学校多媒体教学环境的构建与使用一、多媒体教学环境的构建【硬件基础篇】多媒体技术是一种把文本(Text)、图形(Graphics)、图像(Images)、动画(Animation)和声音(Sound)等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。

多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。

1、多媒体教学环境的硬件组成多媒体教学环境从功能上可以分为两类：多媒体演播教学环境和多媒体网络教学环境。

多媒体演播教学环境主要适应于以教师为中心的课堂教学模式，它的主要硬件设备有：中央控制器、多媒体计算机、投影机、电动屏幕、视频展台、白板(或黑板)、音响设备和话筒、多媒体讲台等。

图1—1多媒体演播教学环境系统结构框图多媒体网络教学环境是多媒体技术与局域网技术结合的产物，是一种基于计算机局域网(一般具有Internet出口)，能综合传播、处理多媒体信息,如文字、图形、图像、音频、视频、动画等，使多种信息建立联系的交互性的计算机网络教学系统，主要服务于课堂教学，对增强教学效果、提高学生的课堂参与有着重要的作用。

它的主要硬件设备有：网络中央控制器、多媒体计算机、投影机、电动屏幕、视频展台、白板(或黑板)、音响设备和话筒、多媒体讲台、监控点播系统以及对讲系统等。

2、中央控制设备中央控制系统是指对声、光、电等各种设备进行集中控制的设备。

它应用于多媒体教室、多功能会议厅、指挥控制中心、智能化家庭等，中央控制器作为所有电教设备的控制中心。

教室内所有的电教设备如：计算机、录像机，影碟机，投影机，电动屏幕、音响还有室内灯光、窗帘都可以与中央控制器相连，受其控制。

中央控制系统从最初的简单控制设备已经发展到如今的可编程智能化中央控制系统：①、简易中央控制系统：一般常用在小学多媒体教室，主要是控制设备比较少地方；②、单机版中央控制系统：一般常用在大中学的多媒体教室，能控制比较多设备；③、网络中央控制系统：一般常用在安装多台中控的学校，主要是方便管理和控制；④、会议中央控制系统：一般常用在多功能会议室，一般都是常用无线触摸屏控制；⑤、可编程中央控制系统：一般常用在大型会议室，控制设备比较多，可以提供程序编写界面。

3、计算机的发展与组成⑴计算机的发展自1946年人类成功地研制出第一台计算机ENIAC（Electronic Numeric Integrator And Calculator）以后，计算机技术一直迅猛发展，更新换代快速而频繁。

人们按照计算机所使用的电子器件生产工艺的更替来描述计算机的发展过程。

一般将计算机的发展分成四个阶段，习惯上称为四代，两代计算机之间在时间上有一定的重叠，每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。

①第一代计算机(1946—1957年)。

采用的逻辑元件是电子管，称为电子管计算机，主要用于科学计算。

除ENIAC外，其他大多数计算机都是依照程序存储原理设计制造的，其主要代表机型有IBM-071和UNIVAC-1等。

由于电子管体积大、功耗高、反应速度慢且寿命短，因此第一代计算机体积庞大，耗电量高，可靠性差，维护困难，计算速度慢(1000-10000次／秒)，而且造价也高得惊人。

第一代计算机采用磁鼓作为内存储器，外存储器开始使用磁带机，存储容量有限。

计算机程序设计语言使用的是机器语言和符号语言，没有高级语言，也没有系统软件，一切操作都是由中央处理器集中控制，输入、输出设备简单，采用穿孔纸带或卡片来输出结果。

尽管如此，第一代计算机毕竞为计算机技术的发展奠定了坚实的基础。

其研究成果开始逐步扩展到民用，形成了计算机产业。

②第二代计算机(1958—1964年)。

其主要逻辑元件采用晶体管，称为晶体管计算机，主要代表机型有IBM-7090和IBM-7094等。

在这个时期，计算机的应用领域不断扩大，除科学计算外，还用于数据处理和事务管理。

晶体管元件有效取代了大部分电子管的功能。

晶体管计算机与电子管计算机相比具有体积小、能耗低、寿命长、反应速度快、机械强度高等特点，所以用晶体管制造出来的计算机很快取代了电子管计算机。

第二代计算机的速度和工作可靠性都较第一代有明显改善，运算速度达到每秒几万次和几十万次，而体积、重量、功耗、造价等都大幅下降。

内存储器普遍采用磁芯，用磁芯取代磁鼓组成的存储器具有存取速度快、成本低、非易失性能好等优点。

磁盘开始作为外存储器，其容量大大提高。

计算机语言出现了如FORTRAN、COBOL、Algol60等高级程序设计语言，批处理系统也开始出现在部分计算机系统中，为计算机的广泛应用铺平了道路。

这个时代的计算机有了操作系统的雏形——系统管理程序。

第二代计算机在体系结构上也出现了一些变化，引入了中断、变址和浮点，改变了以中央处理器为中心的集中控制，以通道方式管理输入输出设备。

通道和主机的控制器独立并行工作，分别与内存交换信息，从而使高速的处理器和慢速的输入输出设备分开，提高了计算机的工作效率。

应用范围也进一步扩大，从军事与尖端技术领域延伸到气象、工程设计、数据处理以及其他科学研究领域。

③第三代计算机(1965—1970年)。

随着半导体技术的发展，1964年，人们制造出了集成电路元件，它是利用特殊工艺把许多个晶体管集成到一块极小的半导体芯片上。

计算机也开始采用了中小规模的集成电路元件，称为中小规模集成电路计算机，主要代表机型有IBM360、IBM370、PDP-11、NOVA等。

此时，计算机的应用范围已扩大到企业管理、辅助设计和辅助系统领域。

与第二代计算机相比，第三代计算机的速度和稳定性有了更大程度的提高，计算速度可达每秒几百万次，而体积、重量、功耗大幅度下降。

存储器普遍采用半导体存储器，存储容量进一步提高，可靠性和存取速度也有了明显改善。

终端设备和远程终端迅速发展，并与通信设备、通信技术结合起来，为日后计算机网络的出现打下了基础。

高级程序设计语言进一步发展，产生了标准化的高级程序设计语言和人机会话式的BASIC语言。

系统管理程序上升为操作系统，使计算机功能更强，应用范围更广。

同时，计算机体系结构走向系列化、通用化和标准化。

④第四代计算机(1970年至今)。

从20世纪70年代初开始，大规模集成电路元件的产生使计算机进入了一个大规模和超大规模集成电路计算机时代。

与第三代计算机相比，第四代计算机体积更小，可靠性更强，寿命更长。

计算机速度加快，达到每秒几千万次到几十亿次运算。

软件配置空前丰富，软件系统开始工程化、理论化，程序设计部分自动化。

内存储器普遍采用半导体存储器，存储容量和可靠性均有大幅度提高。

在操作系统方面，发展了并行处理技术和多机系统。

同时，微型计算机大量进入家庭，产品更新、升级速度加快。

应用领域更加广泛，在办公自动化、数据库管理、图像处理、语言识别和专家系统等领域都有计算机大显身手。

表1-1 第1～4代计算机的对比科学总是在人类不断自我要求和自我满足中前进的。

目前，人们正对第五代计算机进行多方面的探索。

探索之一是计算机的智能化程度，其中人工智能技术特使机器在智能程度上实现质的飞跃；探索之二是寻找新材料取代当前的集成电路，如生物计算机的设计思想。

⑵计算机的组成经过60多年的发展，计算机的功能不断增强，应用不断扩展，计算机系统也变得越来越复杂，但无论系统多么复杂，它们的基本组成和原理还是大体相同的。

计算机系统由硬件和软件两部分组成。

计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。

例如计算机的处理器芯片、存储器芯片、底板(母板)、各类扩充板卡、机箱、键盘、鼠标器、显示器、打印机、软盘、硬盘等，它们都是计算机的硬件。

计算机软件是指在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档。

程序用来向计算机指出应如何一步步地进行规定的操作，数据则是程序处理的对象，文档是软件设计报告、操作使用说明和相关的技术资料等，它们都是软件不可缺少的组成部分。

从逻辑上(功能上)来讲计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过系统总线互相连接。

图1—1是计算机硬件组成的示意图。

CPU、内存储器、总线等构成了计算机的“主机”，输入／输出设备和外存储器等通常称为计算机的“外围设备”，简称“外设”。

图1-2 计算机硬件组成示意图①输入设备“输入”（input）是把信息送入计算机的过程。

作为名词使用时，指的是向计算机输入的内容。

输入可以由人、外部环境或其他计算机来完成。

用来向计算机输入信息的设备通称为“输入设备”。

按照输入信息的类型，输入设备有多种，例如，数字和文字输入设备(键盘、写字板等)，位置和命令输入设备(鼠标器、触摸屏等)，图形输入设备(扫描仪、数码相机等)，声音输入设备(话筒、演奏器等)，视频输人设备(摄像机)，温度、压力输入设备(湿度、压力传感器)等。

输入到计算机中的信息都使用二进制中的“0”和“1”两个符号来表示。

②中央处理器（CPU）负责对输入信息进行各种处理(例如计算、排序、分类、检索等)的部件称为“处理器”。

处理器能高速执行算术和逻辑运算，它的结构很复杂。

大量的电路板需要安装在一个甚至几个机柜里。

大规模集成电路的出现，使得处理器的所有组成部分都可以制作在一块不足4cm2的半导体芯片上，因为体积很小，这样的处理器称为“微处理器”（microprocessor）一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务。

其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”(Central Processing Unit，简称CPU)，它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。

大多数计算机只包含一个CPU，为了提高处理速度，计算机也可以有2个、4个、8个甚至几百个、几千个CPU。

使用多个CPU实现起高速计算的技术称为“并行处理”，采用这种技术的计算机系统称为“多处理器系统”。

③内存储器和外存储器计算机能够把程序和数据(包括原始数据、中间运算结果与最终结果等)存储起来，具有这种功能的部件就是“存储器”。

存储器分为内存储器(简称内存或主存)和外存储器(简称外存或辅存)两大类。

内存是存取速度快而容量相对较小(因成本较高)的一类存储器，外存则是存取速度较慢而容量相对很大的一类存储器。

内存储器直接与CPU相连接，是计算机中的工作存储器，它用来存放正在运行的程序和需要立即处理的数据。

CPU工作时，它所执行的指令及处理的数据都是从内存中取出的，产生的结果也存放在内存中。

外存储器也称为辅助存储器，其存储容量很大，它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。