感知装备展示展示,视觉类教育装备效能指标探讨

摘要 提出同时可展示文字数量和图像展示质量这两个视觉类教育装备的效能指标，探讨这两个效能指标的含义，介绍这两个效能指标的测量策略教学论文。
关键词 教育装备；效能；文字；图像
中图分类号：G40-057文献标识码：A文章编号：1671-489X(2012)18-0003-05
1 视觉类教育装备效能指标探讨的论述基础

1.1 人类的5种感知能力及其在教育活动中的使用

众所周知，人类通过视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉对外部世界进行感知，人类之间的交流也离不开这五种感知能力的支持。丧失任何一种感知能力，将给感知世界和人与人之间的交流带来不便和困难。虽然人类的这5种感知能力已经相当的灵敏，但就整个物质世界来说，人类的感知能力是十分有限的，如人类的眼睛只能看到波长范围很窄的“可见光”，人类的耳朵只能听到20 Hz～20 kHz范围内的声波等。人类是否有着上述5种感知能力之外的第六种感知能力？到目前为止，科学尚未证实人类有着“超自然的第六感”，因此，笔者仅针对上述5种感知能力及其在教育活动中的使用进行讨论。
目前，人们已经发明出很多精密的仪器来帮助自己感知更大范围的物质世界，以弥补感觉器官能力的不足，如望远镜、显微镜、超声检测、红外检测、无线电检测、X射线检测等检测仪器都能帮助人类扩大与增强感知范围和能力。在本文中仅讨论人类感知器官直接提供的感知能力，暂时不对上述仪器的作用进行讨论。
1）光的感知能力——视觉。人类通过眼睛的视觉来感知光，可直接感知的光波长为380～780 nm，称之为可见光。在教学活动中，文字、图片、视频、现实场景、肢体语言等都是用眼睛的视觉来感知的。利用人类的视觉感知能力进行教学，是当今教学活动中使用场合和使用频度最多的一种教学手段。为了利用好人类的视觉进行教学，与之配合的教育装备有黑板、投影、书、计算机屏幕、挂图等。
2）声的感知能力——听觉。人类通过耳朵的听觉来感知声音，可直接感知的声音频率为20 Hz～20 kHz。在教学活动中，语言是使用得最多的一种声音。音乐、自然界中的各种声音（如动物的鸣叫、雷声、水声等）在教学活动中都会涉及到。利用人类的听觉感知能力进行教学，是当今教学活动中使用场合和频度次多的一种教学手段，仅次于利用视觉感知能力进行的教学活动。为了利用好人类的听觉进行教学，与之配合的教育装备有录音及播放设备、乐器、发出特定声音的物品和仪器等。
3）味觉、嗅觉、触觉。人类用鼻子的嗅觉来感知气味，用舌头的味觉来感知味道，用手（皮肤）的触觉来感觉物品的质地、震动、力等。较视觉和听觉的使用，味觉、嗅觉、触觉在教育活动中使用得相对较少，但在某些场合利用味觉、嗅觉、触觉进行教学是必不可少的、不可替代的。例如：化学、生物、化妆品等课程中就要用到嗅觉；厨艺、食品等课程中必须用到味觉；医学（切脉、按摩）、盲文、工艺品制作及鉴定等就要用到触觉。为了利用好人类的味觉、嗅觉、触觉进行教学，与之配合的多为一些实物类物品。当前，味觉信息、嗅觉信息、触觉信息的数字化、存储、再现仍然是科学技术的难题，相关设备尚属探讨阶段，例如“气味打印机”。

1.2 信息通信论述与教育装备

1）教育的本质。关于教育的本质，许多专家学者都给出精辟阐述。
①《教育词典》：“教育是一种培养人的社会现象，是人类传递文明的手段。”
②电子版《学生辞海》：“教育是培养人的一种社会活动，是传授生产和社会生活经验的办法。”
③英国的亚当斯在《教育论述的演进》一书中写到：“一般人确信，教育的实质就在于以这样或那样的方式来传递知识。”
④仇春霖认为：“教育的本质是文化的传递。”
⑤阎志民、雷克啸在《对教育功能若干理由的探讨》一文中说到：“教育的本质是传递知识和经验的一种手段。”
⑥康岫岩认为：“教育的实质是将人类社会的物质文明、精神文明的成果，通过各种显性或隐性的教育途径，再经过学生的内化、积淀，使其成为学生人生进展中持久的禀赋。”
⑦南国农先生在他的《教育传播学》中说到：“教育主要是传递前人的思想、经验、知识与技能，这是一种有目的、有组织、有系统的传播行为。”
以上面一系列论述中不难看出，教育的本质可以归结为一句话，即：教育是对人类知识有目的的传递。只要是传递，就必须经过物理世界，就需要用到能够帮助传递的物品——教育装备，而教育装备的效能将直接影响到传递效率和效果。
2）基于信息通信论述探讨教育装备效能。教学媒体论述实践的教科书中，在讲述教学媒体传播过程的论述基础时，往往会引用通信论述中的探讨成果。在探讨教育装备效能时，同样要借鉴通信论述中的探讨成果。信息通信论述中给出通信系统的模型，简称模型1，其框图如图1所示。
上述的通信系统模型框图是一种适用范围较宽泛的单向链路的通信系统模型，针对教育活动及教育装备来说，上述模型可做部分针对化的修改，得到教育活动中的通信模型，以下简称模型2。教育活动中的通信模型如图2所示。
1948年，美国数学家、信息论的创始人仙农在题为“通讯的数学论述”的论文中指出：“信息（information）是用来消除随机不定性的东西。”教学活动的主要目的之一是将信源中的信息传递给信宿。但是信息是不能直接传递的，正如美国著名数学家、制约小学语文教学论文论的创始人维纳在《制约小学语文教学论文论》一书中指出：“信息就是信息，既非物质，也非能量。”因此，要传递信息必须借助于某种载体，消息（message）就是信息的载体。在物理世界里，传递消息是通过信号（signal）来实现的，即信号是运载消息的工具，常用的信号有光信号、声信号和电信号等。
由模型2可知，因为接收方是人，因此接收信号必须符合人类感知器官的要求，超出感知器官能力的信号，人类是接收不到的，如超声波、X射线等是人类无法直接感知的。此外，由于接收方处理信息是在大脑中进行的，因此以接收信号中提取信息的过程（速度及复杂性等）也不能超出接收方大脑的能力，否则即使把大量含有信息的接收信号传给接收方，接收方也无法有效地以中提取出信息。
1[3][4]

鉴于接收信号提出的要求，模型2中的其他几个部分，如发射信号、教育装备（信道）、干扰等，由此都有了相应的限制性要求。
在模型2中，发射信号和接收信号可以是两种不同类型的信号，也可以是同类型的信号。例如：发射信号是人说的话（声音），教育装备仅做了音量的放大，则接收信号也是声音，即发射信号和接收信号是同类型的信号——声音信号。又如：发射信号是存储器里的数字声音文件（电磁信号），数字声音文件经过计算机处理后，由扬声器播放出声音，这个声音就是教育装备根据发射信号产生出的接收信号，这便是发射信号和接收信号为两种不同类型的情况。
在模型2中可以看出，教育装备承担着信号传输和信号转换的任务，教育装备的效能就是教育装备完成信号传输和信号转换任务的能力。探讨教育装备的效能，完全可以借鉴通信领域已有的论述和探讨成果，基于信息通信论述探讨教育装备效能是完全可行的。
2 视觉类教育装备效能指标

2.1 视觉类教育装备

模型2中，如果感官为眼睛，则要求教育装备输出的信号（模型2中的接收信号）为可见光信号，这类教育装备称之为视觉类教育装备。较常用的视觉类教育装备有计算机显示器、投影机、电脑白板、大屏幕触摸屏、幻灯机、电影、电视、电子书、纸质书、挂图、黑板、手机屏幕等。

2.2 以教育装备的技术指标到教育装备的效能指标

各种教育装备都有其特定的技术指标，例如投影机的技术指标有亮度、比较度、分辨率等几十项，而黑板的技术指标有材质、板面颜色、板面面积、板面光泽度、板面耐磨性、板面硬度、板面漆膜耐候性等。
可以看出，在教育装备的技术指标集里面，有相当多的各种各样的具体技术指标，它们的具体参数也很精确且具有可测量性，这些参数完全可以给出相应教育装备定量的描述。虽然教育装备的技术指标已经相当完整和精确，但是这些技术指标却与教育活动中的需求有一定的差距，很难直接用于描述教育装备的效能指标。例如：教师在使用投影机和幕布系统进行教学时，往往会问“后排的同学们能看清楚吗”这样的话，而不会去问“投影机的分辨率是多少”。又如：教师在大教室用扩音机上课时，往往会问“同学们能听清楚吗”这样的话，而不会去问“扩音机的功率是多少？教室的声强是多少”。
上述例子表明，在教育活动中，师生们关心的是教育装备的效能指标，即“看清楚吗”“听清楚吗”等与教育活动显著相关的效能指标，而不是教育装备自身的技术指标如“分辨率”“声功率”等。虽然，教育装备的技术指标必定会影响到教育装备的效能指标，即“分辨率”差的投影机必定会造成“看不清楚”，但是在教育活动中师生们能直接感受到的是教育装备的效能指标“看不清楚”，而不是技术指标“分辨率”差。
迄今为止，生产教育装备和使用教育装备时，看到几乎都是大量的、令人眼花缭乱的技术指标，很少看到教育装备的效能指标。这就造成了当今很多困惑理由的出现，例如：“教育装备好用吗？”“如何评价教育装备？”“教育装备的教学适应性如何？”“如何用好教育装备？”等等。
为此，笔者认为，非常有必要将教育装备的指标参数向教育需求再推进一步，即给出教育装备自身性能指标的同时，进一步给出教育装备的效能指标。一旦有了明确的教育装备效能指标，那么教学活动中很多有关教育装备的困惑理由将迎刃而解。例如，在做教学设计时，有关教育装备使用方面的设计将变得更加精确和具有可操作性，而不是笼统性地谈几条原则。当然，把教育装备的性能指标推进到教育装备的效能指标并不是一蹴而就的事情，是一项需要逐步去完成的庞大且复杂的工作。

2.3 文字展示效能指标

展示文字是视觉类教育装备最常用的功能之一，在黑板上书写板书、用投影机放映PPT、用计算机浏览网页等，无一不含有文字（包括符号）。用视觉类教育装备展示文字最重要的是要让接收者能够舒适地看清楚文字；能够迅速地识别文字；能够方便地阅读有相互联系的但在位置上有一定距离的上下文；能够在要求的时间内将需要的文字展示出来；等等。
通过上述浅析发现，文字展示效能指标可以分为两大类，一类是数量指标，一类是速度指标。数量指标的含义是接收者能够舒适地看清楚文字和迅速地识别文字的前提下，展示装备能同时展示出多少个文字；速度指标的含义是展示装备能够以多快的速度把规定数量的文字展示出来。本文仅对文字展示效能指标中的数量指标进行讨论。
1）文字数量。在研讨如何制作出一个好的PPT时，有人给出这样一条经验：“一页不要超过10～12行，一行不超过10个字……”这条经验里给出的120个字（10字/
行×12行=120字），就是PPT文字展示效能指标中的数量指标。
这“120”的数字是如何得到的？任何情况下PPT都能做到120个字的展示能力吗？PPT能突破120个字的展示能力吗？等等理由都是值得探讨和探讨的。
课堂教学的经验表明，当使用大课堂进行授课时，为了使后排的学生（接收者）能够看清楚黑板上的文字，教师往往使用大尺寸的字来写板书；如果在小教室里进行小班授课时，字的尺寸就没有必要那么大。因此，同样一块黑板，在不同使用条件下，其可以同时展示出的文字数量是不同的。这就是说，教育装备的技术指标（黑板的面积）仅仅与其自身有关，而教育装备的效能指标不仅与其自身有关，还与使用环境有密切联系。
教育装备的效能除了与其使用环境有密切联系外，还与接收者的情况有密切联系。例如在给视力比较好的年轻人授课时，板书中字的尺寸可以适当小一些；而给视力不太好的中老年人授课时，板书中字的尺寸就应该大一些。又如为年轻人设计的手机，其显示屏上能显示的文字数量就比较多；而为中老年人设计的手机，其特点是大字大按键，其关注的重点是如何能使中老年人看清楚，而不是在显示屏上能显示多少字。即同样性能的黑板或手机显示屏，如果使用者是视力比较好的年轻人时，其同时可展示出的文字数量比较多；如果使用者是视力不太好的中老年人时，其同时可展示出的文字数量就相对少一些。
2[3][4]

综上所述，要以教育装备的性能指标直接推进到教育装备的效能指标是不容易的。为了得到教育装备的效能指标，不仅要明确教育装备的性能指标，还必须明确教育装备的工作任务、使用环境和使用者（接收者）的情况。
2）文字数量的测量。将视觉类教育装备同时可展示出的文字的数量简称为文字数量。想测量出文字数量，可以采取两类策略教学论文来测量，即主观法和客观法。
主观法是让多名观察者按照已经规定好的评价标准对视觉类教育装备展示的文字进行评价，然后对所有观察者给出的评价结果进行加权平均，再根据文字尺寸和展示面积等参数，最终得到文字数量这个教育装备效能指标的数值。视觉类教育装备文字展示效能评价标准如表1所示。
由于视觉展示类教育装备所展示的文字最终的接收者是人，因此用主观法来测量视觉类教育装备的文字展示效能指标是最直接的策略教学论文，一般也被认为是最合理、最准确的策略教学论文。但是，主观法不仅容易受到人和环境等因素的影响，还有测量耗时长、代价高、过程繁琐等不足，因此在实际中不能得到很好的运用。
客观法是将主观法中的多名观察者（人）替换成图像采集及处理设备，用图像采集及处理设备对视觉类教育装备展示出的文字进行接收、处理及评价，进而得到文字数量这个效能指标的数值。客观法测量视觉类教育装备文字展示效能的系统框图如图3所示。

2.4 图像展示效能指标

图像是指图与像的有机结合，既反映物体的客观有着，又体现人的心理因素。由于图像所承载的信息比其他形式（文字、语言等）的信息更加直观和丰富，因此图像在教学活动中扮演着重要的角色。随着计算机、投影机等现代化教育装备的广泛使用，图像越来越深入到教育的各个方面。用视觉类教育装备展示图像最重要的是要让接收者能够舒适地感受到图像的整体效果，感觉不到变形和失真；能够不费力地观察到图像的细节；能够在要求的时间内将需要的图像展示出来（即要求动画和视频的流畅）；等等。
通过上述浅析发现，图像展示效能指标可以分为两大类，一类是质量指标，一类是速度指标。质量指标的含义是在保证整体效果的前提下，展示装备展示出图像细节的能力；速度指标的含义是展示装备能够以多快的速度把规定数量的图像展示出来。本文仅对图像展示效能指标中的质量指标进行讨论。
1）图像质量。在讲述如何制作出一个好的PPT时，教师会介绍这样一条经验：“能用图就用图，所有的人都会先挑图看；PPT上别写那么多字，没人看，除非你打算照着念……”通常情况下，投影机+幕布系统都能很好地将PPT里的图展示出来，师生们很少对展示出来的图像质量提出异议，其理由是现在教学活动中使用的大多数图像均为示意性质的（如本文中的几幅示意框图）。对于这类示意性图像，接收者的观察重点不是图像的细节，因此即使这些图像的细节有所缺失，也不妨碍接收者理解教学内容，即此类图像细节的缺失对教学活动没有太大的负面影响。但是在有些课程中，视觉类教育装备所展示的图像质量高低就能给教学活动带来很大的影响。
例如，数码相机在高感光度时拍的照片，其噪声、锐度、色彩饱和度、画面层次等都将变差[3]。在讲述数码相机“感光度与画质联系”的课程时，教师往往展示出低感光度和高感光度的两张照片，让学生观察这两张照片的差别，以便学生能直观地感受到“感光度与画质联系”。但是，在用投影机+幕布系统进行照片展示时，很难甚至根本看不出这两张照片的差别。为什么明明有差别的图像，经过了投影机+幕布系统的展示后就看不出差别了呢？理由是投影机+幕布系统的图像质量展示效能远远不能满足展示数码相机照片的要求。
2）图像质量的测量。与视觉类教育装备文字展示效能的测量策略教学论文类似，可以采取两类策略教学论文来测量视觉类教育装备的图像质量展示效能，即主观法和客观法。
主观法是让多名观察者按照已经规定好的评价标准对视觉类教育装备展示的图像质量进行评价，然后对所有观察者给出的评价结果进行加权平均，最终得到图像展示质量这个教育装备效能指标的数值。视觉类教育装备图像质量展示效能评价标准可以参照国际无线电咨询委员会（CCIR）制定的一系列标准，如CCIR500-1主观评价标准（Methodology for the Subjective Assesent of the Quality of Television Pictures, recommendation ITU-R Rec. BT. 500-11），如表2所示。
由于视觉展示类教育装备所展示的图像最终的接收者是人，因此用主观法来测量视觉类教育装备的图像展示效能指标是最直接的策略教学论文，一般也被认为是最合理、最准确的策略教学论文。但是，主观法不仅容易受到人和环境等因素的影响，还有测量耗时长、代价高、过程繁琐等不足，因此在实际中不能得到很好的运用。
客观法是将主观法中的多名观察者（人）替换成图像采集及处理设备，用图像采集及处理设备对视觉类教育装备展示出的图像进行接收、处理及评价，进而得到图像质量这个效能指标的数值。客观法测量视觉类教育装备图像展示效能的策略教学论文有很多，图4所示为基于“部分参考模型图像质量评价策略教学论文[4]”的视觉类教育装备图像展示效能测量系统框图。
3 教育装备效能指标的运用

3.1 根据教学需求选择教育装备

这里讨论的不是如何根据教学需求选择教学媒体的类型，而是讨论如何选择一种合适的教育装备将教学需要的内容更好地展示出来。
某教室同时具有黑板和多媒体教学系统（计算机、投影机和幕布等组成的系统），假设该教室的多媒体教学系统可同时展示文字数量为120个字符（12行，每行10个字符），该教室的黑板可同时展示文字数量为400个字符（8行，每行50个字符）。假设授课时只展示文字和符号，不展示图片和视频等文字以外的内容，那么在教学时，该使用黑板呢，还是使用多媒体教学系统放PPT呢？
如果用为数不多的几个字就可以把课讲完（例如整节课所展示的文字仅仅为“第一讲 绪论”这5个字），那么就大可不必为选用哪种教育装备而操心了，因为无论是黑板板书还是PPT都可以轻松地将这5个字（教学任务）展示出来，其原理是黑板板书和PPT的文字展示效能（400个字符和120个字符）远大于教学任务（5个字符）的需求。
3[4]

如果授课时需要展示大量的文字和符号，那么就有必要认真考虑该使用哪种教育装备了。例如在讲授通信原理课程时，需要展示大量的公式，有些公式非常长（七八十个字符以上），有时还需将几个这样的大公式比较着看。要将这些长到被师生们形象地形容为以黑板这头写到那头的公式展示出来，用PPT就不合适了，因为PPT的文字展示效能（120个字符）已经不能满足展示这些大公式的需要了，如果强行使用PPT，则会出现完整的公式被分割展示、比较各个公式时需来回翻页等影响教学的情况，此刻应选择黑板板书进行教学。

3.2 根据教育装备的目前状况设计教学对策

有些场合是无法选择教育装备的，如在大礼堂做讲演时，只能用PPT来展示文字和图像，因为黑板在大礼堂里使用时，其展示效能非常低，以至于很多大礼堂不再设置黑板了。同样是投影机+幕布系统，在大礼堂使用时，其同时可展示文字数量要少于其在普通教室里使用时的数量，例如有的大礼堂里的投影机+幕布系统，其同时可展示文字数量仅为50个字符（5行，每行10个字）。如何用好这50个字符的展示能力把教学工作搞好，就是教育装备给教学设计提出的要求。
有了非常明确的教育装备效能指标，因此教育装备给教学设计提出的要求也是非常明确的。有了明确的要求和目标，教学设计才能有针对性和可操作性。设计教学对策不是本文讨论的重点，这里就不占用文字赘述了。

3.3 提出对教育装备的设计要求

教育装备的进展是教育需求所拉动的，教育对教育装备提出的最直接要求常常是教育装备的效能指标，而非教育装备的技术指标，因为教育装备的效能是教育装备完成教育任务的能力。如“看得再多些”“看得再清楚些”“听得再清楚些”“用得再方便些”等，都是教育对教育装备提出的效能要求。
在过去的投影机+幕布系统中，投影机的屏幕比例是4:3，使用这样的系统做文字展示时往往感到每行可展示的文字数量比较少，不少师生都希望屏幕能再宽一些，能多展示些内容。近期出现的屏幕比例为16:9的投影机，其每行可展示的文字数就多于屏幕比例为4:3的投影机。因此，在新建多媒体教室时，不少用户倾向用屏幕比例为16:9的投影机。
在前文2.4的1）中曾谈到用普通投影机+幕布系统进行“感光度与画质联系”教学时遇到了一个困难，即投影机+幕布系统无法体现出高感光度和低感光度时拍摄照片的差别。为此，师生们希望有一种能体现出此类照片差别的展示设备。在没有新装备之前，师生们解决上述难题的策略教学论文是放弃投影机改用计算机屏幕，虽然计算机屏幕能够体现出此类照片的差别，但是面积较小、个人化的计算机屏幕在解决上述理由后又带来新的其他理由。近期出现的大屏幕液晶书写屏由于具备了面积大和显示质量高的特点，因此在一些要求展示高质量图像的教学中得到青睐。
参考文献
胡又农，等.教育装备学导论[M].北京:北京大学出版社,2011.
Haykin S. Communication Systems[M].4th ed.北京:电子工业出版社,2003.
[3]神龙摄影.数码单反摄影入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[4]高新波,路文.视觉信息质量评价策略教学论文[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.
[3]4