多媒体在舞台设计上的应用研究 序言 近年来，这种建立在艺术与科学基础之上的新兴艺术形式在众多专业人士以及热爱它的人们的努力推动下以迅猛的势头发展着。它以它变幻莫测的艺术魅力和现代科学的新鲜感吸引着人们。将多媒体技术应用于舞台背景设计这种综合艺术得以应运而生。两者的结合是顺应自然的，同时也是有着充分的时代发展的铺垫。它涉及到艺术设计的多个方面，是一种综合性的设计理念。多媒体舞台背景设计在中国的发展仅仅不到10年，但是它代表了以后艺术设计的综合性的发展趋势。多媒体技术已经深入到舞台设计的方方面面。 一、舞台多媒体艺术表现特点 1．为舞台表演提供更丰富的表现力多媒体把艺术创作“搬”上舞台，让艺术品创作的过程展现在观众面前，如果在节目中仅仅展现艺术品的成品，未免太单调。以书法为例，若加入舞台多媒体背景技术，书法作品在创作时一笔一划都将展现在观众眼前。动态的创作笔法与静态的完成品相比，那种抑扬顿挫的创作过程则更能让观众感受到艺术的气息。这是传统艺术与一般数字艺术、视觉艺术相结合的产物。多媒体背景所能展现的动态背景比传统舞台背景更具有表现力。在真实剧情背景里，动态背景就能把场景表现得更加真实，如多媒体背景中常用的风吹草动的背景，比实物背景布景中不动的道具“草”要生动得多。在渲染氛围背景中，动态背景更能起到渲染整个节目节奏和氛围的作用。如：2008年春晚的杂技表演《花式篮球》，背景以不同姿势动态人物的剪影闪过，突破了以往杂技节目纯粹表演的表现形式，使整个节目氛围活跃且更具时代感。2．电影语言得以运用多媒体所特有的非线性叙事能力能轻松实现时间大跨度转换。如今把非线性叙事搬上舞台，便可使舞台表演时间的转换更直接地传达给观众。如倒叙或插叙叙述方式，只要舞台背景更替，就能很轻松很直观得告诉观众时间的转换。同样，非线性叙事也能让编剧或导演在时间上进行更大胆地进行创作和加以把握。舞台多媒体背景使电影蒙太奇走向舞台，实现舞台空间的灵活转换，如分割方式——技巧转场（淡，化，划，甩如甩出，定格，数字特效）和连贯式转场（相似性转场，逻辑性转场，比喻性转场，过渡性转场），在舞台多媒体技术出现后，都能运用到舞台背景转场，使舞台的场景转换自然、合理、连贯、流畅。同时，舞台多媒体背景能把更多形式的场景“搬”上舞台，实现虚拟空间的真实再现，打破了传统舞台背景的空间局限性。比如大海、太空、沙漠、草原、戈壁等等。在传统舞台背景设计中，这些背景都不可能被“搬”上舞台，而舞台多媒体技术则把这些“不可能”变成“可能”，实现了传统舞台背景中难以实现的布景设置。如：2008年春晚小品《军嫂上岛》中成功地营造了大海的环境背景，让观众真实地感受到军嫂遥望海岛思念丈夫的急切心情。波涛汹涌的大海背景，咆哮的海浪拍打礁石的声音效果与演员们惟妙惟肖的表演完美融合，整体效果更加真实，更赋感染力。3．降低制作成本传统舞台背景布局基本都采用实物摆设的方式，因此一旦要更换背景就需要拉上帷幕，这就造成节目背景设计的呆板与单调，不能及时做到更替。而舞台多媒体背景解决了这一问题，甚至实现了在几分钟几秒中内的更换，少了“拉帷幕”的环节，使节目更有连贯性，给观众一气呵成之感。并且通过数字压缩，多媒体视频、音响资料可以长时间保存，节省空间，易于保存，不易损坏。同时可利用网络通讯把图像和文件迅速地传到四面八方。将来人们一旦需要某一内容，可通过网络调出，在网络终端上阅读，满意时，再从终端打印机上打印出来。 二、多媒体技术在舞台设计中的应用 多媒体艺术的发展在一定程度上依赖于不同阶段来自技术领域的影响。随着现代科技的发展，更多的电子、物理技术运用进多媒体舞台设计中，为舞台设计注入新的活力。1．LED大屏幕的使用近年来，随着L E D显示技术的飞速发展，凭借着高亮度，低电压，功耗小、寿命长、容易拼接等优点，被广泛应用到舞台设计当中。高亮度可以让舞台更加绚丽多彩，容易组合拼接更是可以随意按需要将屏幕装饰成各种形态，既可以作为背景屏使用，更作为舞台道具被随意装饰摆设，具有非常大的可塑性。而低能耗，性能稳定，寿命持久更可以保证舞台的安全使用。它的诞生深刻地影响着装饰艺术和其他艺术形式，基于它这些显著的优点，高性能的全彩L E D屏一出现即成主舞台设计的宠儿，被广泛应用在各种舞台设计当中。从小舞台剧到大型文艺会演，它的身影总是那么璀璨。如：北京奥运会开幕式中的击缶表演，安置在缶敲击面四周的L E D灯光与现场的背景灯光相互配合，营造出变化千万的开幕式“倒数”效果。还有空中升起的“奥运五环”标志和表演中心舞台上的卷轴，都是由LED灯管所组成的。2．声光电的运用舞台的发展与舞台声音的发展是并存的。随着舞台的一系列变化，舞台声音的运用也融入了高新科技的成分。多媒体技术在舞台声音上的运用，使舞台的纵深空间大大增加，使舞台声音的层次也更加丰富了。舞台声音也成为舞台多媒体技术的重要表现手段。八声道可以营造出一个立体的空间声音场，坐在下面的观众可以清晰的听到雨水从沿着屋檐的铁皮雨管从左边流到右边，可以听到风从左边的树梢上吹过，听到右前方鸟儿的啼鸣。以往，这些感受是根本不可能实现的，但现在通过多声道的控制，完全可以给观众营造出极致的现场视听效果。同时舞台布光是演出空间构成的重要组成部分，是根据情节的发展，对人物内心和特定场景进行全方位的灯光设计。如：百老汇名剧《猫》运用声、光、电等各种现代技术手段创造出梦幻般的舞美效果，其强烈的视听冲击力让观众真正置身于猫的世界。如从天而降的大鞋，巨型下水道口，猫通向天国的长廊，这些大型道具在全电子控制下制造出让人瞠目结舌的视觉效果。3．互动让舞台空间得到更大的扩展虚拟互动系统结合了多媒体技术，网络技术，数字图像技术，其核心技术是混合现实，混合现实技术是通过计算机产生影像，提供给观众一个可以感观的虚拟客观世界的一种技术。这种技术提前了虚拟现实与现实混合的后期制作时间，让人身临其境地感受到现实环境和虚拟物品处在同一时空。实时混合现实技术是比较尖端的新技术，我们所研究的舞台多媒体艺术则必须是实时混合的。这有利于虚拟世界和真实世界相融。让人们在现实的世界中感受虚拟空间所存在的事物，这种身临其境的感觉给观众带来的更强的感官感受。近年来戏剧界不断进行多媒体戏剧的尝试，在新的作品中采用大量的影像与互动媒体技术作为叙事的表现手段，将248影像与表演两个空间互相交错，演员可以与电脑制作出来的虚拟的角色在舞台上进行对话交流，甚至舞蹈，为观众制造出更多元的艺术体验。如：中国音乐剧《蝶》将先进的混合现实技术和动漫技术融入其中，在剧中加入全息影像技术，代替演员和L E D大屏幕动画出场的将是重生一般的全息虚拟造像，无论从哪个角度来看，效果都将事半功倍，让人赞不绝口。 三、未来舞台多媒体艺术的发展方向 1．更广阔的舞台空间目前，多媒体技术在舞台上的运用，还仅仅是在舞台背景上进行尝试。多媒体技术仍可以运用在舞台表演的其他方面。比如把舞台背景的场景扩展到观众席，让观众有身临其境之感。我们设想是否可以将观众席置于方形背景之中，让多媒体背景将在场观众包围，并且配合灯光和现场烟雾等舞台效果营造更为幻化虚拟的舞台空间旁观者，而是置身于舞台之中。如2007年星光大道年度总决赛中北京选手张芯的歌曲节目《天下无双》。其背景为三个错落摆放的屏幕上显示的翠绿的竹林，加上绿色的朦胧灯光，虚无缥缈如同仙境。但是，为何不把观众也融入进这动人的场景中去呢？如果把观众席周围也摆放上大尺寸的显示屏，展现出竹林的场景，逼真的效果是否更能打动台下的观众？2．加强舞台的预示性多媒体技术应该可以用来模拟整场舞台表演，即导演可以在正式表演之前对整场演出，包括场景，灯光，特技效果，演员表演等进行全方位模拟（如三维模拟效果，更加真实）。多媒体模拟演出的演出效果有很强的预视性，可以在演员进场彩排之前看到舞台的大体效果，以及为安排演员所在位置提供参照等等。同时导演只需在模拟的多媒体影像中就能很好的掌握整个演出的时间，减少屡次彩排所造成人力，物力，财力的消耗。2008年春晚在播出前进行了5次彩排，导演在最后两次彩排的时候仍在调整时间。整整5次彩排花费人力物力难以想象。假设多媒体技术运用到舞台演出模拟上，那么导演对整场演出就能更好把握。 总结 多媒体艺术给舞台设计注入了一股新的活力，使舞台设计形式等出现了根本性的转变。从产生，发展到今天的广泛运用，它的优越性让我们看到多媒体技术将成为今后舞台设计中必不可少的中坚力量。它的优越性让我们看到今后舞台设计的多元化，可以说它给了设计者更大的设计空间去展现舞台的魅力。换个角度想，它同样加大了设计者的技术难度和能力要求，设计者不仅要掌握好传统的舞台布景设计，也要研究透多媒体技术的运用和表现形式。同样，在新兴多媒体技术的研究和发展上，我们还停留在初级阶段，要想多媒体技术在舞台发展上走得更远，仍需要不断的努力与研究。从舞台背景的运用延伸到其他领域，让多媒体技术融入舞台的方方面面。 ∷参考文献 [1] 李兴国主编：《影视艺术与高科技应用》，中国传媒大学出版社，2005．7 [2] 陈玲著：《新媒体艺术史纲》，清华大学出版社，2007．2 [3] 许鹏等著：《新媒体艺术论》，高等教育出版社，2006．7 [4] 陈念群编著：《数字媒体创意艺术》，中国广播电视出版社
摘 要 随着Internet的进一步发展及其在全球的迅速蔓延，引发了对传统教育模式的新一轮革命。以网络为特征的现代远程教育的崛起和发展，必将促进各类信息教育技术的进步，也将对社会经济形态结构、文化教育体系带来潜移默化的影响。
本文介绍了多媒体远程教育领域目前在国内外的发展现状，并指出了目前我国远程教育与西方发达国家相比，在开出的课程种类、课程内容、课程质量以及实时性等交互方面都还有一定的差距。尤其在实时远程教育系统方面存在着较大问题，并提出了一些设想。
关键词 多媒体，远程教育，发展现状，实 时
进入数字化、信息化时代的二十一世纪，人们对教育的需求日益增加。多媒体远程教育作为一种新的教育模式，将最大限度利用现有的教育资源，是实现高等教育的大众化、现代化、终生化和国际化的新型教育形式和必然途径。同时现代计算机技术、网络技术、通信技术、多媒体技术、数据库技术和人工智能技术等的发展，为多媒体远程教育的发展提供了强有力的技术保障条件。
1．远程教育的定义及分类
Desmond Keegan 曾经给远程教育定义了5个要素：学生和教师在地理上是分开的，不是面对面的；政府教育部门对教育机构的资格认证；应用现代通信技术；提供双向的交互功能；学生可以随时随地上课。它的最大特点就是远程和交互。
从采用技术的角度分类，远程教育可以分为基于邮政方式、基于广播电视方式、基于Internet 网方式和基于电信网方式。前两种方式已经形成一定规模，目前在世界上对于远程教育的研究主要集中于后两种模式。
基于Internet网方式
这种方式采用Internet网的WWW 技术和其他如浏览器、E-mail、FTP、BBS 等应用实现在时间上、地点上完全独立的教学模式。可组织网上讨论，利用Internet 网组建网络学校。学生可以增强自治力和逐渐形成一个“自我安排进度的、专家和优秀教师指导的、时间和空间独立的学习环境”。学生们可以通过电子的“虚拟对话”争论课程中提出的问题，Internet 的访问者也被邀请加入“课堂讨论”，这些观点对于课程来说是一个很好的补充，
基于电信网方式
基于电信网方式是把学校的教室安排在远端，可以解决学校教室不足的问题。学生们在多个远端教室同时上一名优秀教师的课。在技术上，利用了电信网的高数据量传输和数据传输的可靠性。一般有演播室（中心教室）、远程教室和通信网络三部分。
2．多媒体远程教育领域目前在国内外的发展现状
计算机从单机到网络的发展已经触动了传统的教育模式，各种形式的教育模式中最活跃、最有前途的一个领域就是远程教育（Distance Education）。这种教育改革并不意味着就是让计算机代替教师的角色，计算机应该作为辅助教学的一种有效的工具。
国外的发展现状
在世界范围内，网络时代信息化社会的到来正一步步推动学校教育改革，校园的围墙逐渐消失，学生在网络上的虚拟学校中学习的新型教育模式已悄然兴起。
1996年8月美国加利福尼亚、德克萨斯等十个州共同创建了各州认可的、各高等院校承认课程学分的虚拟大学，学生在电子课堂中上课、考试并获得学位证书，从而正式拉开了网络远程教育的序幕。目前美国有80所大学通过网络修得学位，网上虚拟大学开出的课程已覆盖了各个主要的学科领域。例如，美国国家技术大学（NTU），1998年夏季学年开设了化学工程、桥梁工程、工商管理等16门课程。威士康辛大学1998年元月建成了它的第一个电子教室，并为商业、文学、教育、图书馆学和社会科学5个门类开设了17门课程。以亚特兰大和乔治亚洲为主的美国南部地区教育董事会，开始通过Internet来转播南部50所大学的课程。同时，美国已经开始把注意力放到中小学校基础设施的建设上来。美国总统克林顿于1996年提出了“教育技术行动” （Education Technology In-itiative）。行动纲领指出：到2000年，全美国的每间教室和每个图书馆都将联上信息高速公路，让每个孩子都能在21世纪的技术文化中受到教育。
另外，加拿大、英国等其它西方国家也在大力开展网络远程教育工作；例如，加拿大滑铁卢大学远程教育和继续教育学院使学生可以方便地进入虚拟课堂完成该大学文学、理学、和环境方面所需的全部课程，该大学提供250多门课程供选择，并提供非全日制的技术管理硕士课程，可边工作边另学习，西蒙福莱士大学开设了地理学、历史学和心理学等28门课程；英国的开放大学开设了数学、农业、结构工程等十一门课程。
国内的发展现状
与西方发达国家相比国内的网络技术应用工作开展地相对较晚，1995年底我国首条覆盖全国的计算机互联网络CERNET才正式建成和投入使用。受技术条件的限制，国内在CERNET建成后才开始进行网络远程教学的研究工作，但发展相当迅猛。目前从网上可查到的信息和各院校开放的对外服务看，国内清华大学、北京大学、上海交通大学、同济大学、华南理工大学、北京医科大学、中山医科大学、中国人民大学、湖南大学、华南师范大学、中国科技大学、长春邮电学院、辽宁大学、浙江大学、北京广播电视大学、广东广播电视大学、浙江广播电视大学、西安交通大学等十几所高校已陆续提供了自己的网上远程教育资源，此外还有一些中学，如北京101中学、深圳中学、南京师大附中、江苏省常中等中学也开设了网校，其它如一些省市地区机构也纷纷在网上设立了远程教育站点，如COL网校、云舟网校、新疆远程教育资源网、吉林教育教学网、万恒远程教育网等。
3．我国多媒体远程教育目前所存在的问题
当象美国这样的发达国家，已经将计算机多媒体网络教育普及到幼儿教育阶段的时候，我们的高等院校才开始步入远程教育领域。所以与西方发达国家相比，在开出的课程种类、课程内容质量以及实时性等交互方面都还有很大的距离。大多数的高校远程服务站点仅仅推出了基于WWW方式的课件教学的服务。这些课件教学一部分是多媒体形式的，剩下一部分甚至仅仅是文本加图片方式的课件教学，仅有个别高校的远程教育网点加入了测试、管理以及实时文字、语音交流的模块（如清华、北大、上海交大等）。
尤其是实时远程教育方式还亟待发展，学生们在多个远端教室同时上一名优秀教师的课，这种方式目前仍缺乏很好的交互性。虽有学校已成功地实施了，如湖南大学、浙江大学采用先进的双向交互式技术的远程教育系统正式启动了，广西远程教育系统最近也建成了。但对于大多数院校来讲，实时远程教育系统都是目前亟待解决的难点与重点。国内实时远程教育目前最大的一个问题就是交互性差的问题，很多学校的电子教室仍然是沿用传统的电教模式，教师在里面讲，学生只能在外面听，只是媒介从电视机上搬到了计算机的显示器上。
4．一个有关实时远程教育系统的部分设想
CSCW的概念的介绍
计算机支持的协同工作（CSCW）是近年来出现的一种新的计算机应用模式，它表明计算机应用有了新的突破，从过去实质上仅支持个体工作，发展成为支持群体工作，群体中的用户可以通过计算机交流信息和讨论问题，共同完成某项任务。
一般而言，CSCW是指某群体中的人们，在计算机的协助下，执行某项共同的任务，并为他们提供一个共享环境的界面。其中群体可以是一个或多个单位、项目或小组。但这里特别强调的是，群体中的人们必须执行共同的任务，CSCW为他们提供一个共享的工作环境和一个友好而灵活的计算机的交互手段。CSCW是研究群体如何工作，探讨各种技术特别是计算机技术如何支持群体工作的一个新的研究领域。
我们所讨论的实时远程教育模型是建立在集中式结构CSCW系统与多媒体通讯信的基础上。
系统的交互性
在实时远程教育系统中，教师如何才能在讲课时就能不断提问学生；在课后又能专门留一段时间提问或回答学生的问题？
视频会议系统是一个很好的参考模型，可将以视频会议系统为主的实时在线远程教育和以WWW为主的自主式远程教育两种方式有机地组合起来。教师与学生之间、学生与学生之间的会话，对共享媒体的同时访问，会引发并发控制的问题。并发访问共享的媒体在分布式网络系统中是一个重要的设计问题，大多数研究人员认为应该在某一时刻仅有一个访问者来访问共享媒体。设定教师在整个系统中享有最高的权力，他控制着通信与访问共享白板的权限，所有想要取得授权的请求被送到教师端，教师可以根据情况授权给其中某一个学生。教师也可以在任何时刻收回对某一学生的授权。
系统的通信方式
系统中主要的通信方式为点到多点的通信。通常，点到多点的通信方式主要有广播通信（broadcast）和多点通信（multicast）两种。广播通信的方式是消息从一点发出，发向网上的所有端点，这些端点上运行的软件将判断收到的消息是否是发向自己的，是发向自己的消息则接受，否则，就丢弃该消息。多点通信，是指消息从一点发出，发向网上所有等待该消息的端点，这些端点都使用同一个用于多点通信的地址。
本系统的传输媒体是Internet。如果采用广播通信，将消息发向全网的所有机器上，然后通过机器的IP层去识别该消息是否应该接收。Internet遍布全球，让所有有关或无关的机器参与消息的发送，显然不切实际。此外，由于我们将传送的是多媒体信息，数据量大。因此，如果向网上每台机器广播的话，势必会占用大量的网络带宽，造成网络拥塞。
而Internet上的IP协议是支持多点通信的，它通过在消息的目的地址中填入IP的多点通信地址，通话同时向一组遍布于Internet网上的主机传送同一个消息。
拥有一个IP多点通信地址的所有机器构成一个多点通信组。一个通信组可以跨越多个物理网络。每次多点传送后，多点通信组的成员接收到的数据都相同。一台主机可以任意加入或退出一个多点通讯组，一台主机也可以同时加入多个多点通信组。TCP/IP提供了A、B、C、D、E五类IP地址。IP多点通信地址是IP地址中D类地址。
由于多点通信组的数量有限，可以集中管理，因此多点通信地址没有层次结构，所有Internet网的多点通讯组采用单一层次，在逻辑上是等同的。每个多点通信组都拥有唯一的多点通信地址，一类是标准的永久性地址，由Internet中央管理机构（NIC）统一分配，另外一类是暂时性的多点通信地址，根据需要创建。为了能够对跨越多个物理子网的多点通信发送进行控制，TCP/IP提供了Internet网的组管理协议IGMP，管理多点通讯网关和多点传送机器间的组员身份信息交换。
因此，在设计该系统时，在点对多点通信时采用多点通信的方式是比较合适的。教师端在授课时应首先上网，申请到一个多点通讯组（固定或临时均可）的地址，随后加入该“虚拟课堂”的学生登录，教师端统计成员列表，同时将申请到的多点通讯组地址传送给学生，这样，教师和学生可通过多点通信方式来传送消息。
多媒体数据的传输
该系统的另外一个重要问题，就是如何解决多媒体数据的传输？系统中需要传送动态的视频数据、语音数据。首先，如何实时地传送它们是这个系统工作台的关键所在。一般由于未经压缩的音、视频数据具有很大的数据量，要实时地传送多媒体数据，除了仰仗网络传输速度的快慢之外，还需对视、音频数据作压缩处理，一方面压缩减少了声音、图像和运动视频的存储容量，另一方面压缩降低了在网络上传送这些数据所必要的比特率。
ISO/MPEG是为运动视频的压缩制定的标准，该标准不仅利用了每帧数据的信息冗余，而且也利用了各帧间的信息冗余，压缩比率很高，最高可达到100：1，平均为50：1。此外，CCITT H.261是国际电报电话咨询委员会的提供可视电话和电视会议中视频的压缩解压标准。CCITT G.722是可视电话和电视会议中音频的压缩解压缩标准。由于有了这些压缩标准，使多媒体数据在Internet网上传送成为可能。
系统的工作原理（以西安交通大学远程教育系统为例）
教师端 在多媒体电子教室中，安装二、三台带云台的摄象机、视频捕捉卡、计算机、麦克风及音箱等多媒体设备。通过多媒体通信服务器（又称Producer）中的视频捕捉卡，获得现场教学实况（视、音频数据），通过Real Producer Plus G2软件（Real Network公司的），把这些数据转换成实时的多媒体数据流Real Video格式，传送到位于远程教育中心的Real Server G2服务器（SUN E3500）上。一方面，由Real Server服务器直接播放；另一方面，以文件（*.rm）格式的形式存放到服务器上。
客户端 用户使用普通的多媒体PC机，安装了Real Player G2的客户端浏览器软件后，就可以通过校园网或Internet网，接收实时网上示范教学。再安装上视频头，用于摄取学生图像，便于教师观察学生听课情况；耳机，用于接收教师声音；话筒，用于收集和传输学生的声音。
Real Server G2媒体播放服务器使用Real Server G2版软件，该软件可根据用户的网络带宽，自动提供从28.8K、56K的Modem直到高速局域网的图象压缩质量。
用户使用普通的多媒体PC机，通过拨号或者专线接入校园网，只要安装了Real Player G2客户端软件, 可以通过WWW浏览方式，查询并点播本系统提供的视频服务。
5．结束语
国家教委目前也特别重视远程教育在我国的发展，以6月21日国家教育部高教司召开的试点工作会议为标志，“中央电大人才培养模式改革和开放教育试点”项目正式启动。这一试点项目是教育部组织实施《面向21世纪教育振兴行动计划》和现代远程教育工程的重要组成部分，也是教育部改革高等教育人才培养模式、发展现代远程开放教育的重要举措，为我国的远程教育发展拉开了新的帷幕。了解远程教育目前在我国的发展现状及问题，可以群策群力，大家一起来为远程教育事业添砖加瓦，使我国的远程教育水平早日迈入发达国家行列，这是本文的宗旨。
多媒体教育应用的重大意义及发展趋势
[日期：2005-09-02] 来源：中央电化教育馆 作者： [字体：大 中 小]
一、多媒体教育应用的重大意义
自进入九十年代以来，多媒体技术迅速兴起、蓬勃发展，其应用已遍及国民经济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来巨大的变革。特别是由于多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影象这样的特点，所以能提供最理想的教学环境，它必然会对教育、教学过程产生深刻的影响。这种深刻影响可以用一句话来概括：多媒体技术将会改变教学模式、教学内容、教学手段、教学方法，最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本变革。多媒体技术之所以对教育领域有如此重大的意义，是由于多媒体技术本身具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。首先应该说明一点：这里所说的多媒体技术是以计算机为中心的多媒体技术。在前几年的一些书籍中曾提到过多媒体组合教学，那种多媒体的概念不一样，那只是将几种媒体加以简单的组合(例如把幻灯、投影、录音、录相加以组合)。今天的多媒体技术则是以计算机为中心，把语音处理技术、图象处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图象信号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样作以后，计算机就可以很方便地对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。显然，这与原来把多种形式媒体组合在一起是完全不一样的，因为它是通过计算机把几种处理不同媒体信息的技术集成在一起。集成方法就是通过模数转换，全变成数字；而且为了便于加工，便于传输，还要进行数据压缩，传到指定地点以后再还原，有一整套复杂的技术通过计算机来实现。所以现在的多媒体技术，实际上是以多媒体计算机来体现的，下面我就从多媒体计算机四个方面的特性与功能来说明它对教育应用的重大意义。
1、多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥
人机交互、立即反馈是计算机的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。交互性是计算机和多媒体计算机所独有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是教学的手段方法，而且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。
大家知道，在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得更好，连教学模式也可以选择，比如说，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式。使计算机象学习伙伴一样和你进行讨论交流。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件，即能真正体现学生的认知主体作用。
2、多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持
多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激，而是多种感官的综合刺激。这对于知识的获取和保持，都是非常重要的。实验心理学家赤瑞特拉（Treicher）作过两个著名的心理实验，一个是关于人类获取信息的来源，就是人类获取信息到底主要通过哪些途径。他通过大量的实验证实：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，这两个加起来就有94%。还有3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉。多媒体技术既能看得见，又能听得见，还能用手操作。这样通过多种感官的刺激获取的信息量，比单一地听老师讲课强得多，信息和知识是密切相关的，获取大量的信息就可以掌握大量的知识。他还作了另一个实验，是关于知识保持即记忆持久性的实验。结果是这样的：人们一般能记住自己阅读内容的10%，自己听到内容的20%，自己看到内容的30%，自己听到和看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%。这就是说，如果既能听到又能看到，再通过讨论、交流用自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传统教学的效果。这说明多媒体计算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获取，而且非常有利于知识的保持。
3、超文本功能可实现对教学信息最有效的组织与管理
超文本(Hypertext)是按照人脑的联想思维方式非线性地组织管理信息的一种先进技术。如果所管理的信息不仅是文字，而且还包含图形、图象、声音等其它媒体信息，那就成为一个超媒体系统，换句话说，超媒体就是多媒体加超文本。事实上目前的绝大多数多媒体系统都是采用超文本方式对信息进行组织与管理。因此在一般情况下，也可以对超媒体系统与多媒体系统不加区分，即把超文本看作是多媒体系统的一种特有功能。
如果按超文本方式组织一本书，就和传统的文件或印刷的书籍完全不同，这时的正文(文章、段落、或一句话、一个词)都按相互间的联系被组织成正文网。这本书无所谓第一页和最后一页，从哪段正文开始阅读，以及接下来读什么都由读者的意愿来决定。选择下一段正文的依据不是顺序，也不是索引，而是正文之间的语义联系。认知心理学的研究表明，人类思维具有联想特征。人在阅读或思考问题过程中经常由于联想从一个概念或主题转移到另一个相关的概念或主题。所以按超文本的非线性、网状方式组织管理信息和按传统文本的线性、顺序方式组织管理信息相比较，前者更符合人类的思维特点和阅读习惯。
超文本之所以具有上述优越性是由其结构特征决定的，超文本的基本结构由节点(node)和链(link)组成。节点用于存储各种信息，节点内容可以是文本、语音、图形、图象或一段活动影象;节点大小可以是一个窗口也可以是一帧或若干帧所包含的数据，链则用来表示各节点(即各种信息)之间的关联。节点和链均有多种不同的类型因而形成各种不同的多媒体系统。
利用多媒体的超文本功能实现对教学信息的组织与管理，其优越性在于：
(1)可按教学目标的要求，把包含不同媒体信息的各种教学内容组成一个有机的整体。在传统的印刷教材中，有关语音和活动影象的内容无法与文字内容组成一体化的教材，只能以教科书、录音带、录像带三者各自独立的形式，分别出版。显然，这样的教科书，其内容必然是单调、枯燥的，与超文本方式组织的图、文、音、像并茂的丰富多采的电子教材不可同日而语。
(2)按教学内容的要求，把包含不同教学要求的各种教学资料组成一个有机的整体。教学过程的每个教学单元均包含课文、练习、习题、提问、测验、对测验的解答及相应的演示或实验，把这些教学内容相关而教学要求不同的教学资料有机地组织在一起，无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的。而按传统文本的线性、顺序方式来组织、管理教学内容绝不可能做到这一点。
(3)可按学生的知识基础与水平把相关学科的预备知识及开阔视野所需要的补充知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一，但由于学生个体之间差异很大，要在传统印刷教材中同时满足基础较差学生、一般学生和优秀学生对教学内容的不同需求是做不到的，而在多媒体电子教科书中这却是轻而易举的事情，只要利用超文本功能设置和预备知识有关的热键以及和补充知识有关的热键即可。
4、多媒体计算机可作为认知工具实现最理想的学习环境
从八十年代中期到九十年代初，计算机作为工具在教育领域被广泛应用主要有两个方面：一是作为数据处理工具（如各种数据库和电子表格处理软件的应用）；二是作为文字处理工具（如WPS和WORD软件）。近年来，计算机在教育领域作为工具应用的一大发展，是作为教学过程中一种有效的认知工具。
众所周知，在过去的廿年中，强调刺激－反应并把学习者看作是对外部刺激作出被动反应即作为知识灌输对象的行为主义学习理论，已经让位给强调认知主体的内部心理过程并把学习者看作是信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，认知学习理论的一个重要分支枣建构主义学习理论在西方逐渐流行。由于多媒体计算机和网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，换句话说，多媒体计算机和网络通信技术可以作为建构主义学习环境下的理想认知工具，能有效地促进学生的认知发展，所以随着多媒体计算机和Internet网络的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。
下面我们就从“学习的含义”（即关于“什么是学习”）与“学习的方法”（即关于“如何进行学习”）这两个方面简要说明建构主义学习理论的基本内容。
(1)、关于学习的含义
学习是获取知识的过程。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定情景即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情景”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。
“情景”：学习环境中的情景必须有利于学生对所学内容的意义建构。这就对教学设计提出了新的要求，也就是说，在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析、学习者特征分析以及媒体的选择与利用，还要考虑有利于学生建构意义的情景的创设问题，并把情景创设问题看作是教学设计的最重要内容之一。
“协作”：协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。
“会话”：会话是协作过程中的不可缺少环节。学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划；此外，协作学习过程也是会话过程，在此过程中，每个学习者的思维成果（智慧）为整个学习群体所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。
“意义建构”：这是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指：事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是关于当前所学内容的认知结构，也称“图式”。
(2)、关于学习的方法
建构主义提倡在教师指导下的以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的主导作用。教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的提供者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是知识的被动接受者和被灌输的对象。
学生要成为意义的主动建构者，就要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用：
①要用探索法、发现法去建构知识的意义；
②在建构意义过程中要求学生主动去搜集并分析有关的数据和资料，对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证；
③要求学生把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考。“联系”与“思考”是意义构建的关键。如果能把联系与思考的过程与协作学习中的协商过程（即交流、讨论的过程）结合起来，则学生建构意义的效率会更高、质量会更好。协商有“自我协商”与“交际协商”（也叫“内部协商”与“社会协商”）两种，自我协商是指自己和自己辩论什么是正确的；交际协商则指学习小组内部相互之间的讨论与辩论。
教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中从以下几个面发挥主导作用：
①激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机；
②通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。
③为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下，组织协作学习（开展讨论与交流），并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。引导的方法包括：提出适当的问题以引起学生的思考和讨论；在讨论中设法把问题一步步引向深入以加深学生对所学内容的理解；要启发诱导学生自己去发现规律、自己去纠正和补充错误的或片面的认识，切忌直接对学生进行灌输。
下面我们通过两个实际课例说明如何把多媒体计算机及网络通信技术作为认知工具以实现这样的学习环境。
课例1：澳大利亚“门尼·彭兹中心小学”所作的试验
试验班为六年级，有30名学生，教师名字叫安德莉亚，当前要进行的教学内容是关于奥林匹克运动会。像往常一样，安德莉亚鼓励她的学生围绕教学内容拟定若干题目（例如奥运会的历史和澳大利亚在历次奥运会中的成绩等问题），确定媒体在解决这些问题的过程中所起的作用，并要求学生用多媒体形式直观、形象地把自己选定的问题表现出来。经过一段时间在图书馆和Internet网上查阅资料以后，其中米彻尔和沙拉两位小朋友合作制作了一个关于奥运会历史的多媒体演示软件。在这个软件向全班同学播放以前，教师提醒大家注意观察和分析软件表现的内容及其特点。播放后立即进行讨论。一位学生说，从奥运会举办的时间轴线，他注意到奥运会是每4年召开一次。另一位学生则提出不同的看法，他认为并不总是这样，例如1904年、1906年和1908年这几次是每两年举行一次。还有一些学生则注意到在时间轴线的1916，1940和1944这几个年份没有举行奥运会，这时教师提出问题：“为什么这些年份没有举办奥运会？”，有的学生回答，可能是这些年份发生了一些重大事情，有的学生则回答发生了战争，有的则更确切地指出1916年停办是由于第一次世界大战，1940和1944年停办是由于第二次世界大战。经过大家的讨论和协商，决定对米彻尔和沙拉开发的多媒体软件作两点补充：①说明第一、二次世界大战对举办奥运会的影响；②对奥运历史初期的几次过渡性（两年一次）奥运会作出特别的解释。这时候有位小朋友提出要把希特勒的照片通过扫描放到时间轴上的1940年这点上，以说明是他发动了二次大战。教师询问全班其他同学：“有无不同意见？”沙拉举起手，高声回答说：“我不同意用希特勒照片，我们应当使用一张能真实反映二次大战给人民带来巨大灾难（例如大规模轰炸或集体屠杀犹太人）的照片，以激起人们对希特勒的痛恨”。教师对沙拉的发言表示赞许。
从以上课例可以看到，教师为这个教学单元进行的教学设计主要是让学生用多媒体计算机建立一个有关奥运会某个专题（例如奥运历史或澳大利亚在历次奥运中的成绩）的情景，以激发学生的学习兴趣和主动探索精神，再通过展开讨论，把对有关教学内容的理解逐步引向深入。在这个课例中，学生始终处于主动探索、主动思考、主动建构意义的认知主体位置，但是又离不开教师事先所作的、精心的教学设计和在协作学习过程中画龙点睛的引导；教师在整个教学过程中说的话很少，但是对学生建构意义的帮助却很大，充分体现了教师主导作用与学生主体作用的结合。整个教学过程围绕建构主义的情景、协作、会话和意义建构这几个认知环节自然展开，而自始至终又是在多媒体计算机环境下进行的（同时用Internet实现资料查询)，所以上述例子是以多媒体计算机和Internet网作为认知工具实现建构主义学习环境的很好范例。
课例2：澳大利亚“伟治·柏克小学”所作的试验
试验班由三年级和四年级的学生混合组成，主持试验的教师叫玛莉，要进行的教学内容是自然课中的动物。玛莉为这一教学单元进行的教学设计主要是，让学生自己用多媒体计算机设计一个关于本地动物园的电子导游，从而建立一个有利于建构“动物”概念的情景。玛莉认为这种情景对于学生非常有吸引力，因而能有效地激发起他们的学习兴趣。她把试验班分成若干小组，每个小组负责开发动物园中某一个展馆的多媒体演示。玛莉让孩子们自己选择：愿意开发哪一个展馆，愿意选哪一种动物；是愿意收集有关的动物图片资料，还是愿意为图片资料写出相应的文字说明；或是直接用多媒体工具去制作软件，都由孩子们自己选择。然后在此基础上组成不同的学习小组。
这样，每个展馆就成为学生的研究对象，孩子们都围绕自己的任务努力去搜集材料。例如，他们到动物园的相应展馆去实地观察动物的习性、生态，到图书馆和Internet网上去查询有关资料，以获取动物图片和撰写说明。在各小组完成分配的任务后，玛莉组织全试验班进行交流和讨论。这种围绕一定情景进行自我探索的学习方式，不仅大大促进了学生学习的自觉性，充分体现了学生的认知主体作用，而且在此基础上开展的协作学习，只要教师引导得法将是加深学生对概念理解、帮助学生建构知识意义的有效途径。例如，在全班交流过程中演示到“袋鼠”这一动物时，玛莉向全班同学提出一个问题：“什么是有袋动物？除了袋鼠有无其它的有袋动物？”有些学生举出“袋熊”和”卷尾袋鼠“。于是玛莉又让学生们围绕这三种有袋动物的异同点进行讨论，从而在相关背景下，锻炼与发展了儿童对事物的辨别、对比能力。这是利用多媒体计算机和Internet网络作为认知工具，实现建构主义学习环境，从而有效地帮助学生完成对当前所学内容的意义建构并促进学生认知能力发展的又一范例。
二、多媒体教育应用的发展趋势
综合近年来国外多种教育技术杂志(如ET,ETS,EMI,JRCE,AJDE.....)上所刊登的主要论文，以及历届“ED_MEDIA”世界大会(World Conference on Educational Multimediaand Hypermedia,即“教育多媒体与超媒体”世界大会，简称ED_MEDIA世界大会，这是国际上每年召开一次的规模最大的有关多媒体教育应用的国际会议)上所发表的基本观点，可以看出当前多媒体教育应用有以下几个值得注意的发展趋势：
1.多媒体技术与网络通信技术的结合
1995年末，在国际信息界有一件最引人注目的大事，就是美国SUN公司在Internet上推出了”WWW浏览器HotJava”，这是SUN公司用Java语言开发的一种全新的可动态执行的浏览器。其突出特点是具有动画功能，可向用户提供超文本格式的图形、图像、语音、动画与卡通等多种媒体信息；并能把静态文档变成可动态执行的代码，这就彻底改变了Internet浏览器只能用来查询检索Internet网上信息的状况，为Internet的教育应用开辟了新的广阔前景，这是因为HotJava的动态可执行特性无异于赋给用户一种远程交互的功能。例如，一个用户可以利用HotJava编写一段Java应用程序以实现仿真化学反应的页面，而其它的3W用户只要使用HotJava浏览器就不仅可以看到这个仿真页面，还可以与之进行交互(例如可改变该化学反应过程中的某些参数以观察不同的反应过程和结果)。利用HotJava的这种动态可执行特性用户在检索到某些重要文献或教学资料时，不仅能看到静止页面还可通过点击某个图标或热键而看到图文声并茂的彷真实验或算法执行过程的直观演示。显然，这样一种交互功能和用第一代Internet浏览器(如Mosaic和Netscape)只能观看静态页面的效果相比是有本质不同的，它对于教育应用(尤其是远距离教育应用)具有特别重要的意义。可以说，HotJava的出现不仅是Internet浏览器的重大革新，也为多媒体技术与网络通信技术的结合找到了最理想的结合点：从此基于Internet网的多媒体教育应用就日益发展起来(今年6月于美国波士顿召开的ED_MEDIA世界大会上，在121篇大会交流的多媒体教育应用论文中基于3W服务器和HotJava以实现多媒体技术与网络通信技术相结合的教育应用论文共有七篇)。目前不仅西方发达国家在大力开发基于Internet的多媒体教育应用，就是台湾、香港等地区也在这方面投入相当多的人力和物力(当前台湾教育技术界的主要力量差不多都已投向这一研究领域)。这是多媒体教育应用中十分值得引起我们重视的一个新趋势，也是当前发展最快的一个趋势，我们必须迎头赶上去。
2、多媒体技术与仿真技术的结合
多媒体计算机和仿真技术结合可以产生一种强烈的幻觉，使得置身其中的人全身心地投入到当前的虚拟现实世界中，并对其真实性丝毫不产生怀疑，通常把这种技术称之为“虚拟现实”(VirtualReality,简称VR)。换句话说，虚拟现实是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种交互式人工世界，在这个人工世界中可以创造一种身临其境的完全真实的感觉。要进入虚拟现实的环境通常需要戴上一个特殊的头盔(head_mounted display)，他可以使你看到并感觉到计算机所生成的整个人工世界。为了和虚拟环境进行交互，还需要戴上一副数据手套——它使穿戴者不仅能感知而且能操作虚拟世界中的各种对象。
由于设备昂贵，目前VR技术还主要是应用于少数高难度的军事和医疗模拟训练以及一些研究部门，但是在教育与训练领域VR技术有不可替代的非常令人鼓舞的应用前景，所以这一发展趋势也应引起我们的注意。例如，达特茅斯医学院所开发的一种“交互式多媒体虚拟现实系统”，可以使医务工作者体验到并学习到如何对各种战地医疗的实际情况做出反应。利用该系统的实习者可以感受到由计算机仿真所产生的各种伤病员的危险症状，实习者可以从系统中选择某种操作规程对当前的伤病情况进行处理并可立即看到这种处理方式所产生的后果。为了使实习者获得更深刻的体验，系统还可仿真各种外科手术，其内容包括一般的开刀直至复杂的人体器官替换。这种虚拟环境使医学院的大学生不必冒任何医疗事故的风险就可以反复实习病房中的各种实际操作，并可尝试选择不同的技术处理方案以检验自己的判断是否正确，和进行某种技能的训练。
VR技术在教育中应用的另一个例子是创建一种虚拟的物理实验室。物理学按其本身的性质提出了许多“如果……将会怎样”的问题，这些问题最好通过直接观察物理作用力对各种客体的作用效果来进行探索。休斯顿大学和NASA(美国国家航空和宇航局)约翰逊空间中心的研究人员建造了一种称之为“虚拟物理实验室”的系统，利用该系统可以直观地研究重力、惯性这类物理现象。使用该系统的学生可以做包括万有引力定律在内的各种实验，可以控制、观察由于改变重力的大小、方向所产生的种种现象，以及对加速度的影响。这样，学生就可以获得第一手的感性材料(直接经验)，从而达到对物理概念和物理定律的较深刻理解。
VR技术在化学教学中也取得了显著效果。北卡罗莱纳大学的科学家们已经研制了一种可以让用户用手操纵分子运动的VR系统。用户戴上头盔并通过数据手套进行反馈控制，可以使分子按某种方式结合在一起。不难看出，这种VR系统不仅在教学上有重要意义(例如可直接观察到蛋白质的分子结构)，而且在科学研究上也有重大的价值，因为按某种新方式结合在一起的分子结构很有可能是治疗某种疾病的新药，或者是工业上所需要的某种特殊材料。
随着对多媒体技术和仿真技术研究的深入，实现“虚拟现实”的理论方法也有很大发展。原来应用VR离不开昂贵的专用硬件或辅助设备(如头盔、数据手套、高分辨率的图形工作站等)，近年来这种情况开始有所改变。例如在今年6月召开的ED-MEDIA世界大会上，出现了一种全新的称作“QTVR”(快速虚拟)的系统。这种系统已实际应用于学习城市的设计与规划，其优异的性能价格比令人惊叹！QTVR技术与普通VR技术在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用头盔和数据手套这类硬件来产生幻觉，而是使用360度全景摄影技术所拍摄的高质量图象来生成逼真的虚拟情景。因此它允许用户在Windows操作系统或是Macintosh微机的操作系统支持下，在普通微机上(无需用高档的图形工作站)只利用一只鼠标和一个键盘(无需戴头盔和数据手套)就能真实地感受到和VR技术中一样的虚拟情景。
学习城市设计与规划的学生利用QTVR系统可以创建一座逼真的虚拟城市，当学生改变城市场景的视图时(例如向左或向右，朝上看或朝下看，摄像机头向目标移近或移远等)，被观察的场景仍能正确保持并能使人产生环绕该城市浏览观光的真实幻觉。与此同时，城市中的各种物理实体(如建筑物、道路、桥梁、树木、交通工具和地形等等)可以用鼠标任意拾取并进行操纵(例如使其旋转，以便从不同角度进行观察，并且还可以进入到建筑物内部的各个房间去观看)。
更令人难以置信的是，由于采用了先进的图象压缩算法，在QTVR系统中，用来表征城市某个虚拟场景的360度高质量全景照片的存储容量竟
