海宁市紫微高级中学经济实用型教室多媒体系统的研究上传版.docx
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海宁市紫微高级中学经济实用型教室多媒体系统的研究上传版
浙江省高中生“研究性学习”活动成果
结
题
报
告
课题名称:
经济实用型教室多媒体系统的研究_
研究时间:
2013年10月——2014年5月
学校:
海宁市紫微高级中学班级:
高二(11、12)班
指导老师:
夏霖王丽琴
组长:
郭宇凯第一执笔人:
张乐宁
小组成员:
郭宇凯朱鑫烨罗晓娟蔡聪林朱琦超张乐宁
经济实用型教室多媒体系统的研究
【摘要】本课题从经济、实用和易维护角度对教室多媒体系统的结构进行研究,提出了既能顺应信息化时代需要,又能兼顾我国教育投入少,分配差距大,人均经费不足等国情的经济实用型教室幕布中间式、电子白板式和液晶电视式三种多媒体系统设计方案。
【关键词】经济,实用,易维护
一、研究背景
我校教室配有多媒体系统,但多媒体使用中总有很多令人不满意之处。
如投影仪用一段时间后,投影仪的光强很低,但学校总迟迟不肯更换。
电脑每学期至少有一两次崩溃,不是机箱电源烧坏就是主板损坏,不能使用。
为此,我们决定发现与明确教室多媒体系统使用的问题,并寻找解决方案。
通过网上文献调查发现:
①多媒体应用与教学时大势所趋。
随着信息技术蓬勃发展,与之相关的教学工具也逐步升级,其中多媒体应用显得尤为重要。
②我国情复杂。
从表1中可以看出,教育投入是逐年上升。
但分配不均,各地投入量,特别是农村和城市,呈现出较大差异。
如,北京十一中学一间通用技术试验室花费600万,而落后地区一所普通学校所有的多媒体投入都不及其1/10。
我校多媒体出现问题后维修迟缓,主要原因也是办公经费不足。
而且有的地区甚至还没有多媒体教室,对于这部分地区的学生来说,在教育方面是不公平的。
但为什么会出现这种状况?
大部分原因是多媒体的资费过高,投入过大,维护困难。
表1.我国历年财政收入与教育支出情况
为此我们要设计一个经济实用型的多媒体系统。
二、研究目标
根据研究背景,结合实际情况,设计经济实用型的教室多媒体系统应具备以下特点:
1经济性:
适合普通大众学校,更适合教育资源投入较少的学校。
在不减少主要功能的前提下,降低购置成本和维护费用。
2实用性:
在人机关系方面让老师和同学使用多媒体更加舒适,操作更简便,且不减少现有多媒体的各项功能。
③易维护性:
在使用中方便维护,能够尽可能减少维护次数或免维护。
三、研究步骤
我们制定了为期2个学期的研究计划,工作安排如表2所示。
表2.研究进度表
时间
内容
预期目标
参与成员
负责人
2013.10
成立研究小组
确定组长,制定小组规章
全体
郭宇凯
2013.11
收集信息,进行调查和访谈
发现问题,确定研究方向
全体
罗晓娟
2013.12
设计分析
明确设计重点
全体
郭宇凯
2014.03
制定方案
构思、草图
全体
朱鑫烨
张乐宁
2014.04
方案呈现与权衡
对各方案进行比较,分析优缺点
全体
郭宇凯
2014.05
总结整理
撰写研究报告
全体
郭宇凯
四、研究过程
4.1调查及分析
①调查目标:
本校高二年级学生对班级多媒体系统使用情况,本学校多媒体教室成本及维护情况。
②设计问卷。
设计如表3所示问卷。
主要调查高二年级同学使用多媒体的感受。
表3调查统计表
关于教室多媒体体验的调查问卷
1.你觉得投影仪幕布的摆放是否合理?
A.很合理B.合理C.还可以D.不合理
2.你是否有过看不清投影仪文字的经历?
A.经常B.有时C.没有
3.你所在班是否经历多媒体设备维修?
A.经常B.有时C.没有
4.你认为多媒体是否对健康有害?
A.是B.否C.不清楚
5.你认为多媒体设备应该怎么摆放?
③访谈后勤。
访问学校总务主任,调查学校多媒体组成、配置、维护和价格。
④对调查结果进行数据分析,如表4所示。
调查共发放问卷48分,回收48份,有效问卷48份。
表4.调查结果统计表
选项种类
问题1
问题2
问题3
问题4
A
5
※27
15
※23
B
11
15
※20
5
C
7
6
13
20
D
※25
通过结果分析得出结论是:
目前多媒体设备购置成本高、部分设备使用时效率低、维护频率较低、使用者人机关系[1]不佳,见表5所示。
表5.人机关系不合理统计表
人机关系指标
说明
实际场景
高效
图①:
机箱位置低,在使用外接设备时很麻烦。
图②:
投影仪因为中控器的问题和没有遥控板经常要这样开启和关闭。
图④和图⑤:
在操作时必须弯腰,造成使用不便。
①②
健康
图①、图④和图⑤:
人在使用设备时会经常弯腰,容易对腰部构成损伤。
图③:
同学位于主机后和显示器后,一般主机白天是不关的,所以这个位置是电磁辐射较强的区域。
③
舒适
图①、图②、图④、图⑤:
非自然的使用姿势会过早疲劳。
④⑤
安全
图⑥:
狭小的主机舱位于讲台底部,且灰尘较多,导致严重散热不良。
电线杂乱,有些部位破损。
这些会导致火灾事故的发生。
⑥
4.2方案设计
通过对教室多媒体系统分析,得到多媒体系统的组成要素。
对比其他学校多媒体教室,发现主要不同是大屏幕的放置位置和大屏幕的型号。
图2.教室多媒体系统组成
根据调查其中核心问题是大屏幕显示,它影响到使用者的舒适度、效率及前期投入和后期维护。
我们设计了如下三个方案。
①幕布中间式。
重点改善使用的舒适性和效率。
②电子白板式。
重点提升方案①的功能,增加人机交互功能。
③液晶电视式。
重点改善后期维护的经济性。
4.3设计说明
4.3.1方案一:
幕布中间式
图2.幕布中间式效果图
注:
图中代号名称依次为1.投影仪2.线路管3.主机电源4.幕布(灰色方块)5.硬盘(在幕布后)6.黑板7.摄像头(包含辅助光源)(8.综合台(进行课堂演示实验等)9.讲台10.电脑主板11.百叶窗(窗口有防尘网,窗内有小型排气扇)12.音箱13.铁板(安置主板和硬盘,并辅助散热)14.讲台15.显示器
设计在人机关系方面也得到改善。
主要表现在①高效,显示器位于墙壁,usb插口位于综合台上。
这些设计都方便教师进行演示实验和U盘的使用。
综合台上设计了双摄像头,可以从多个角度呈现信息在屏幕上,方便学生观看。
②健康,投影仪更靠近天花板,主机在墙壁上的设计是电磁污染远离人群。
③舒适,显示器位于墙壁,人不用低头观看。
④安全,线路统一置于排线管中,位于墙角远离人群。
其购置成本如表4所示,维护成本如表5所示。
表4.现有多媒体教室配置购置成本表
名称
投影仪
投影仪灯泡灯泡
幕布
集成讲台
实物投影仪
电脑(整机)
中央控制器
总计
成本(元)
3000
1300
600
1000
1500
2500
500
表5.现有多媒体教室配置维护成本表
名称
投影仪
投影仪灯泡
幕布
集成讲台
实物投影仪
电脑(整机)
中央控制器
正常使用寿命(年)
3
0.23(2000小时折算)
10
8
2-3
5
3
维修频率③
1至2年一次
半年一次
3年一次
尚未更换
①
每年4-10次
2年一次
人工费用
包含在材料费中
包含在材料费中
包含在材料费中
校内总务维修②
①
材料费用(元)
100-3000
1300
600
50-500
①
50-1800
500
维修时间
一周左右
一周左右
一周左右
一周左右
①
一周至四周
一周左右
表6.经济实用型多媒体教室系统成本表
名称
投影仪(每台)
投影仪灯泡灯泡(每支)
固定式简易幕布(100寸每块)
摄像头(每2支)
线路管、铁板及安装费
电脑(液晶显示器,硬盘、主板、内存条、电源每套)
综合台及讲台(定制每套)
音箱(每个)
总计
成本(元)
3000
1300
30
60
1000
2500
800
60
4.3.2方案二:
电子白板式
我校在2014年新学期配备了电子白板,它是一种新兴的多媒体教学设备,即在大屏幕基础上增加触控操作,在屏幕上进行输入,与计算机进行交互。
电子白板主要的设备室触摸式白板。
市场上电子白板的价格如表6所示,从表中可以看出电子白板目前的经济性较差。
通过访问校总务主任,我校仅电子白板部分的购置价格就达到约2万元单价。
而且在使用一段时间后的维护项目和维护费用也比较高。
表6市场电子白板价格表
电子白板
价格
功能
鸿合HV-I785
9900
鸿合HV-D6282
12800
浪涛LWB1020
21800
SmartBoardPA342
48000
交互式覆写屏
SmartBoardPX350
60500
交互式显示框
考虑经济性,本方案不使用现在流行的如图3所示电子白板,而是将显示器改为触摸屏,使用者在显示器上进行交互操作,同时把输出结果呈现在大屏幕上。
其他配置与方案一相同。
目前触屏显示器的价格如表7所示。
表7.触屏显示器价格表
品牌型号
屏幕尺寸
价格
操作图示
优派(viewsonic)TD2220LED背光
21.5英寸
1999
4.3.3方案三:
液晶电视式
主要是将投影仪替换成LED液晶电视,同时省去幕布、音响,其他与方案二配置相同。
通过调查发现液晶电视越来越便宜(价格参见表7),功能越来越强大,接口丰富,包括视频、无线电视、有线电视、HDMI接口等。
液晶电视亮度可调节,可视角度接近180°,电视主要部件LED背光可以寿命达到80000至100000小时,是投影仪灯泡2000小时寿命的40倍至50倍。
按每天工作10小时计算,理论上可以使用至少20年。
因为大屏幕电视的价格较贵,通过我们的讨论决定利用分屏显示原理,使用视频信号分配器将源信号分为多路传输给多个终端(价格参见表7)。
表7电视及分配器价格表
名称
规格
价格(元/台)
32吋液晶电视
(HKC)H32PA3100
1049
40吋液晶电视
(Skyworth)40E5CHR
1799
60吋LED液晶电视
(Letv)X60
6469
一进二出分配器
CE-LINK4037VGA
189
一进四出分配器
绿联(Ugreen)40202HDMI
298
考虑到目前大屏幕液晶电视的价格较高,本方案分为3个形式。
※一面型:
一台液晶电视。
使用60吋液晶电视,替换方案一中的投影仪、幕布和音响。
※双面型:
两台液晶电视选择40吋液晶电视两台。
考虑不同位置学生的需要,使用一进二出分配器,将视频和声音信号同时投放在两台电视上,学生可以就近观看。
位置示意图如图4所示。
※四面型:
四台液晶电视。
它能更好的兼顾教室内观看者在不同位置均能清楚接受图像和声音。
根据教室大小可以选择32吋或者40吋电视四台,并使用一进四出分配器连接电脑主机。
以上方案设计效果图如图4所示。
图4.方案三示意图(从左至右依次为一面、双面、四面型)
五、研究结论
将3个方案进行汇总,对照最初的设计目标,如表8所示。
从表中可以看出,
方案一的优点是改善了经济性,将现有多媒体系统的成本控制在较低的范围内,设施配备的简化也使维护变得较容易。
方案二的优点是顺应当前的人机交互方式,加入了触屏操控的方式,创造性的把与白板的交互改为与触屏显示器的交互并将结果同时通过投影仪投放在幕布上。
这种设计兼顾了经济性,使电子白板能够进入更多的教室。
但是这种设计也带来了问题,因为在触屏显示器上操作,受触屏显示器的面积限制,使用者交互的空间较小。
同时台下收看的同学和台上操作的同学或老师不能建立直接的交流。
方案的优点是在上两个方案的基础上,更好的改善了易维护性,把显示设备换为更成熟、耐用的液晶电视,同时省去了音响系统,降低了后期的维护成本。
利用分配器进行分屏处理,可以在较低的成本预算中灵活的进行布置。
表8:
三种方案汇总分析
方案
目标达成
优点
不足
经济性
实用性
易维护性
方案一:
幕布中间式
☆☆☆
☆☆
☆☆
可视性高,操作简便
维护成本高
方案二:
电子白板式
☆
☆☆
☆☆
信息交互性强,功能强大
经济成本高,可视范围小,教学复杂化,无视学生的自主性
方案三:
液晶电视式
☆☆☆
☆☆☆
☆☆☆
支持多种播放形式,成本低
信息交互能力差,可视范围最小
注释:
☆☆☆目标达成度高
☆☆目标达成度中
☆目标达成度低
六、研究感言
郭宇凯:
作为组长对于制作《经济实用性多媒体教室系统的设计研究》的报告并在原来的基础上加以完善,我和我的社员们都投入了很大的心思,对于系统如何获得更好的效果,又可以减少成本这个难题,社员们都发表自己的想法,展开讨论,以便达到最佳效果。
制作过程是艰辛的,我们不得不从繁忙的学习生活中,挤出时间,一点点的累积,修改,完善。
这份报告,是大家一起努力的结果,我相信。
我们一定会取得好成绩!
!
!
罗晓娟:
对于制作这份报告,大家确实花了很大精力,一起讨论,一起研究,只为做到更好的效果。
过程是辛苦的,但我们认为这是值得的,我们一起合作,一起成长,一起进步,也学到了很多东西。
这不仅仅是完成一份报告的,更是对自己的一种磨砺。
朱鑫烨:
我觉得参加这次活动对我的成长是很有帮助的。
首先,它使我懂得了与组员合作的重要性,这不是靠一个人就能成功的;其次,我熟悉并掌握了googlesketchup8,这是个比较好的三维模型制作软件。
朱琦超:
为了做好这个报告,大家都花了很多时间和精力,时间都是从忙碌的学习生活中挤出来的。
但是,随着报告的逐渐完善,我们觉得这是值得的。
一步一个脚印的走过来,虽然会碰到难题,虽然有时无从下手。
但是,这一切都会过去,等待我们的是成功!
大家齐心协力,分工合作,它凝聚着我们的汗水、努力、苦乐,不管结果如何,这都是一个值得纪念的纪念品!
蔡聪林:
教室多媒体这个我平常不太关心的东东居然有很多问题,希望我们的研究成果能让大家收益。
朱琦超:
在活动中训练的课题研究能力让我一生受用。
因为经费的问题,这个课题没能变成现实,希望有用。
参考文献
[1]顾建军.技术与设计1[M].南京:
江苏教育出版社,2010.1-2.
附件
1.经济型多媒体设计模型地址(下载后请使用文件夹中的“3D查看器Viewer”查看。
)
2.研究过程
和科技社的同学在图书馆中收集资料
一起研究方案
实际体验教室多媒体:
开关机很麻烦
实际体验教室多媒体:
这是坐在第一排讲台边上同学,她不喜欢被讲台遮挡
实际体验教室多媒体:
看显示器内容很辛苦
实际体验教室多媒体:
机箱和控制器积满灰尘
实际体验教室多媒体:
偷拍班主任上课使用多媒体,看起来她真的很吃力。
合作的小论文获奖啦
问卷回收和方案提纲
使用电子白板体验操作
撰写报告
制作数字3D模型
3.研究小论文《经济实用型教室多媒体系统的研究》全文
经济实用型教室多媒体系统的研究
海宁紫微高级中学科技社高二小组指导教师夏霖
[内容摘要]现代教育技术为课堂教学提供更多可能,但现有技术装备在人机关系、购置成本和维护成本等方面存在很多问题,本研究对上述问题进行了分析研究,并提出了经济实用型教室多媒体系统的设计。
[关键词]多媒体系统,经济,实用
现代教育技术手段改变了传统课堂粉笔加黑板的模式,多媒体系统给课堂添入了丰富了内容,课堂容量大幅增长。
目前,多媒体教室已经成为一股潮流,是现代化教室的标准配置。
但是在使用过程中,也发现了很多需要改进之处。
以我校教室多媒体系统的研究为例,通过调查研究提出经济实用型教室多媒体系统的设计。
1.现有教室多媒体系统功能
现有教室多媒体系统主要由输入设备、输出设备、中控设备、计算设备四大部分组成。
其内容如图1所示。
图1.教室多媒体系统组成
我校布置方式为幕布旁置式。
从图2中可以看到,旁置式的布置方式为投影仪置于天花板;幕布置于黑板的左侧或右侧,并且可以卷起;集成讲台均位于讲台中部,内部存放电脑整机、中央控制器和实物投影仪。
图2.教室多媒体的布置方式
2.现有教室多媒体系统缺陷
2.1成本较高
这里所说的成本分为购置成本和维护成本。
其中购置成本如表1所示,维护成本如表2所示。
从表1中可以看到,建设一个多媒体教室的成本较高昂。
从表2中可以发现,维护成本也较高昂。
表1:
购置成本表
名称
投影仪
投影仪灯泡灯泡
幕布
集成讲台
实物投影仪
电脑(整机)
中央控制器
总计
成本(元)
3000
1300
600
1000
1500
2500
500
表2:
维护成本表
名称
投影仪
投影仪灯泡灯泡
幕布
集成讲台
实物投影仪
电脑(整机)
中央控制器
正常使用寿命(年)
3
0.23(2000小时折算)
10
8
2-3
5
3
维修频率③
1至2年一次
半年一次
3年一次
尚未更换
①
每年4-10次
2年一次
人工费用
50
50
50
校内总务维修②
①
材料费用(元)
100-3000
1300
600
50-500
①
50-1800
500
维修时间
一周左右
一周左右
一周左右
一周左右
①
一周至四周
一周左右
注:
①实物投影仪使用率很少,维护成本未知。
②除集成讲台外,其余设备均雇佣校外公司维护。
③更换频率是指以每间教室为单位,经过调查统计得出的平均结论。
2.2短寿低效
设备的使用寿命基本上都比正常使用寿命短,究其原因是因为教室使用环境较恶劣,如粉尘严重、散热空间狭小等;再者是因为使用者操作不当、野蛮操作造成。
但表2中投影灯泡例外,实际情况为学校更换是以屏幕上即使在很暗的光线下也基本看不到画面为依据,并不是按照正常照度值作为依据。
实物投影仪这套设备基本是终日藏在集成讲台内,处于闲置状态,造成使用效率低下。
2.3系统布置不合理
从图2左可以看出,系统布置不合理,主要有:
★幕布占据了一半黑板,导致板书面积缩减;
★集成讲台体积较大,占用了室内很大空间;
★幕布靠近窗户,外界光线对幕布成像效果有影响;
此外,线路的布置也不合理。
投影仪的信号线和电源线一部分会从地板经过,这会造成人为的践踏,使线路破损。
集成讲台内的线路没有规划,随意放置。
2.4人机关系不合理
从通用技术学习中知道,人机关系是指人在使用物品的时候与物品发生的相互关系。
它直接影响到使用物品的效率、舒适、安全和健康等。
[]具体如表3归纳所示。
表3.人机关系不合理统计表
人机关系指标
说明
实际场景
高效
图①:
机箱位置低,在使用外接设备时很麻烦。
图②:
投影仪因为中控器的问题和没有遥控板经常要这样开启和关闭。
图④和图⑤
①②
健康
图①、图④和图⑤:
人在使用设备时会经常弯腰,容易对腰部构成损伤。
图③:
同学位于主机后和显示器后,一般主机白天是不关的,所以这个位置是电磁辐射较强的区域。
③
舒适
图①、图②、图④、图⑤:
非自然的使用姿势会过早疲劳。
④⑤
安全
图⑥:
狭小的主机舱位于讲台底部,且灰尘较多,导致严重散热不良。
电线杂乱,有些部位破损。
这些会导致火灾事故的发生。
⑥
3.经济实用型教室多媒体系统设计
通过对教室多媒体系统组成和实际实用情况的研究,我们提出了经济实用型教室多媒体系统的设计。
其中经济指符合价值优化原理[],即性价比高。
整个系统在不影响使用功能的前提下,大幅度降低购置成本和维护成本。
实用指具有一定实用价值可以进行推广。
用sketchup软件绘制效果图,如图3所示。
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
注:
图中代号名称依次为1.投影仪2.线路管3.主机电源4.幕布(灰色方块)5.硬盘(在幕布后)6.黑板7.摄像头(包含辅助光源)(8.综合台(进行课堂演示实验等)9.讲台10.电脑主板11.百叶窗(窗口有防尘网,窗内有小型排气扇)12.音箱13.铁板(安置主板和硬盘,并辅助散热)14.讲台15.显示器
图3.经济实用型多媒体教室效果
该设计成本如表4所示,成本减少1650元,减少近10%。
维护成本也进一步降低。
体现在①幕布和百叶窗的组合代替了主机箱,空间增加加上防尘和主动换气,可以有效散热;②幕布有电动收放式改为固定式,故障点减少;③线路排放远离学生活动区域,不易损坏;④省去中央控制器,所有开关都通过延长线布置在综合台上。
同时该设计在人机关系方面也得到改善。
主要表现在①高效,显示器位于墙壁,usb插口位于综合台上。
这些设计都方便教师进行演示实验和U盘的使用。
综合台上设计了双摄像头,可以从多个角度呈现信息在屏幕上,方便学生观看。
②健康,投影仪更靠近天花板,主机在墙壁上的设计是电磁污染远离人群。
③舒适,显示器位于墙壁,人不用低头观看。
④安全,线路统一置于排线管中,位于墙角远离人群。
这种改进是否可行还有待实践的检验。
通过以上研究活动说明,生活中处处充满问题,只要你细心观察、不断探索一定会有收获。
表4.经济实用型多媒体教室系统成本表
名称
投影仪(每台)
投影仪灯泡灯泡(每支)
固定式简易幕布(100寸每块)
摄像头(每2支)
线路管、铁板及安装费
电脑(液晶显示器,硬盘、主板、内存条、电源每套)
综合台及讲台(定制每套)
音箱(每个)
总计
成本(元)
3000
1300
30
60
1000
2500
800
60
(完成时间2013年11月25日)
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