多媒体教学技术基础教学

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摘要：多媒体技术具有整合性、集成化、多维式、数字化和分布式等技术特点。多媒体教学是在这些技术特点的基础上实施的。多媒体教学技术不仅依赖于计算机技术，而且还要考虑学习者的心理特点和教育学基础。多媒体计算机技术可以使家用电脑用声音媒体、光学媒体和动画媒体来交换信息，它在教育中有着广泛的前景。在教育中应用多媒体技术，应开发多媒体教学软件，注意应用创作工具和虚拟现实等技术。

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关键词：多媒体教学；多媒体技术；计算机技术；心理学；教育

多媒体教学的发展，与其技术的发展有直接关系。在一些相关论著中，学者们更多的是对多媒体教学技术的论述，强调的是技术，而很少涉及学习者和教育者这样的“人的因素”。虽然对多媒体教学技术的研究是不可缺少的，但是探索多媒体教学的心理机制和教育基础则更为重要，因为人类是以完全不同的方式来加工多媒体教学的。只有这样，才能在多媒体教学中考虑学习者和教育者的主体性。

一、多媒体教学技术及其计算机基础

多媒体与多媒体技术应视为同义词。关于多媒体技术的特点虽然还没有形成共识，但是，也有一些基本的共同之处。早在1996年，吴炜煜先生在《多媒体世界》撰文提出了多媒体五大特点：1.将不同的媒体数据都表示成统一的结构码流；2.实行新的技术标准体制，以适应系统级集成和规范相关产品的性能指标；3.建设“全球信息高速公路”；4.应用“双向性设计”，统一信息提供者、接受者和控制者的关系；5.赋予信息系统对客观世界信息的自然模拟与处理能力。［1］华中师范大学傅德荣教授认为，多媒体特点主要有：1.整合性，通过计算机实现多种单媒体的整合；2.数字化，将各种单媒体变换成数字信息，读入计算机进行统一的整合，数字化技术是多媒体技术的一种基本技术；3.交互性，交互成多媒体系统；4.超媒体，是一种网状式的结构形式。［2］3黄孝建先生主编的《多媒体技术》一书指出，“多媒体技术是一种能同时综合处理多种信息，在信息之间建立逻辑联系，使其集成为一个交互式系统的技术。”“多媒体的关键性在于信息载体的多样性、交互性和集成性。这也是多媒体技术研究中必须解决的主要问题……多媒体系统一般具备如下功能：捕捉、操作、编辑、存储、呈现和通信，为用户服务。”［3］

根据以上关于多媒体技术的几种观点，我们认为，多媒体技术主要有5个特点：一是整合性。多媒体实时地综合，把文本、图形图像、声音、动画以及视频这些媒体中组成两种或两种以上的结合体，为的是借鉴各种媒体的优势，形成一种在功能上更加完善的体系。二是集成化。多媒体表示的并不单纯是信息的多样性，而是通过多种媒体表现、多种感官认知、多种仪器设备、多学科汇聚、多领域应用等交互作用，集成信息码流、设备控制、人与客观现实关系的一体化。三是多维式。多媒体是趋于人性化的多维信息处理系统，目标是要尽可能实现让人类在现实生活的自然环境下，保持信息交流的高保真效果、通信带宽和交互控制能力。四是数字化。多媒体具备数字化处理系统，其信息是一种数字化的信息，其信息结构是一种超媒体的网状式结构，所以高速宽带网络支持多媒体通讯和资源共享，建造全景化虚拟世界数据库成为现实。五是分布式。目前，多媒体技术正朝着分布式的方向发展。分布式多媒体是一门综合性技术，它集计算机的交互性、网络的分布性和多媒体信息的综合性于一身，突破了计算机、通信等传统产业间相对各自独立发展的界限，是计算机和通信领域的一次革命；分布式多媒体的发展涉及两个关键性的技术问题，一个是多媒体网络技术，网络的频宽、信息的交换方式及网络的高层协作，这直接决定着网络质量；另一个是数据压缩技术，使信息量巨大的多媒体数据、特别是视频和声频数据得以在网络上传输；分布式多媒体向社会提供全新的信息服务，使用户不但可以选择播放的节目以及内容，而且还可利用此系统得到诸如咨询、交流等信息服务。多媒体教学正是在上述5个技术特点的基础上实施的，这些技术特点，为我们提供了教学领域内各种综合性的信息服务，并帮助地理位置不同、时间安排不同的用户，克服各种障碍来共同完成教学任务。由此可以看出，在对多媒体教学技术及其计算机基础的理解中，我们不仅要重视计算机的技术，而且也要关注人与机器的关系、人性化的系统和用户至上的观念。

多媒体并不是多媒体计算机的代名词。多媒体计算机只是多媒体的一个特例。［4］它既有计算机的显著特性，又有多媒体的功能，所以学校进行多媒体教学时，通常以多媒体计算机为载体。然而，多媒体计算机仅仅是多媒体系统中的一个分系统，因此，它常常被认为是多媒体中的一个典范，或者说是多媒体的一种狭义的范畴。

多媒体教学为什么要应用多媒体计算机？计算机虽然也是单一的媒体，但它同电视、音响的不同之处就在于它具有强大的扩展性。就目前的科技水平来说，只要在计算机内加上适当的部件，就多了相应的媒体功能，对于多媒体教学来说，非常简便、经济，更重要的是它还能“胜任”多媒体教学的功能，是不可多得的优质的技术设备，必然被学校广泛应用。多媒体计算机正在以我们无法想象的速度发展。其主要作用是让计算机的使用和操作更加接近于人们的日常生活，使人们在日常生活中用各种各样的媒体交换信息。如使用纸张、广播和电视交换新闻、消息和知识。多媒体计算机技术可以使家用电脑用声音媒体、光学媒体和动画媒体来交换信息，它在教育中有着广泛前景。在多媒体教学中，它主要通过文字、声音、图形图像以及视频与动画这4个方面媒体的形式呈现出教学软件，掌握这四方面媒体的制作，成为制作多媒体教学软件的基本技能基础。

二、多媒体教学技术及其心理基础

从媒体技术的基础来分析，多媒体教学技术离不开视觉媒体技术、听觉媒体技术和触觉媒体技术等。多媒体信息是这些媒体信息数字化后整合而成的，如前所述，数字化技术是多媒体技术的基础技术。在数字化的过程中，各种单媒体有各种不同的国际标准，然而，如果重视“感觉通道说”［5］，那么就要在探讨这几个方面的媒体技术问题的同时，必须揭示使用者（尤其是学习者）的感觉、知觉的心理机制，特别是人的视觉和听觉特征。

多媒体教学技术的出现扩展了人们用视觉模式呈现材料的具体途径。视觉材料包括文本信息、图形图像信息、视频信息。这些信息通过视觉媒体技术数字化后整合为多媒体信息。在这个过程中，我们对其技术上要作四点说明：第一，视觉媒体是一个非常复杂的信息系统。文本信息是文字信息的集合，它既是一种符号系统，又具有颜色、大小和种类等特征；图形是点、线、面、体等信号的集合，以面为例，不仅指一般的平面图，还包括曲线、地图、设计图等；图像是静止图像和活动图像的集合，所谓视频信息就是活动或运动的图像信息，它由一系列时间轴（周期）呈现的画面构成。第二，视觉媒体信息的数字化是根据上述各种视觉媒体信息的特征进行的。不管是文本信息还是图形信息，它们的数字化都是各自按编码的国际标准完成的。第三，视觉媒体的各种信息根据不同信号实现数字化。静止图像是一种二维信号，先要经过扫描转换成一维信号，再经过采样、量化、编码实现数字化；活动图像的视频按一幅一幅的静止图像以一定周期展示，每一幅的数字化方法与静止图像类似。第四，视觉媒体信息处理是一种按照物理学原理进行的技术。它们都是利用光电和电光转换原理，把光学图像转换为电信号进行处理后再还原为光图像。

为了使

多媒体教学技术的视觉材料更容易被学习者所接受，就必须要顾及人的视觉心理基础，也就是说，上述视觉媒体技术只有通过视觉心理机制才能实现多媒体教学的目标。这里，我们也要强调四点：第一，多媒体技术要考虑光的物理三属性所引起的视觉的三种心理机制。视觉的刺激是光，光是电磁波，电磁波的范围很广，而人可见的电磁波只占电磁波的一小部分。波长不同，会使我们在视觉上产生色调的差别，从而产生不同的色觉。色觉不仅取决于由波长所引起的色调，还和主观感觉的明度和饱和度有关。明度是对光波强度（振幅）的反应，饱和度则由物体发射或反射的光的纯度来决定。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要处理好可见视觉、色调、明度和饱和度这几方面的关系。第二，多媒体教学技术要考虑对感光物质的视觉感受器心理机制。视觉感受器的真正感光器官是视网膜上的一些细胞，其中锥状细胞感觉颜色，棒状细胞感觉明度，这两种细胞中感光物质的化学性质不同，光使这些物质分解，色素被漂白，从而刺激了感受细胞的膜，引起神经冲动。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要研究这两种感光物质的化学性质。第三，多媒体教学技术要考虑视觉过程，即眼睛看东西是一个编码过程，视网膜上的不同感受野在视觉中枢有不同的神经细胞，各有其功能，不同的细胞对所刺激信息系统的不同特征分别反应，并像计算机那样编码，这种编码实际是对一些图像的辨认。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要利用好视觉感受野与信息的特征。第四，多媒体教学技术要考虑各类视觉现象，特别是决定视力高低的视角、强弱光下的适应、视觉后暂留的后像、不同背景的视觉对比、不同明度下对不同光波长的感受性等等造成视觉的各种差异。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要运用各类视觉现象产生的规律。在多媒体教学技术中，视听是紧紧地联系在一起的。在计算机环境下，眼睛知觉动画图像，耳朵则知觉解说语言；在演讲的情境中，视觉通道加工投影仪上幻灯片的内容，听觉通道则加工演讲者的声音。听觉材料主要是声音，包括语言信息、音乐信息和效果声信息。这些信息通过听觉媒体技术上数字化后整合为多媒体信息。在这一过程中，我们从技术角度作如下三点说明：第一，声音信息尽管是一种一维的模拟信号，它可以通过采样、量化、码字分配实现数字化，但它比文本信息的数据量要大，通常采用呈现声音和声音合成技术。第二，声波是起源于发声体的振动，在弹性媒质中传播的是一种机械波。它在气体或液体媒质中传播的是纵波，在固体媒质中传播的则是纵波、横波或两者的复合。声音信号有时域特征、频域特征和声色与失真特征。第三，声频或音频是人耳可闻的振动频率，频率范围每秒钟约为20-20000次（赫兹），声频信息数字化后其数据速率大、保真度好和动态范围大。当然，对于不同类型的声频信号，其信号带宽是不同的，电话、调幅广播、调频广播和激光唱盘等的声频信号是有较大区别的。随着声频数字化的发展，压缩编码技术是多媒体教学技术的关键之一。

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要使多媒体教学技术的听觉材料被学习者更容易接受，也必须顾及人的听觉心理基础。这里，我们仅作两点分析：第一，多媒体教学技术要考虑声音的物理三属性所引起的听觉的三个特征。正像光有三种物理属性一样，声音也有三种属性，即振动的频率、振幅的大小、基音与陪音的倍数配合关系，以及所产生的听觉的音调（或因高）、音强（或响度）和音色的三个特征。人对不同音调的感受性是有差别的，尽管声频在20-20000Hz范围，但声频为1000-4000Hz之间音调感受性较好（即阈限较低），这是由于耳膜神经纤维承担的振动频率所决定的。测量音强的方法以分贝（dB）为单位，这是物理学与心理学都认可的，即两个声音之间的强度比率为1∶1.26（1分贝），因为1.26是能清楚辨别出两个声音振幅大小的区别。人的音色是由基音和陪音的不同比例的配合决定的。在音调和音强相同的情况下，人们之所以能够分辨出是哪种琴所演奏的曲子，正是由于不同琴的基本振动（基音）与分段振动（陪音）的比例是不一样的，这种比例成整数倍数为乐音，不成整数倍数则为噪音。所以，多媒体教学技术在听觉媒体设计上要利用好音调、音强和音色的三个特征。第二，多媒体教学技术要考虑听觉的感受野。因为听觉神经细胞是有分工的，研究指出，听觉中枢神经细胞有40%只反应噪音而不反应乐音，另外60%的神经细胞对乐音的反应也有分工。［6］冲动频可以出现在声音的出现时，可以出现在声音消失之后，也可以出现在声音出现和消失的一刹那；可以在声频降低时发生变化，也可以在声频升高时发生变化。一句话，听东西也是一个编码的过程，即在听觉的范围内也会有视觉中那种感受野的情况。由此可见，听东西绝不是简单的录音，听觉过程是有分工的，是一个侦察器在那里侦察。所以，多媒体教学技术在听觉媒体设计上要揭示听觉感受野，以及反应乐音与噪音信息的特征。

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由此可见，我们在分析多媒体教学的相关技术的同时，也要注意学习者的心理基础，因为学习者是以特有的心理活动的方式来加工视觉和听觉等媒体信息的。

三、多媒体教学技术及其教育基础

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在教育中应用多媒体技术，首先是多媒体教学软件的开发，此外，创作工具和虚拟现实等技术也在教育中应用。每一种技术既为教育服务，又有其教育的需要和基础。由于教育对象是人，所以在教育中不管怎样去应用多媒体技术，都要体现每一种技术为人服务，并把学习者和教育者的要求作为出发点。

多媒体教学软件是为教育制作的以计算机为基础的教育应用软件，它包括计算机辅助教学软件、计算机管理教学软件以及应用于教育的图标统计类等的实用软件，其中多媒体教学软件是核心技术。多媒体教学软件的开发，是一项对视觉媒体、听觉媒体和触觉媒体数据加以分析、处理和编辑的过程，这个过程包括两个环节，即设计和制作。在多媒体教学软件的开发设计中，有一个编写稿本的重要技术。傅德荣教授在《多媒体技术以及教育应用》

一书中设专章论述这个问题。他指出，“稿本是表示多媒体教学软件内部结构的各种文档的总和。它是一种多媒体文档。编写稿本的实质是多媒体教学软件的设计”。［2］230这个设计包括三个方面：一是总本设计，涉及内容结构分析、开发策略、超媒体的结构框图和制作原理等；二是详细设计，设计超媒体结构设计、人机界面设计、学习流程设计和框面设计；三是媒体数据设计、涉及静止图像数据设计、视频图像数据设计，动画数据设计和声音数据设计。稿本编写体现出工作的计划和制作的蓝图；成功的稿本编写是多媒体教学软件开发成功的一半，多媒体教学软件就是根据稿本进行制作的。与此同时，多媒体化的教学设计把活动分为三种类型，有课堂型、课外型和知识扩展型。多媒体教学软件设计要从教学实际出发，根据这三种教学模型编制教学软件，前两种属于课程软件，后一种属于参考软件。多媒体教学软件的制作，既需要有多媒体计算机等硬件环境，又需要有多个媒体数据整合而成的软件环境。在制作中，有一个立项、写本、编辑、加工、整合等开发流程；要使用某种算法语言和各种工具的两种方法，强调坚持教育性、可调节性、因材施教和非结构化教材等原则；制作成果是课件，也就是说，是有关课程某一部分内容的多媒体教学材料（包括教科书、参考书、录音带、录像带、幻灯片、影片等），是专为教学活动设计的计算机软件（包括用于控制和进行教育活动的程序，帮助开发、维护程序的文档资料，帮助教师和学生使用程序学习的课本和练习册等）。多媒体教学软件的开发，体现了多媒体技术是计算机教育的最佳手段。因为多媒体教学软件形式丰富多彩、趣味性强，符合学生心理特点；形象直观、生动、活泼，易于理解；有着丰富的教学资源，特别是和国际联网，以获取最新资料；改革教学模式，呈现交互式的教育方式；体积小、分量轻的光盘能容纳庞大的信息等等。多媒体教学软件的开发尽管有一些妨碍教师主导作用的负面影响，但它是各级各类学校教学的需要。现代教育对学习者记忆与学习的要求、师生互动组合方式的要求、个别化教学与因材施教的要求、不同教学环境、不同教学模式的要求等，这些都为多媒体教学软件开发奠定了教育基础。

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多媒体创作工具是指能够集成处理和统一管理文本、图形、静态图像、视频影像、动画、声音等多媒体信息，使之能够根据用户的需要生成多媒体应用软件的编辑工具。当前，多媒体创作工具的种类归纳起来主要有以下三种类型：一是交互式流线或图标编辑控制型，编辑人员按照脚本的要求将选定的不同类型的图标根据需要一一放置于流线上进行编辑。二是描述式页控制型，将多媒体素材根据需要编辑在一幅画面之中形成一页书，再将页与页之间按一定的调用关系联系起来以形成一本书的概念，不同页之间根据需要交互性地呈现即形成多媒体应用软件。三是时间流程型，这类工具在编辑信息时显示出较强的时间前后顺序，即时间流程（TimeLine），主要用来编制一些简报类的程序。编制一个优秀的教育软件，我们需要了解诸如软件的使用体、运行环境等问题。其中关系到软件成败的一个重要因素是要了解创作工具的特点，这样，才可根据需要有目的地进行选择。多媒体创作工具与其他工具软件相比，具有以下特点：1.操作简便，易于入门；2.强大的集成性开发环境；3.开发周期的缩短是软件得以投入运作的最好方式；4.具有极大的扩充功能。在软件的制作中创作人员一般都追求一种极大的时效比，也就是在较短的时间内，用较少的原程序求得较好的效果、较高的质量、亮丽的界面和较低的运作环境。因此，如何从众多的多媒体创作工具中选择符合自己最满意的多媒体创作系统，直接关系到以上所罗列的各种要求。一般来讲，选择多媒体创作工具时应从以下几个方面进行考虑：对创作人员，要求其个人能力与经验；对多媒体创作工具运行的环境，我们以PC机的环境作为标准。此外，MAC多媒体系统是一种多媒体的典范；由于多媒体教学软件有诸如教育型、演示型、娱乐型、百科全书型等不同类型，因此，对创作工具的选择要求根据具体需要考虑选取不同的类型。因为不同的多媒体创作工具其适用范围是不一样的。综上所述，现在教育系统使用多媒体教学技术，其质量是受多媒体创作过程影响的。目前，为满足大、中、小学制作多媒体教学软件的需求，在制作软件时需按要求选取适当的创作工具，提高制作人员的业务素质，才能做出质量较高的教育软件。

虚拟现实是一种人和计算机接口的技术，亦称“灵境技术”。它是利用计算机生成一种高度逼真的、模拟人在现实世界中进行视、听、动等行为的虚拟世界。虚拟现实不仅能够展示现实世界的各种现象，而且还能实现现实世界难以实现的特征。虚拟现实通过多种传感设备，使人有很好的临场感，产生身临其境的体验。虚拟现实技术实现人与虚拟环境的自然交互，实现对虚拟系统的自主控制，实现感知的现实、操作的现实和运动的现实所构成的三要素。这里要强调传感设备。它有显示和呈现视听感知现实的立体头盔等设备；有输入人体对虚拟现实操作行为的数据手套等设备；有通过合成和传递方式实现运动现实的计算机模拟等设备。这些传感设备，既有穿戴在人体上的装置，又有设置于现实环境中的传感器，如摄像机、声响设备、远程传感设备等。虚拟现实尽管经费昂贵且有一定实验的危险性等，但作为多媒体教学的一种技术，它在丰富学习环境、为学生扩大知识信息、提高实践能力、增强创造才华等方面还是有教育价值的。虚拟现实的出现，是教学训练、特别是复杂技能和特殊专业训练以及教学评价的需要。如果有条件，教师也可以使用。不少现代教育，如建工、医学、航空、航天等专业的教学，若采用虚拟现实技术，对提高教学教育质量会有很大的帮助。所有这一切，都为虚拟现实技术奠定了教育基础。

［参考文献］

［1］吴炜煜.多媒体技术导论［J］.多媒体世界,1996(1):11-13.

［2］傅德荣.多媒体技术及其教育应用［M］.北京：高等教育出版社,2003：3.

［3］黄孝建.多媒体技术［M］.北京：北京邮电大学出版社,2000：2.

［4］林众,冯瑞琴.计算机与智力心理学［M］.杭州：浙江人民出版社,1997：289.

［5］理查德•E.迈耶.多媒体学习［M］.牛勇，邱香，译.北京:商务印书馆,2006：8.

［6］张述祖，沈德立.基础心理学［M］.北京：教育科学出版社,1987：276.