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关键词:多媒体教室;无线投屏;实践与研究
一、无线投屏应用的概述
近些年,随着无线移动技术的普及和快速发展,人们对于传统台式计算机的应用正在逐步减少,取而代之的是更加便捷的智能移动设备,如手机、PAD、笔记本等。此类设备为了保证便于携带及使用,其硬件更加集成化和小型化,显示屏幕及音频模块相对较小,而缺少了分享性,视听觉效果不佳,不利于展示。由此,出现了以无线投屏技术或多屏互动技术为核心的应用方案,以解决上述困境。无线投屏技术是指通过无线网络连接,基于DLNA、Miracast、AirPlay等协议,使智能移动设备(如手机、PAD、笔记本等)与大屏显示设备(如电视、投影等)实现屏幕共享和操作的一项技术。随着无线投屏技术的不断完善和发展,近两年,其适用性、兼容性及功能性大大加强,目前已广泛应用于商业、教育等行业的展示活动。
二、无线投屏应用方案的研究
无线投屏技术的应用对于以展示及示范为主的传统教学来说,无疑其的作用及效果更加突出。它的应用解决了传统多媒体教室移动设备无法展示以及计算机视频信号输出端口不统一、连接烦琐等问题,不仅使老师的教学更加便捷和丰富,更加促进了学生的参与和教学模式的改革。基于上述,作为教育教学信息化发展前沿的高等院校,也逐步将此应用投入于其智慧教室建设中,作为其中一个重要环节,进行局部的试用和推广。目前其在高校的应用范围较为有限,缺乏大规模使用的案例。无线投屏技术发展至今,其应用趋势越来越普及化和多样化。纵观目前市场,不同无线投屏应用的产品定位各不相同,主要区分为“消费级无线投屏产品”和“专业级无线投屏产品”这两大类,两类产品无论从价格、功能和性能上都存在较大的差别。针对于教育行业,此类应用主要是面对的用户是众多的教学人员和学生,因此,其应用方案都应当满足便捷、稳定、功能等的同时还需兼顾整体化、规模化的实施要求。经过市场和部分高校调研,用于教学的无线投屏应用的方案主要有三种:第一种是以无线投屏器为核心的应用方案,即智能移动设备通过无线投屏设备与大屏幕显示设备共享屏幕,此种方案普及化程度较高,市场应用较多,技术成熟度较高;第二种是采用集控方式的应用方案,即智能移动设备利用无线网络通过集控服务器与大屏显示设备图像输入端相连的计算机联系的共享屏幕方案,此种方案应用较少,具有整体化和规模化的特点,适合大规模的集中管控;第三种是以教育类APP为核心的应用方案。即通过综合性教育APP中的无线投屏功能来实现投屏,此类方式都采用的是基于云端的架构,因此,它的使用需要通过展示计算机在连接互联网的状态下才能来实现。三种方案各有各自特点,比较如无线投屏应用方案比较表所示:
三、无线投屏的方案的设计与实践
随着智慧化教育概念的逐步深化,北京联合大学近些年将无线投屏技术首先应用到了5间智慧教室的建设中,经过一段时间的使用,其带来的网络化教学的方便与支撑得到了使用人员的肯定。在总结经验的同时,在学校北四环校区2号楼37间多媒体教室实施了无线投屏应用的推广和功能实现。本次实践主要以使用广泛、成熟度较高的无线投屏器方案为核心,从网络改造、多媒体设施改造和无线投屏应用设计与实现三个方面使无线投屏应用与多媒体教室进行了融合。
(一)网络改造实践
无线投屏技术的应用都是以无线网络作为其两端设备(智能移动设备和大屏显示设备)的连接桥梁,因此其效果的呈现在很大程度上都需要网络作为支撑和保障。为此,我们网络改造的目标是使用者提供更便捷的网络接入方式的同时兼顾信号稳定性的保持,实现移动设备连接到校园统一的无线网络时(无须二次连接)即可准确搜索到所在教学区域无线投屏设备。实施区域原有无线网络设备均部署于教室外楼道位置,虽然信号可以覆盖整个教学区域,但无法保障教室内部各个角落的信号强度与均衡,随着大批量的无线设备的接入很容易造成信号的不稳定和网速延迟等显现,进而影响到无线投屏的使用效果。因此,本次网络改造主要对实施区域作出了三个方面的变化。第一,无线AP部署改造。本次改造将无线AP部署于每间教室内部前后两端,并对其覆盖强度进行局部调整,使教室内部无线网络强度更加均衡化,同时,关闭原楼道位置的无线AP,尽可能保证在移动设备连接到其所在教室的无线AP。通过对信号覆盖、PHY物理端口速率等测试,均显示网络条件良好。如图1无线SSID信号覆盖热图所示,此图为实施区域二层校园无线SSID信号覆盖热图信号覆盖情况,图上蓝色线条为行走测试路径。第二,对无线网络进行区域划分。由于无线投屏器的使用数量较大,对于使用者来说,设备列表将会很长,不利于很快找到所需使用的无线投屏设备,为此,本次网络改造根据教室物理分布情况将网络划分为两个区域,即实现在A区域连接到校园网络时只能搜索到此区域的无线投屏设备,同样,在B区域也如此。第三,经前期无线投屏器方案的使用发现,其在5.0GHz无线网络频段中使用效果明显高于2.4GHz频段,但2.4GHz频段使用范围更为广泛,适用设备更多。为此,为保障无线投屏应用效果的同时,兼顾更多移动应用的普遍情况,本次无线网络同时开启了无线网络5.0GHz频段和2.4GHz频段,并将5.0GHz频段的无线网络隐藏,只供无线投屏设备连接使用,从而既保障了更多的移动设备可接入校园无线网络,又提高无线投屏的使用效果。
(二)与多媒体设施的融合
传统多媒体教室系统早已趋于稳定,且使用者对其操作较为熟悉,无线投屏功能应在不改变原有系统和使用习惯的同时融入其中,这也是我们此次无线投屏应用建设的目标之一。为此,我们进行了以下设计,首先是对多媒体中控面板的改造,将中控面板上的一个按键作为无线投屏信号源的选择键,其次是音视频信号的整合,通过音视频矩阵的程序策略实现音视频信号同时跟随选择发生变化,既当在中控面板中选择无线投屏设备作为信号源时,大屏显示无线投屏设备画面,音箱发出同源的声音,同样,其他信号源也如此。由于前期多媒体教室的建设一般多采用的是VGA端口作为图像输入输出端口,因此需要将图像信号与音频信号独立接入音视频矩阵。
(三)无线投屏应用方案的设计
无线投屏设备一般默认情况下其应用的规则和方式并不能符合实际教学使用需求,在小规模的使用中可以根据需要进行自由和灵活的调整,但对于批量性的建设和使用并不适用,需要提前进行统一化的设计和规范。根据前期使用经验总结及广泛的调研,本次建设做出以下设计。首先是登录界面的设计,它是进入无线投屏应用的必经之路,如同计算机的桌面,在这里我们采用了以最直观和简单方式将设备使用步骤、注意事项、动态密码等予以展现,方便使用者能够最快得到使用指导;其次是登录方式的设计,我们使用了通过动态密码的方式进行登录方式,将这个动态密码设置为40分钟进行更新一次,最大限度地保证只有在和无线设备处在同一教室的情况下,才能实现投屏应用。此外,为使在有设备处于投屏状态下仍可以看到动态密码,我们将此应用设计为当移动设备处于连接状态时,动态密码将显示于屏幕下方;最后是占用模式的设计,本次统一设定为独占模式,即只有处于投屏状态下的移动设备推出投屏状态时,其他的移动设备才能进行投屏应用。
四、总结与展望
通过此次实践实现了在原有多媒体教室中不大批量更换现有核心设备的前提下实现当下流行多系统、多种类型接口设备的演示投屏功能,既解决了原有多媒体教室布线接口单一、故障率高的问题,又丰富了教学资源的来源与操控、保障全员联入网络教学平台,实现师生的演示互动,有利于研讨型等新型课堂的探索。当然,在应用过程中也发现了其很多不足,主要有以下三个方面:第一,对于不同系统的设备由于采用的传输协议不同存在应用方式的不统一;第二,音频信号如果借助蓝牙的方式传输,受环境的影响较大,容易出现中断或连接异常的情况;第三,现有无线投屏的应用作为智慧教学系统的一部分,它们之间融合得不够紧密,并且缺乏完整、全面的管理功能。无线投屏技术的应用使智能移动设备与教育教学进行了融合,大大丰富了教学手段,不仅为教师提供更加便捷展示的分享方式,更推动了以学生为中心的教学模式的变革,成为重要的教学信息化技术之一。但该技术应用的方案存在着环境依赖、设备和系统兼容、功能等方面的问题。随着网络、信息和多媒体等无线投屏相关技术的不断发展和其应用的深度挖掘,作为智慧教学环境下的重要环节之一,无线投屏技术的应用方案将更加全面和稳定,在更多领域、更多教学场景下发挥出巨大的作用。
参考文献:
[1]吴乙雨,李鑫,杨晨,钱文轩.基于有线网络的多屏互动融合新业态方案设计[J].广播与电视技术,2018(9):66-70.
[2]胡沛然,王宜之.智慧学习环境的设计、构建和管理研究———以上海交通大学“智慧教室”为例[J].实验室研究与探索,2018(7):286-290.
[3]李琨,耿新.实时投屏技术在初中科学实验教学中的应用[J].实验教学与仪器,2019(10):48-51.
课程组教师通过走访宁德地区模具行业、企业进行调研,获悉冲压(五金)模具相关企业的产品主要以冲裁模具、拉深模具、弯曲模具等为主.按照企业实际生产过程及学生的认知规律,设计了冲压成形基础、冲压模具与设备、冲裁模设计、弯曲模设计、拉深模设计、成形模具设计、冲压模具制造与装配共七个教学单元,30个工作任务.每个单元以典型冲压件为载体,载体由简单到复杂,涵盖了冲压模具设计及主要零部件制造所涉及的全部知识点和技能点,每个单元都是一个冲压制件完整的模具设计及其主要零部件制造的过程.学生由易到难完成这些项目,逐步掌握冲压模具设计及主要零部件加工的方法和技能,最终达到“冲压三级模具设计师”的职业能力,实现“学生”到“准员工”的转换.
2单元教学设计
第一单元“冲压成形基础”,计划6学时,拟安排在多媒体教室、模具制造实训中心实施教学.本单元通过到模具制造实训中心参观讲解及多媒体展示,明确本课程的学习内容、任务及要求;同时掌握冲压成形的基本概念及特点,以及冲压成形技术的现状和发展方向.第二单元“冲压模具与设备”,计划10学时,拟安排在模具设计实训中心、模具制造实训中心实施教学.本单元通过到模具企业参观,在模具制造中心进行模具拆装及安装调试,并进行模具测绘,了解冲压模具及冲压设备的种类,知道冲压模具的构成及工作原理,了解模具在压力机中的固定方式及简单调试,了解现代模具的设计手段和方法,了解模具的设计制造流程.第三单元“冲裁模设计”,计划40学时,拟安排在多媒体教室、模具设计实训中心、模具制造实训中心、模具CAD/CAM实训室实施教学.本单元通过对闽东常见的一种Y70电机定子冲片冲裁工艺及模具的设计,借助动画录像等影音资料,使学生明白冲裁的基本概念,冲裁变形过程分析,冲裁工艺及模具与压力机的关系,冲裁模间隙对冲裁质量的影响,冲裁模设计程序;能进行排样设计,凸模与凹模刃口尺寸的计算,冲裁力和压力中心的计算,冲裁模的结构设计及其主要零部件结构设计和标准选用.第四单元“弯曲模设计”,计划26学时,拟安排在多媒体教室、模具设计实训中心、模具制造实训中心、模具CAD/CAM实训室实施教学.本单元通过对保持架弯曲工艺及模具的设计,借助动画录像等影音资料,使学生明白弯曲成形的概念、特点和用途,弯曲变形的过程及变形特点,弯曲工艺及模具与压力机的关系,弯曲件的工艺性影响因素,卸载后弯曲件的回弹对弯曲件的影响;会弯曲件坯料尺寸的计算,弯曲回弹值的确定,弯曲力的计算及压力机的选择,弯曲件的工艺设计,弯曲模结构及各零部件的设计或选用.第五单元“拉深模设计”,计划32学时,拟安排在多媒体教室、模具设计实训中心、模具制造实训中心、模具CAD/CAM实训室实施教学.本单元通过对盖零件拉深工艺及模具的设计,借助动画录像等影音资料,让学生知道拉深成形的基本概念和特点,圆筒形件拉深变形的过程和力学特征,拉深工艺及模具与压力机的关系,其它形状拉深件的工艺;能进行拉深件工艺性分析,分析拉深工艺中的起皱和拉裂现象,回转体件的拉深坯料尺寸计算,圆筒形件拉深工序尺寸计算,拉深力计算及压力机的选用,拉深工艺的辅工序的选用,拉深模具的典型结构及工作零件的设计.第六单元“成形模具设计”,计划18学时,拟安排在多媒体教室、模具设计实训中心、模具制造实训中心、模具CAD/CAM实训室实施教学.本单元通过对胀形、翻边、缩口及校形工艺及模具设计,借助动画录像等影音资料,了解成形工艺的分类和模具特点,胀形、翻边、缩口及校形的变形特点和极限变形程度;学会胀形、翻边、缩口及校形工艺设计及其计算,正确选择压力机,胀形、翻边、缩口及校形模具结构及零部件的设计.第七单元“冲压模具制造与装配”,计划24学时,拟安排在模具设计实训中心、模具制造实训中心、模具CAD/CAM实训室、生产现场实施教学.本单元通过对普通机械加工方法、特种加工方法、及典型冲压模具常用的装配方法和装配工艺路线等知识的讲授,使学生掌握模具结构类零件加工工艺路线的拟定以及工艺系统的选择方法,会分析加工中所产生的质量问题;掌握模具工作零件常见特种加工方法的原理、加工精度,会分析加工中所产生的质量问题;会拟定和编制中等复杂程度模具的装配工艺,会分析、解决装配过程中出现的质量问题,培养学生分析问题和解决问题的能力.
3教学方案设计
本课程的七个教学单元———冲压成形基础、冲压模具与设备、冲裁模设计、弯曲模设计、拉深模设计、成形模具设计、冲压模具制造与装配———共设计出30个工作任务.这30个工作任务分别为:冲压成形技术与模具材料选用;冲压变形理论基础;冲压模具与冲压工序;冲压设备及选用;冲裁变形过程分析;冲裁工艺计算;冲裁工艺规程制定;冲裁模典型结构;冲裁模零部件设计;冲裁模设计程序;弯曲变形过程分析;弯曲工艺计算;弯曲工艺规程制定;弯曲模典型结构;弯曲模零部件设计;弯曲模设计程序;拉深变形过程分析;拉深工艺计算;拉深工艺规程制定;拉深模典型结构;拉深模零部件设计;拉深模设计程序;复杂形状工件拉深模设计;胀形工艺与模具设计;翻边工艺与模具设计;缩口工艺与模具设计;校形工艺与模具设计;冲裁模的制造与装配;弯曲模的制造与装配;拉深模的制造与装配.根据这些工作任务,学生由易到难,逐步掌握冲压模具设计与制造的知识、方法和技能,最终达到“冲压三级模具设计师”的职业能力,提升学生的就业本领.根据这30个工作任务各自不同的知识和技能要求,教师按照统一的栏目内容和顺序分别进行合适的教学方案设计,使之满足教学要求,实现教学目标.经过近几年的研究和实践,教师制定并完善了工作任务教学方案的栏目内容和顺序,共16项:单元三、教学任务三、教学参考学时、学时分配、学习目标、教学主要内容、教学实施、教学参考综合案例、学生综合实训案例、教学方法与教学手段、考核标准与评价(对知识与能力进行定性或定量的评定)、学生知识与能力要求、教师的知识与能力要求、课程教学实施条件、教学准备与实施、课后强化.比如“冲裁模设计程序”工作任务中“教师参考综合案例”所选取的企业典型产品为闽东地区企业中非常常见的电机定子片的模具设计实例.电机电器是闽东地区最大的支柱产业,而定子片是电机里一个非常常见的零部件.其形状尺寸与要求,该载体的工作任务具有综合性、完整性和代表性的特征,同时源于企业真实产品,并经过教学加工,能够满足教学要求.在“冲裁模设计程序”工作任务中“学生综合实训案例”中,给出了上述电机定子片模具设计工作任务的一种设计结果.要求学生根据其装配图与排样图,进行其非标准零件图的进一步设计和完善,并在标准图纸上完成该模具装配图和零件图的绘制.
4教学资源开发与利用
(1)充分利用教育信息化技术开发教师ppt课件、教学辅助光盘、网上在线答疑与测试等,通过搭建多功能动态的课程学习与训练平台,使学生的兴趣、热情、创造思维得到充分调动和提高.
(2)利用现代多媒体技术开发模具库和模具动画素材,将模具拆装、典型模具结构等视频上网,通过网络为学生提供大量模具技术方面的素材、辅助资料以及在线帮助,为学生的自主学习提供一个技术平台.学生在丰富的感性认识基础上可以更好地理解、掌握抽象的内容.
(3)积极利用学校图书馆、专业期刊、行业企业网站等多种资源,使教学内容朝多元化发展,以拓展学生的就业能力。
(4)利用计算机仿真技术及模具CAE软件虚拟现实技术,进行虚拟项目、虚拟设计、质量分析等,提高教学效率.这些技术的合理利用,使学生尽快完成从学生到员工的转化.
关 键 词:“手工制图”“CAD制图”涵盖内容“手工制图”与“CAD制图”的关系
无论是“手工制图”还是“CAD计算机辅助绘图”,它都是表达和交流技术思想的工具。对于高校环艺专业的学生来说,二者是一门实践性较强的技术基础课,一种是传统的制图模式,一种是现代的绘图工具。今天在一些高等院校“手工制图”与“CAD”已不是两门独立的课程,而是在一个多媒体教室“合二为一”地由一个教师授课,老师们认为这样可减少学生负担,增加学习课时。他们中有个别人甚至提出“今天计算机这么普及了,还要学习手工制图吗?”笔者却并不这么认为,根据自己与学生长期接触及在建筑工程制图教学中的一些经验谈谈个人的看法,以与同行切磋。
一、“手工制图”涵盖的内容
“手工制图”渗透到建筑工程制图与机械制图的领域,对于刚刚接触“手工制图”的学生来说,包含太多要学的建筑制图的基础知识。就以室内设计制图来说,就必须按部就班地学习如下几点:
(一)制图的基本知识。绘图的工具及其使用方法;图纸幅面及规格;线型及画法,数字及字母的美术字;几何制图方法。
(二)投影基本知识。投影方法分类、特性;正投影图中三视图的体系的建立及形成投影的对应关系;基本形体的投影图。
(三)点和直线的投影。
(四)平面图。
(五)曲面图。
(六)立体的投影与直线、平面与主体相交。
(七)两立体相交。
(八)轴测投影图。
(九)视图、剖面图、断面图。
(十)房屋建筑室内设计制图。当然作为环艺专业的学生来说:我们的重点是室内设计中的平面图、立面图、剖面图、详图。
因为一套完整的室内设计方案按设计程序应有概念设计、方案设计、施工图设计。概念设计中草图作业展现平面布局、空间形象构思,它利用手绘表现自己的设计理念;方案设计中绘图技法再现空间的真实场景(含计算机与手工制图),它应有平面图、立面图;施工图以“标准”为主要内容,包括剖面图、样点图,这个标准是科学施工的唯一依据。表现这些施工图设计的方式有两种:一种用“手工制图”,另一种用“CAD计算机辅助绘图”。
在最初很长的时间里,我们会学习制图的基础知识,解决手工制图中许多建筑方面的表达语言,以及空间想象力。“冰冻三尺,非一日之寒。”“手工制图”的基本功也需要一个从量变到质变的过程。有些高校从一年级就开设这门课直到三年级(本科院校),随着在多媒体教室与“CAD”的结合愈加紧密,“手工制图”的课时才逐渐减少。
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二、“CAD制图”的发展与优势
20世纪80年代初期,大部分有规模的设计单位其工作的基本模式就是把图板搁在三角架上(丁字尺、大小不一的三角板、曲线板、铅笔、针管笔、橡皮一应俱全),条件好的购置绘图机(一种是钢带式绘图机,另一种是轨道式绘图机),在当时自动绘图机是最先进的制图设备(它可以代替其他辅助绘图工具);在人员的配制上有建筑、结构、预决算、水电、暖通等,一个工程项目的设计倾注了各专业人员大量的心血,他们由于长年伏案工作,很多人患上颈椎病,庞大的制图与修改图纸的工作量使他们日积月累地加班加点,身体呈现未老先衰的状态。尤其在对于大幅图纸的修改时手拿小刀片,如履薄冰……这些难忘的场面是那个年代的真实写照。
“CAD”是由美国Autodesk公司开发的,AutoCAD是当前最为流行的计算机绘图软件之一,对于工程技术人员来说它的出现无疑是一次大的革命, AutoCAD 从诞生到现在,历经多次升级,它的功能也在不断增强和完善,它已渗透到建筑装饰、机械制图的各个领域,现已从二维扩展到三维。有人说,“’CAD‘可看作是一种绘图工具,显示器可看作图纸或图板,鼠标和键盘可看作是铅笔、直尺和圆规。它中间的工具比手工要丰富得多,它是手工绘图效率的10—20倍,特别是对于三维模型,手工制图不能绘制的图形,但“CAD”能绘制出来。”“虽然它取代了手工制图的形式,但是制图理论和标准、规范贯穿在里面,它是伴随着手工制图理论标准开发的绘图软件,相反对制图工具也是一种丰富和完善。”[1]2005年以来,随着最新版AutoCAD2005中文版迅速推出,国内的CAD市场份额将大幅上升,如今CAD软件和大幅面喷绘系统的推广,彻底摆脱了手工制图中的效率方面的束缚,计算机绘制好图纸后就可以通过大幅面的喷绘设备直接喷绘到硫酸纸,省略了手工绘图、描图的繁琐,缩短了设计周期,极大地提高了设计人员的工作效率。使广大建筑设计人员从繁杂艰辛的绘图工作中解放出来。
三、“手工制图”与“CAD”的关系
有人说,有了“CAD”课程还要学习“手工制图”干什么,学生不如脱离图板而直接上机学习软件呢。这当然是不同的人认识不同。作为一个教师,笔者认为,不管计算机AutoCAD多么先进,软件升级多么快;不管时代是怎样地飞速发展,“手工制图”是“CAD”制图的基础,它是所有设计人员须留住的“根”,也是各个高校工程建筑及机械制图专业必须开设的课程之一。
虽然工程制图与“CAD”技术的结合是一种趋势,对于高校环艺专业的学生来讲,每个学期应开设一定数量的制图课,只有这样才能解决制图课程中各个章节的问题。随着对制图的理解和手工制图熟练程度的提高,他们对运用不同制图方式的工具认识越来越清楚,到那时他们就如虎添翼,再利用“CAD”计算机辅助绘图工具来表达自己的设计语言,各种指令绘制各种图纸,难度再大的设计也就“游刃有余”了。“两者的关系中,手工绘图是基础,‘CAD’绘图是应用。学生在具备了一定的手工训练之后,计算机绘图的应用才能达到较高的水平,否则软件操作无论多么熟练也画不出符合工程技术要求的图纸,手工绘图训练的潜在功能以及对学生空间思维的培养是计算机所无法替代的。”[2]
在“CAD”的教学中,学生必须掌握的是基本绘图和基本编辑,提高学生兴趣的方法可以让学生练习轴测图和简单的三维造型设计,老师把“CAD”作为辅助教学来处理,重点放在看图、识图能力的培养。这样当他们踏出校门进入社会时,既可以胜任绘图员工作,也可以从事技术管理业务,就业的空间更加宽广,前途更加光明。
参考文献
一个完整的无线校园网建设在实施过程中可以分成两个环节:网络集成方案设计和信息系统集成。其中信息系统集成是目的,网络集成则是手段。
网络集成主要包括两个方面:结构化布线与设备选择、网络技术及设备选型。它的设计思想有两个,一个是网络方案采用模块化的设计,各个模块完成各自的功能。在实施的过程中,可以根据需要将相应的模块添加到网络中,也可以不使用某些模块,在需要时候再添加。同时,模块化设计容易维护,某个模块出现故障,不会影响到整个网络的安全。另一个设计思想是采用层次体系,整个网络通过主干网连接起来,各个子网通过接口与主干网连接,实现各自的功能,在子网内部及与主干网进行数据通信。
信息系统集成是指利用网络体系控制信息的有序流动,实现信息资源的共享,更有效地形成、整理、使用各类信息,分成内部信息建设、外部信息建设。内部信息是指封闭在校园内部的各类信息资源,对内部信息的建设包括校园办公系统、校园内部主页、内部电子邮件、多媒体教室、电子图书馆系统、校园ic卡管理系统、内部信息服务系统等;外部信息是指与校园外部相互交流的信息,对于外部信息的建设包括外部主页、电子邮件、远程教学等等。
一、校园办公系统
在学校的日常工作过程中,有越来越多的工作方式和流程是可以通过网络来简化并提高效率的。例如:1、校内公文和各种通知的流转;2、教务信息管理。利用网络来对这些信息进行管理,比传统的方式更为方便和快捷。此外,通过办公子网能提供面向学校的各级领导及各职能部门的多种服务,促进学校现代化管理的实现。
二、电子图书馆系统
利用网络技术实现校园图书馆的管理是校园网建设的重要内容。在学校的图书馆管理中充分利用网络技术将带来以下几个方面的彻底改观:1.图书查询和管理: 2、通过ic卡可以对学校阅览室进行有效的管理。图书馆是一个相对独立的系统,其内部可以专门配备一套主机连接光盘库服务器以及若干查询终端。
三、校园网管理系统
校园网的正常运作离不开一套强有力的信息系统软件,它可以为学校校园网的全面应用提供保障基础。校园网管理系统一般来说都具有以下功能。
1、系统登录:系统用户登录本系统必须进行身份校验,不同身份的网络用户对本系统具有不同权限的信息操作权。
2、成绩管理:包括与每次考试相关的成绩信息录入、修改、浏览、查询等功能,具有成绩管理功能操作权限的用户可输入、输出与成绩相关的信息。
3、学籍管理:包括新生信息管理、新生分班、学生信息管理等。
4、班级管理:主要对学校班级信息进行管理,为跨学年提供进行自动升级操作,系统也可对部分学生作留级处理。
四、多媒体网络教室
多媒体网络教室组合了电脑教室和语音教室的多种功能,使计算机教学及多种课程的计算机辅助教学变得更加直观方便、效果更好、效率更高。大体上,多媒体网络教室具有以下三大功能模块。
1、教学功能:学生可以在自己的屏幕上看到教师的屏幕内容,教师的所有操作都将同步显示在学生的屏幕上,完成常规教学的演示功能;给指定的学生发送邮件,使之在每台学生机上运行,学生可以自定进度进行学习,真正实现以学生为中心的教学;如果学生有什么问题,可以用热键进行举手,在教师的主控平台上会有所显示,教师可根据情况对该学生进行单独讲解或示范。
2、管理功能:对学校的教师、学生等信息进行管理,从而真正实现针对人而不是针对机器的个别化教学;对学校内的年级、班级信息进行管理;对学校已有的辅助教学课件和自制的课件进行管理、归类,方便教师的使用;对学校的教学情况进行统筹安排,方便管理;对学校各年级所设课程进行管理;可以根据教室的计算机安排的实际情况,安排教师主控平台上的座位;对学生的输入输出设备(键盘、鼠标和显示器)禁止或开启;根据不同的标准(成绩或性格等)对学生进行分组,以便对不同的组进行不同的教学;可以对学生机进行重启或关闭;学生可以自动登录,也可以强制登录。
3.辅助功能:为教师提供一个在屏幕上勾画的工具,有如传统教学中的教鞭和粉笔;提供工具供教师记下教学过程中的火花及灵感;可以编辑通知的内容,发给指定的学生。
五、远程教学系统
一、利用媒体激发学习兴趣,促进思维发展
利用多媒体进行地理教学,可以利用地理课件本身具有的特点,模拟显示地理景观,有效地解决学生无法感知地理现象的问题。同时能够有效地创设教学情境,把知识融于新颖别致的形式中,通过传递大量优质新异的刺激,对学生产生较强的吸引力,激发学生的学习兴趣,使学生的大脑较长时间处于兴奋状态,从而达到开发智力的效果。如在教授“法国农业”一课时,给学生看了几张法国农庄的图片以及法国地形、法国气候和城市分布图,为学生创设情境,要求学生结合法国的自然环境和人文特点,完成“假如我有一个星期去法国,我会去……”的任务。这些任务包括:(1)你们所去的地方有哪些旅游资源?(2)这些旅游资源是怎么形成的?(3)最终你们将带些什么礼物回来给朋友呢?这样的讨论使学生的学习兴趣提高了,讨论的内容和范围加深、加宽了,成功地营造了传统教学无法营造的教学情境和浓厚的课堂气氛,有效地拓展了学生的地理视野,发展了学生的地理思维能力。
二、利用多媒体,促进学生学得主动、学得快乐
传统地理教学是教师通过讲授板书以及教材等辅助材料,把地理知识传递给学生,学生处于被动的接受地位。忽视了学生是否能够获得真正的地理知识和运用地理知识的能力。
地理多媒体教学则不同,它是以学生为中心,把计算机网络、教材等辅助资料作为学生获取知识、探索问题、协作讨论、交流认知的工具,注重学生的自主性、交互性和个性化发展。教师在教学过程中通过创设情境激发学生提出问题。教师仅提供资源,让学生根据问题自主学习,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。
教师起主导作用主要体现在两方面:一是教师须确定教学的内容和教学的进度,二是是要给学生恰当的指导,使学生可以在教师指导的背景下学习。教师由原来处于中心地位的知识权威转变为学生学习的组织者、引导者。
如在上“澳大利亚”这一课时,为了使学生充分利用网络及各种图书资源,使学生的主动性在整个教学过程中得到充分的发挥,由知识受体转变为知识的主宰、学习的主体,成为教学活动的积极参与者,笔者给学生布置了澳大利亚自助游方案设计的作业,要求学生通过课后分组查找资料设计出一份能够实际应用的旅游方案来。在学生设计的过程中,教师的作用在于引导学生从哪些方面去考虑设计旅游方案、不同的旅游目的应该有哪些相应的旅游项目、如何分配好组内成员的任务等。旅游方案的设计能激发学生思维,培养学生探索精神作用,充分体现了教学中教师主导与学生主体作用的统一。
三、利用多媒体教学,提高学生阅读、分析、运用能力
多媒体地理课件架起了现实生活与地理学习之间、具体问题与抽象概念之间联系的桥梁。因为在课堂中学生是自己提出问题自己解决,所以要求学生大量阅读所有的资料,并进行分析、整理,运用所得知识解决问题,这样学生学到的既是有用的知识,又是自己的知识,知识掌握得非常牢固。另外,在课后学生还可以运用所拥有的知识解决实际问题。
多媒体教学拓宽了学生的视野,将多姿多彩的大自然、漫长的科学发展史、社会生活中的现代科学新成果等内容引进课堂,丰富了教学内容,使学生学到了很多书本上学不到的知识,提高了教学质量。同时为学生提供了更多自主活动的空间和时间,学生在主动探索未知空间、丰富自己的知识的过程中,对教师的依赖性相对减少,逐渐形成正确的阅读、分析、运用能力。例如在上“澳大利亚”这一课时,笔者利用了学校多媒体教室的资源,让学生通过阅读某一网站中的信息,完成相应的任务。
四、利用媒体增加教学容量,突出教学重点
传统的教学过程中,教师只传授了课本的知识点,同时要在板书上花费大量时间,这样课堂教学的容量有限,而学生被动学习的效果也不好。
采用地理多媒体教学则不同,一方面可以扩大学生收集资源的储量,另一方面还可激发学生产生更新的思想。孔子说“温故而知新”,亦正是此意。当学生拥有丰富的资源,并且善于组合时就能产生新思想、得到新的地理知识。另外,多媒体教学还可以大量节省教师讲课、制作板书的时间,可以使教师传授更多的知识,在一定程度上增加课堂的容量,并能取得较好教学效果。所以地理多媒体教学可以变复杂为简单、变困难为容易,使之形象直观,更易突出重点和难点,这是传统教学无法比拟的。
关键词:VMware;计算机网络;多媒体教学;虚拟机。
1 虚拟机技术介绍
虚拟机软件实际上也只是一种应用软件,其特别之处在于,由它创建的虚拟机与真实的计算机几乎一模一样,不但虚拟有自己的CPU、内存、硬盘、光驱,甚至还有自己的BIOS。在这个虚拟机上,可以安装Windows、Linux等真实的操作系统,及各种应用程序。
目前流行的虚拟机软件有VMware和Virtual PC,它们都能在Windows系统上虚拟出多个计算机,用于安装Linux、OS/2、FreeBSD等其他操作系统。微软在2003年2月份收购Connectix后,很快了Microsoft Virtual PC 2004。但出于种种考虑,新的Virtual PC 2004已不再明确支持Linux、FreeBSD、NetWare、Solaris等操作系统,只保留了OS/2,如果要虚拟一台Linux计算机,只能自己手工设置。相比而言,VMware不论是在多操作系统的支持上,还是在执行效率上,都比Virtual PC 2004明显高出一筹,这也是本文选择它的理由之一
2 目前网络多媒体教学的问题
现在学校的计算机网络课程基本都安排在多媒体教室中进行,教室中的教师机一般都只安装有WindowsXP系统。只是方便教师利用PPT课件进行讲解,但是在网络操作系统,服务器的配置和管理等操作性强的章节中由于没有办法在真实环境中作操作演示,往往学生兴趣不高,掌握不牢。在公用的教师机中安装其他系统非常不方便,而且很多网络实验需要两台或多台机器连网演示,有些又需要在机器上安装多块硬盘或两个网卡。这些都无法用一台普通的教师机来实现,利用VMware虚拟机软件可以很好的解决这些问题。
3 VMware中安装网络操作系统
启动VMware,在其文件菜单中选择“新建虚拟机”打开新建向导,从下图可以看到VMware支持Windows系列、Linux、Netware等目前流行的各种网络操作系统。
我们可以根据需要选择相应的操作系统建立起虚拟机。然后在光驱中放入系统安装光盘,或者选择相应安装光盘的ISO映像文件,再启动虚拟机就可以像在一般真实计算机上装系统一样在虚拟机中安装操作系统了。用同样的方法可以建立起多台虚拟机并安装不同的系统。右图是装好的Windows Server 2003 Enterprise Edition和Windows 2000 Professional。两个虚拟机可以通过选择上面的标签来切换。
4 VMware的网络环境设置
在网络实验中光有虚拟机是不够的,我们需要使虚拟机和真实主机以及虚拟机之间进行联网。在VMware中所有的虚拟机以及主机可以看成都连接在一台虚拟交换机(Virtual Ethernet switch)上。VMware提供了三种不同的网络模式来应对不同的联网需求。
(1)桥接模式:
拓扑:
如果你的真实主机在一个以太网中,这种方法是将你的虚拟机接入网络最简单的方法。虚拟机就像一个新增加的、与真实主机有着同等物理地位的一台电脑,桥接模式使虚拟机可以享受所有真实主机可用的服务;包括文件服务、打印服务等等,并且在此模式下你将获得最简易的从真实主机获取资源的方法。
(2)Host-only模式:
拓扑:
Host-only模式用来建立隔离的虚拟机环境,这这种模式下,虚拟机与真实主机通过虚拟私有网络进行连接,只有同为Host-only模式下的且在一个虚拟交换机的连接下才可以互相访问,外界无法访问。Host-only模式只能使用私有IP。
(3)NAT模式:
拓扑:
NAT(network address translation)模式其实可以理解成为是方便地使虚拟机连接到外网,通过在真实主机中配置NAT服务或设置Internet连接共享,使虚拟机可以通过真实主机连接到外网。
5 VMware中为虚拟机增加硬件
有些实验中我们需要在服务器上安装多块硬盘或多个网卡,例如在演示Windows Server的磁盘管理时建立raid-5卷就需要至少3块硬盘。VMware中的虚拟机可以很方便的增加或修改硬件设置。如下图在硬件配置中选择Add按钮可以方便的增加硬盘、网卡、光驱和接口等各种硬件设备。
6 总结
使用虚拟机技术可以使用一台计算机方便的营造出一个真实的局域网络环境,另外VMware还有很多功能都可以应用在教学中例如VMware的Snapshot功能使我们可以随时将虚拟机恢复到一个预先保存的状态,我们可以在进行完一个班的演示后将系统恢复到初始状态来进行下一个班的演示。这些都极大的方便了计算机网络的教学。
参考文献
[1]叶惠文,郑启明,聂瑞华.信息化教学系统方案设计――以华南师范大学为例[J].现代教育技术,2005(02).
关键词高职计算机专业教学模式
1 引言
计算机专业的实践性很强,其教学必须适应学制的调整,即必须及时建构有利于学生创新能力和专业应用能力培养的教学模式。尽管高等职业教育学制由三年调整为两年,学制缩短,但是对人才培养的质量和要求不能降低。
对于两年制高职计算机专业来说,如何在较短时间内培养出符合社会需求的人才,如何利用两年时间让学生掌握足够多的知识与技能是当务之急。按照两年制修改教学计划之后,我们发现以“理论知识传授+验证性实验”为主体的教学模式已不能适应两年制人才培养的要求。由于教学时数缩减为原来的2/3,教师普遍感到理论知识传授与学生实践技能培养之间存在矛盾。为此,我们探讨了“操作+应用+实训”的教学模式,以强化学生实践技能的训练。
2 “操作+应用+实训”的教学模式
2.1培养目标
为了研究学生所需具备的知识结构和技能,我们对社会岗位需求进行了分析,以进一步明确计算机专业的培养目标是:面向IT行业、机关、企事业单位、媒体广告公司等,培养能够熟练掌握计算机软硬件基础知识和应用技术,能够使用数据库技术进行信息管理,从事计算机及相关设备的使用、维护和维修工作,从事一般应用软件的开发和网络系统的设计、维护和管理等工作,从事计算机辅助设计和图像处理、动画设计等的应用型技能人才。
2.2教学模式的内涵
“操作+应用+实训”的教学模式,是以培养学生的四种专业技能为重点,坚持把能力培养贯穿于教学的全过程。
2.2.1操作
“操作”是指学生对计算机的操作要熟练。为了培养学生熟练操作计算机的技能,我们开展了大量的上机练习,并采取了以下几项措施。
(1)增加了上机课时的比例。如图1所示,专业基础课上机课时数占总课时的20%~50%,专业技能课上机课时数则达到了30%~50%,如VB程序设计语言理论课时数与上机课时数的比例为54:36。
(2)加强上机讲解。要求指导教师每节上机课必须用10~20分钟的时间,讲解上机操作的内容和技术要点,起到配合和辅助理论教学的作用。这种方式既缓解了两年制教学时数不足的问题,又提高了学生上机操作的效率。
(3)定时开放计算机室,为学生提供更多的上机时间和自由选择的空间。
2.2.2应用
“应用”是指学生使用计算机解决实际问题的过程,有以下几种主要途径。
(1)理论教学必须以够用为度,强调以应用为主,讲授内容应与职业资格证书考核相衔接,重视现场教学和案例教学,如计算机网络技术课程到校园网络中心现场讲解,实现理论与实践的有机结合。
(2)当理论教学进行到一定程度,教师给学生布置综合习题,学生可根据自己的思路提出解决问题的办法。如计算机网络技术课程,我们布置了校园网方案设计、网络互联设备种类及特性分析、Internet协议设置与子网划分、网络安全技术分析等四个综合性的习题,通过学生讨论和典型例题讲解,将各章节的知识点融会贯通,强化学生对知识的理解和掌握。
(3)成立学生科技小组,开展与计算机应用相关的科技活动,如在学生中组织网页设计大赛,组织学生参加校园网网页设计与维护工作,请学生参加教师的科研课题小组等。如图2所示,2005年我们组织开展了局域网组网设计、网页设计、PowerPoint课件制作、电子模拟自动控制等4项科技活动,参加学生260多人次,占专业学生数的80%。
2.2.3实训
“实训”是指课程设计、毕业实习和毕业设计等实践环节。学生从第三学期开始接触实习实训环节,时间共18周。我们创造了良好的校内外实习实训环境,已建有网络技术、多媒体制作、电子技术等校内实训室,还建立了5个稳定的校外实训基地。通过实习实训环节,学生把学到的知识运用到实际工作中,增强利用计算机开展专业技术分析、解决各种技术问题的意识和能力。同时,我们还按照计划安排了一周时间的专业技术人员讲习,使得学生可以学到许多课堂上学不到的新知识和新技术。此外,这一环节主要是培养学生良好的职业道德素质,培养学生适应社会、适应职业需求的综合业务素质。
2.3课程设置
“操作+应用+实训”教学模式的实施,是以培养学生的动手能力、创新能力和职业适应能力为出发点,以课程设置调整为前提的。我们从专业角度分析,提出了高职计算机专业学生应具备四个方面的专业技能,即专业基本技能、程序设计技能、多媒体制作技能和网络技术技能,并以此为基础进行了课程内容的重新整合。整合后两年制计算机专业的课程设置如表1所示。
2.4教学模式实施的基本条件
2.4.1师资条件
该教学模式需要具备一支素质高、专业知识水平和技能过硬的教师队伍,需要制定一个切实可行的教师队伍建设规划,合理地改善教师的知识结构;通过采取教师到企业锻炼,带队指导学生实习,教师考取职业资格证书,聘请企业技术人员担任兼职教师等途径,建设一支有较高专业知识水平和实践技能的“双师型”教师队伍。
2.4.2教学、实验条件
该教学模式需要建立多媒体教室、计算机实验室、网络技术实验室、多媒体制作室、电子技术实验室等。
2.4.3校外实习实训基地
依据教学计划,建立与学生培养目标相适应的校外实习实训基地,为学生提供足够的校外实习场所,加强学生实习实训环节技能的培养。
3 实施结果
通过“操作+应用+实训”教学模式的实施,学生普遍能熟练使用常用办公软件,能够安装调试网络操作系统与应用程序,他们的程序设计与多媒体软件开发能力、网站设计和维护能力、使用和维护计算机及其常用外部设备的能力普遍得到提高。2005年学生实习实训信息反馈统计结果显示,实习单位对学生的满意率达到了96%,对学生的优良评价率达到了83%,比以往有了显著的提高;移动通信公司、市房地产管理处等多家实习单位都主动提出了进一步接收学生实习实训的要求。
“操作+应用+实训”的教学模式能够促使学生带着问题去学习、思考,增强学生分析、解决问题的能力,能够让学生在解决问题的过程中产生成就感,增强学生的自信心,更加激发学生的学习兴趣。
参考文献
[关键词]合唱指挥课程 微格教学法 课程改革
微格教学也被称为“录像教学”、“微观教学”和“小型教学”等,作为一种现代化的教学手段,它主要是指运用电教系统训练学生的教学技能的方法与手段。微格教学最先是由美国斯坦福大学的爱伦博士在1963年创立的,他给微格教学界定为“一个有控制的实习系统,它使师范生有可能集中解决某一特定的教学行为,或在有控制的条件下进行学习。”北京教育学院微格教学课题组在经过多年的研究与实践后认为:“微格教学是一个有控制的实践系统,它使师范生和在职教师有可能集中解决某一特定的教学行为,或在有控制的条件下学习和训练,它是建立在教育理论、科学方法论和视听技术的基础上,系统训练教师教学技能的理论和方法。”
在合唱指挥集体课教学过程中运用微格教学法的目的是训练学生的合唱指挥技法能力与教学技能,通过对教学过程录像的情景内容进行分析评价,结合学生的自我评价和师生反馈的评价意见,不断地修正、改进学生的合唱指挥技术动作要领和学生反复调整自己的合唱指挥教学方案与教学实践方法的过程。
在高师合唱指挥集体课中运用微格教学法首先要对微格教学法进行深入的探讨与研究,要以探讨合唱指挥集体课的新方法、新理念为目标,最终达到提高学生的合唱指挥的理论、实践与教学水平的目的。当前在高师合唱指挥教学过程中,基本都忽略了对学生进行教学能力培养的环节,认为合唱指挥课是以教授指挥技术为唯一的目的,有的合唱指挥课甚至成了学生模仿老师的指挥动作的“填鸭式”的教学怪圈,师范生在教育实习过程中也很少涉及合唱指挥教学这一内容,就是少数实习学校在实习结束时搞一场有合唱的晚会,在排练过程之中也很少有实习带队老师进行评价和反馈,而优秀的合唱指挥老师除了要有过硬的指挥专业技能之外,还要有良好的表达方式和较强的教学能力,因此,在高师合唱指挥集体课教学中应用微格教学法具有重要意义的。首先,运用这种教学方法可以及时地得到教学过程中的反馈意见并作出相应的调整和修正,课堂教学内容、教学目的及教学步骤的指定也将更加具体化,微格教学法还能将教育学、心理学等运用于教育实践中,对教学情景的创设也很有帮助。其次,循环反复性是微格教学法最为显著的特点,参与教学过程的师生可以对教学情景进行循环反复的摹拟演练,以便不断分析学生的指挥技术难点和教学过程与教学方法中存在的问题并及时修正。
要在合唱指挥课程中对微格教学法作出有益尝试,我们必须要了解微格教学法实施的步骤,在合唱指挥课程中运用微格教学法可以分为理论学习、实验技能、示范观摩教学、实施微格教学与反馈评价教学等五个阶段来进行。第一、在理论学习这一步骤,我们要让学生在课前对合唱指挥理论和合唱指挥教学法进行系统的研究,明确自己的教学目的、教学任务与教学的重点和难点,同时要对教育学、心理学、音乐教育心理学以及教学论的相关理论有一个较为全面的了解,因为微格教学法作为一种教学手段与方法是为教学内容服务的,当然,了解微格教学的概念、微格教学的实践意义、教学方案设计、教学目标分类、教材分析、教学技能分类、课堂教学观察方法、教学评价和学习者的特点分析以及现代技术教学媒体的应用等相关理论知识也是必不可少的;第二、实验技能教学阶段。实验技能教学阶段提高学生的合唱指挥技法和教学实践能力的重要环节,学生要根据自己要训练的教学技能的内容、目的和要求设计教学方案,方案出来之后由指导老师学生分析每一教学技能的应用要点,对学生的学习所预见的反应提出指导性意见。第三、示范观摩教学阶段。通过对典型的教学范例的观摩与学习,使学生明确要训练的教学技能的目的和要求,通过示范教学录像还可以使学生学到各种教学技能的综合运用,从而进一步引导学生如何设计微格教学法的教学方案,以提高自己的技法水平与教学技能水平。第四、实施微格教学阶段。实施微格教学法是为了给学生提供反复实践机会,目的达是提高学生的指挥实践与教学技能,学生在试讲前要介绍自己在本堂课中所要展示的技法和要练习的教学技能,在摄录像人员的帮助下,通过录像、录音或者文字记录学生模拟的8-10分钟的教学过程,这一环节中还要有评议人员对学生的技法和教学过程、教学方案进行观摩和记录。第五、反馈评价教学阶段。评自我评价、同学之间的小组评价以及教师评价等形式是实施微格教学法的重要环节,通过信息的反馈来进行评价是学生如何改进动作要领、教学方案与提高教学能力的主要途径。实践证明,这种微型课堂的有反馈评价环节的的微格教学法优于传统的传统的整节课培训的形式。
集体合唱指挥课在一定程度上解决了授课面小、教师工作量大和重复劳动强的问题,然而单纯的集体教学形式很难做到因材施教,很难做到针对不同学生在学习过程中所面临的深层次的指挥技术难点而提出不同的行之有效的解决方法,也就很难培养出指挥技术较为精湛、舞台实践能力和教学实践能力也较强的高素质的指挥人才。
微格教学法关注教学过程的各个环节的把握,突出对师范生的教学技能的培养。我们在合唱指挥教学过程中融入微格教学法就既可以突破传统的集体课教学模式无法兼顾学生的个性、难以实施因材施教的教学瓶颈,又可以提高学生的指挥实践能力和教学能力。
要实施合唱指挥微格教学法,我们要对传统的集体课教学理念和教学方法进行变革和调整。
首先,为实现高师音乐教育的专业的特色,我们在进行合唱指挥教学的目的是:一、提高学生的指挥理论修养、指挥技术和实践水平;二、掌握对指挥理论和指挥技法的教学技能。
在实施指挥理论的教学过程中,我们可以充分发挥微格教学法的多媒体的功能,通过多媒体的融入可以极大地提高学生学习指挥理论的积极性,在进行指挥技术的教学过程中,我们可以通过对个别学生的每一个指挥技法进行录像,通过播放和老师、学生进行评价的环节,使学生由在被录像时的学生角色转换为评议时的教师角色,通过对老师、同学的评价以及自我评价的分析,不断找出自己的不足和缺点,进而达到有针对性的提高自己的某一项指挥技法的目的。也可以将学生按照8—10人分成若干小组,由指挥技术较好的学生任组长,在小组讨论之中相互启发,并尝试用技术较好的学生的示范和抽查技术较差的学生办法来进行观摩与学习,最后形成录像材料,再汇总到老师处进行评价,通过吸纳老师和同学的反馈意见,就可以达到以有带差的目的从而提高教学效果。同时,通过对规范的视屏示范资料和自己与同学的教学示范行为,反复对比,不断改进,可以使学生更加深刻地感受合唱指挥的教学原则和规律,最终达到提高学生教学能力的目的。
【关键词】校园网络;方案设计
1、校园网建设概述
校园网络(CAMPUS NETWORK)是一种非常典型的综合型网络。概括地讲,校园网是在学校区域内为学校教育提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络信息系统。我们说的校园网是针对学校内部的计算机网络,不是一般的企业网,它有自己的特点和规律。首先,校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求,校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性、安全性很强的局域网络。其次,校园网应具有教务、行政和总务管理功能。良好的校园网络应通过采用先进的现代网络技术、多媒体技术及Internet技术等来实现校园办公的快捷性、高效性,以利于信息的和收集,进而提升本校园的综合教育管理水平。
1.1 校园网的作用
教育部办公厅关于校园网建设的指导意见明确指出:校园网指校园内计算机及附属设备互联运行的网络,是由计算机、网络技术设备和软件等构成的为学校教育教学和管理服务的集成应用系统,并可通过与广域网的互联实现远距离信息交流和资源共享。校园网应为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持;应具备教师备课教学功能、学生学习功能、教务管理功能、行政管理功能、教育装备(含图书)管理功能、资源信息功能、内外交流功能等。
校园网作为学校师生及管理人员所依托的重要资源,也是学校办学的一个重要的基础设施,为学校师生及科研人员提供办公自动化、计算机管理、计算机辅助教学、科学计算、资源共享及信息交流等全方位的服务。校园网内各局域网之间可以通过有线或无线方式连接,校园网必须通过有线或无线方式接入教育网络或公用网络,通过网络实现校园内、校园内外的教育资源共享。
1.2 校园网的特点
校园网具有以下四个关键特征:
(1)校园网是以网络技术为基础的学校信息化集成应用系统;
(2)校园网以信息装置的互联运行为技术支持,以学校应用软件和教育源为核心,以建构现代教育模式为目的;
(3)校园网要为学校信息化提供全方位的服务,包括教育教学、教育管理、教育研究、日常办公、信息交流和通讯等;
(4)校园网建设是对学校的未来进行重新设计。
1.3 校园网络运行状况
(1)低速的局域网连接――校园网的核心为面向校园内部师生的网络,因此园区局域网是该系统的建设重点,并且网络信息中包含大量多媒体信息,故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求;
(2)信息结构多样化――校园网应用分为电子教学(多媒体教室、电子图书馆等)、办公管理和远程通讯(远程教学、互联网接入、FTP服务、联网游戏等)三大部分内容。数据类型复杂,不同类型数据对网络传输有不同的质量需求;
(3)安全性差――校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据,而信息无法完全封锁在一处,常通过单一的计算机密码进行防护,不论是被损坏、丢失还是被窃取,都将带来极大的损失;
(4)操作不便,不易管理――校园网面积大、接入复杂,网络用户分散,因此网络维护必须方便快捷,设备可网管性强,方便网络故障排除。
(5)网络性能低――网络中常没有必要的数据交换规则,很容易产生广播风暴,网络性能受到严重影响,网络的稳定性,安全性下降。
为获取外部信息和资源,学院内部网络必然与互联网连通。IT管理者如何及时了解网络运行情况,并对网络整体状况做出基本的分析,发现可能存在的问题(如违规访问、资源滥用、泄密、ARP欺骗等),并进行快速的故障定位,这一切都是对高校校园网运行的严重挑战。
2、总体方案设计思想
2.1 设计目标
建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心,以现代网络技术为依托,技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域网相连,在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统,在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境,开发各类信息库和应用系统,为学校各类人员提供充分的网络信息服务。系统总体设计将本着总体规划、分布实施的原则,充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性,同时具有良好的开放性、可扩展性。
2.2 设计步骤
(1)进行对象研究和需求调查[1],弄清学校的性质、任务和改革发展的特点,对学校的信息化环境进行准确的描述,明确系统建设的需求和条件。
(2)在应用需求分析的基础上,确定学校Intranet服务类型,进而确定系统建设的具体目标,包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标。
(3)确定网络拓扑结构和网络应用功能,根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点,进行系统分析和设计。
(4)确定技术设计的原则要求,如在组网技术选择、综合布线设计、网络设备选型、软件配置等方面的标准和要求。
(5)规划安排校园网建设的实施步骤,遵守工程施工规范。
2.3 设计的指导原则
就目前对部分需求和网络应用的需求考察结果,并尊重“长远考虑、就地起步”的规划,提出了在技术上遵循先进性、开放性、可扩充性、可靠性、实用性、安全性、可维护性、可操作性、经济性的思想,追求技术上的先进性与成熟性、实用性相结合,追求整个系统性能的最佳化、理优化、节省费用等原则。
(1)先进性
采用先进的网络组建技术、设计方法、网络设备,使整个系统既成熟可靠又能反映当今应用水平,并使其具有一定的发展潜力。
(2)开放性
整个系统应具有开放性,符合相应的国际标准和协议。提供开放的网络接口和数据接口,使不同厂商的产品能够协同运行,方便数据的交换与信息的共享,实现资源的最大化利用,既要选择当前的主流产品,又要具有开放性,以利于今后的性能扩充。
(3)扩充性
校园网络和其它综合网络一样,要充分考虑到网络的未来需求状况。因此所组建的网络应易于升级和功能扩充。随着业务的增长和应用水平的提高,网络中的数据和信息流将按指数增长,需要网络有很好的可扩展性,并能随着技术的发展不断升级。易扩展不仅仅指设备端口的扩展,还指网络结构的易扩展性:即只有在网络结构设计合理的情况下,新的网络节点才能方便地加入已有网络;网络协议的易扩展:无论是选择第三层网络路由协议,还是规划第二层虚拟网的划分,都应注意其扩展能力。
(4)可靠性
虽然校园不像工业生产那样对于网络运行状况的有7*24的高服务要求,但同样作为信息的重要枢纽,也应该在系统结构、设计方案、设备选择、技术服务等方面综合考虑,保证系统能够无故障地运行。同时系统必须具有差错处理、容错和冗余备份等功能,以保证网络的可靠性运行。
(5)实用性
整个网络的功能应完全立足于学校管理和教学的需求,保证系统信息处理和传递的安全、可靠、及时、准确。
(6)安全性
校园网中有大量关于教学和档案管理的重要数据,不论是被损坏、丢失还是被窃取,都将带来极大的损失,因此网络系统必须具有高度的安全性和保密性,通过设置分级保护、对用户的身份验证,控制数据存取的权限等措施,防止对系统数据的非法侵入及破坏。
(7)可维护性
校园网面积大、接入复杂,网络维护必须方便快捷,设备网管性强,方便网络故障排除。因此,校园网络提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术,以保证系统维护管理方便、高效。
(8)易操作性
必须提供友好的中文可视界面,采用基于Windows的GUI界面,使管理更为直观友好,简便操作的同时减少误操作造成的损失,易于网络管理和维护。
(9)经济性
在充分满足系统应用功能需求和系统性能、并保证系统安全可靠性,可扩展性的前提下,充分利用原有的软件、硬件资源,减少投资浪费,选用质量可靠价格适中、技术成熟的产品及技术解决方案。
2.4 注意事项
针对上面的这些指导原则,我们在建设过程中应该牢记以下注意事项,以避免在网络设计中走入误区:
(1)设计应以教学和教学信息为核心来指导校园网建设。
(2)实用第一,本着少花钱、花好钱、多办事的思想,长远规划、适度超前、分步实施,先搭好框架,配备最急需的设备和软件,并且充分利用好已有设备。
(3)建好校园网这个大环境,同时也要有选择、有重点地建设好一些小环境,如多媒体教学平台、学生信息管理平台等。
(4)彻底抛弃“重硬轻软”的校园网建设细想,将校园网上的应用软件和教学资源建设作为重中之重。
(5)注重与各级主管部门、兄弟院校和外部资源的信息交流和沟通,注重以互联网来宣传和提高学校的形象。