数字视频技术在基于PowerPoint的计算机辅助教学系统中的应用.docx
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数字视频技术在基于PowerPoint的计算机辅助教学系统中的应用
论文编码：
安阳师范学院本科学生毕业论文
数字视频技术在基于PowerPoint的
计算机辅助教学系统中的应用
作者
陈俊
系（院）
计算机与信息工程学院
专业
计算机科学与技术
年级
2007级专升本
学号
070120040
指导教师
论文成绩
日期
2008年8月1日
学生诚信承诺书
本人郑重承诺：
所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果.尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意.
签名：
日期：
论文使用授权说明
本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：
学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文.
签名：
导师签名：
日期：
数字视频技术在基于PowerPoint的计算机
辅助教学系统中的应用
陈俊
（安阳师范学院计算机与信息工程系河南安阳455000）
摘 要：
随着现代科学技术的发展，计算机在教育领域得到了空前的发展.计算机不仅是一门学科，而且正逐渐成为有效的教学媒体和教育管理的重要工具.计算机辅助教学的应用给课堂教学带来了无限的生机与活力，它使当今的教学手段、教学方法、教学观念、教学形式、教学结构，以致教育思想与教学理论都发生了变革.计算机辅助教学，具有综合处理语言、文字、图形、图像、动画、视频和声音的能力，拥有极强的表现力和较好的受控性、交互性，集各类媒体优势于一身.其在教学上的特点是显而易见的：
信息显示方便、快捷，表现方式形象、自然，丰富多样；交互方式更加自然、方便；容易实现寓教于乐；有助于一些新的学习模式的实现（探索式学习模式）.又由于在VFP的教育教学中，需要大量的实际的软件操作，并且基于VFP本身面向对象的特点，以及PowerPoint的现场播放的特点，选择数字视频技术来辅助课堂教学是非常适合的.由此可见，作为教学媒体，计算机辅助教学能帮助教师改善教学效果，扩大教学范围，延伸教师教育功能，因此是促进教改的重要手段，是实施素质教育的有效途径.
关键词：
计算机辅助教学；视频；技术；VFP
1计算机辅助教学系统（CAI）概论
计算机辅助教学，简称CAI，是英文Computer Assisted Instruction的缩写.从广义上讲，它指计算机在教育领域的广泛应用，包括在教学、研究、管理中以各种方式使用计算机；一般意义上的计算机辅助教学则是指教师将电脑作为教学媒体，为学生提供一个学习的环境，学生通过与计算机的交互对话进行学习的一种教学形式，即我们平时所说的多媒体辅助教学.
随着经济特区高科技的迅速发展，随着我国教育改革的日趋深化，多媒体优化组合教学以及电教媒体的重点运用，已成为教育改革的组成部分，也成了教育现代化的必由之路.在教学过程中运用多媒体辅助教学，从优化训练内容出发，使学生听觉、视觉、触觉，都参与感知活动，最大限度地调动了学生学习的积极性，使学生开阔了视野，丰富了知识，训练了思维，发展了智力.
1.1计算机辅助教学（CAI）的背景
计算机辅助教学是随着计算机技术的发展而产生和发展的.当现今社会正随着各种新技术的涌现而迈向信息时代的时候，人们接受知识的方式也发生了重大改变，对教育也提出了更高的要求，从而具有更多高新技术成份的计算机辅助教学愈发显现出它在教育中的重要性.
由于采用了计算机辅助教学，学生不再仅仅向教师学习，而且可以通过知识库和专家系统学习，可以通过课件光盘学习，可以通过网络在网上学习等.教师则着重于提高学生的分析问题和解决问题的综合能力和加强他们的整体素质上.同时由于知识更新速度加快，要求人们不断学习，不断更新知识，以学校为主的教育将转向终身教育，学校的教育体制和功能也将发生显著的变化.所以在这种情况下，传统的教育观念发生了根本的改变.
由于采用了计算机辅助教学，学生由过去的被动学习在很大程度上变成了主动学习.在学习内容选择、学习进度控制上，学生有很大主动性.特别是在有多媒体技术和网络支持下的计算机辅助教学中，学生可共享更多的教学资源，学习方式、学习地点和学习时间安排都有很大的灵活性，更适应于个性不同的每个学生.这样，教育方式也会发生巨大改变.
由于采用了计算机辅助教学，教师除了具有传统的教师职能以外，更重要的职能是对教学信息进行加工，使之具有可在计算机辅助教学中应用的各种形式，例如：
多媒体光盘、因特网网页、信息数据库等等.同时学校也可以没有明显的校园界限，教育资源向公众开放，学生没有年龄的限制，学习则是由学生根据自己的特点安排和选择的.在这种环境下的教师和教育机构的职能都与在传统教学模式下时有极大的不同.
由于在教育中采用了以多媒体技术、网络等支持的计算机辅助教学，从而在教育内容上要求增加与之相关的专业.在教育研究中也出现了新教育模式下的认知理论及其应用研究、人－机界面的心理学研究、人的视听分配和信息综合的特征研究等一系列新的研究领域和课题.因此它对教育内容和教育研究也产生了很大的影响.
总之，计算机辅助教学作为一种现代化的教学技术，正越来越受到人们的重视.计算机辅助教学利用计算机作为主要的教学媒体来进行教学活动，利用计算机来辅助教师执行教学.计算机不仅能呈现单纯的文字、数字等字符教学信息，而且还能输出动画、视频、图像和声音，能非常容易做到教学信息的图、文、声并茂，这种多维立体的教育信息传播，增强了信息的真实感和表现力.另外，计算机作为教学媒体，学生可利用一定的输入、输出设备，通过人机“对话”的方式进行学习，这种人机交互作用是计算机媒体所特有的.这些是单纯的幻灯、电视等单向电教媒体无法比拟的.而且计算机辅助教育已发挥出越来越大的作用.
2 CAI的常用技术与常用方式
随着计算机网络技术和多媒体技术（Multimedia）的成熟和普及，极大地促进了计算机辅助教学的发展，使它有了质的飞跃，计算机辅助教学的优势才真正得以体现，并从以往的实验研究阶段真正迈进实用和进一步发展阶段.
多媒体在各学科教育的计算机辅助教学中发挥了极大的作用，它是指计算机能够同时采集、处理、编辑、存储和显示多种不同类型信息媒体的技术.这些信息媒体包括：
文字、图形、图像、动画、视频和音频等.
在计算机辅助教学中合理地运用下面这些计算机技术是非常重要的，它直接影响到计算机辅助教学的效果和质量.这些技术的采用是与教学对象、教学内容、教学方法及课件的应用环境与应用方式等因素所密切相关的.在有限的硬件资源条件下，高效率、高质量地开展计算机辅助教学是合理选用这些技术的重要原则.
2.1计算机辅助教学的常用技术
2.1.1文字处理技术
文字（Text）处理技术包括对西文字符和中文汉字为输入、生成、编辑、格式编排、显示、打印和存储等.文字在课件中常用于表达科学原理、概念、公式、原则、命题、图像说明和各种功能菜单、使用说明等.
文字数据的形式通常是文本文件.文本文件可以在通用字处理软件中建立，这些字处理软件常用的有WPS、Word等.所建立的文本文件为TXT格式，大都可被多媒体课件开发工具软件所接受，用于多媒体课件的开发.在实际开发工作中，除了大篇幅的文字在字处理软件中建立较方便外，最常用的文字制作方式是在图形制作软件、图象处理软件和多媒体课件开发工具软件中直接制作.
通常文字的显示属性有字的风格（Style）、字的定位（Align）、字体（Font）、字的大小（Size）、字的颜色（Color）等.以上属性的不同组合可以形成文字的不同显示方式，使文本编辑多样化，进而更好地表达文字内容.
2.1.2图形处理技术
图形（Graphics）是对图像进行抽象.图形处理技术是用计算机产生、处理存储图形并用矢量来表达它们.
图形常用于表达形状、大小经常改变的画面，同时它们又有很高的精度要求.例如用于表达工程建筑图、电子线路图和各种统计图等.
课件中简单图形的制作通常都在多媒体课件的开发工具中直接进行.而稍复杂的图形则是在图形处理软件中进行制作的.常用的图形制作软件有Illustrator和AutoCAD，常用的图形文件格式有：
AI、WMF等.图形的产生有时也采用将图像转换为图形的方法.
2.1.3图像处理技术
图像（Image）是反映物体辐射或反射的电磁波强度的连续多维信息.图像处理技术是用计算机对图像信息进行数字化、编辑、图像数据编码、压缩与解压缩、增强与复原以及图像识别等处理.
在多媒体课件中，图像是被采用最多的媒体之一，常用于表达各种教学内容中的照片、透明胶片、单帧视频和数字化实物景象等.
多媒体课件中的图像绝大多数是在图像处理软件中制作的，然后在课件开发工具中被调用.通常图像有黑白（二值）、灰度和彩色（真彩色、非真彩色）等种类.采用的文件格式有BMP、PCX、TGA、GIF、JPG、TIF等.最常用的图像处理软件有Photoshop、CorelDraw等，这些软件都具有图像处理过程中所需的图像输入、处理、压缩、格式转换、编辑、特效滤镜、存储和输出等功能，可用于制作高质量的图像.常用的图像输入（数字化）设备有彩色扫描仪、视频捕获卡、数字相机、笔输入器等.
图像制作量大，耗用时间长.因此在制作前应先仔细设计和规划，避免影响课件的总体质量.
2.1.4其它计算机辅助教学中的常用技术
如：
数字视频技术
二维计算机动画技术
三维计算机动画技术
数字音频技术
数据库技术
计算机网络技术
虚拟现实技术
光盘技术
上面简单介绍了一些CAI的常用技术，我们可以想到，针对不同的教学内容和教学对象，在计算机辅助教学中可采用以下一些常用的方式，合理地运用这些方式，可有效地发挥计算机辅助教学的作用，提高教学质量.
2.2计算机辅助教学的常用方式
2.2.1交互学习型
这是一种以个别化交互学习为目标的课件类型，它应具有完整的教学内容和教学策略及相应的逻辑结构.这种课件常采用选择型的程序结构，将教学内容分成若干个独立的模块，它的运行流程由学生控制，也可由计算机通过诊断性提问后再自动决定流程.它应具有友好的交互界面，让学生可进行充分的人机交互，处于个别化的教学环境中进行主动的学习.
2.2.2课堂演示型
课堂演示型课件是将课件表达的教学内容在课堂讲课时作演示，并与教师的讲授或其他教学媒体相配合.这种类型课件一般与学生间无直接交互作用.
这种类型的课件要求有大屏幕显示器或高亮度投影仪等硬件设备，开发时是以教师的教学流程为设计原则，应充分表现教师的教学思想，也要考虑课堂演示时的环境因素对演示效果的影响，选择可突出主题的屏幕显示属性.同时也要求使用课堂演示型课件的教师对课件内容有深入的了解.
需要说明的是，在实际的计算机辅助教学中，往往一个课件兼有上述中的一种或多种类型特征，这样可有利于拓展课件的用途和综合教学效果.也要注意将单一类型课件用于不同的教学目的的情况下会产生削弱课件教学效果的情况.总之，应按具体的教学内容和使用对象及环境，来选择设计开发课件的类型.
2.2.3其它常用方式
如：
练习复习型
资料咨询型等等.
介绍了以上这些，下面一章我将重点介绍我的毕业设计中的关于数字视频制作这方面的内容并将详细分析.
3数字视频技术（Digitalvideo）
我这次所做的毕业设计是基于PPT的，制作的是VFP课程的教学课件.正是由于在VFP的教育教学中，需要大量的实际的软件操作，并且基于VFP本身面向对象的特点，以及PowerPoint的现场播放的特点，选择数子视频技术来辅助课堂教学是非常适合的.
在介绍视频方面的内容之前，我先利用简要的篇幅介绍一下我的视频文件所应用于的PPT和VFP.
3.1PowerPoint及VisualFoxPro概述
3.1.1PowerPoint简介
所谓幻灯片，是将搜集到的资料，如：
文字，声音，图片，动画及影像等多媒体资料，去其糟粕，取其精华，整理成有系统条列式的文字信息，再配合一些播放设备，以幻灯片的方式展示给大家.
正是由于其“播放”的特点，适当的插入数字视频文件，能起到加深印象的效果，使教学内容更能深入人心.
其中，Power指的是“力量”“有力度的”；Point指的是“要点”.
如，下图就是一张PPT幻灯示例.
图3-1PPT示例-1（全屏幕显示）
图3-2PPT示例-2（未全屏幕显示）
3.1.1.1电脑制作的优点：
不必动用大量的软件工具制作，能直接在电脑上修改，并且立即显示出结果；
储存成的PPT文件可随时修改，节省成本及时间；
可配合声音、视频制作成多媒体PPT；
演示时不必手动更换，可以轻易更换到另一张幻灯片.
3.1.1.2幻灯片的设计流程
确定幻灯片主题→确定主体纲要→搜集所需资料→利用PowerPoint制作出相应幻灯片→幻灯片的打印以及播放
3.1.2VisualFoxPro概述
3.1.2.1简介
80年代传入中国并风行一时的数据库是较早在微机上使用的关系数据库，其命令的功能高于一般的计算机的高级语言，且格式简单，易于理解，操作方便.FoxBASE是Fox软件公司于1987年提供的，其特点是速度快，增加了编译功能、图形功能，提供了数组、用户自定义函数以及和其他语言接口，扩充了命令和函数.FoxPro也是Fox软件公司推出的与FoxBASE完全兼容的数据库软件，采用了新的文件索引类型，应用Rushmore的快速技术，支持SQL语言，采用了新型GUI界面，可编译执行.
VisualFoxPro有很大的改进，独具特色的数据库容器为交互式用户和应用程序开发者提供了集中的数据管理功能，它不仅支持面向对象的编程方法，可生成真正事件驱动的应用程序，可方便地与其他应用程序共享和交换数据，具有客户/服务器能力.
图3-3VisualFoxPro启动画面
3.1.2.2VisualFoxPro主要特点
支持面向对象的程序设计
强大的查询与管理功能
大量的可视化的界面操作工具
引入了数据库表的新概念
扩大了对SQL语言的支持
支持网络应用等
从这些特点我们可以看出，“可视化”、“面向对象”应该是非常符合数字视频播放教学的实时特点的！
3.2数字视频技术的概念
数字视频（Digitalvideo）技术是将传统模拟录像设备上产生的模拟视频转换为数字视频（实时采集），并进行编辑、特效、压缩与解压缩、传输、存储等处理的计算机技术.它具有随机存取、无损传输与复制、高比率压缩与解压缩的优势，在多媒体课件中用于表达可用摄像机拍摄到的教学内容，例如：
各种计算机的实际操作过程等.由于数字视频内容来源丰富，在教学上的应用范围也很广，但由于数字视频占用资源多，在解压缩回放时对硬件性能有很大的依赖性，因此在较低能的应用环境中，它的应用受到了限制.
3.3数字视频技术的压缩以及主流格式
数字视频的制作通常包括准备模拟视频素材、数字化采集、数字化编辑、压缩并存盘等步骤.上述步骤中，视频的采集和压缩由专用硬件－视频卡来完成，同时需配以高速大容量硬盘用作存储视频数据；模拟视频源的输入由放像机、影碟机或摄像机等设备完成.常用的数字视频技术规范是VideoforWindows，它的视频文件格式是AVI，其中包括多种压缩算法，是目前多媒体课件中最常用的视频文件格式.另一种视频技术规范是QuickTimeforWindows，其视频文件格式是MOV，它是由Macintosh系列机上的视频技术移植到PC系列机的Windows下，应用时需安装它的驱动程序.由于目前高性能CPU的普及使用（如PentiumMMX、PentiumII、PentiumIII、K6等），使得以前依赖于专用硬件卡回放的MPEG-I视频文件（MPG格式）也越来越多的应用于软件回放的环境中，只是这种格式的视频数据制作仍需稍高投资的硬件才能完成，它的帧内、帧间压缩算法带来的高压缩比给视频技术的应用带来了很好的前景，但在多媒体课件高交互性的要求下，MPG-I视频文件的交互性比AVI视频文件显得略逊一筹，但它的主观清晰度和画质比AVI好.
3.4数字视频技术制作时的注意事项
数字视频在制作时对硬件的依赖性较大、数据量大、涉及的因素多，与其它种类媒体数据的制作有较大的不同，因此应注意以下几点：
3.4.1选用优质视频信号源
由于在视频制作过程中数字化捕获和压缩等步骤中，会对视频的画质带来损耗，加之多媒体课件中应用的视频多为非满屏播放，在主观观看效果上会有画质不很高的感觉，因此要采用优质视频信号源，才能保证制作出较好的数字视频数据.优质视频信号源通常是专业档以上的摄录像设备的输出、影碟机（LD）的输出等，尽可能避免采用家用VHS录象机的输出作为信号源.
3.4.2注意影响视频捕获质量的硬件环境
在视频捕获时，视频卡的性能、硬盘的速度、CPU的性能和内存的大小都会对捕获质量产生直接影响.要获得好的视频捕获效果，除了调整画面尺寸、帧率等数据量因素外，同时也要配置较好的硬件环境.
3.4.3视频制作应适应多媒体课件应用的要求
多媒体课件的应用有很强的交互性，它与传统的电视教材应用于顺序存取条件下有根本的不同，因此数字视频的制作也应适应这种要求.避免制作长时间大段连续的视频数据，这将有利于多媒体课件的开发和应用，也可节省各种资源.事实上大多数课件中的视频都是与其它媒体共同穿插使用的，这样会有更好的效果.
3.4.4合理使用数字视频
由于数字视频的数据量大、应用时要有较好的硬件环境，并且在课件应用条件下其画质并不十分高，因此在进行课件的教学分析和功能设计时，应根据教学要求合理使用数字视频，达到用最省的资源来实现最好效果的目的.
另外，不同视频格式在课件中的应用也各有利弊，应区别对待.如AVI制作容易、画质稍差、压缩比较小（数据量大）；MPG（MPEG-I压缩算法）画质稍好、压缩比大（数据量小）、制作投资大、应用时交互性稍差等.在网络课件中应使用流式视频格式，如：
RM、ASF、WMV等.
4数字视频文件的制作
4.1硬件配置简介
4.1.1制作视频文件需要使用的计算机的相关配置：
CPU：
P41.5GHz
内存：
256MB
显示卡：
ATIR7500（64MB显存）
声卡：
AC97声卡
硬盘：
120GB
其它硬件：
显示器键盘鼠标等
4.1.2制作视频文件前所需要设置的硬件参数：
显示器的分辨率最好调到800*600；颜色选择16位
4.2制作软件简介
4.2.1简介
我所选择的软件是《屏幕录像专家》.
《屏幕录像专家》是一款专业的屏幕录像制作工具.使用它可以将屏幕上的软件操作过程等录制成AVI动画或者自播放的EXE动画.本软件采用直接录制方式或者先录制，再生成的方式录制屏幕录像，使用户对制作过程更加容易控制.
4.2.2利用软件可直接或间接达到的功能
生成FLASH动画，文件小可以在网络上方便使用.
生成ASF动画，可以在网络上在线播放.
生成AVI动画，支持各种压缩方式.
生成EXE文件，可以自动播放动画不需附属文件.高度压缩，生成文件小.
支持后期配音和声音文件导入，使录制过程和配音分离.
录制目标自由选取：
可以是全屏、选定窗口或者选定范围.
录制时可以设置是否同时录制声音，是否同时录制鼠标.
可以自动设置最佳帧数;可以设置录音质量;可以自己定义快捷键.
直接录制AVI功能;直接录制EXE功能.
FLASH扩帧功能，使FLASH动画更加平滑.
EXE自动扩帧功能，更加平滑,即使是1帧/秒也有平滑的效果.
AVI扩帧功能，可以制作25帧/秒的AVI动画.
录制Realplay中播放的电影内容.
鼠标点击自动提示功能.
AVI合成、AVI截取、AVI转换压缩格式，EXE转成AVI.
自由设置EXE录制播放时各种参数，比如位置、大小、背景色、控制窗体、时间等.
支持EXE录像合成多节EXE.
高度无损压缩，制作出最小的EXE录像.
简单后期编辑功能，支持EXE截取、EXE合成、EXE转成LX、LX截取、LX合成等功能.
图4-1屏幕录像专家
4.3制作过程简介
4.3.1进行基本设置
如：
文件名是什么
视频文件制作后存入哪个文件夹下
是否同时录制声音和鼠标指针
录制频率采用多少帧更合适
是否直接生成ASF文件还是通过AVI文件转换等等
编辑录制过程的快捷键，我所设定的录制开始和结束快捷键时F2.
4.3.2录制视频文件的过程
接下来就是录制过程了.关闭不必要的应用程序，最小化录制软件，按F2开始录制，进行一系列的录制，可以包括窗口的打开关闭，鼠标的移动和单双击，文字或代码的输入等等一切此时正在操作的人的肉眼所能看到的显示器上的图像，都会被制作进视频文件中.
录制好之后，一般情况下我们应该进行一下视频的回放，检查一下看是否有所瑕疵.都完好以后，开始把录制好的AVI视频文件利用所自带的转化功能转化成ASF视频文件.通过实践证明一个一分钟左右的完整AVI文件所占的硬盘资源在20MB左右，而ASF文件仅为600—800KB.而图像清晰度对于视频教学来说相差无几.
4.3.3把做好的视频文件插入PPT幻灯中
视频文件做好之后，我们还没有完全达到目的.最终我们是要把其插入幻灯片的相对应的位置以求其能在恰当的时间场合以恰当的方式播放出来比如是选择全屏播放还是窗口播放.
考虑到实际教学的特点，下面我以视频文件在幻灯片的全屏播放为例，具体介绍一下实际的操作设置过程.
如下图所示，我所需要的就是在幻灯片全屏显示的时候，鼠标点击“见演示”则立即全屏显示我提前设定好的视频文件.
图4-2视频文件的播放
（一）
按照所要求的，我先要把图中“见演示”的超链接设定到其所指的视频文件所在的那一页上.选中“见演示”字样，右键点击“超链接”，点击“链接到”复选框中的“本文当中的位置”，这时就可以根据指示选择本幻灯片中的某一张了，我们当然选择的是所需视频文件所在的那张.
接下来就是把准备好视频文件插入“见演示”所指定的那张幻灯中并做出相应得设置.我们可插入一张空白幻灯片在指定的幻灯页数，把其内容版式设置为空，如图4-3所示.
接下来选择“插入”—“影片和声音”—“文件中的影片”.再探出的窗口中选择相应本地磁盘中的视频文件，这时会自动弹出对话框，询问是否放映这一张幻灯时自动播放，我们选择“自动”，这样做也是方便教学.如图4-4所示.
图4-3视频文件的播放
（二）
图4-4视频文件的播放（三）
这时我们要手动调整视频文件的尺寸使其占满整张幻灯片即可.
需要注意的是，幻灯中视频文件的路径为绝对路径，也就是说，如果单纯移动视频文件在本地磁盘的位置的话，幻灯片是无法得知的，自然也就不能播放了.
按照我上面所介绍的设置完以后，就可以实现视频文件在幻灯中的播放了.这种播放，既可以生动形象的介绍学科教学中的实际操作，又不用再另外调用其他的外部播放器，可谓一举两得.
4.4视频文件制作中遇到的一些问题和解决方法
4.4.1长时间录像方法
如果采用先录制成临时文件，再制作的模式需要占用比较大的硬盘空间.而如果采用直接录制成AVI或则EXE的话（如果是AVI要选择一定的压缩算法），可以占用比较少的硬盘空间，从而实现长时间录像.
4.4.2使制作的AVI比较小
把录制帧数调小、录制的范围调小、把屏幕颜色设置成256色、最重要的是要选择
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