多媒體教學技術基礎教學

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摘要：多媒體技術具有整合性、集成化、多維式、數字化和分布式等技術特點。多媒體教學是在這些技術特點的基礎上實施的。多媒體教學技術不僅依賴于計算機技術，而且還要考慮學習者的心理特點和教育學基礎。多媒體計算機技術可以使家用電腦用聲音媒體、光學媒體和動畫媒體來交換信息，它在教育中有著廣泛的前景。在教育中應用多媒體技術，應開發多媒體教學軟件，注意應用創作工具和虛擬現實等技術。

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關鍵詞：多媒體教學；多媒體技術；計算機技術；心理學；教育

多媒體教學的發展，與其技術的發展有直接關系。在一些相關論著中，學者們更多的是對多媒體教學技術的論述，強調的是技術，而很少涉及學習者和教育者這樣的“人的因素”。雖然對多媒體教學技術的研究是不可缺少的，但是探索多媒體教學的心理機制和教育基礎則更為重要，因為人類是以完全不同的方式來加工多媒體教學的。只有這樣，才能在多媒體教學中考慮學習者和教育者的主體性。

一、多媒體教學技術及其計算機基礎

多媒體與多媒體技術應視為同義詞。關于多媒體技術的特點雖然還沒有形成共識，但是，也有一些基本的共同之處。早在1996年，吳煒煜先生在《多媒體世界》撰文提出了多媒體五大特點：1.將不同的媒體數據都表示成統一的結構碼流；2.實行新的技術標準體制，以適應系統級集成和規范相關產品的性能指標；3.建設“全球信息高速公路”；4.應用“雙向性設計”，統一信息提供者、接受者和控制者的關系；5.賦予信息系統對客觀世界信息的自然模擬與處理能力。［1］華中師范大學傅德榮教授認為，多媒體特點主要有：1.整合性，通過計算機實現多種單媒體的整合；2.數字化，將各種單媒體變換成數字信息，讀入計算機進行統一的整合，數字化技術是多媒體技術的一種基本技術；3.交互性，交互成多媒體系統；4.超媒體，是一種網狀式的結構形式。［2］3黃孝建先生主編的《多媒體技術》一書指出，“多媒體技術是一種能同時綜合處理多種信息，在信息之間建立邏輯聯系，使其集成為一個交互式系統的技術。”“多媒體的關鍵性在于信息載體的多樣性、交互性和集成性。這也是多媒體技術研究中必須解決的主要問題……多媒體系統一般具備如下功能：捕捉、操作、編輯、存儲、呈現和通信，為用戶服務。”［3］

根據以上關于多媒體技術的幾種觀點，我們認為，多媒體技術主要有5個特點：一是整合性。多媒體實時地綜合，把文本、圖形圖像、聲音、動畫以及視頻這些媒體中組成兩種或兩種以上的結合體，為的是借鑒各種媒體的優勢，形成一種在功能上更加完善的體系。二是集成化。多媒體表示的并不單純是信息的多樣性，而是通過多種媒體表現、多種感官認知、多種儀器設備、多學科匯聚、多領域應用等交互作用，集成信息碼流、設備控制、人與客觀現實關系的一體化。三是多維式。多媒體是趨于人性化的多維信息處理系統，目標是要盡可能實現讓人類在現實生活的自然環境下，保持信息交流的高保真效果、通信帶寬和交互控制能力。四是數字化。多媒體具備數字化處理系統，其信息是一種數字化的信息，其信息結構是一種超媒體的網狀式結構，所以高速寬帶網絡支持多媒體通訊和資源共享，建造全景化虛擬世界數據庫成為現實。五是分布式。目前，多媒體技術正朝著分布式的方向發展。分布式多媒體是一門綜合性技術，它集計算機的交互性、網絡的分布性和多媒體信息的綜合性于一身，突破了計算機、通信等傳統產業間相對各自獨立發展的界限，是計算機和通信領域的一次革命；分布式多媒體的發展涉及兩個關鍵性的技術問題，一個是多媒體網絡技術，網絡的頻寬、信息的交換方式及網絡的高層協作，這直接決定著網絡質量；另一個是數據壓縮技術，使信息量巨大的多媒體數據、特別是視頻和聲頻數據得以在網絡上傳輸；分布式多媒體向社會提供全新的信息服務，使用戶不但可以選擇播放的節目以及內容，而且還可利用此系統得到諸如咨詢、交流等信息服務。多媒體教學正是在上述5個技術特點的基礎上實施的，這些技術特點，為我們提供了教學領域內各種綜合性的信息服務，并幫助地理位置不同、時間安排不同的用戶，克服各種障礙來共同完成教學任務。由此可以看出，在對多媒體教學技術及其計算機基礎的理解中，我們不僅要重視計算機的技術，而且也要關注人與機器的關系、人性化的系統和用戶至上的觀念。

多媒體并不是多媒體計算機的代名詞。多媒體計算機只是多媒體的一個特例。［4］它既有計算機的顯著特性，又有多媒體的功能，所以學校進行多媒體教學時，通常以多媒體計算機為載體。然而，多媒體計算機僅僅是多媒體系統中的一個分系統，因此，它常常被認為是多媒體中的一個典范，或者說是多媒體的一種狹義的范疇。

多媒體教學為什么要應用多媒體計算機？計算機雖然也是單一的媒體，但它同電視、音響的不同之處就在于它具有強大的擴展性。就目前的科技水平來說，只要在計算機內加上適當的部件，就多了相應的媒體功能，對于多媒體教學來說，非常簡便、經濟，更重要的是它還能“勝任”多媒體教學的功能，是不可多得的優質的技術設備，必然被學校廣泛應用。多媒體計算機正在以我們無法想象的速度發展。其主要作用是讓計算機的使用和操作更加接近于人們的日常生活，使人們在日常生活中用各種各樣的媒體交換信息。如使用紙張、廣播和電視交換新聞、消息和知識。多媒體計算機技術可以使家用電腦用聲音媒體、光學媒體和動畫媒體來交換信息，它在教育中有著廣泛前景。在多媒體教學中，它主要通過文字、聲音、圖形圖像以及視頻與動畫這4個方面媒體的形式呈現出教學軟件，掌握這四方面媒體的制作，成為制作多媒體教學軟件的基本技能基礎。

二、多媒體教學技術及其心理基礎

從媒體技術的基礎來分析，多媒體教學技術離不開視覺媒體技術、聽覺媒體技術和觸覺媒體技術等。多媒體信息是這些媒體信息數字化后整合而成的，如前所述，數字化技術是多媒體技術的基礎技術。在數字化的過程中，各種單媒體有各種不同的國際標準，然而，如果重視“感覺通道說”［5］，那么就要在探討這幾個方面的媒體技術問題的同時，必須揭示使用者（尤其是學習者）的感覺、知覺的心理機制，特別是人的視覺和聽覺特征。

多媒體教學技術的出現擴展了人們用視覺模式呈現材料的具體途徑。視覺材料包括文本信息、圖形圖像信息、視頻信息。這些信息通過視覺媒體技術數字化后整合為多媒體信息。在這個過程中，我們對其技術上要作四點說明：第一，視覺媒體是一個非常復雜的信息系統。文本信息是文字信息的集合，它既是一種符號系統，又具有顏色、大小和種類等特征；圖形是點、線、面、體等信號的集合，以面為例，不僅指一般的平面圖，還包括曲線、地圖、設計圖等；圖像是靜止圖像和活動圖像的集合，所謂視頻信息就是活動或運動的圖像信息，它由一系列時間軸（周期）呈現的畫面構成。第二，視覺媒體信息的數字化是根據上述各種視覺媒體信息的特征進行的。不管是文本信息還是圖形信息，它們的數字化都是各自按編碼的國際標準完成的。第三，視覺媒體的各種信息根據不同信號實現數字化。靜止圖像是一種二維信號，先要經過掃描轉換成一維信號，再經過采樣、量化、編碼實現數字化；活動圖像的視頻按一幅一幅的靜止圖像以一定周期展示，每一幅的數字化方法與靜止圖像類似。第四，視覺媒體信息處理是一種按照物理學原理進行的技術。它們都是利用光電和電光轉換原理，把光學圖像轉換為電信號進行處理后再還原為光圖像。

為了使

多媒體教學技術的視覺材料更容易被學習者所接受，就必須要顧及人的視覺心理基礎，也就是說，上述視覺媒體技術只有通過視覺心理機制才能實現多媒體教學的目標。這里，我們也要強調四點：第一，多媒體技術要考慮光的物理三屬性所引起的視覺的三種心理機制。視覺的刺激是光，光是電磁波，電磁波的范圍很廣，而人可見的電磁波只占電磁波的一小部分。波長不同，會使我們在視覺上產生色調的差別，從而產生不同的色覺。色覺不僅取決于由波長所引起的色調，還和主觀感覺的明度和飽和度有關。明度是對光波強度（振幅）的反應，飽和度則由物體發射或反射的光的純度來決定。所以，多媒體教學技術在視覺媒體設計上要處理好可見視覺、色調、明度和飽和度這幾方面的關系。第二，多媒體教學技術要考慮對感光物質的視覺感受器心理機制。視覺感受器的真正感光器官是視網膜上的一些細胞，其中錐狀細胞感覺顏色，棒狀細胞感覺明度，這兩種細胞中感光物質的化學性質不同，光使這些物質分解，色素被漂白，從而刺激了感受細胞的膜，引起神經沖動。所以，多媒體教學技術在視覺媒體設計上要研究這兩種感光物質的化學性質。第三，多媒體教學技術要考慮視覺過程，即眼睛看東西是一個編碼過程，視網膜上的不同感受野在視覺中樞有不同的神經細胞，各有其功能，不同的細胞對所刺激信息系統的不同特征分別反應，并像計算機那樣編碼，這種編碼實際是對一些圖像的辨認。所以，多媒體教學技術在視覺媒體設計上要利用好視覺感受野與信息的特征。第四，多媒體教學技術要考慮各類視覺現象，特別是決定視力高低的視角、強弱光下的適應、視覺后暫留的后像、不同背景的視覺對比、不同明度下對不同光波長的感受性等等造成視覺的各種差異。所以，多媒體教學技術在視覺媒體設計上要運用各類視覺現象產生的規律。在多媒體教學技術中，視聽是緊緊地聯系在一起的。在計算機環境下，眼睛知覺動畫圖像，耳朵則知覺解說語言；在演講的情境中，視覺通道加工投影儀上幻燈片的內容，聽覺通道則加工演講者的聲音。聽覺材料主要是聲音，包括語言信息、音樂信息和效果聲信息。這些信息通過聽覺媒體技術上數字化后整合為多媒體信息。在這一過程中，我們從技術角度作如下三點說明：第一，聲音信息盡管是一種一維的模擬信號，它可以通過采樣、量化、碼字分配實現數字化，但它比文本信息的數據量要大，通常采用呈現聲音和聲音合成技術。第二，聲波是起源于發聲體的振動，在彈性媒質中傳播的是一種機械波。它在氣體或液體媒質中傳播的是縱波，在固體媒質中傳播的則是縱波、橫波或兩者的復合。聲音信號有時域特征、頻域特征和聲色與失真特征。第三，聲頻或音頻是人耳可聞的振動頻率，頻率范圍每秒鐘約為20-20000次（赫茲），聲頻信息數字化后其數據速率大、保真度好和動態范圍大。當然，對于不同類型的聲頻信號，其信號帶寬是不同的，電話、調幅廣播、調頻廣播和激光唱盤等的聲頻信號是有較大區別的。隨著聲頻數字化的發展，壓縮編碼技術是多媒體教學技術的關鍵之一。

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要使多媒體教學技術的聽覺材料被學習者更容易接受，也必須顧及人的聽覺心理基礎。這里，我們僅作兩點分析：第一，多媒體教學技術要考慮聲音的物理三屬性所引起的聽覺的三個特征。正像光有三種物理屬性一樣，聲音也有三種屬性，即振動的頻率、振幅的大小、基音與陪音的倍數配合關系，以及所產生的聽覺的音調（或因高）、音強（或響度）和音色的三個特征。人對不同音調的感受性是有差別的，盡管聲頻在20-20000Hz范圍，但聲頻為1000-4000Hz之間音調感受性較好（即閾限較低），這是由于耳膜神經纖維承擔的振動頻率所決定的。測量音強的方法以分貝（dB）為單位，這是物理學與心理學都認可的，即兩個聲音之間的強度比率為1∶1.26（1分貝），因為1.26是能清楚辨別出兩個聲音振幅大小的區別。人的音色是由基音和陪音的不同比例的配合決定的。在音調和音強相同的情況下，人們之所以能夠分辨出是哪種琴所演奏的曲子，正是由于不同琴的基本振動（基音）與分段振動（陪音）的比例是不一樣的，這種比例成整數倍數為樂音，不成整數倍數則為噪音。所以，多媒體教學技術在聽覺媒體設計上要利用好音調、音強和音色的三個特征。第二，多媒體教學技術要考慮聽覺的感受野。因為聽覺神經細胞是有分工的，研究指出，聽覺中樞神經細胞有40%只反應噪音而不反應樂音，另外60%的神經細胞對樂音的反應也有分工。［6］沖動頻可以出現在聲音的出現時，可以出現在聲音消失之后，也可以出現在聲音出現和消失的一剎那；可以在聲頻降低時發生變化，也可以在聲頻升高時發生變化。一句話，聽東西也是一個編碼的過程，即在聽覺的范圍內也會有視覺中那種感受野的情況。由此可見，聽東西絕不是簡單的錄音，聽覺過程是有分工的，是一個偵察器在那里偵察。所以，多媒體教學技術在聽覺媒體設計上要揭示聽覺感受野，以及反應樂音與噪音信息的特征。

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由此可見，我們在分析多媒體教學的相關技術的同時，也要注意學習者的心理基礎，因為學習者是以特有的心理活動的方式來加工視覺和聽覺等媒體信息的。

三、多媒體教學技術及其教育基礎

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在教育中應用多媒體技術，首先是多媒體教學軟件的開發，此外，創作工具和虛擬現實等技術也在教育中應用。每一種技術既為教育服務，又有其教育的需要和基礎。由于教育對象是人，所以在教育中不管怎樣去應用多媒體技術，都要體現每一種技術為人服務，并把學習者和教育者的要求作為出發點。

多媒體教學軟件是為教育制作的以計算機為基礎的教育應用軟件，它包括計算機輔助教學軟件、計算機管理教學軟件以及應用于教育的圖標統計類等的實用軟件，其中多媒體教學軟件是核心技術。多媒體教學軟件的開發，是一項對視覺媒體、聽覺媒體和觸覺媒體數據加以分析、處理和編輯的過程，這個過程包括兩個環節，即設計和制作。在多媒體教學軟件的開發設計中，有一個編寫稿本的重要技術。傅德榮教授在《多媒體技術以及教育應用》

一書中設專章論述這個問題。他指出，“稿本是表示多媒體教學軟件內部結構的各種文檔的總和。它是一種多媒體文檔。編寫稿本的實質是多媒體教學軟件的設計”。［2］230這個設計包括三個方面：一是總本設計，涉及內容結構分析、開發策略、超媒體的結構框圖和制作原理等；二是詳細設計，設計超媒體結構設計、人機界面設計、學習流程設計和框面設計；三是媒體數據設計、涉及靜止圖像數據設計、視頻圖像數據設計，動畫數據設計和聲音數據設計。稿本編寫體現出工作的計劃和制作的藍圖；成功的稿本編寫是多媒體教學軟件開發成功的一半，多媒體教學軟件就是根據稿本進行制作的。與此同時，多媒體化的教學設計把活動分為三種類型，有課堂型、課外型和知識擴展型。多媒體教學軟件設計要從教學實際出發，根據這三種教學模型編制教學軟件，前兩種屬于課程軟件，后一種屬于參考軟件。多媒體教學軟件的制作，既需要有多媒體計算機等硬件環境，又需要有多個媒體數據整合而成的軟件環境。在制作中，有一個立項、寫本、編輯、加工、整合等開發流程；要使用某種算法語言和各種工具的兩種方法，強調堅持教育性、可調節性、因材施教和非結構化教材等原則；制作成果是課件，也就是說，是有關課程某一部分內容的多媒體教學材料（包括教科書、參考書、錄音帶、錄像帶、幻燈片、影片等），是專為教學活動設計的計算機軟件（包括用于控制和進行教育活動的程序，幫助開發、維護程序的文檔資料，幫助教師和學生使用程序學習的課本和練習冊等）。多媒體教學軟件的開發，體現了多媒體技術是計算機教育的最佳手段。因為多媒體教學軟件形式豐富多彩、趣味性強，符合學生心理特點；形象直觀、生動、活潑，易于理解；有著豐富的教學資源，特別是和國際聯網，以獲取最新資料；改革教學模式，呈現交互式的教育方式；體積小、分量輕的光盤能容納龐大的信息等等。多媒體教學軟件的開發盡管有一些妨礙教師主導作用的負面影響，但它是各級各類學校教學的需要。現代教育對學習者記憶與學習的要求、師生互動組合方式的要求、個別化教學與因材施教的要求、不同教學環境、不同教學模式的要求等，這些都為多媒體教學軟件開發奠定了教育基礎。

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多媒體創作工具是指能夠集成處理和統一管理文本、圖形、靜態圖像、視頻影像、動畫、聲音等多媒體信息，使之能夠根據用戶的需要生成多媒體應用軟件的編輯工具。當前，多媒體創作工具的種類歸納起來主要有以下三種類型：一是交互式流線或圖標編輯控制型，編輯人員按照腳本的要求將選定的不同類型的圖標根據需要一一放置于流線上進行編輯。二是描述式頁控制型，將多媒體素材根據需要編輯在一幅畫面之中形成一頁書，再將頁與頁之間按一定的調用關系聯系起來以形成一本書的概念，不同頁之間根據需要交互性地呈現即形成多媒體應用軟件。三是時間流程型，這類工具在編輯信息時顯示出較強的時間前后順序，即時間流程（TimeLine），主要用來編制一些簡報類的程序。編制一個優秀的教育軟件，我們需要了解諸如軟件的使用體、運行環境等問題。其中關系到軟件成敗的一個重要因素是要了解創作工具的特點，這樣，才可根據需要有目的地進行選擇。多媒體創作工具與其他工具軟件相比，具有以下特點：1.操作簡便，易于入門；2.強大的集成性開發環境；3.開發周期的縮短是軟件得以投入運作的最好方式；4.具有極大的擴充功能。在軟件的制作中創作人員一般都追求一種極大的時效比，也就是在較短的時間內，用較少的原程序求得較好的效果、較高的質量、亮麗的界面和較低的運作環境。因此，如何從眾多的多媒體創作工具中選擇符合自己最滿意的多媒體創作系統，直接關系到以上所羅列的各種要求。一般來講，選擇多媒體創作工具時應從以下幾個方面進行考慮：對創作人員，要求其個人能力與經驗；對多媒體創作工具運行的環境，我們以PC機的環境作為標準。此外，MAC多媒體系統是一種多媒體的典范；由于多媒體教學軟件有諸如教育型、演示型、娛樂型、百科全書型等不同類型，因此，對創作工具的選擇要求根據具體需要考慮選取不同的類型。因為不同的多媒體創作工具其適用范圍是不一樣的。綜上所述，現在教育系統使用多媒體教學技術，其質量是受多媒體創作過程影響的。目前，為滿足大、中、小學制作多媒體教學軟件的需求，在制作軟件時需按要求選取適當的創作工具，提高制作人員的業務素質，才能做出質量較高的教育軟件。

虛擬現實是一種人和計算機接口的技術，亦稱“靈境技術”。它是利用計算機生成一種高度逼真的、模擬人在現實世界中進行視、聽、動等行為的虛擬世界。虛擬現實不僅能夠展示現實世界的各種現象，而且還能實現現實世界難以實現的特征。虛擬現實通過多種傳感設備，使人有很好的臨場感，產生身臨其境的體驗。虛擬現實技術實現人與虛擬環境的自然交互，實現對虛擬系統的自主控制，實現感知的現實、操作的現實和運動的現實所構成的三要素。這里要強調傳感設備。它有顯示和呈現視聽感知現實的立體頭盔等設備；有輸入人體對虛擬現實操作行為的數據手套等設備；有通過合成和傳遞方式實現運動現實的計算機模擬等設備。這些傳感設備，既有穿戴在人體上的裝置，又有設置于現實環境中的傳感器，如攝像機、聲響設備、遠程傳感設備等。虛擬現實盡管經費昂貴且有一定實驗的危險性等，但作為多媒體教學的一種技術，它在豐富學習環境、為學生擴大知識信息、提高實踐能力、增強創造才華等方面還是有教育價值的。虛擬現實的出現，是教學訓練、特別是復雜技能和特殊專業訓練以及教學評價的需要。如果有條件，教師也可以使用。不少現代教育，如建工、醫學、航空、航天等專業的教學，若采用虛擬現實技術，對提高教學教育質量會有很大的幫助。所有這一切，都為虛擬現實技術奠定了教育基礎。

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