多媒體教室建設(shè)及管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大連民族大學(xué) 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

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多媒體教室建設(shè)及管理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大連民族大學(xué) 秦紅霞 李紹民 劉玉鵬

【摘要】多媒體教室的建設(shè)和管理工作與教學(xué)質(zhì)量密切相關(guān)，因此如何高效的利用多媒體教學(xué)成為各高校關(guān)注的重點(diǎn)。本文根據(jù)當(dāng)前多媒體教室建設(shè)成本高，管理人員缺乏的現(xiàn)狀，分析了多媒體建設(shè)和管理中的不足，提出了多媒體教室服務(wù)的需求，著重介紹了多媒體教室高效利用的平臺(tái)。管理者通過本平臺(tái)可以統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和控制所有教室的運(yùn)行情況，教師可以圓滿的完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)校的教學(xué)水平可以得到有效提升。

【關(guān)鍵詞】多媒體教室；建設(shè)和管理；高效

0 引言

隨著教育改革力度的不斷加大，多媒體教室已經(jīng)在全國各高校逐漸普及。但是多媒體教室規(guī)模的擴(kuò)大在給學(xué)校建設(shè)帶來成本加大的同時(shí)也給學(xué)校多媒體管理者帶來了設(shè)備管理上的困擾。由于學(xué)校各個(gè)教學(xué)樓結(jié)構(gòu)不同，每個(gè)教學(xué)樓里教室眾多，教室種類不單一，如果由人工對(duì)所有多媒體運(yùn)行情況進(jìn)行檢查和匯總，就會(huì)造成人力資源浪費(fèi)，而且記錄方式不統(tǒng)一，導(dǎo)致匯總信息出錯(cuò)率高，使設(shè)備不能得到及時(shí)的維護(hù)，容易影響教學(xué)的正常進(jìn)行。

根據(jù)以上現(xiàn)實(shí)，針對(duì)多媒體教室管理難度大、設(shè)備使用水平低等問題我們自主開發(fā)了多媒體教室建設(shè)與管理系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括：多媒體中控硬件、多媒體總控軟件和校園網(wǎng)三大部分。通過獨(dú)創(chuàng)的軟硬件設(shè)計(jì)在很大程度上方便了教師的操作，從而為日常的教學(xué)活動(dòng)提供了可靠保證，解決了傳統(tǒng)多媒體教室建設(shè)方式的不足，保證了多媒體教室的低成本運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了多媒體教室的高效管理。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 現(xiàn)狀分析

通常多媒體教室的連接設(shè)備較多，教師對(duì)設(shè)備操作不熟練，所以在使用過程中容易發(fā)生故障，損壞設(shè)備，這樣就會(huì)存在設(shè)備得不到及時(shí)維修的風(fēng)險(xiǎn)，而且多數(shù)媒體教室需要一臺(tái)具有鑰匙鎖的多媒體操作臺(tái)來容納一系列單片機(jī)、開關(guān)電源等多媒體必需電子器件，一旦操作臺(tái)的鑰匙混淆或丟失就可能帶來操作臺(tái)頻繁換鎖的困擾，并且操作臺(tái)里至少有2個(gè)CPU來控制整個(gè)多媒體的運(yùn)行，這樣就會(huì)導(dǎo)致多媒體成本增加、資源浪費(fèi)；如果上課過程中由于教師切換VGA操作不慎導(dǎo)致切換電路出現(xiàn)故障，就會(huì)影響正常上課。

大多數(shù)多媒體教室沒有采用網(wǎng)絡(luò)化集中控制和管理，如果多媒體需要安裝軟件，就必須人工進(jìn)入到各個(gè)多媒體教室，給每臺(tái)電腦裝上所需軟件，這就給多媒體統(tǒng)一管理者帶來了更大的工作量，不利于多媒體的高效管理。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了讓教師更多的了解多媒體的使用方法，在多媒體操作臺(tái)上貼有“溫馨提示”的面板，面板上附有多媒體的操作步驟。多媒體中控包括射頻讀卡單元、CPU單元、W5500網(wǎng)關(guān)和門禁鎖，在多媒體操作臺(tái)上裝有射頻讀卡器MFRC522，用于讀取教室用卡中的存儲(chǔ)信息，并將該信息傳送給作為CPU的STC89C51單片機(jī)，單片機(jī)通過網(wǎng)關(guān)將該存儲(chǔ)信息向總控PC機(jī)傳送，總控PC機(jī)接收該存儲(chǔ)信息，驗(yàn)證得到教師卡的授權(quán)信號(hào)，將該授權(quán)信號(hào)輸出至單片機(jī)，由單片機(jī)輸出解鎖信號(hào)至電子門禁鎖以開啟門禁，實(shí)現(xiàn)了多媒體教室的多媒體操作臺(tái)門禁的自動(dòng)可控開關(guān)。

如圖1所示為多媒體系統(tǒng)分布示意圖?？偪剀浖捎昧烁呒?jí)語言編寫并裝有教學(xué)專用的MySQL數(shù)據(jù)庫，使用UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議來控制多媒體中控，當(dāng)教師的有效信息傳到總控PC機(jī)時(shí)，總控端軟件還可以利用校園網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程開鎖，該系統(tǒng)具有使用者身份識(shí)別和權(quán)限控制等能力，在信息處理與傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)，有效的利用了校園的網(wǎng)絡(luò)資源，使信息傳輸方便快捷，總控軟件存儲(chǔ)了教師和教室的有用信息，如果教室電腦需要安裝教學(xué)軟件，只需在總控PC機(jī)上利用UDP的廣播特性就可以輕松實(shí)現(xiàn)，這樣就大大方便了多媒體管理者對(duì)整個(gè)學(xué)校多媒體教室的統(tǒng)一管理，同時(shí)避免了由于鑰匙管理不慎導(dǎo)致的諸多問題，也使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造周期大為縮短，同時(shí)其故障率低使維護(hù)也變得容易起來，使用方便靈活，安全可靠，網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程控制和管理，既方便教師使用，又大大減輕管理教師的管理維護(hù)難度，提高了管理效率。

圖1 多媒體系統(tǒng)分布示意圖

1.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

在中控主板上用一個(gè)CPU就可以控制整個(gè)中控的運(yùn)行，利用24C512芯片來存儲(chǔ)教師和教室有用信息，無需再在操作臺(tái)里安裝專門存信息裝置，整套裝置所用繼電器均默認(rèn)在常閉端，VGA切換默認(rèn)在教室電腦端，如果在教學(xué)過程中設(shè)備出現(xiàn)故障，只要教室電腦供電就可以正常使用，整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了多媒體的高效利用，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2 接口電路

如圖2所示為多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。教室多媒體的CPU為STC89C51單片機(jī)，操作臺(tái)上裝有由單片機(jī)控制的射頻讀卡器RFID-RC522，該讀卡器利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在13.56MHZ下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議，其內(nèi)部發(fā)送器部分可以驅(qū)動(dòng)讀寫器天線與教師卡和應(yīng)答機(jī)的通信，無需其它電路，上電后該讀卡器一直處于尋卡等待狀態(tài)，當(dāng)教師有效卡進(jìn)入射頻讀卡掃描范圍時(shí)，讀卡單元就會(huì)成功讀取卡內(nèi)有效信息并將這些信息通過連線較少的串行通信傳給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)一步加工處理這些信息，然后與24C512芯片中存有的教室和教師信息進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)成功后，單片機(jī)就會(huì)向門禁鎖發(fā)出開鎖指令，最后門禁鎖在收到單片機(jī)開鎖指令后自動(dòng)開鎖，如果刷卡者身份不屬于該教室任課教師，單片機(jī)就不會(huì)向門禁鎖發(fā)出開鎖命令。多媒體的按鍵信息通過SN74LS165AN芯片傳給單片機(jī)，教室的PC機(jī)和投影機(jī)由MAX232電平轉(zhuǎn)換后和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信，繼電器通過ULN2003AN芯片和SN7406芯片接在單片機(jī)上，并且默認(rèn)打在常閉端，切換默認(rèn)在教室電腦端，當(dāng)上課時(shí)教室的設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)只要教室電腦有電就可以正常完成教學(xué)任務(wù)，不會(huì)影響上課效率。

教師上課信息和多媒體設(shè)備的使用情況，以及教室電腦截屏和教室監(jiān)控畫面都會(huì)通過W5500網(wǎng)關(guān)利用校園網(wǎng)傳到總控PC機(jī)中，W5500使用了新的高效SPI協(xié)議支持80MHz速率，從而能夠更好的實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)通訊，總控PC機(jī)的數(shù)據(jù)庫里就會(huì)記錄各種上課信息，并且利用校園網(wǎng)通過W5500可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體的遠(yuǎn)程指揮。

整個(gè)電路采用一個(gè)單片機(jī)CPU，有效的利用了單片機(jī)的所有管腳，節(jié)省了資源；接口電路較少，主板布置巧妙，故障率低，節(jié)省空間；軟硬件結(jié)合，上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合，通信快捷、穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，便于管理。

圖2 多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 軟件環(huán)境

利用Visual C++軟件平臺(tái)，使用網(wǎng)絡(luò)套接字和多線程，依靠UDP協(xié)議編寫的總控程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)多媒體中控的控制。總控軟件的數(shù)據(jù)庫里存有教師上課記錄，當(dāng)教師把卡放入卡槽時(shí)開始記錄，卡拿走時(shí)記錄結(jié)束；如果中控硬件設(shè)備出現(xiàn)問題，通過校園網(wǎng)總控端就會(huì)監(jiān)測(cè)到，并記錄到數(shù)據(jù)庫里；總控端對(duì)中控界面實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程截取教室電腦屏幕，可以在不影響正常教學(xué)的情況下隨時(shí)觀看教師授課內(nèi)容；各個(gè)教室都裝有攝像頭，總控端可以通過攝像頭截取的畫面實(shí)現(xiàn)查課功能。多媒體的基本日常使用情況都會(huì)自動(dòng)記錄到總控PC機(jī)的數(shù)據(jù)庫里，供管理者隨時(shí)查閱。

這樣不但可以實(shí)現(xiàn)多教室的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，而且界面友好美觀，操作方便快捷，節(jié)省了人力資源，保證了上課效率，實(shí)現(xiàn)了多媒體教室管理的科學(xué)化、統(tǒng)一化、信息化。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)性能穩(wěn)定，有效的利用了校園資源，更好的服務(wù)于師生，滿足了當(dāng)前多媒體教室使用的基本需求，方便了教師和多媒體管理者，實(shí)現(xiàn)了多媒體教室的高效建設(shè)，便于對(duì)多媒體教室的集中和統(tǒng)一管理。

具有完善的多媒體建設(shè)和管理系統(tǒng)，才能真正實(shí)現(xiàn)高校教學(xué)改革的目的。對(duì)于多媒體設(shè)備出現(xiàn)的各種問題，管理人員和師生都要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決，使多媒體設(shè)備在教學(xué)中發(fā)揮出應(yīng)用的價(jià)值，更好的優(yōu)化教學(xué)，使高校教學(xué)水平不斷提高。

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