数字教育系统范文

导语：如何才能写好一篇数字教育系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词： 数字电视 远程教育 终身教育

引言

目前，教育部已批准一些高校开展现代远程教育，这些高校基本上都是采取学校与电信部门联合办学方式进行的，这种基于电信网的单一模式不利于教育的规模化、大众化，其他一些网站、网校的情况也差不多。从我国的具体情况看，有线电视网发展极为迅速，政府职能部门又正在加紧进行全国联网，以现代有线电视宽带网为主，结合其他网络优势开展现代远程教育的前景十分可观，其主要原因是现代有线电视宽带网具有大容量、宽带宽、高速度、低资费、可靠性强并能进入千家万户的特点与优势，这是其他部门无法比拟的。特别是数字电视技术的日益普及和完善，非常适合于开展大规模的远程网络教育。

一、数字电视教育平台的建设目标

科学整合与充分利用各级、各类教育部门丰富的教育资源和广电系统的数字电视宽带网络资源，以全新的理念和先进的核心技术，摆脱教育的时空限制，满足教育的个性化需求，使远程教育的理想模式变为现实，构建完善的终身教育体系。

建成基于广电数字传输网络的多媒体数字传输平台。通过该数字平台，在网上传输国内外优秀的教育课件。通过该网络平台，将网上教学方式普及全国的上亿有线电视用户及各地的相关教育机构；在各地的相关教育机构可以实时交互学习，可以通过宽带的网络接入，点播著名学校的教学课件；在家里通过机顶盒用计算机或电视机可以实时、非实时学习；同时通过该宽带网络与国际Internet进行连接，从而充分利用网络资源。

二、数字电视教育平台框架

数字电视教育平台的建设需要广电系统和教育系统的密切配合，教育部门主要提供优质的教育资源，广电部门主

要提供网络和用户资源，同时吸收国家相关科研院所及企业提供技术支持与合作经营，共同构筑一个现代远程网络终身教育平台。

该平台从国内著名教育部门内通过高速专线取得包括小学到大学的所有教学课件到省级的广电中心机房内；在省广电中心机房内，将课件加载到广电的SDH传输网上，通过若干个专线，传输到各地市的广电机房；在各地市广电机房再通过本地多点分配系统，将传输到各地市的课件传输到各相关教育机构内，同时通过有线电视城域网（HFC网），将课件送到千家万户。

如图1所示，数字电视教育平台框架主要由四部分组成：

（一）信源

主要指信息的来源、课件的来源。将国内、外各种教学资源，分学科、分层次进行管理，或组织专家教授讲课，进行网上直播，进行课件的制作。通过各种教育资源的整合，建立大的教学资源库，力求达到能满足各种不同层次人员的学习需求。教学资源库一般由视频服务器、磁盘阵列、课件数据库、控制管理系统等系统组成。

（二）技术平台

以有线数字电视系统为技术平台，通过各地市的广电中心机房，将教育信息资源传送至各类教育机构及有线电视用户，实现终端用户自主收看、查询和下载教学课件及数据信息。出于实际应用的需要，在各地市的广电中心机房应设置容量比较大的镜像服务器，以便于从本地服务器中取得课件数据。数字电视技术正日益成熟，通过与现代通信技术、计算机技术、网络技术、多媒体技术结合，能建成一套既能发挥广电自身优势又能兼具各家所长的网络教育新平台。

（三）传输网络

主要利用广电数字传输网络和互联网共同搭建桥梁，沟通教学机构的教学内容与广大渴望知识的受众。广电网络具有全国最大的网络和用户群，带宽资源也极为丰富，并即将实现全国大联网。利用广电网络和数字电视等技术开展远程教学，可以解决网络教学的成本、规模、用户接入、网络带宽等诸多方面的问题，为普及远程教学和满足人们的学习要求提供了一条物美价廉之路。但广电网络本身不具有Internet网络出口，所以要和电信部门（具有网络国际出口）合作。

网络的互联及互通关键是对相同标准的遵循，根据现有技术的开发性、成熟性和发展性，以及数字电视教育平台的建设需要，建议采用TCP/IP协议来构建统一的网络平台。

（四）用户终端

分两种，一种是教学分站（各类各级学校），学习者可在各教学分站的课堂集中听课，能使异地的师生如同身临其境地开展双向交互远程教学；另一种是有线电视终端用户，通过机顶盒用计算机或电视机学习，学习者可以自主选择学习内容。

三、数字电视教育平台的服务功能

（一）多节目电视广播

数字电视系统允许在一个模拟电视频道中传输多路电视节目。多节目电视广播和下面的多路声音广播是单向的、非交互的，利用数字视音频压缩技术，提高频率资源的利用率。这样可以充分解决频道资源的问题，原有的2―3个频道可以扩大到12―30个频道，很好地解决了为远程教育提供电视频道紧张的状况，使专业远程教育的开展变成可能。

（二）多路声音广播

在一个模拟电视频道中可以传送100路左右的立体声广播节目，这样仅仅用语音开办的教育节目的实施就简单多了。

（三）准视频点播（NVOD）

NVOD是在一个模拟电视频道里以一定的时间间隔循环播放同一节目，学生可以在一设定的时间内从头观看这一电视节目。利用此系统我们可以把节目源存放在视频服务器中，方便、灵活地进行节目编排。这样学生可以不受时间的限制。

（四）节目相关的数据

将与节目有关的数据随节目一起传送。这种数据有两类，一类是电子节目指南（EPG），随时播出当天或多天的课程安排，以及播出时间表、指导教师、复习内容等相关内容，学生可在任意时刻进行浏览。电子节目指南帮助用户方便快速地寻找自己感兴趣的节目。另一类是与节目内容相关的数据，如与节目有关课文背景资料、作者简介等。学生可根据自己的需要选出某些与节目有关的数据。

（五）数据广播

将数据服务器中的大量数据循环地播出，其中可以对某些数据进行实时更新。这些数据可与电视节目无关，可以是课件、软件、辅导资料、复习题、习题解答、游戏、图片、各种网站上下载的信息、电子报纸等。用户可以主动地从数字电视广播信号中找到需要的信息。数据广播是扩大业务范围，增加服务收入的重要方面之一。

（六）交互式业务

利用有线数字电视回传信道，实现用户与电视中心和有线电视前端的交互操作，视频点播（VOD）是交互业务的典型事例。也可以通过CM（Cable Modem）方式上网，使用电视或计算机在因特网上进行教学。

结语

在广电网络实现大整合、捆绑经营的今天，以现代有线电视宽带网络为主，结合其他网络资源优势，在现代远程教育思想指导下，采用数字电视技术和现代信息技术中的最新成果，整合各种教育资源，创建一种大规模开展学历和非学历教育的全新远程教育模式，这对加速构建我国终身教育体系和开发利用广电网络资源具有深远的意义。

参考文献：

［1］方德葵.虚拟大学――现代远程教育理论与实践［M］.中国广播电视出版社，2003年.

［2］赵坚勇.数字电视技术［M］.西安电子科技大学出版社，2005年.

［3］赵永岐.网络与电视应用研究［M］.科学出版社，2005年.

篇2

[关键词]数字化教育游戏；教学设计模式

[中图分类号]G420　[文献标识码]A　[论文编号]1009－8097(2011)08－0051－04

一　数字化教育游戏教学系统设计基本原则

1　知识构建原则

实践表明，对学习持不同观点的教师将会直接影响其对各种多媒体学习系统的态度。由此，这些多媒体学习系统也会产生不同的学习效果。将学习看作是信息获取过程的教师往往会认为，将多媒体用于教学就是一个信息传播的过程。这在早期CAI课件系统中表现的尤为明显。在这些系统中，知识点常以线性方式加以组织，教师的作用就是呈现信息，学习者的主要任务就是接受信息。这种观点将学习认为是学习者对信息的接受，信息是能够从计算机屏幕移入到学习者脑中的客观对象。因此，学习者的学习是被动的。与前者不同是，将学习看作是知识构建过程的教师，往往会将多媒体看作是一种辅的认知工具。知识是由学习者主动建构的，学习者的主动认知加工能够帮助学习者理解材料，主动认知加工能够从所呈现的材料中建立起连贯一致的心理表征。

教师还必须清醒地认识到，无论持有上述所提到的两种学习观的哪一种，采用多媒体系统后的学习结果可能是意义学习，也可能是机械学习，甚至还有可能是无效学习。无效学习肯定是我们不希望看到的学习结果，我们希望看到的是，学习者对知识主动构建的结果――意义学习。对此，奥苏贝尔有精辟的阐述。

通过以上论述，能为教师在教学中使用教育游戏提供以下两点启示：

第一，要使学习者能够主动的建构知识，教师必须要积极引导学习者，使学习者能够产生将新信息与原有知识之间建立联系的心理倾向。

第二，学习的过程中，教师要能够为学习者即时搭建支架，让学习者能够在新信息与原有知识之间建立联系。

2　以学习者为中心原则

在数字化教育游戏教学设计中，要注重以学习者为中心的原则，这实际上是知识构建原则的一个具体体现。以学习者为中心的观点主要体现在两个方面：第一，在教育游戏的设计与开发中，要清楚地认识到，教育游戏作为一种教学媒体、一种新的技术手段，一定要注意克服以技术为中心的取向。从多媒体技术在教育领域中无数的失败案例可以看出，多媒体技术先是受到极大的期望，然后就是太范围的应用，最后则是令人失望的结果。第二，在教育游戏的选择上，要以能否促进学习者对知识的意义建构为前提。纵观目前的教育游戏，其中有不少教育游戏软件无非是采用了游戏软件的一种外在形式对知识点进行了封装而已。当然，这些软件在知识点的组织上是非线性的，这是相对于传统CAI课件的先进之处。这类教育游戏在使用中基本上是需要学习者去适应游戏，只有这样学习者才能够进行学习。这样的教育游戏更多关注的是一种游戏技术的应用，而并未使游戏技术帮助学习者进行更有效的学习。

二　数字化教育游戏教学系统设计构成要素

自从二十世纪六十年代提出第一个教学系统设计模式以来，教学系统设计模式已有不下百种之余。尽管这些教学系统设计模式不尽相同，但从其构成要素上来看，教学系统设计涉及到一个组织化的教学过程，如教学目标、教学内容、学习者、教学策略、教学媒体以及将这些基本要素整合为一个模型。其中，ADDIE(Analysis，Design，Development，Implement，Evaluation)教学设计模式包括教学的分析(Analysis)、设计(Design)、开发(Development)、实施(Implement)和评价(Evaluation)五个环节。

另外，由HeinichR等人(1989)开发的ASSURE(AnaIvzelearners，State objects，Select media and material，Utilize mediaandmaterial，Requirelearnerparticipation,Evaluate and revise)教学设计模式则包括分析学习者特征(Analyze learners)、陈述目标(State objectives)、选择媒体和材料(Selectmediaandmaterial)、运用媒体和材料(Utilize mesa and material)、要求学习者参与(Requirelearnerparticipation)以及评价、修改(Evaluate and revise)六个环节。

三　数字化教育游戏教学系统设计的目的

为什么要进行教学设计?显然对这一问题的回答会有多种。对教学进行设计，其结果可能成功，也可能失败。但就促进学习者的学习而言，教学设计是对能产生成功教学目标的一种描述。对于设计能够支持数字化教育游戏教学系统的目的主要有以下三方面：

第一，促进个体学习者的学习。这里的个体并不是指学习者之间的组织形式，比如，以班级、学校为单位的学习者或在网络上进行学习的单个远程学习者。这里的个体是为了强调学习是发生在每一个具体学习者身上的。

第二，促使教学能够分阶段实施。这说明教学是以系统化的方式进行计划与实施的，这样可以保证教学有效的发生。这些阶段既有短期的，也有长期的，它可以帮助教师减轻对教学过程中未知细节的考虑。因为在教学过程中，有些教学事件在事先是很难预料到的，教师的每次课堂教学都要面临新的决定。

第三，明确学习者的位置。既然教学系统设计是要通过分阶段实施教学来促进学习者的学习，那么学习者在教学中的地位就必须要首先明确。教学并不只是能够反映教师的知识，同时更要反映学习者是如何习得这些知识的。这将直接导致教学系统设计模式是倾向于教师还是倾向于学习者。

四　支持数字化教育游戏的教学系统设计模式

模式是再现现实的一种理论化的简约形式。教学系统设计模式是在教学系统设计的实践当中逐渐形成的一套程序化步骤，其作用是要指明说什么，怎样去做，而不是为什么要这样做。

对于教育游戏中的师生关系，我们认为教育游戏中的学习者是知识的主动建构者，是社会化学习的协作／合作者；教育游戏中的教师既是游戏的参与者，也是教学活动的主导者。在我们提出的数字化教育游戏的教学系统设计模式中，由教

学目标分析、学习者分析、两个教学分支以及评价、反馈构成。如图1所示，显示了该模式各组成部分及之间的关系。该教学系统设计模式具有如下四个特点：

第一，可以根据教学内容和学生的认知结构、认知风格来决定在教学过程中的全部过程或部分过程使用教育游戏。

第二，在教学的整个过程中采用教育游戏意味着教师、学生具有同样的游戏者身份。这样的教学具有发现学习的特征，教学过程的实施需要依靠教育游戏所提供的完善的教学策略以及游戏者之间的交互行为来推进。

第三，在教学过程中的某个阶段采用教育游戏意味着教育游戏不能够为教学的整个过程提供支持，教师既可以是游戏者也可以是游戏的引导者，在教学中一般采用先行组织者教学策略，当然也可以采用其他教学策略，如自主学习策略。

第四，对学习者进行学习结果评价并不是教学的终点，而是要使学习者能够灵活地运用知识，解决真实情境中的问题，因此要采取一些知识迁移策略来促进知识的迁移。

(1)教学目标分析

很多教学系统设计模式一般都包含教学目标分析这一环节，教学目标阐述的是学习者的学习结果。该模式的教学目标分析中除包含一般教学目标分析中的分类、表述和呈现外，还包含了分析使用教育游戏是否能够支持教学目标的实施，这体现出技术要服务于教学，而不是教学从属于技术的思想。

(2)学习者分析

教学目标分析能够明确学习者在教师与同伴的帮助下，利用资源和工具习得什么，而不是指教师教了什么，或者通过该课程教给学生什么。学习者分析的主要目的是要考察使用教育游戏是否能够促进学习者的学习。学习者分析主要包括以下四个方面：

第一，分析教育游戏软件运行的计算机软件环境、硬件环境和网络环境。如软件是运行在微软操作系统、苹果操作系统或是其他操作系统；软件是2D的还是3D的；是否需要高性能CPU和GPU软件是单机运行还是联机运行等。

第二，分析学习者是否具有使用教育游戏软件的能力。教师在选择教育游戏软件之前，除了要考虑学习者的认知水平外，还要考虑学习者在游戏软件操作中的经验。实验表明，在开始阶段，游戏软件操作经验高的学习者的绩效水平要高于游戏软件操作经验低的学习者。

第三，分析学习者是否需要在呈现任务之前为学习者提供引导性的操作或练习。如果学习者在开始学习之前对教育游戏软件的使用和规则的理解存在困难，教师则需要引导学习者进行练习。

第四，分析学习者对待教育游戏软件的态度。目前，在教学中引入教育游戏不仅在教学管理上存在一定的阻碍；学生对此的接受态度也是一个需要考虑的问题。学生对待教育游戏的态度会直接影响软件使用后的学习结果。

(3)教学分支的选择

根据教学需要和学习者分析决定是在教学的全部过程采用教育游戏还是在教学过程中的部分采用教育游戏，这体现了技术服务于教学，教学是以学习者为主体的重要思想。

(4)教育游戏的选择

教育游戏本质是一个软件，教育游戏的选择主要从以下几个方面加以考虑：

第一，根据特定领域的特征选择教育游戏软件的类型，如即时策略、第一人称射击、角色扮演、动作等。

第二，考虑教育游戏软件的技术的特征，如硬件要求、操作系统要求、游戏操作方式(是直接通过鼠标、键盘操作还是需要其他外设，如游戏手柄等)、网络接入等。

第三，构建学习环境，包括计算机位置的摆放、联网类游戏是否需要进行子网的划分等。

第四，不同的教育游戏软件特征将会影响的教学策略的设计，比如策略类游戏可以选择协作学习策略、角色扮演类游戏可以选择竞争学习策略，而有些模拟类的游戏则可以采用示范一模仿策略。

第五，确定教育游戏中，游戏任务的时间。在教育游戏中，有些任务的时间是需要在游戏开始之前进行设定的，而有些则是在游戏开发时就已经设定好了的。

(5)确定先行组织者

“先行组织者”是奥苏伯尔提出的一个概念。奥苏伯尔认为，促进学习和防止干扰的最有效策略就是利用适当相关的和包摄性较广的、最清晰的和最稳定的引导性材料，这种引导性材料就是组织者。由于这些组织者通常是在教学内容呈现之前介绍的，目的在于利用它们来帮助确立意义学习心向，因此被称为先行组织者。在教学过程中的部分采用教育游戏时，需要利用先行组织者为学习者提供认知结构中的上位概念来同化新的知识，或者是提供一个能够指出新旧知识异同的组织者来确立新旧知识之间的联系。但如果在教学的整个过程全部采用教育游戏是否就没有先行组织者呢?事实上，在这种情况下，先行组织者是包含在教育游戏中的任务开始或结束部分的。

(6)教学策略的选择

教育游戏环境是一个开放的学习环境，在这样的环境下学习者很容易产生迷失现象，学习者不能将注意力集中于学习任务上。教育游戏教学策略的设计是以建构主义思想为指导的，一般采用合作，协作学习、发现学习和自我调节学习这样的教学策略，教师在教学活动中为学习者提供支架。同时，策略的设计还受到领域类型和教育游戏软件类型的制约。在教学的整个过程全部采用教育游戏时，教学策略是包含在教育游戏中的。

(7)教学过程的组织

第一，按照加涅的九事件教学安排学习活动并创设学习情境。教师应该熟悉学习者领域中的内容，利用先行组织者策略为学习者建立先行知识。

第二，指导学习者提高教育游戏软件使用的操作技能。

第三，观察学习者操作教育游戏软件时的学习活动，教师应在适当的时机通过教育游戏软件间接地或面对面直接地给予学习者干预和指导。

(8)学习结果的评价

以建构主义理论为指导的教学系统设计更加强调学习者在学习过程中的真实体验，而传统的标准化测验并不能完全检测出学习者的能力。替代性评价则避免了典型的多项选择测验中存在的问题，这些新的评价体系中所蕴涵的核心思想是要求学生自己展示自己的学习，或者展示自己在学习过程中学到的知识和技能来完成一些实际工作，其目的就是要在真实的情境中展示学习者自己的水平。

a　档案带评价　(portfolio assessment)

替代性评价的一种常见形式就是档案带评价，即搜集和评估学生在一段时间内的作平样本(Hambleton，1996；Herbert&Schultz，1995；Rolheiser，Brower，&Stevahn，2000)。教师可以收集学生的作品、研究设计以及其他一些反映高级心理技能的作品，并以此作为评估学生进步程度的依据。[5]在教育游戏中档案袋评价主要体现在学习者在游戏过程中的表现或任务的完成情况。

b　表现性评价　(performance assessment)

表现性评价是在现实生活中对学生知识和技能的实际表现进行考察的测验。表现性评价的一个例子就是完成论文，完成论文不仅要求学生展现自己知道什么，还要表现出自己能做什么。汽车驾驶员和飞行员的驾照考试、医学上的临床测验等，都是表现性评价(Swanson，Norman，&Linn，1995)。在教育游戏中表现性评价主要体现在学习者与游戏的交互过程中所表现出的行为。

c　层次分析法　(Analytic Hierarchy Process，AHP)

层次分析法由是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于本世纪70年代初，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”的课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析方法，是一种定性与定量分析相结合的评价方法。层次分析法在教育游戏中主要体现在教育游戏软件统计系统的设计上，通过将层次分析法转化为计算机程序代码，来计算学习者在任务完成过程中的行为表现，从而生成统计结果来进行评价。

(9)知识迁移策略

学习者通过学习结果的评价并不是教学的终点，而是要使学习者能够在真实情境运用知识解决问题，因此要采用知识迁移策略促进知识的迁移。采用先行组织者能够促进学习的迁移。

五　总结

数字化教育游戏具有传统面向娱乐领域内游戏吸引人的特质，同时还能够促进学习者的学习。对于这样的一种教学媒体，如何使其在教学中发挥作用，则是需要进行合理设计的。文章提出了一种能够将数字化教育游戏整合到教学中的教学设计模式。该模式在以学习者为中心的指导下，具有良好的适应性。

参考文献

[1](美)迈耶著，牛勇，邱香译，多媒体学习[M]，北京：商务印书馆,2006：16

[2]何克抗，李文光编著，教育技术学[M]，北京：北京师范大学出版社,2002：163

[3]施良方，学习论[M]，北京：人民教育出版社，2001：239

篇3

关键词 传统视觉传达 数字技术 创新设计

中图分类号：J504 文献标识码：A

互联网信息技术与数字技术历经三十余年的发展，目前已经在人类的生活方式、行为方式、思维方式等方面留下了深深的印记，数字技术在改变人类所处的世界的同时，也在悄悄的改变着人类自身。数字技术在艺术设计方面的改革成果，在视觉传达设计方面尤为突出。在与传统思维和技法不断进行抗衡的过程中，现代视觉设计也不断地受到数字技术的“侵袭”。

1 数字化技术在传统视觉传达变革中的应用

在当前信息数字时代，越来越多的人开始注意到数字技术对于视觉设计的影响，随着我国市场变革的日益激烈，现代视觉设计中开始以数字技术的融入为特色，在产品销售和推广方面形成新主力，这不仅给企业和社会带来经济和社会效益，对于传统视觉传达的突破性改革实践方面也同样起到了极为重要的推动作用。

1.1 传统视觉传达的从印刷美术设计到多元化构成

视觉传达技术源自19世纪中叶欧美印刷美术设计领域以设计的延伸和拓展为目标的尝试性改革。俄国在1913年之后连续四年的构成主义运动，尤其是1918年由德国的“包豪斯”设计学院所倡导的教育方针改革和制度完善等活动中，视觉传达技术才开始从现代工业设计领域进入到以“构成”为主要课程内容的培养技术和艺术的多样化融合和多元化应用的人才培养进程中。视觉艺术从抽象的艺术表达方式和创造性思维中汲取了新鲜的养分，以极具时代性的设计理念为特色，将视觉艺术的发展空间拓展到以艺术表现为追求目标，依靠技术的辅助功能来构建起来的视觉性空间艺术表达领域中，此时的视觉传达尚未脱离传统理念中仅仅在于形象表达方面具有效用的地位，因此并不能被视为视觉设计和传达史上的第一次革命。

1.2 多媒体技术和数字技术辅助下的传统视觉传达革命

视觉传达的第一次变革始于20世纪90年代，受到多媒体技术和互联网技术的影响，传统的视觉传达在以国际化为发展目标的信息高速公路的冲击下，原有的只需要带给人类以视觉表达和信息传递的职责，也开始向拓展人类视野，改变传统信息传递方式，与互联网进行融合以满足虚拟社区中的沟通交流功能需要，同时，在信息传播渠道和媒体表现形式方面，在数字技术和计算机技术的带动下，视觉传达设的多媒体表现形式研究也开始步入探索轨道，更具有艺术性和更高效的视觉传达效果成为该时代，传统视觉从设计和传达进行自我改革和完善的工作重点，数字技术在视觉传达领域内的有效融合也与计算机数字技术的出现一起成为具有划时代意义的重要成果。作为视觉传达和视觉设计改革的催化剂，数字技术与计算机技术对视觉设计和传达方式产生了最有力的推动作用，而传统视觉传达和技术设计也从此开始了其作为人类共通语言的创新性变革之路，并承担起数字化时代，为满足基于互联网平台所构建起来的社会空间中的信息传播和交流需要的主要媒介的重任。

1.3 数字技术对传统视觉传达交互性发展的推动

1960年，视觉传达以独立的传达形象出现在日本的世界设计大会上，同样作为独立传达方式的还有影像，视觉传达在此时已经可以将人类复杂的情感元素等，通过艺术创造的形式进行加工使之融合在艺术创作中。传播技术和数字技术以及现代通讯技术的迅速发展，为视觉传达和设计拓宽了覆盖领域，从商业美术到工艺美术，从工艺美术专向印刷美术，再深入到装潢设计和平面设计等行业，视觉传达的阶段性成长历程最终停留在以视觉媒体作为载体的视觉符号传播探索中，数字化技术、多媒体形式、信息传播技术等的同步发展，则为艺术设计和视觉传达的相互融合添加了催化剂，并不断影响着视觉传达的效果、速度、形式以及水平等。视觉传达在与数字技术之间的立体交互性融合的过程中，也逐步呈现出立体化和动态化的发展趋势，原本的平面化和静态化也开始从单一化的媒体形式中分离出来，经过多媒体的整合创新后，可以从平面到四维进行视觉传达和表现，而被传达的视觉符号和信息也开始具有了交互性特征。

2 传统视觉传达与数字技术的立体交互性表现

数字技术的延展性魅力在视觉传达设计中，主要以传播手段和工具的模式进行渗透，传统的视觉设计语言在数字技术的引领下，出现了视觉形式方面的新变革，当数字技术作为新鲜血液与传统视觉设计进行有效的融合时，传统视觉传达逐渐增加了现代化的具有时代性和灵动性的气息。随着数字技术在传统视觉设计中的尝试运用和不断的研究探索，互联网的出现则为数字技术何传统视觉设计的融合打开了一扇通往全世界的窗户，全球信息同步共享的便捷性，为传统视觉传达和视觉设计带来了随时共享、分享、交流的便利，而不同地域、空间、时间下对数字技术在视觉设计和视觉传达方面的运用，更是为当前传统视觉传达的改革提供了新的契机。

2.1 传统视觉传达自我中的立体交互性

数字技术的发展为视觉传达设计带来了数字化的变革方向，与此同时，传统视觉传达和设计过程中所出现的时间、区域、风格等方面的瓶颈也被打破，一种完全人性化的人机交互图形界面在互联网的辅助下，将技术与艺术进行完美的融合，进而依靠虚拟的网络环境，还原视觉传达的本身价值，不同国家、不同种族、不同文化特征下的艺术壁垒一旦被打破，传统的视觉传达和设计方式，在计算机技术和软件的帮助下，从思维和创作方式的创新方面，找到自由发展的空间，借助数字技术和虚拟的网络社交系统，越来越多的设计师可以真正实现将艺术想法作为现实来进行实践性实验，设计师的思维和创新能力在与数字技术的交互下，新的产品设计和新的营销、宣传的方式、策略也开始慢慢打破广告枯燥无味的桎梏，极具冲击力的立体广告形式和立体传播方式也同时成长起来。

2.2 福娃设计中的立体交互性

数字技术带来的新视觉效应促使传统视觉设计和传播从二维向三维甚至思维立体空间角度过渡，借助数字技术和多媒体软件等的应用，设计师可以按照创意表达的需要，以数字技术为依托，将传统视觉设计中融入多种描述技法、艺术技巧和创意思维等，利用计算机的便捷操作，来进行数字视觉效果的展现。2008年的北京奥运会的设计就将视觉传达和数字技术两者之间的立体交互式融合优势发挥到了极致，以吉祥物福娃的设计过程为例，设计者在多次演示之后，将“福娃”的形象轮廓以虚实结合的手法进行绘制，在开幕式上，将声音、图像、文字和影响等有机融合成一体，再利用多媒体技术将制作好的“福娃”形象投放到每一个需要该图标的位置，再配合雄浑壮阔的现场活动，“福娃”的形象由静到动，从动到静，从平面到三维立体，从三维跃然游人的掌上，“福娃”的形象自此被深深地映入在游客和各大媒体受众的眼中和心里，经过无限制的传播后，福娃的含义和形象与2008年奥运会一起成为当年最热门的话题。

2.3 信息承载量拓展后的立体交互性

数字技术与传统的视觉设计之间存在着互通性，视觉设计中的数字视觉主要是以“数字技术”为创作和技术处理的依据，基于数字媒体的辅助，创作出具有独立意义和审美价值点的视觉表现和体验，数字技术发挥得越彻底，整个视觉设计的表现则越完整和立体，数字技术直接拓宽了视觉传达的信息量的容积，同时也对视觉传达的整体范畴进行了扩容，视觉传达所附着的信息量也随之增长，受到信息覆盖领域逐渐增大的影响，数字技术将视觉传达中原有的功能点，在改变设计方法的前提下，进行了全新视觉体验的表达，如2008年奥运会开幕式时那一枚枚经典的烟花大脚印，采用航拍的方式，从鸟瞰的角度忠实记录烟花的每一次绽放，并呈现到受众的眼前，给予受众全新的视觉体验，其中烟花的设计需要计算时间，其中所隐藏的数字技术种类和载体的数量，均无法估量。

3 立体交互性对数字技术和传统视觉传达的促进

3.1 立体交互性对数字技术创新的促进

数学技术在传统视觉传达中，以立体交互性为融合点，随着传统视觉传达逐渐向现代型的转变，而逐渐深入到工业设计、环境设计、广告设计以及绘画艺术等领域，而网络技术、电视、数码艺术设计、多媒体广告、数字电影等也开始进入视觉传达载体的历史舞台，当前，视觉传达设计的未来价值取向和未来视觉传递中表现形式的选择等，已经成为当前数字技术进行系统升级的重要依据，同样，受到立体交互性的影响，传统视觉传达在新媒体中的多样化应用，也开始对数字技术的创新提出了新的要求，以未来视觉传达和设计为课题，数字技术更需要在视觉设计的表现技法、思维创新、全球化、个性化和灵活化等要求方面进行多元化的整改，突破现有的对图画、文字、声音、语言等的有效融合现状，重视视觉感官在传达设计延伸领域的创作需要，配合设计师创作性的设计出更为独特的视觉设计产品，以数字技术革命的形式，将技术、技巧、经验、表现、形象、价值等设计元素纳入到技术创新中来，最大化地实现设计师的创意草图，在这样的发展方向里，数字技术的创新表现才有可能取代传统视觉传达的设计和表现技法，在为传统视觉传达何设计注入设计灵感的同时，也丰富了自身的功能性。

3.2 立体交互性对传统视觉传达的推动

立体交互性应用到传统视觉传达中，主要从视觉传达设计、图像设计、传统美学概念、图像制作、企业形象设计、企业宣传视频的设计、包装设计、企业形象设计等不同方面进行数字艺术传达系统的构建和信息的传递。立体交互性巧妙地将不同视觉下的设计标准和数字艺术软件搭配起来，在进行创作的过程中，传统视觉传达里也开始融入了多学科的交叉式概念和思维，诸如艺术、心理学、设计、传播学、数字技术等学科的相关知识点和新理念，这些知识点和理念对数字技术促进下设计者的设计视觉和设计情感的引导起到了直接的推动作用，并有利于设计者汇总现有资源和思想，汇总出一个最佳的视觉形象，并利用其所创造出的视觉语言和视觉符号，构建起合理化、科学化的视觉创意体验空间。在传统视觉传达的现代化转型过程中，立体交互性的三维立体技术表现为传统视觉传达的多媒体、多渠道选择带来了新的思考方向，比如当前互联网技术所承载的各类网站，按照视觉传达效果的美感要求和网站本身的构造设计，由立体交互性所引导的页面设计，必然会出现更为繁杂的站内链接关系和更为丰富的功能性，尤其是在符合人体舒适度的界面窗口排列、字体大小、字间距、菜单和图像的显示方式、色彩的搭配以及视频应用等方面，以一个较为庞大的信息传递视觉传达系统的形式，来帮助来访者获得感官上的体验，与此同时收获满意度和关注度。

4 反思数字技术和传统视觉传达中的立体交互性应用

数字技术对传统视觉传达立体交互时，传达的信息量和传递的次数均不受限制，传达的方式多种多样，此种改造下的信息必须重新设定传播渠道，使用两者的交互性特征来处理图像或者播放信息视频，信息的传播更加便捷、多样和丰富化。科技作为数字技术下，传统视觉进行创新式改革的助推器，其所提供的思维方式、设计工艺、理论模式以及创意点等均为艺术设计的发展提供了宝贵的意见和建议。新媒体和新技术形式的诞生，并不意味着原有技术和媒体形式的消亡，因此立体交互性的应用务必从多元化发展的多媒体角度进行运作方式的调整。伴随着数字化时代视觉传达的创造敏感性的不断升级，传统视觉传达和数字技术立体交互所产生的作用力，反馈在企业产品开发和科学技术的提升角度，则可以直接转化为设计生产力的价值和效益。

数字技术在视觉传达设计中带来的新突破，主要表现在两个方面，一方面是被艺术化的技术表现，一方面是被技术渗透后的艺术表现，无论使用哪种表现形式，均离不开科学技术和艺术体系双方面在理念和视角等方面的同步发展。此外，随着数字化视觉的不断拓展，传统视觉传达技术在被使用时，务必要保持创造性的敏锐直觉，尤其是在新技术的使用中，科技与设计生产力的能力之间必须坚持不断转化，以此来推动我国传统视觉传达在数字化时代的快速发展。

参考文献

[1] 薛曼君.基于数字化技术的视觉传达设计创新研究[M].中国创意设计年鉴论文集，2013（6）.

[2] 王晓瑜.数字艺术在当代艺术创作中与传统视觉艺术关系的思考[D].南昌大学，2012（12）.

[3] 刘黎明.数字化境遇下的视觉传达设计转型研究[D].中南大学，2010（11）.

[4] 王君洁.在新媒体艺术设计冲击下的视觉传达设计[M].艺术与设计（理论），2011（9）.

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远程教育网络遭到的攻击主要分为下列几种情况：一是拒绝服务攻击DOS。这一情况的产生主要是由于攻击使得一方用户可用资源严重缺乏，造成系统资源可用性的降低，从而降低远程教育系统的服务能力；二是逻辑炸弹。即通过攻击，使远程教育系统本来的资源被其他特殊功能服务所替代；三是特洛伊木马。这一攻击指系统被执行了超越规定程序以外的其他程序；四、计算机病毒和蠕虫。即计算机受到病毒感染，使得自身程序被恶意篡改，从而使其他程序受到感染，最终导致网络通信功能受损和远程教育系统的瘫痪。

二、远程成人教育系统网络安全策略

（一）建立专用的虚拟网络。专用的虚拟网络以安全性能较低的网络为信息媒介，并通过身份认证和加密，以及隧道技术等方式来建立专门的有针对性的网络。通过这个网络学习可以保障信息的安全性。通常，网络防火墙所附带的专用虚拟模块可以实现虚拟网络专用，从而保证了虚拟专用网的安全性能。

（二）数字加密方式。为了防止信息被非授权用户窃听，以及恶意软件的攻击，在数据传输时可以使用数字加密技术。数字加密技术在远程教育系统中通过硬件加密和软件加密来实现。硬件加密具有实现方便和兼容性好的特点，但也存在相应的缺点，例如密钥管理复杂，而软件加密由于是在计算机内部进行，从而使攻击者更容易采取程序跟踪等方式对远程教育系统的网络进行攻击。

三、远程成人教育系统服务器安全策略

（一）安全的远程教育操作系统。Windows操作系统在成人教育的远程教育系统中占大多数，而这一系统存在多种安全漏洞。因此，要定期进行补丁下载，如果宽带速度受限，则可以通过相关程序设定来更新补丁，从而保障服务器的安全与正常使用。

（二）负载均衡技术。负载均衡技术可以平衡服务器群中的所有服务器，并通过实时数据的反应，均衡服务器之间的工作分配，使得服务器达到最佳的性能并且实现服务器的智能管理，从而保证了远程教育系统的可靠性。

四、远程成人教育系统访问控制策略

远程教育网络的访问控制可以分为以下两种，第一，控制外部不知名用户通过网络服务对主机的访问；第二，控制内部人员对远程教育系统网络的访问。对于第一种情况，可以设置服务器程序来进行限制，比如限制来访者的IP地址或只允许部分用户访问主机，坚决拒绝恶意用户的访问。而第二种情况，可以设置用户的身份认证控制，核实访问者的身份是否符合设备或进程所声明的条件，构成网络安全访问的第一道防线。通常，会设置相关口令对访问者身份进行核实。在此情况下，非授权的用户就不能够使用账户。但是这种方式也存在一定的弊端，因为其主要方式是明文传输或者静态方式，所以会发生对字典的攻击，网络被窃听，信息机密被泄露等情况，为此，必须对口令设置等相关程序进行更新或改进。

五、远程成人教育系统网络安全管理策略

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项目背景 随着我国逐渐进入老龄化社会，老年人数量越来越多，许多老年人患有各种老年性疾病，严重者会失去生活自理能力而长期卧床，而子女和家人不可能时刻伴随着老人。基于ZigBee技术的无线紧急呼叫系统，就是在此背景下进行研究和开发的。当老人需要帮助，而家人又不在身边时，可以通过手持终端上的按键发送求助信息，家人看到灯闪或听到声音就明白老人需要帮助，可及时前往而有效地利用时间。

ZigBee技术简介 ZigBee协议是2001年6月成立的ZigBee联盟专门为实现家庭及办公室自动化的控制系统、医疗保健设备及自动化检查系统的通信应用而开发的一种无线通信标准。与其他无线通讯协议相比，具有低速率、近距离、短时延、高安全、免执照频段等特点，是以低复杂度、低成本、低功耗为目标的一种无线通讯协议。老年求助呼叫系统对数据传输可靠性要求很高，但每次需要传输的数据信号容量很小，要求呼叫端设备的重量和体积较小，这些应用要求与ZigBee协议的特点很吻合[1]。

2 系统总体结构设计

ZigBee网络通常由协调器、路由器、终端设备三个节点构成，每个ZigBee网络需要且只需要一个协调器，用来创建ZigBee网络，并为最初加入网络的节点分配地址；路由器节点有转发数据功能，起到路由的作用；终端设备节点之间，只能与协调器节点通信，通常只周期性地发送数据[2]。本系统用于家庭网络，研究表明，一般家庭面积25*25 m2内，ZigBee在此范围的通讯误包率基本为零[3]，因此不设ZigBee路由节点。本系统由一个协调器节点和五个终端设备节点形成一个星型网络拓扑结构。

系统由病人呼叫器、协调器、应答器构成。系统总体结构如图1所示。其中，中控器在网络中充当协调器，负责建立和管理网络、信号的转发。呼叫器和应答器在网络中充当终端设备。呼叫器用来发送呼叫请求和取消  。

3 系统硬件及软件设计

系统硬件设计

1）中央处理器模块。本研究选用德州仪器的CC2530 F256集成芯片，该芯片集成了增强型8051微控制内核与的2.4 GHz的RF收发器，具有256 K的内存，系统内包括可编程闪存、8 KB RAM、A/D转换器以及许多其他功能。同时具有网络节点功能强大、唤醒与休眠工作模式多样、材料成本低廉的特点，使得它更适应超低功耗要求的系统[2]。本系统节点主要由CC2530片上系统接收发射模块、电源模块、下载接口模块（同时兼顾仿真接口）、发光二极管显示模块和独立按键模块等组成[6]。同时结合该公司开发的ZigBee协议栈（Z-Stack）为用户提供了一个较好的ZigBee应用解决方案，可在此协议栈基础上开发特定应用场合下的应用程序。选用CC2530，可相对简化并降低硬件系统的设计难度。

2）协调器设计。网络协调器是ZigBee簇状网内各节点通信的核心，在网络建立之初，每个网络有且仅有一个协调器节点，主要负责网络的发起、参数的设定、信息的管理及维护。根据所选择的微处理器，硬件总体设计方案如图2所示。协调器节点主要由处理器模块、射频模块、电源管理模块、复位电路、蜂鸣器、IDC10下载器插槽、串口等各外部接口等组成。因协调器要根据需要不停地查询网络中的信息，因此要外接稳定的电源，在终端的电源模块基础上增加了外部稳压源接口。CC2530芯片作为射频模块，用于数据处理、接收和发射信号；蜂鸣器和LED指示灯分别用于声、光报警。

3）呼叫器和应答器设计。呼叫器和应答器均为无线可移动设备，由电池供电。其电路框图如图3、图4所示。CC2530芯片作为射频模块，用于数据处理、接收和发射信号；呼叫器的按键1、按键2可根据需要设置成不同需求的按键，如“卫生”“服药”等，LED指示灯用于报警提示。

系统软件设计 系统由1个协调器、1个呼叫器和4个应答器共6个节点组成一个星型网络，由于本文使用TI公司的CC2530芯片进行硬件设计，故在软件设计时采用了与之配套的，同为TI公司的Z-Stack协议栈，开发环境选用IAR7.60，TI Z-STACK协议栈可方便地组建自己的无线通信网络。在ZigBee协议栈中，已经实现了协调器、路由器以及呼叫器的程序，在此基础上，根据无线呼叫系统的硬件设备的实际情况，用IAR Embedded Workbench软件开发工具编写相应的应用程序并进行调试，最终下载到芯片上加以实现。

1）协调器。协调器的工作流程如图5所示。协调器上电后，首先进行设备初始化，包括硬件电路初始化、寄存器初始化、协议栈初始化、操作系统初始化。然后进入执行操作系统，进入无限循环的任务执行程序中。系统定义了“UARTGetchar（）”函数，负责接收呼叫终端发送过来的字符，ZigBee将接收到的字符传给此函数。

本项目定义一个变量，通过if语句来判断老人是否发送了请求。当条件满足后，才会执行控制函数，从而控制协调器上LED警示灯闪烁[7]。

2）呼叫器与应答器。作为ZigBee网络终端节点的呼叫器、应答器的初始化过程与协调器基本类似。如图6所示，呼叫节点首先进行系统初始化，然后加入网络，进入休眠模式；当有呼叫请求时，按键中断唤醒，把请求信息发送给协调器。在CC2530开发板本身设计的3个按键中任选一个按键，定义“key_get（）”函数，用来判断按键是否被按下，若按下了，则通过“uart_puts（）”函数把设定好的字符通过UART串口给发送出去。与此同时，执行“BuzzerSound（）”求助警铃函数，通过定时器来控制声音。在接收到控制命令数据后，发送数据到协调器，若发送不成功，将延迟1 s后重发。

如图7所示，应答器工作流程与呼叫器基本一致，不再赘述。

测试结果 通过抗干扰能力测试，ZigBee通信网络数据传输可靠性高，基本不受家庭中各种家用设备的干扰[3]，在普通的家庭环境中误包率基本为零。

4 结束语

本文利用ZigBee自组网络技术，采用CC2530作为射频收发芯片，设计了老年呼叫系统，创新点在于呼叫器可根据老人不同需求发出不同信号。老人求助终端不仅适用于家里的老人，其他因伤、病、残等原因造成行动不便而需要被人照顾饮食、卫生、就医等病人也可使用该功能。系统能耗低，价格便宜，有较好的市场应用前景。

参考文献

[2]蔡丽婷，陈平华，罗彬，等.基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计[J].计算机技术与发展，2012（11）：197-200.

[3]赵锦萌，吴效明，张莉莉.面向家庭的ZigBee医疗监护网络研究[J].计算机测量与控制，2012，20（3）：780-783.

[4]邹劼，陈盛云.一种基于ZigBee技术的病房无线呼叫系统的研究与设计[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，

2011（12）：95-98.

[5]翁慧，郭裕顺.基于ZigBee技术的无线呼叫系统设计[J].杭州电子科技大学学报，2009（6）：40-43.

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现阶段高校学生的课堂考勤工作是高校教学管理工作的一项非常重要的内容，本文针对高校课堂考勤工作设计一个智能教室考勤系统，该系统结合远距离射频识别技术（RFID）、ZigBee组网技术与计算机软硬件技术，通过非接触式刷卡技术，多系统联动实现对人员出入进行考勤，从而为高校n堂考勤管理实现完全自动化。

【关键词】物联网 智能教室 考勤

1 引言

目前，高校对学生课堂的考勤管理主要是由课堂教师或者学生通过点名答到或者签名的方式进行考勤，这种方式存在代替别人答到、考勤效率低等问题。部分单位的考勤方式采用指纹考勤系统或者IC卡考勤系统等计算机考勤系统，这类计算机考勤系统的一般考勤流程是被考勤者使用带有自己身份信息的IC卡刷卡或者进行指纹扫描，并且在进入与出去的时候都进行刷卡或者扫描指纹，系统识别被考勤者的具体身份之后并记录下时间，将考勤信息传输到服务器并保存在数据库进行考勤管理，这类计算机考勤系统相比较于传统点名答到或者签名考勤的传统方式具有考勤效率高的优势，但缺点是存在代刷卡、人员多的时候速度慢等问题，比如有很多人员需要进行扫描指纹就会排队等候。基于ZigBee的智能教室考勤管理系统相比其它的考勤系统，具有方便快捷、管理高效，实现简单，费用廉价等优点。此外，物联网是继互联网/因特网与计算机技术之后信息产业领域兴起的第三次技术与产业浪潮，为智慧校园提供了一种新的革命性的信息技术和智能技术，具有广泛的应用需求和巨大产业发展的空间。

2 需求分析

本文提出一种基于ZigBee的智能教室考勤系统，在规定时间段内上电系统开始工作，通过红外对射管判断学生是进入教室还是离开教室，随后判断是否刷卡，如果没有刷卡则会报警出错，同时清空本次签到的信息，若按照流程刷卡进入则该学生正常签到或者离开教室。可以有效防止学生考勤作弊现象的发生，同时具有快速识别无需过多等待等多个优势。本系统结合远距离射频识别技术（RFID）、ZigBee组网和计算机技术，集自动化控制、通道安全管理、人员通行记录、警报处理、多系统联动为一体，通过非接触式刷卡的方式，实现了对人员的放行、拒绝、记录等操作，有效控制人员出入，实现对出入口的安全管理，从而为学校考勤与安全防范管理提供了有效的解决方案，具有推广应用的实用价值。

3 设计与实现

智能教室考勤系统如图1所示，主要由数据采集及处理模块，ZigBee无线传输模块和上位机显示模块组成。

数据采集以及处理模块由两组红外对射管AA’和BB’以及RFID身份识别模块组成。两个部分同时工作，红外光电传感器一前一后放置在门的内外两侧，RFID身份识别模块放在红外光电传感器的中间，当红外发射管和接收管没有物体遮挡时输出为稳定低电平，当人进入时发射管和接收管被遮挡，这时会产生一个上升沿，可以判断有人经过。当学生进入教室的时候门口的A’A率先被遮挡而触发了一个上升沿，随后等待RIFD的刷卡信息，而RFID身份识别的模块在刷卡以后可以得到学生的个人信息同时在液晶上显示学生姓名和学号等等。

当学生进入教室时首先AA’红外对射管被遮挡由低电平产生了一个上升沿，随后学生进入不再遮挡AA’电平恢复平稳，然后学生刷卡RFID读取学生信息后学生进入，然后触发BB’红外管产生上升沿，计数加1，同时录入学生信息，若中间过程出错，上位机则会报错致使蜂鸣器响并且清除刷卡信息，这样可以有效防止学生持多卡代签，以及多人持一卡签到等考勤作弊现象的发生。

ZigBee无线传输模块：利用ZigBee无线组网方式将红外对射管和RFID身份识别模块采集的信息发送给LM3S9B96主协调器进行数据处理，处理完之后将产生的数据传输到上位机软件并且显示。上位机显示模块通过RS-232接口接收监控节点发送过来的数据，做进一步处理和显示。总体流程如图2所示。

3.1 ZigBee无线传输模块设计

无线传输模块主要是基于ZigBee的无线组网，ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗低成本的双向无线通信技术，完全符合本次设计的无线数据传输的要求，对于无线组网我们采取了星型组网来实现短距离的无线传输数据。本设计使用的是CC2420的射频收发器，CC2420的主要参数：

（1）工作频带范围：2.4～2.4835GHz；

（2）采用IEEE 802.15.4规范要求的直接序列扩频方式；

（3）数据速率达250kbps，码片速率达2MChip/s；

（4）采用Q-QPSK调制方式；

（5）超低电流消耗（RX：18.18mA、TX： 17.4mA）高接收灵敏度（-95dBm）；

（6）抗邻频道干扰能力强（39dB）；

（7）内部集成有VCO、LNA、PA以及电源整流器，采用低电压供电（2.1V～3.6V）；

（8）输出功率编程可控；

（9）IEEE 802.15.4的MAC层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16位CRC校验、电源检测、完全自动MAC层安全保护（CTR，CBC――MAC，CCM）；

（10）与控制微处理器的接口配置容易（4总线SPI接口）。

采用QLP-48封装，外形尺寸只有7*7mm，系统预设了CC2420无线模块与RDID模块接口。

3.2 监控节点芯片LM3S811

LM3S811支持最大主频为80MHz的ARM Cortex-M3内核，256KByte FLASH，96KByte SRAM，LQFP-100封装。集成10/100MHz以太网、2路CAN控制器、USB OTG、外部总线EPI、ROM片上StellarisWare软件、睡眠模块、正交编码器、16路ADC、带死区PWM、模拟比较UART、SSI、通用定时器、I2S、CCP、高精度震荡器、DMA等外设。

3.3 主协调器模块

LM3S9B96是TI 公司的基于ARM Cortex-M3 的32位MCU，具有先前8位和16位MCU的价格成本，CPU工作频率80MHz，100DMIPS性能，集成了10/100MHz以太网模块，并可以方便的高质量、快速度的完成我们需要的数据采集与处理的任务。

3.4 RS-232电平转换电路

该部分主要完成LM3S9B96与PC通信或者控制实验箱上的外扩Wi-Fi模块（所用芯片为MAX3232）。如图3所示。

4 总结

本文提出了一个新的智能教室考勤系统。此智能教室考勤系统的创新之处在于：相比其它的考勤系统，具有方便快捷、管理高效，实现简单，费用廉价等优点，具有较强的实用性和开发价值。

参考文献

[1]乐洁.课堂刷卡考勤系统设计与实现[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2013（04）：188-189.

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关键词：多媒体；设计；实现

中图分类号：TP277

1 研究背景

多媒体教学方式已经在我国得到了非常广泛的应用，数字化多媒体教学软件在教育教学领域越来越发挥着非常重要的作用，但目前多媒体技术却无法满足国内教育教学方面对多媒体技术的需求。国外最早运用数字化多媒体教学是源于美国，早在20世纪中期，美国人就开始将教学机器以及程序教学不断的应用到教学中来，自1985年之后，多媒体教育模式开始显示出了无可替代的作用，大量的多媒体技术以及多媒体网络技术被应用到高校教育以及社会中，最终推动了计算机数字化教学模式的迅速发展，并导致了计算机教育被彻彻底底的广泛应用。

2 数字化多媒体教学软件设计与开发的现状以及成因

对于国内来说，我国的数字化多媒体教育出现较国外晚，导致了我国的现代多媒体软件的开发以及设计的研究也处于刚刚起步的阶段。尽管我国的数字化多媒体软件开发起步较国外晚，但是目前我国也已经存在了很多专门从事多媒体教学软件开发的专业人士，同时也存在很多专门从事多媒体教学软件开发的研究院或者研究机构，目前我国在多媒体教学软件开发方面具有非常大的提升空间，并且已经有一些多媒体软件慢慢的转化成了商业品。

目前，我国的多媒体教育软件开发依然存在这诸多的问题，本研究通过查阅大量的文献发现，目前我国的大多数针对多媒体软件的开发研究均具有非常强的针对性，其主要是针对课程自身的内容等方面进行讨论以及研发，其表现出非常强的片面性，只是针对教育教学而设计多媒体教育软件，然而，多媒体教学软件的开放性、教育性设计和开发方面的研究设计的并不是很多。导致目前国内多媒体教育软件的设计普遍具有很强的针对性。

3 数字化多媒体教学软件需求分析

数字化的相关教育技术是一门主要的必修课程。老师为学习者讲授数字化多媒体的相关内容、数字化多媒体教学设备以及相关系统的内容，是这门学科专门针对高层次的教育技术人才而设定的一门学科。学习者通过相关的课程学习，可以掌握和熟悉数字化多媒体的主要内容以及基本理论，同时通过学习还可以对数字化多媒体的设备、系统以及技术方面进行一个全面的了解，从而掌握数字化多媒体教学软件基本制作方法。

学习者的特征分析主要是针对学习者对教学内容的掌握以及了解程度、学习者的认知特点以及学习者对于信息技术的应用水平以及掌握程度进行一次全面的分析。其目的就是对学习者的学习状况以及学习风格进行一个综合的了解，从而分析并制定针对不同学习者的学习建议，为学习者明确学习目标以及学习内容，从而使学习者真正的对学习产生兴趣，促进学习者能力的发展。学习者特征分析的结果可以为多媒体教学软件的制作方面提供非常巨大的帮助，在专业人员制作多媒体教学软件过程中，可以根据学习者的特征分析结果从而设计相应的多媒体教学软件，这样可以提高学习者的学习兴趣，提高学习者的综合能力。因此，可以看出数字化多媒体教学软件在培养高层次人才过程中是必不可少的教学应用软件。

4 数字化多媒体教学软件系统设计

在数字化多媒体教学软件的设计过程中，按照以下步骤进行设计：（1）明确教学目的以及教学目标；（2）教学媒体的选择；（3）知识结构的设计；（4）诊断评价的设计；（5）软件交互性实现方面的设计；（6）软件开放性的实现方面的设计。按照以上七个步骤进行数字化多媒体教学软件系统的设计可以有利于增强学习者的学习兴趣，提高学习者学习能力。同时在进行数字化多媒体教学软件系统设计的过程中可以根据不同学习者的特征分析结果进行设计出大部分学习者均有一定需求的设计方案，这样就更能对学习者的学习热情有提高。

5 数字化多媒体教学软件系统实现

从狭义的理论观点来看，多媒体教学软件的内容即是包含了多媒体的课件，同时辅助以多媒体教学的相关程序。但从广义的理论观点来看，多媒体教学软件不仅仅包含着多媒体的课件内容、多媒体教学的相关程序，同时还包含了程序、课件以及学习者之间的交往。在课堂上使用多媒体软件进行教学，本质上其实就是在教学过程中使用多媒体软件技术将多种信息进行快速的整理并且以图、文、声、动画等方式呈现给学习者。多媒体教学软件中的教学信息主要包含了教学控制信息、教学的内容信息、教学反馈信息以及教学的应答信息等内容。教学的内容信息又包含了知识的符号信息、知识的意义信息以及知识的逻辑结果等相关内容。此外，教学的应答信息的含义指的是学生通过输入设备，多媒体教学系统对于学生的应答，多媒体软件系统的相关程序可以根据学生通过输入设备的应答情况，为学生近期的学习情况进行评分，从而判定学生目前的学习情况，并且多媒体软件系统可以将各个学生的信息进行综合整理，呈现出最终结果反馈给学生本人，并且多媒体教学软件中还存在相应的程序可以为学生制定出针对目前的学习状况的学习方法以及建议，这种针对不同学生而制定的建议称之为反馈信息。与传统的教学方式比较，多媒体教学呈现出了内容更加丰富，内容的个性能力更强，课堂上交互的能力更强。

6 总结与讨论

本文研究通过对数字化多媒体教学软件系统的分析、设计以及实现等方面对数字化多媒体教学软件系统设计进行了综合研究。最终整理设计方案，并对设计方案进行实施。在分析方面进行了数字化多媒体教学的基础介绍，同时对学习者进行特征分析，通过对学习者特征分析去发现学习者的需求，最终通过技术方案、学习者特征分析结果等方面对数字化多媒体教学软件系统设计的可行性进行分析。经过以上的系统分析然后对数字化多媒体教学软件进行详细的设计，从系统的界面、结构、导航以及交互性等方面进行综合的设计。最终采用Flash等工具进行软件的实现。使得多媒体教育软件的功能，极大的满足了学习者的需求，对于学习者的学习能力有了极大的提高。

参考文献：

[1]王林.MP2000型单片机多媒体教学系统的设计与实现[D].电子科技大学，2011.

[2]刘强，朱文球，张阿敏.面向网络教学的小规模视频会议系统的设计与实现[J].计算机应用与软件，2013，30（10）：142-146.

[3]黄炎磊，叶青.多媒体教室管理系统的设计与实现[J].软件导刊教育技术，2011.

[4]吕明娥，曹毅.基于校园网的多媒体教学系统的设计与实现[J].中国教育技术装备，2011（06）：97-98.

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1引言

网络教育是现代技术条件与教育活动相融合而实现的一种新型的教育模式,它依靠网络共享资源,传递信息,是目前发展最快、优点最多,也是最有前景的教育信息载体。但是,利用网络教育系统进行辅导、批改作业、分发试卷、网上答疑、注册、交费、续费等过程时,由于信息的存储、传递、处理等过程都是在开放的网络上进行的,所以信息容易受到伪造、修改、窃听等威胁。

2网络教育安全威胁

不管是网络教育管理者还是网络教育用户,在使用信息产品和服务的时候都开始对安全问题表现出不同程度的担忧。当前网络教育主要存在信息泄露、破坏信息的完整性、窃听、假冒、抵赖5种安全威胁,具体如下:(1)信息泄露:信息被泄露或透露给某个非授权的网络教育实体。(2)破坏信息的完整性:网络教育系统的数据被非授权地进行增删、修改或破坏而受到损失。(3)窃听:用各种可能的合法或非法的手段窃取网络教育系统中的信息资源。(4)假冒:通过欺骗系统达到非法网络教育用户冒充成为合法网络教育用户。(5)抵赖:网络教育管理者否认自己曾经过某些信息。网络教育平台也和其他平台类似,具有保密性、完整性、非否认性、抗抵赖性等基本安全需求。如何确保教育信息在传输过程中不被窃取、窃听、篡改;如何确认网络教育信息的发送方和接收方的身份;如何确保网络教育信息在传递完成后,双方对信息的不可抵赖性等,都成为网络教育非常重要的安全问题。因此,网络教育安全成了网络教育系统急需解决的重要问题这一。

3数字签名在网络教育安全中的应用

数字签名技术具有直接支持完整性、机密性和非否认性等特性,能防止数据在传输过程中被窃取、窃听和篡改。它有别于一般的信息安全技术,如加密技术、访问控制技术、认证技术以及安全审计技术等,这些大多用于预防,如果信息被攻破,根本无法保证信息的完整。例如,在网络教育系统中网络教育管理者(SC)要向网络教育用户(ST)发送一个信息,ST应该有方法确认信息是SC发的。

3.1数字签名的提出数字签名是电子信息技术发展的产物,是针对电子文档的一种签名方法,所要达到的目的是对数字对象的合法性、真实性进行标记,并提供签名者的承诺。利用它可以对在网络上传输的文件进行电子签名,任何得到该签名的实体都可以对签名的有效性进行验证。采用公钥密码体制进行加密的过程（图略）这类算法的特点是:用接收者的公钥做加密密钥,用接收者的私钥做解密密钥,即只有接收者才能解密密文,得出明文。在计算上很难实现已知加密密钥和密码算法,确定解密密钥。网络教育信息在传输过程中要做到不被攻击者获取,采取的措施是对信息进行加密及必要的电子签名。

3.2数字签名方案简述SC签名:(1)F用哈希算法对预传输文件(m)产生摘要,并随机选取一个大素数p,p-1有大素数因子。g∈Z*p-1是一个生成元。(2)随机选取数（式略）(3)ST验证:网络教育用户收到签名(r,s,m)后,计算h(m),（式略）E1Gamal数字签名方案实现数字签名安全且方便,但是若攻击者非法得到签名者选择的随机数t,便容易得出私钥x,进而破解系统,所以伪随机生成器要足够安全。

3.3多重签名当网络教育涉及到网上授课、网上招生、网上答疑、网上考试、网上提交作业等过程时,有些过程并非一个人能同时完成,比如网上考试过程,需要网络教育部门先将考试题分发给每个网上学习的考生,假如试题很多,为了减轻一个人的工作量,他可以将权力委托给其他人,也就是他去完成试题的分发。这样就涉及到签名,需要人对每套试题进行数字签名,以保证试卷的可靠性、完整性。在基本的签名体制中,原始签名人可以将其(部分)签名权力委托给一个或多个签名人,使得签名人能代表原始签名人在一定条件下生成数字签名,实现的方案称之为多重签名。此方案一般由委托过程、签名过程、验证过程组成。下面简单介绍基于离散对数的多重签名方案。签名参与的实体是:原始签名者SC,签名这个算法的主要性质是:(1)基本的不可伪造性。假设一个攻击者想伪装成签名者来对消息进行签名,由上面的签名过程中可知,需要伪造签名者SC的签名密钥,由已知信息获得签名密钥的难度是基于离散对数的。(2)签名的不可伪造性。SC和B都能收到签名,但是其他第三方难以伪造一个有效的签名。(3)不可抵赖性。任何人都不能伪造SC、B的签名。(4)可验证性。每个接收者都可以计算（式略）

3.4多重签名在网络教育系统中的应用系统构成:网络教育管理者,签名者,签名收集者,网络教育用户。系统实现:网络教育管理者委托签名人利用3.3中签名算法进行签名,签名收集者通过验证（公式略）

篇9

会议中，主会场与分会场可以同时观看精神文明建设宣传片、PPT等资料。远程发言、外接移动摄像机、现场颁奖等活动也做到了主会场与分会场的无缝对接。清晰的画面、语音，让身在基层单位的参会人员也能像亲临现场一样，感受热烈的会议氛围。借助网络视频会议系统，朝阳区教育系统基层单位之间实现了隔空互动交流。

自2012年3月30日开通网络视频会议系统至今，朝阳区教委利用该系统召开了5次全区会议，20余次局部会议，同时在全区利用该系统开展调研30余校次，业务培训千余校次。集团办学、共同体学校、一校多址学校频频使用该系统。

网络视频会议系统让参会人员省去了路途奔波的艰辛，也让会议更加高效、便捷。通过建设远程视频会议系统，朝阳区构建起了全新的数字神经网络，使朝阳教育走在了“智慧朝阳”的前沿。网络视频会议系统也成为朝阳区从教育大区向教育强区迈进的强劲助推器。

朝阳教育率先大规模应用网络视频会议系统

朝阳区所辖面积470平方公里，是北京市人口最多、发展最快的区县，教育需求量大，需求类型多，高端需求增长快。朝阳区目前拥有学校240余所，非学校教育单位361址，教育总量约占全市的1/10。“十二五”期间，是朝阳从教育大区向教育强区全面推进的新时期。一直以来，朝阳区教委致力于建立务实、高效、服务型的教育机构，并通过“机关干部走基层”等多种途径转变机关工作作风，提高服务能力和服务效率。但当前政府会议多、沟通多而导致的政务成本居高不下是一个不争的事实。在探求如何切实提升工作实效性的过程中，网络视频会议系统进入了区教委、教工委（简称“两委”）的视线。

网络视频会议系统以其便捷、高效、互动、沟通性良好等特性一直备受大型社会机构信息化办公的支持。为了将更多的时间归还学校、将更多的精力投入到“办人民满意的教育”中，有效降低时间成本、交通成本、沟通成本，两委果断决定建设全委系统的网络视频会议系统。

2011年12月，朝阳区率先在全市教育系统启动网络视频会议系统建设工程。77天后，一个全新的网络视频会议系统在朝阳区教育系统正式建成并投入使用！

据悉，网络视频会议系统不仅能够满足全区各类型会议的召开，还能对两委的临时需求做出快速及时的响应。同时，网络视频会议系统还能够提高会议和活动效率，节约人力、物力和财力等“三公”经费，有效提升教育系统政务办公信息化水平。

为检验网络视频会议系统的前期建设成果，教工委领导决定将原定集中召开的“朝阳教育系统开展基层组织建设年工作动员部署会”改为视频会议形式，会议涉及全区所有教育单位，设有260余个分会场。

坐镇教委，就可以与基层单位沟通，便捷、高效的方式让两委领导备感满意！

不出学校，就可以实现远程开会，省去了来回路上的奔波时间，参会的校长、教师备感惊喜！

在第一次视频会议成功召开后，两委各科室、直属单位、各学校纷纷申请使用网络视频会议系统，进行工作部署和业务交流。

网络视频会议系统将实现优质资源全区共享

北京市陈经纶中学目前拥有5个校区，校区之间距离较远，受空间限制，平时教师之间的沟通交流较为不便。如今，利用网络视频会议系统就可以实现各校区之间资源共享，各校区的教师还可以同时备课、研讨和交流，各校区的学生可以同上一堂课。

通过网络视频会议系统，学校内部（一校多址）以及学校之间均可以进行教育教学的示范、研讨和交流，通过实时的语音和视频对话，促进区域教育教学工作的协同发展。

教育均衡是一直以来亟需破解的教育难题。农村学校、基础薄弱学校受师资、资源限制，发展较为缓慢也是不可回避的现实。今后，朝阳区的网络视频会议系统将为农村学校、基础薄弱校插上腾飞的翅膀。依托网络视频会议系统，区内的优质资源将实现全区共享，名师的课程将面向全区开放，薄弱校的教师可以实时观看名师的视频课，还可以实时与名师研讨、交流。

“以前一位优秀教师上课只能惠及一个班的学生，今后，通过网络视频会议系统对课程进行直播，将惠及全区所有学生，这将为薄弱校的师生成长搭建一个更大、更宽广的舞台。”朝阳区教委领导说。现代化的网络视频会议系统将为朝阳区的均衡教育书写上浓墨重彩的一笔。

网络视频会议系统将为政务工作带来新革命

“除了提高教委机关工作效率，网络视频会议系统的投入使用还带来了一系列的社会效益：一次视频会议可以节约油耗1345升，减少碳排放3.7吨，节约人力2152小时…… ”朝阳区教委相关负责人说。

网络视频会议系统的建设，不仅仅是朝阳区教育系统政务工作的信息技术支撑设备，从宏观层面看，系统的成功建设构建了朝阳教育系统的数字神经网络，系统的深化应用将极大促进教育系统纵向、横向顺畅地进行业务沟通和协作，有效提升两委对基层学校的服务、指挥和管理效率。

随着网络视频会议系统的大规模使用，该系统的优势将被逐渐挖掘出来：

——区委教工委、教委组织的全委工作部署会议，教委各科室举办的定期、不定期例行会议以及部门会议，各种工作部署会、学习讨论会，该系统均可以提供技术保障。

——教委及各教育单位有紧急事务需要协调处理时，第一时间利用系统，在任何地方（包括国外、国内其他地区）均可以通过该系统的移动终端召集各有关部门参加协调讨论，做好相应部署。

——遇到突发事件时，可以使用手机、iPad、手提电脑等多种接入方式，进入该系统视频通信，进行实时的远程调度，并可以实现与安防监控系统、有线电视系统、考试巡查监控的结合，根据现场情况进行实时调度，提高对事件的响应和处理速度，通过网络以最快的速度解决现场问题。

……

“一旦网络视频会议系统与两委政务无缝连接、有效融合，其应用价值将实现最大化。”朝阳区教委领导说。

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【关键词】因子分析；交通运输经济指标；聚类分析

一、引言

近几年我国的进出口贸易总额体现出贸易总额大，增长速度快，持续性顺差等特点。作为海陆运输枢纽节点的港口，尤其是大型海港城市在区域物流运输中的地位和作用日益突出。港口城市作为区域物流的中心。其交通运输行业的发展状况更直接影响着区域运输的能力和效率。本文的目的就是通过挑选具有代表性的影响因素来进行运输经济指标的因子分析，构筑若干个意义明确的公因子，以此来进行综合评价，同时使得评价的结果具备很好的解释性。

二、分析方法与模型设计

1.因子分析法简介

因子分析法是一种数据降维方法，作为主成份分析的推广，不仅借助变量之间的线性相关性可以将多变量化为少数几个线性无关的综合变量，而且构筑若干意义较为明确的公因子使得新的变量有明确的解释性，便于进行替代性建模分析。

因子分析中的主要步骤是从指标相关系数矩阵出发，推算因子载荷矩阵。这一过程类似于主成份分析。然后对载荷矩阵进行旋转，得到具有明确意义的解释变量。最后，根据因子得分对观测进综合评价和归类分析。

2.样本数据评价指标的建立

拟采用十个指标：

1)港口货物吞吐量

2)集装箱吞吐量

3)铁路货运量

4)公路货运量

5)水运货运量

6)航空货运量

7)第三产业总值

8)交通运输仓储服务业生产总值

9)生产用泊位长度

10)生产用泊位数量

样本城市为：大连；秦皇岛；天津；青岛；上海；宁波和广州。

三、分析与计算过程

1.因子分析的可行性检验（见表1）

其中相关系数大于等于0.3的数据占相关阵的70%，证明此数据相关性较强，适宜作因子提取分析。

2.因子的提取

拟提取三个公因子，其方差的解释程度如下表。（见表2，表3，表4）

其中表2显示，当提取3个主成分时对10个指标的方差解释度均大于83%，具有较高的解释度。

表3显示三个主成分各自的方差贡献率经旋转后分别为0.36699，0.25778，0.24286，使其较旋转前的方差贡献率更加均匀，为后续因子可命名性做准备。其三个主成分的累积方差贡献率达到86.763%，解释了原变量大部分信息，说明提取因子数量是比较适合的。

图4说明当提取3个主成分时其方差解释的跨度约为5.3-1.2，而第3个至第6个主成分解释方差的跨度约为1.2-0.5，而6个主成分后基本无方差信息变化，说明提取3个因子数量是合适的。

3.因子的命名（见表5）

表5说明经过旋转后的主成分在代表各变量的信息类别上较为整齐。第1个主成分在解释第1个和2个变量时有很高的解释度，将其合并为一类，命名为交通运输行业产值因子。同理第3至第8个指标合并至第2个因子，命名为枢纽城市货运总量因子。第9个和第10个指标归为第3个因子，命名为港口生产性泊位规模因子。

4.因子的得分（见下表6）

5.结果分析（见表7）

其中综合排名的权重指数采用三个因子各自旋转后的方差贡献率作为模型权重。

可以看出，对综合评分指标影响较大的因子是货运总量因子，其排名基本决定了综合排名的最终情况。

聚类结果如下图（表8）

可以从树状图读出：

大连，秦皇岛，天津，青岛归为一类，可理解为地区性辐射型枢纽城市；

宁波，广州归为一类，可理解为区域性集散型枢纽城市；

上海独自成为一类，可理解为国际化中心型枢纽城市。

四、分析及建议

1.分析

（1）从综合排名看，宁波，上海，广州，天津各为我国经济发达的长三角，珠三角，环渤海经济区域的运输枢纽城市，集中了大部分的货运量，其自身的港口建设规模和配套的交通运输业也较为成熟。（2）从交通运输行业产值因子方面看，天津因为在2007年被国务院定位于北方经济中心，服务于东北亚的国际化港口城市。其城市的产业结构特别是资源对交通运输，仓储和邮政方面的倾斜性配置较为明显。相比之下，上海的产业结构更为成熟和稳定，其运输系统和配套设施相对更成熟和完善，故交通运输业占第三产业比重相对较低。（3）从枢纽城市货运总量和港口生产性规模上看，上海的货物运输的供求矛盾较为尖锐，尤其是港口运输方面。港口生产性泊位规模明显无法满足巨大的海上货运需要。天津港也同样存在类似的问题。宁波，广州和大连则发展潜力较大，港口配套设施较为完善与充裕。

2.建议

（1）上海在货运量方面远远的超出了其他城市。但上海港的泊位建设较自身内陆货运量和行业规模而言相对落后。应该加大对港口基础设施的建设投入。港口作为海陆运输的节点，若滞后于内陆运输的发展则会限制运输业整体发展，同时也不利于今后的长远经济建设。（2）宁波和广州则在港口泊位规模方面表现优异。拥有较长的泊位码头和较多的泊位数则意味着拥有更多的港口货运发展潜力。但是宁波的行业产值并不突出，应促进配套产业的发展，发挥港口基础设施的优势，让资产产生效益，更好的服务于区域经济尤其是对外贸易的发展。（3）天津青岛和大连的交通运输运输行业产值较其他城市有优势，但是在泊位资源方面则比较落后。这三个港口城市地理位置优越，周边地区经济活跃。所以可以在保证现有产值的同时，加强泊位建设，挖掘持续发展的潜力。（4）秦皇岛则可以抓住能源货运的专业化优势，不必盲目做大做强，针对本城市和港口的货运品种特色，重点发展相配套的交通运输基础设施，在能源和煤炭运输领域做大做强。

参考文献

[1]张尧庭,方开泰.多元统计分析引论[M].科学出版社,2005.

[2]何晓群.现代统计分析方法与应用[M].中国人民大学出版社,2007.