装备与多媒体交互演示系统的设计及应用

李天鹏 姚 恺 魏华男

陆军工程大学石家庄校区 河北石家庄 050003

为了切实提高教学质量，教学改革势在必行，作为教学改革的重要内容之一的教学手段革新也越来越受到重视。教育部曾多次指出：积极应用现代教育技术是教育改革和发展的重要动力。将多媒体技术引入到教学过程中，才能构建现代化的课堂，使教育内容与时代共进，真正提高教育教学质量。多媒体技术引入教学，也就是利用多媒体进行计算机辅助教学，不是替代教师教学，而是增强教师的教学效果。所谓多媒体计算机辅助教学是指利用多媒体计算机，综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多媒体信息，把多媒体的各个要素按教学要求进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来，同时按需要加上声音的配合，以及使用者与计算机之间的人机交互操作，完成教学或训练过程[1]。

目前，在装备类课程教学过程中，或是开展装备演示、装备操作等实践教学，或是利用多媒体开展装备原理教学，两者之间很少进行交叉互动，缺少装备与多媒体交互操作，一定程度上导致装备实践与原理教学脱节的问题。为了提高装备类课程教学质量，开展装备与多媒体交互演示系统(以下简称“交互演示系统”)设计，可以实现装备与多媒体之间的“超链接”，使教师在装备类课程中运用多媒体教学更加方便、自然，有利于学生在课堂上与装备、多媒体进行互动交流。

1 交互演示系统功能组成

交互演示系统主要由掌上操控模块、无线通讯模块、软件接口模块、条码管理模块和条码打印模块五部分组成，该系统功能模块组成如下。

1.1 掌上操控模块

主要功能是系统控制，由条码扫描模块、上翻页按键、下翻页按键、激光按键、条码扫描按键、开始/停止按键等组成。

1.2 无线通讯模块

主要功能是通过掌上操控模块操作向计算机发送指令，由掌上操控模块的发射器与计算机端的接收器组成。

1.3 软件接口模块

主要功能是将接收到的指令发送给多媒体并对多媒体进行控制，由无线收发器的驱动和实现掌上操控模块与多媒体通讯的DLL接口组成。

1.4 条码管理模块

主要功能是管理多媒体信息条码的编辑、记录和打印，由条码管理系统组成。

1.5 条码打印模块

主要功能是多媒体信息的条码制作，由条码打印机、打印纸控制组成。

交互演示系统组成示意图如图1所示。

图1 交互演示系统组成示意图

2 交互演示系统硬件设计

为了实现控制、通信和条码打印等功能，交互演示系统硬件主要由掌上操控设备、无线通信设备和条码打印设备三部分组成。

2.1 掌上操控设备

掌上操控设备有上下翻页、激光、条码扫描、开始/停止等按键，大小与市场上的翻页器相当。能够兼容Windows XP、Win7/8/10，苹果、安卓等操作系统以及各种翻页格式的文件。采用影像式采集技术能够识别4mil及以上条码，条码可识别最低对比度为28%的反差。条码识别角度范围为左右偏转角度72°，上下偏转角度82°，解码速度最高可达300次/秒。条码扫描成功有声音提示，并将指令自动上传到计算机。

2.2 无线通信设备

无线通信设备为掌上操控设备与装载有多媒体文件的计算机进行数据传输交互提供桥梁，考虑到数据通信的安全性、距离性等特点，采用蓝牙4.0通讯功能，控制多媒体的最远空旷距离可达100米，即使有障碍物阻挡，也可达到几十米。

2.3 条码打印设备

条码打印设备可打印一维条码、二维码，条码格式可以定制，条码信息可以包括中文、字母、数字等信息。

3 交互演示系统软件设计

为了实现交互、条码管理等功能，交互演示系统软件主要由软件接口程序和条码管理程序两部分组成。

3.1 软件接口程序

软件接口程序采用Windows ActiveX技术建立一个动态链接库(DLL)模块，主要控制通信和多媒体。计算机接收到掌上操控设备的指令后，通过DLL模块操控多媒体文档，实现对多媒体的控制，包括多媒体的启动、打开、关闭、播放、暂停、上一页、下一页等功能。

3.2 条码管理程序

条码管理程序采用专业的条码标签设计打印软件，具有标签编辑功能，通过建立的数据库对条码进行管理，实现条码的格式编辑、记录、打印等功能。条码管理程序界面如图2所示。图中①标签格式设置，②打印预览，③打印，④选取，⑤条码，⑥文字，⑦线条，⑧斜线，⑨矩形，⑩图片，⑪数据，⑫选定数据库。数据库主要是记录入库的条码信息、条码与多媒体的关联信息，方便对条码信息、多媒体页面的增添、删减及再关联等。

图2 条码管理程序界面

为了方便在计算机上进行操作与适应，设计了计算机端交互演示系统操作界面(如图3所示)。

图3 计算机端交互演示系统操作界面

4 交互演示系统实践应用

交互演示系统是多媒体计算机辅助教学手段在装备类课程教学过程中的一种全新尝试，可应用于课堂教学、实践训练和实装观摩等领域。

4.1 课堂教学应用

装备类课程课堂教学过程中，多采用装备模型进行授课。由于受到了现有多媒体软件(例如PPT)的固定顺序限制，教师在讲解装备模型过程中，可能会越过其中几页PPT，讲解下面的内容，不仅会造成教学体系的中断，而且会导致教师被PPT牵着鼻子走，不利于教师对于相关内容的灵活掌握。交互演示系统的应用，提前在装备模型各部分进行条码标识，通过系统进行装备与多媒体关联，教师授课过程只需按照自己的思路，对装备模型进行讲解，当遇到需要PPT进行展示时，用手中的操控设备扫描装备上的条码，投影中的PPT会跳至相关页面，不会造成授课过程中断，教师的授课思路不会受到PPT的限制。

4.2 实践训练应用

在装备类课程实践训练过程中，以装备操作使用、故障排除为主进行训练，使学生的感官认知和动手能力得到提升，有利于尽快适应岗位工作需求。但也存在一些问题。例如训练过程中，学生对于装备内部结构、工作原理前期没有掌握透彻，想根据现实情况进行再学习，只能通过翻阅专业书籍、寻找相关资源的方式进行。交互演示系统的应用，提前在装备实物各部分进行条码标识，通过系统进行装备与多媒体管理，那么学生训练过程中有结构原理疑问时，用手中的操控设备扫描装备上的条码，平板电脑中的PPT会跳至相关页面，学生可以对照多媒体进行相关问题的再学习，不会造成训练过程中断，提高了实践训练效果。

4.3 实装观摩应用

装备类课程实装观摩过程中，以装备外观为主进行讲解，使学生对装备的整体情况有一定的了解，扩展了学生的视野。交互演示系统的应用不仅保持了实装观摩过程的流畅性，而且有利于学生提问的现场解答和原理演示。利用手中的操控设备扫描装备上的条码，装备上方的投影会跳至相关页面，使观摩过程更加立体、有效，方便了学生对实装的深入认识。