片机还执行其他一些控制操作，例如开锁后设备自动上电，关锁后设备自动掉电，声音报警等。
采用网络集中控制与校园网相结合的方式的智能化管理多媒体教室，不仅可以节省大量的人力资源和维护成本，而且可以大大提高教务服务质量和管理水平。远程控制通过主控制部分的网络控制中心发出指令，运用校园网TCP/IP协议，将指令发送到相应的子控制部分的网络中控，并与各种多媒体设备相连。
4 集中控制多媒体教室的实现
4.1 远程控制和管理
这里我们选用了信源电子的XY6800N型网络中控系统，它采用网络化设计理念，自带网络通讯模块，自适应10/100M以太网环境，多种控制方式控制(网络控制、软件界面控制、控制面板控制，网络自动开启关闭、IC卡刷卡即用、钥匙应急强制开启)。系统上电后，自动连接远程管理控制中心的总控服务器。通过总控服务器及配套的管理控制系统软件，可对各教室进行远程全双向控制及管理，使管理员在任何地方，任何一网电脑上，便可轻松管理网络中的任何一个教室。控制中心可以通过远程软件管理终端，开启多媒体教室的电子讲台，连接多媒体教室中各种设备的相关控制，如控制设备供电、投影机的开启、电动屏幕的升降、音量的调节等。
(1)多媒体教室远程开启/关闭。通过主控制部分的网络控制部分，可以对多媒体教室进行远程启动，从而让教师上课前，设备即进入预备状态;可以对多媒体教室进行远程关机，即便教师下课忘了操作，机器可以很快地被正常关闭，免去了专人和一大把钥匙。而且，网络中控所指的远程，不仅是校园网内，而且在广域网上也能控制。使管理员在总控制室、办公室，甚至是家里都能进行远程控制。如在晚上，碰到学校里特殊原因需要用多媒体教室，管理员就不需到学校，而在家里就能进行远程控制。如图2所示为多媒体教室远程开启/关闭界面。
(2)电脑远程开关机。可以实现远程开启电脑和远程关机。
(3)多媒体教室电脑的远程监视和远程接管控制。可以远程监控每个教室电脑的屏幕情况，当老师使用电脑遇到问题时，总控制室的管理员可以远程登录教室电脑进行远程接管控制帮助解决，管理员不需要到教室去解决问题。作为学校管理者，也可通过远程查看多媒体教室电脑屏幕及时了解老师上课的内容，以便提高学校整体教学质量。
(4)设备状态的自动检测。智能检测投影机的实际使用状况，许多网络中控都是将教室开启时就设定投影机为开启，而实际上投影机并不是在整堂课都在使用，因此，造成投影机灯泡使用时间的记录不真实。
实时检测每个教室的电脑及其他设备的使用状况，并通过网络传送到总控制室，使每个教室的状况一目了然。
(5)双向IP电话通话和文字交流。通过电脑网络，老师碰到问题可以及时向总控室管理员提出帮助请求;管理员可进行IP电话双向交流，此功能在电脑未开机状态下也可进行。管理员也可以主动发起和一个或多个教师同时进行对讲。
(6)远程设备控制。可以远程控制教室的中央控制系统，实现如投影机开关、银幕升降、灯光开关、设备功能控制(如播放、停止、快进快退等)，控制面板上的所有功能都能在网络控制上实现。所有切换功能都是实时进行反馈，如图3所示为远程设备控制界面。
(7)课表功能。管理系统可以根据课表对教室进行自动控制。如:根据课表，某教室有课，管理系统可以自动在上课前打开该教室的中控，使教室设备处于预备状态，管理系统可以在下课后关闭中控和投影机等设备，实现网络中控无人值守。如图4所示为课表功能界面。
(8)批处理功能。管理系统可以对所选定教室进行统一的控制，如选定若干个教室，然后执行“系统开”，即可打开选定教室的中控及设备，执行“系统关”即可关闭选定教室的中控及设备，从而免去了一个个打开和关闭的繁琐工作。也可以对选定的若干教室进行其他控制操作。也可以预先自定义分组，批处理的时候只要选定要操作的组就可以直接进行批处理操作。当教室全部不上课后，管理员只要执行一次系统关，不管教室处于何种使用状态，全部教室都将安全关闭所有设备，使管理员管理多媒体教室非常轻松。如图5所示为批处理功能界面。
(9)跨网段控制和远程一对多跨网段广播。对于网络中控能不能跨网段非常重要，因为一般联网电脑IP地址常常设定为自动获取，如果网络中控也在该网段，就会出现IP地址冲突，使教室控制失灵(无法控制)，必须要查出哪台电脑造成，给管理员在管理中带来经常性的不必要麻烦。因此，需要将网络中控设定为特殊的网段，对于规模较大的学校，为了管理上的方便，根据不同的系、院或部门，可能设定不同几个网段，必须要求网络中控具有跨网段控制能力。
管理员、领导端或者其他授权管理员，可以远程跨网段对选定或者全部多媒体教室，进行远程音频和文本授课。授课过程中，可以跨网段远程广播资料，也可以在广播过程中进行MIC插话。
(10)多媒体教室可以远程点播服务器的资源，可以通过电脑点播服务器上任何文本、音频、视频资料，也可以通过中控点播服务器上任何文本和音频的资料进行授课，也可以在授课过程中设立标签点和循环点等操作。如图6所示为多媒体教室终端点播功能界面。
3.2 网络型门禁
网络型门禁是指采用现有学校一卡通设备的IC卡作为教师多媒体设备使用的身份识别标志。系统管理员根据教务处安排的多媒体使用课表对每个教师的一卡通进行授权，只有经过拟定上课时间地点授权的一卡通教师才能获得上课的权限，开启讲台电子锁，同时教师的信息实时输入到实验室动态数据采集系统，教师要求登记学生的到课情况。教务处、学生处和院领导能及时掌握学生的到课率，可以对学生进行有效的管理。管理员可以通过数据库对一卡通进行管理，包括办理遗失及修改卡号。
3.3 远程维护
多媒体教室由于使用频率高且经常需要连接互联网或教师使用U盘极易导致计算机感染病毒造成操作系统的瘫痪从而影响教学。人工杀毒、安装操作系统或教学软件对于大量且分散的多媒体教室而言，工作量非常大。通过远程维护管理维护平台可以通过升级中心服务器及时对病毒库进行升级。管理员也可以通过远程控制系统查看“黑匣子”即Windows日志，通过远程查看Windows日志，快速找出导致Windows出现问题的原因。列出了机器的所有日志记录信息。在查看日志对话框中分别列出了应用程序日志(Application)、安全日志(Security)、系统日志(System)等标签页。通过了解这些情况后管理员可以针对问题轻松的维护机器。如果系统瘫痪不能进行操作，管理员也可以通过校园网运用GHOST应用程序进行远程克隆恢复系统。
若是教学过程中其他设备出现了故障，教师可以通过多媒体教室的呼叫报警系统，与主控中心的管理员进行对话联系，管理员可以通过远程控制软件，直接接管多媒体教室的PC、鼠标等设备进行远程协助、指导操作，及时解决计算机或其他设备的操作问题。
4 结束语
通过基于网络平台多媒体管理与维护系统可以集中控制，实现远程监控、网络门禁、远程维护等功能，不仅解决了教学过程中出现的一些常见问题，为教师提供一个良好的教学平台，减少了教学事故的发生率，同时减少了管理人员的劳动强度，为设备维护人员提供及时的维护信息，同时学校也能及时掌握教学动态情况。
参考文献
[1]朱晓蕾.基于客户/服务器模式的远程控制系统[J].计算机工程与设计，2004，25(5).
[2]徐明.基于单片机控制的远程通信[J].工矿自动化，2002(3).
多媒体教学系统设计方案范文第5篇
关键词：教育生态观念；教学设计；外语教学；
作者：康淑敏
一、引言
教学设计作为一种面向教学系统、解决教学问题的活动，必须结合学习与教学理论，对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等进行科学规划，创设有效的教学程序，从而优化教学效果。但是，笔者通过调研发现，高校外语教师的教学基本上属于经验型的个体备课式设计，存在一定的实践缺位现象，主要表现为以下几方面：一是课程内容局限于相对固定的教材，缺乏教学资源的有效整合与利用；二是教师普遍重视知识的系统传授，忽视知识的认知情景设计及其在教学过程中的动态生成；三是课堂教学过分依赖教学媒体，把视听觉媒体当做简单的播放工具，未能充分发挥教学媒体的认知功能，教学的情境化思维空间受到限制。毋庸置疑，这种较为封闭、自上而下式的教学方式会导致内容传授与信息交换的失衡以及学生能力培养的欠缺，不同程度地影响教学效果和质量。有鉴于此，本研究尝试从教育生态视角探索外语教学规律，以教学的过程性要素(教学目标、教学环境、教学活动、教学评价等)为切入点进行系统的课程教学设计研究，建构外语教学设计框架，以期为教学实践提供依据和参照。
二、教学设计发展现状
教学设计是伴随着媒体技术的普及和系统科学理论在教育领域的应用而发展起来的一门实践性很强的学科。从理论上来讲，教学设计是将教育教学理论、学习理论、传播学理论等基础学科的研究成果应用于教学系统的“规范科学”(Dick&Carey1996；Reigeluth&Nelson1997)。从实践上来讲，教学设计是一项依据教育原理和教学理念对教学进行合理规划与安排的创造性活动。
教学设计起源于20世纪60年代的美国，经过半个世纪的演进形成了不同的设计模式，主要有“以教为主”的教学设计模式、“以学为主”的教学设计模式和“主导—主体”的教学设计模式(吴军其，刘玉梅2009)。教学设计的类型包括宏观的教学系统设计(如培训或学习系统设计)、微观的针对课程或单元的教学过程设计和基于媒体的教学产品设计(如幻灯片、录音教材、多媒体课件等)，其目的在于提出最优化的教学活动计划方案(Andrews&Goodson1980)。西方代表性的教学设计理论有：Dick&Carey(1996)的教学系统设计模式(SystematicDesignofInstruction)、Merrill(1983)的成分显示理论(ComponentDisplayTheory)和Reigeluth(1983)的精制理论(ElaborationTheory)等。这些理论具有相对稳定的设计模式结构和程序，为专业人员提供了一整套的教学系统设计技术指导。随着教育心理学理论和现代新技术的发展以及人类对教育认识的不断提高，教学设计理念不断更新和发展，经历了体现科学理性的规定性教学设计到体现价值理性的人本主义教学设计和基于现代信息技术的建构主义教学设计的发展历程(康淑敏2009)。教学设计研究的内容越来越丰富，越来越注重跨学科研究和跨领域应用，呈现出由处方式、去情景化(decontextualized)的教学设计向基于资源的开放学习环境设计和基于问题或项目的学习设计转变的发展态势(Jonassen1996；Roblyer2003；Siemens2007)。
我国的教学设计研究起步较晚，直到20世纪80年代中后期才引入西方教学设计理论。除教育界学者引介、撰写相关专著与教材或之外，外语界学者在教学设计研究方面也取得了一些进展。在大学英语教学媒体使用方面，陈坚林(2006)对计算机辅助外语教学进行了较为深入的探讨，提出了以创建教学环境为切入点的媒体整合建议；刘晓玲(2009)根据认知学习理论提出了多媒体外语教学设计的原则；贾巍(2011)对生态化外语教学媒体环境建设进行了探讨。在基础教育方面，陆锡钦(2004)提出了中小学英语教学中的真实性任务设计理念；鲁子问、康淑敏(2008)主编了教师教育精品教材《英语教学设计》，为中小学教师提供了英语教学设计的理论与实践案例；李玉梅、段文涛(2009)通过对教学设计案例的反思探讨了教学设计的内涵及其构成要素。总体而言，虽然以“教学设计”为关键词的研究文献数量不少，但真正意义上的外语教学设计研究非常有限，整体上缺乏基于学科专业的本土化理论研究和实践探索。
三、外语教学设计理据
1.理念依据
本研究主要依据教育生态学的理念或思维方式探讨外语教学规律。教育生态学是一门运用生态学原理与方法研究教育现象、探索教育规律的科学。生态是指生物在一定的自然环境下生存和发展的状态(黄远振2007)。生态学是研究有机体与其周围环境关系的科学。根据生态学的观念，生态系统内的因子有机相连、相互作用，具有能量转换、物质循环代谢和信息传递的功能(孙芙蓉，谢利民2006)。与自然生态一样，教育是一个由多种因子有机相连的生态系统，生态因子对教育的发展起着促进或抑制作用。因此，学者们依据生态学生态平衡、协同进化的原理和机制，研究教育与其生态环境之间相互作用的机理和规律。
教育生态学诞生于20世纪70年代的西方。美国学者Cremin(1976)在其《公共教育》一书中正式提出了教育生态学(ecologyofeducation)的概念。随后，英国学者Eggleston(1977)开辟了教育生态学研究的新思路，推出了以研究教育资源为主旨的专著《学校生态学》；美国学者Goodlad(1987)拓宽了研究范围，提出了“文化生态系统”(culturalecosystems)的概念，强调学校应从管理入手统筹各种生态因子提高办学效益。Bronfenbrenner(1979)发展了教育生态学，研究探讨生态环境与人类行为的关系，创建了“人类发展生态学”理论。他把人的发展放在一个多层次的生态系统中进行考察，即小系统(microsystem)、中间系统(mesosystem)、外系统(exosystem)和大系统(macrosystem)，认为人的发展就是与其所处的不断发展的环境之间逐步相互适应的过程(Bronfenbrenner1993)。这一生态学思想在西方得到了广泛认可和应用。Sefton-Green(2006)、Hiller(2009)、Atkiss等(2010)和Burns(2011)等分别借鉴生态学原理针对学校发展、校外资源利用和青年人成长与社会环境的相关性问题展开了研究，使得教育生态学理论在应用基础上实现了纵深发展。
国内教育生态学研究始于台湾学者方炳林和李聪明，他们分别撰写了《生态环境与教育》(1975)和《教育生态学导论》(1989)；随后，大陆学者吴鼎福和诸文慰(1990)、任凯和白燕(1992)、范国睿(2000)等纷纷推出了教育生态学方面的专著。教育生态学主张从教育的生态环境、教育的个体生态和群体生态及教育的生态系统展开研究，探讨教育的发展规律(吴鼎福，诸文慰1990)。教育生态系统结构与功能的平衡发展在于系统内部诸要素的功能发挥，教育资源供应与需求的失衡都会影响教育生态系统的载体———学校以及教育生态系统中的生命体对其具体生态环境的适应和发展(范国睿1997：21-23)。为此，学者们开展了基于实践的理性探讨。关文信(2003)分析了教育生态学基本原理对课堂教学的影响，指出课堂教学监控就是为了调控课堂系统的平衡，实现“为学而设计教”的教学理念。针对虚拟学习环境的生态问题，张立新和张丽霞(2010)提出培育理解包容的文化环境，建立民主和谐的师生关系，形成具有凝聚力的班集体。在促进信息化教学资源的快速发展与创新应用方面，汪颖和解利(2010)提出了信息化教学资源的平衡、可持续发展的对策。相关研究显示，只有在教育生态平衡的情况下，教育才能健康地发展。
教育生态系统的依存共生关系为教学设计开阔了视野。根据教育生态学的观点，我们可以把课堂教学看成是由多因子(师生、教学资源、教学事件等)组成的微观生态系统，具有自然生态和文化生态的双重属性(黄远振，陈维振2010：148)，体现课堂时空内生命体(教师、学生)之间及其与环境的依存性和互动共生关系；教学支持性环境(条件资源、学习氛围、课堂文化等)对学习者的认知心理和学习方式的影响如同生态环境对生物的一样，起着促进或制约作用。
2.设计理念
依据生态系统的动态平衡原理，外语教学设计应注重教学的整体性把握，充分考虑各种教学因素的整体效应和协同作用，注重学生主体性作用的发挥，侧重教学实施过程中各种学习支持性条件(信息资源、任务情境、互动平台等)的创设或提供，以促进教学的有效开展。
1)渗透生态意识或理念
将教育生态系统的整体关联性和动态平衡理念渗透至各个教学环节，充分考虑教学要素间的互动关系以及教学环境对教学的影响，既注重学习者外部生态环境的创建，又关注学习者个体内部情感状态的平衡，建立民主、平等的师生关系，形成互助、共生的课堂文化。
2)坚持开放性原则
建立开放的教学系统，注重资源的优化与生成。一是注重开放性课程资源建设，通过多维资源的有效整合和隐性资源的利用，提供丰富的教学资源保障；二是营造开放、和谐的教学环境(包括宽松的精神环境和心理环境)，使学生在低焦虑度的课堂氛围中分享信息与见解，形成乐于探究、勇于挑战的学习习惯；三是注重多样化的教学组织形式设计，以基于境脉的课堂活动为载体，开放学习方式，使语言内容和形式更加贴近生活实际，便于知识的习得与迁移。
3)贯穿学生中心理念
充分考虑学生的现状(起点水平、已有经验、认知特点和学习需求等)，注重学习主体的能动性发挥和学习的过程体验，保持语言知识输入与语言信息输出的平衡，使学生处于深层次的认知参与和获得多形式的语言领悟，从而实现对知识的深层理解和内化。
四、外语教学设计框架
外语教学设计立足系统思维，体现整体性观念，合理预设教学“终点”，准确把握课程特点和教学要素的互动关系，侧重考虑如何为外语学习提供有效的环境支持、资源保障、活动载体和监控手段，为教学的有效开展提供实施方案。外语教学设计的基本框架模型如图1所示。
1.确定多维度教学目标
教学设计的首要任务是明确教学目标。教学目标是教学活动要达到的预期教学效果或学习结果，是教学实施和教学评价的基础与依据。外语教学目标设计，宏观上应以国家课程标准或教学大纲(如《大学英语教学大纲》(1999)、《高等学校英语专业英语教学大纲》(2000)等)为依据，以培养学生的综合语言运用能力为目的，从横向、纵向层面构建具有达成度的指标体系，制定出符合学习内容和学习者实际的执行目标。
1)知识目标
知识目标是学习者需要“学会”的内容，涵盖不同的维面。以语言课程的知识目标为例，主要包括语言本体知识与语言运用方面的程序性知识和策略性知识。前者是具有规范性、系统化的显性知识，后者是根植于言语行为本身的隐性知识(如文化规约、交际规范等)。制定知识目标时，需要整体把握学科结构体系和课程内容，分析确定学生的起点水平，界定学习内容的范围和深度，明确课程的内容模块及重点，规定知识掌握的程度和具体要求，即课程结束时学习者能够“学会什么，完成哪些任务，达到何种标准”。
2)能力目标
能力目标包括外语的认知能力和运用能力，反映学习者语言习得过程中的认知层次和技能水平。外语的认知能力是外语学习的低阶技能，需要学习者在掌握语言知识的基础上学会“识别、辨认”语言信息，能够“理解”规定的内容，可以从“记忆、理解”层面考虑其在输入性技能方面应达到的认知能力。外语运用能力反映学习者在语言产出方面的语言知识迁移能力，可以从“应用、分析、评价和创造”等层级考虑。能力目标的表述需要明确学习的任务层级和具体的目标要求。如果教学目标只是为了让学生“保持”所学的知识，可使用如“学会识别、确认”等记忆类词语表达；如果教学目标旨在促进知识的迁移，教学目标的陈述就应该使用“学会解释、区分、说明、评判、生成”等词语；应使学生明晓达到学业要求的具体表现，包括学习过程中的行为表现要求和展示学习结果的行为标准或能动体现。
3)文化意识目标
所谓文化意识，就是外语学习者应具有的文化敏感性，尤其是对异国文化的敏感性，即能洞察或意识到异国文化与本族文化的差异，且能从他民族角度感知事物、思考问题，并能选择与之相适应的方式进行交流。文化意识的设定，宏观上应侧重考虑如何根据课程教学内容开展文化教育，使学生学会汲取文化智慧、形成本族文化自觉和他族文化意识；微观上，应重点考虑如何从文化表征切入理解文化内涵，从文化特质解析理解不同文明的表现形式，从深层文化分析理解文化间的差异，从交际文化视域提高学生的文化敏感性(康淑敏2010)。
4)情感目标
情感是一种影响、调节个体行为的内部状态和外在的反应倾向。积极的学习态度和主动参与的课堂行为均是情感发展的具体表现。这些外显行为反映学生内心的准备状态，体现学生价值标准的内化过程。情感目标的设计需要考虑态度、兴趣、适应方式、欣赏水平等方面的内容，说明通过何种方式使学生获得何种情感体验(如通过学习任务中的成功期待提高学生的自信心和自我效能感等)，形成什么样的学习个性化品质(如学会尊重、自我调控、善于合作、乐意分享等)，可以通过描述反映思维运行的程序和方法来陈述，使情感目标显性化，达到调控学习意愿和学习状态的目的。
值得注意的是，虽然情感目标不是学科教学的直接目标，但情感是学习的动力，“所有的学习都发生于学生的态度与感受之中”(盛群力等2009：230)。因此，对于情感需要给予足够的重视，并进行长期的培育和养成教育。此外，教学目标的设定不能成为规定性的指令，应为教学中各种可能的生成做好准备或留有余地(谭泽宇，林铭2009)，以实现教学预设与生成的契合。
2.创设生态化教学环境
生态心理学创始人Gibson(1977：67-82)认为，环境因素可以直接给人的感知和行动提供认知给养(affordance)。给养就是自然环境与行为者之间的一种关系，它可能是显性可见的，也可能是隐性可知的。环境中的给养或线索能够唤起人的某种反应或行动，即感知驱动行为(Greeno1994：338)。因此，我们应充分考虑环境要素(条件资源、学习氛围、课堂文化等)对学习者认知心理和学习行为的潜在影响，为有效学习提供资源、工具、人际关系等方面的支持。
1)提供支持性学习环境
所谓支持性学习环境，就是为教学提供足够的条件支撑，包括课程资源和工具性资源的学习环境。课程资源对外语学习者来说至关重要。没有充足的语言资源，难以进行有效的语言输入和语言产出，“语言学习效果很大程度上依赖于所接触的语言的量和内容”(Spolsky1989：166)。因此，丰富可及的课程资源是实施教学的重要条件和保障。工具性资源是教学过程中多维信息传递与交换的媒介和基础。现代信息技术的普及为外语教学提供了便利的认知工具和辅助手段，教师可以利用信息的多种承载形式(文字、声音、图形、影像等)创设教学情景，把课程内容的难点和筛选的附加内容加工成多媒体教学资源(PPT、CD等)，进行形象化信息展示，形成足够的课堂信息输入；也可以利用现代信息技术创设虚拟学习环境，为学习者提供信息化学习资源共享平台，学习者可以随时进入虚拟学习社区，浏览目的语学习资料和相关信息，进行非线性学习和在线交流与沟通，以培养用外语获取、处理和交流信息的能力，并满足学习者个性化的学习需求。
2)营造宽松的心理环境
宽松的心理环境可以活跃思维，有利于批判性思维的培育和探究习惯的养成。心理学家勒温(Lewin)认为，每个人都有与外界保持平衡的心理空间，它随着外部环境因素的变化而改变(任凯，白燕1992)。课堂上人际交往的精神环境直接影响学生的学习情绪和状态。教师应善于营造低焦虑度的课堂文化———和谐的课堂氛围、平等的师生关系和支持性的教学情景，允许不同见解的自由表达，使学生的主观能动性和创造性得以充分发挥与展示；同时善于观察捕捉教学过程中学生的心理变化，了解和满足学生的心理需求，使其能以饱满的热情进入学习状态。
3.创建真实性教学资源
真实性教学资源是指源于现实生活或自然的语言使用环境的语言素材(Widdowson1978)，通常以纸质材料、音像载体(电视、CD光盘等)和网络多媒体形态存在。真实性外语教学资源主要体现在教学材料的真实性和课堂言语活动的真实性两方面。真实的教学材料语言规范，可以为学生提供语言范例，使他们能够学习地道的语言表达方式，领会现实生活中的语用规则。真实的言语活动可以提供使用语言的实际场景和机会，有利于学生形成较强的语感和语用能力。
1)优化文本资源
文本资源是指以语言符号为主的纸质文献资源，如传统的纸质教科书及相关参考资料。教材是基本的课程教学资源。选用优秀的外文原版教材是了解学科学术前沿的有效途径，但原版教材通常是为本族语学习者研发的，其结构体例并不完全符合外语教学的要求，有必要在开发的基础上对原版教材进行创造性使用：对某些章节进行合并归类，同时吸纳其他书籍中的章节和最新知识内容，添加相关背景信息，增补相关语言素材；注重课程内容与社会生活的联系，使之更加符合中国学习者的认知特点和知识结构需求。
2)整合数字化资源
数字化资源是指由文字、声音、图形、图像等多形态集成的图文并茂的电子信息素材。网络汇集了大量的文本、超文本、视听资料和动画素材，形成了高度综合集成的数字化资源库，为外语教学资源的建设与共享提供了良好的条件和基础。教师可以根据教学需要，从网络和视听资料(CD光盘、电影、电视节目、广播录音等)中筛选适合度高的教学素材作为课程的拓展资源融入课程内容，供课堂教学参考使用；也可以提供辅助材料和相关网站信息供学生随时查阅，增强学生的语言认知深度与广度。
3)发掘隐性资源
隐性资源是指特定教学氛围所生成的动态资源。隐性教学资源的产生取决于学习者个体的背景信息、独特的师生关系和特定的教学活动等境脉因素。课堂教学是多种教学要素交融的互动过程，学习者个体不同的学习经验和社会阅历在信息沟通中促成多种视界的汇聚融合及观念的碰撞更新。这种伴随教学情景形成的瞬间状态和行为、新观点、新见解等都是隐性教学资源的组成部分。教师应善于运用教学机智对教学中的偶发性因素做出敏捷的反应，引导思维展开的方向和知性行为的发生，并能以宽容的态度、开放的心态为学生创设宽松的心理环境，鼓励、容纳不同的见解和想法，以促进情智交融、思维共振。
4.设计情境化教学活动
情境化教学活动是指教学活动设计要充分考虑学习任务与现实生活的关联性，将活动置于情境脉络之中，使学生更好地感知语言、汲取信息。学习是一种有目的的认知过程，情境可以成为认知的基础或前提(Brownetal.1989)。情境化学习对于缺乏自然语言环境的外语学习者来说，尤为重要。学习者的内部因素(认知、情感等)和外部因素(语言环境、社会背景等)都对知识的理解与内化产生直接或间接的影响。情境可以帮助语言学习者与其头脑中储存的相关信息(语言结构、话题类型、文化背景等)产生联系，形成对新知识理解和摄入的基点。情境化教学活动的设计在于通过多种情境(问题情境、任务情境、虚拟情境等)的创设和背景信息的提供，促进学生思维能力的发展和新知识的内化、迁移。
1)注重情境化教学内容的输入
语言的产生和运用取决于语境。语境是由主观因素和客观因素形成的言语环境(王德春1997：235)。主观因素指的是语言使用者的身份、性格、修养、心情等个体因素；客观因素指的是语言使用的地点、时间、场合等场景或背景因素。这些因素构成了语言使用的现实环境，对言语活动产生直接影响。教师可以根据教学内容创设多形式的背景信息输入，让学生了解生成语言的背景因素；可以节选录音、录像和电影的内容提供现场语境和交流语境，让学生感悟目的语的真实表达特点和风格，感受信息交流的社会环境对言语的影响，体会语言的运用规则和社会交际规范，形成对语言感知和语言运用的真实体悟；也可以利用多媒体技术、教学软件等展示文本的背景知识和超文本的信息链接，为学生提供目的语文化语境和互文语境，使背景信息显性化，避免因跨文化背景知识缺失而造成理解偏差。
2)注重情境化学习活动的运用
基于境脉的活动或任务容易激发学生的学习兴趣，使他们产生探究欲望，形成对语言学习的过程体验，加深对目的语内涵的领悟。情境的选择应符合或接近语言使用的真实条件或交际任务，以便形成有效的语言输入和知识积累。活动的类型设计可以是问题探究，也可以是案例分析，还可以是专题研究，使学生以个体、小组或班级的形式走进任务，在过程体验中获得语言知识、形成语言感悟。
3)注重课堂瞬间情境的利用
由于学生个体的千差万别和教学情境的瞬间变化，教师需要娴熟掌控教学过程，巧妙利用互动中的自然情境引导学生对某一问题进行深入思考与探讨，促进思维的拓展和发散。这种顺势展开的学习活动一方面可以自然连接相关信息或知识，拓展知识的广度和深度；另一方面可以引领学习进程，更好地激发学习者的学习意愿和认知需求，促进知识的内化和能力的生成。
5.实施发展性教学评价
所谓发展性教学评价，是指评价以促进课程和师生发展为目的，分别从教与学的角度对教学实施过程及实施结果进行检验，通过学习行为变化检验学习进度和效果，以学习成果质量检验教学任务的完成情况和教学目标的达成度。发展性教学评价强调师生双方的共同参与和对教与学质量的自我检验，形成过程监督、实践反思与改进提高的良性循环。
1)基于过程的评价：将评价嵌入教学过程，关注学习者的行为表现和能力发展，采取等级式或描述性量表的形式记录、考察学习行为的表现水准和情感意志层面的表现程度。学习行为表现具体体现在课堂参与程度、学习态度、学习热情和学习主动性等方面，需要通过综合判断学生的学习状态及情感目标的达标情况来评价。言语表现行为反映学生的语言能力和发展潜力，可以通过语言任务的完成程度来评价。对外语学习者来说，能否得体地使用外语完成特定的任务，是衡量其语言能力素质的重要标准，多种形式的口头作业、课堂发言、专题讨论、即兴表达等都可以用于判断学生的语言能力状态，诊断其存在的问题与不足。这种形成性评价方式对教学实施、学习行为可以起到监控和督察作用。
2)基于绩效的评价：以成就目标为基准，以教学任务完成的质量为依据，判断学习和教学目标的实现程度。这种评价有两种类型。一是成果展示式评价。“成果”源于具体的学习任务。设计个体书面作业和小组活动任务，通过学生的完成质量来评价学生知识的掌握程度以及运用所学知识解决实际问题的能力；也可以让学生提供最能反映他们学习结果或技能的积累性成果作为评价的依据。二是总结性评价。作为传统的评价形式，期中检查、期末考试以及个别情况下组织的主题式小测验或单元测试等都是检验学业达标与否的基本方法和手段。这类评价需要结合基于过程的评价情况综合判断学生是否达到目标要求。
3)基于反思的评价：从教与学两方面对教学实施状况和学习结果进行综合判断或考量。在整个课程实施过程中，教师一方面需要引导学生主动监控学习过程，不断反思个人的学习行为和结果；另一方面需要不断审视自己的教学设计方案、反思教学行为、修正和完善教学实施方案，最大限度地促进教学目标的生成与达成。这一过程也是师生自律的一种形式，旨在通过过程性监控确保教学质量和学习效果。
五、结语
