時間：2022-09-13 12:35:38
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇小學實驗論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、課題立項及開展現狀
20XX年12月，結合當前的教育現狀及濰坊市十一五研究課題，我校申領了市級課題《小學科學中應用主題資源網站促進學生自主學習的研究》，課題由劉校長任課題負責人，親自帶領課題組成員研究，制定實施方案，提出課題研究計劃，組織子課題申報。然后選定一批年輕能干、業務水平高的教師做為教師為實驗課題組成員，認真組織課題研究，實施實驗；學校還將課題研究納入學校工作議事日程，在周工作安排、行政會議中有課題工作安排，做到了人員、經費落實。
二、制定課題研究制度
首先，學校領導召開專門的課題研究會議，讓實驗教師從思想上重視起來，認識到此項課題實驗的重要性，轉變教學觀念，樹立以能力發展的科學育人觀。在課題研究中，實驗教師及時發現問題，敢于面對困惑，并進行認真思考。
其次，對課題實驗教師進行有關課題培訓工作，組織實驗教師學習掌握有關教育理論，轉變教學觀念，樹立以能力發展的科學育人觀。學校還制定了專門的教師培訓計劃：一是進行校內培訓，組織實驗教師觀看有關實驗課題的錄象、學習相關的教育理論。在課題研究中，課題組定期組織研究人員開研討會，及時總結研究過程中的得與失，調整研究計劃，撰寫研究論文，并注重了實驗數據的收集、整理、分析、提煉，然后得出結論。我校課題組為使師生間的信息得到很好的交流，促進科研與教改、課改的發展，加強實驗教師之間、實驗對象之間的交流，每月舉行一次交流會。每位實驗老師都要對自己的實驗情況認真進行總結，其他成員也要積極發表自己的看法。教師間的互動交流，有利于以后實驗的順利開展，也利于實驗教師更好的搞好實驗總結。
三、課題培訓
積極組織實驗教師積極參加省、市、縣組織的課題培訓，參加有關的課題實驗交流會、研討會等等。一系列的課題培訓，讓實驗教師掌握了大量有關的先進教育理論，對自己的課題實驗有了針對性的研究，并提升到了理論研究高度。
四、調查學生自主學習情況
實驗教師在確定實驗課題后，要先對實驗班級的學生進行調查，了解在目前小學科學學科中,學生自主學習能力方面的狀況。根據調查了解的有關情況，實驗教師為學生根據自己的需要合理安排學習時間、地點和學習方式提供條件，為學生開展合作學習、研究性學習提供方便，為學生創設更為良好的自主學習環境。
五、調查實驗教師建設主題資源網站的情況
課題組實驗教師要樹立大課程觀，樹立網絡化學習課程觀；樹立以人為本的學生觀；樹立使學生在“知識與技能”“過程與方法”“情感態度與價值觀”等方面都全面發展的發展觀，并以這些先進的現代教育理論為基礎，來指導和建設內容豐富、使用方便、滿足學校科學教學需要的新課程標準下的科學學科主題資源網站，為學生提供一個可供探索、發現去建構知識的平臺。課題組要定期檢查實驗教師對主題資源網站的建設情況，并及時對實驗教師在網站建設過程中遇到的問題進行處理。實驗教師在網站建設中的做法要做好總結，定期進行交流，利于課題實驗的順利實施。
六、調查實驗教師利用主題資源網站促進學生自主學習的情況
新課程主題資源網站的建設，為學生科學課前、課中、課后、復習和探究學習提供自學資源和學習指導，極大的促進教育信息資源的共建共享，為教師教學和學生自主學習提供資源支撐。在實驗研究中，課題組定期檢查實驗教師將主題資源網站應用于學生自主學習活動的開展情況，檢測在科學學習活動中，學生自主學習目標的完成情況，保證實驗的順利進行。
七、課題組開展主題資源網站、優秀課堂教學指導意見，優秀學案，實驗優質課、實驗論文等評選活動。
在實驗研究的基礎上，實驗教師要結合主題資源網站和教學指導意見在課堂應用中存在的問題，寫出階段性實驗報告，發表相關實驗論文，編寫各學科應用信息技術教學指導意見規范，形成階段研究成果。課題組每位老師都要結合自己的研究，認真地進行自查、總結，其他成員也要及時發表自己的看法，提出更好的建議或者意見，以便為后面的科研研究積累更多的經驗。此外，課題組還舉行了各種活動，如：評選優秀學案，實驗優質課、實驗論文，以此來帶動實驗教師進行實驗研究的積極性。
八、課題研究取得的成果
自實驗以來，課題組實驗教師撰寫了大量的論文、典型課例和實驗，共有多篇研究論文、課例在市、縣級評比中獲獎。實驗優質課也分別在市、縣級評選活動中獲一等獎。實驗教師制作的多媒體、網絡課件、主題資源網站在市、縣級評選活動中分別獲獎。
通過調查，實驗班級學生比非實驗班級的學生自主學習能力有所提高，實驗效果明顯。在科學課堂中，學生能應用主題資源網站獲得知識，并能正確處理信息，成為學習的主角，在自主探究的過程中，成為學習的主人，提高學習興趣，培養自己的自主學習能力。
九、存在的問題：
近日，杭州市教育科學研究所出版的中小學生“輕負高質”的調查報告中對孩子們的學習狀況作了量化：對照成人的工作時間，小學生的學習相當于每天“工作”9小時以上，初中生每天“工作”11小時，高中生每天“工作”12.5小時；而且他們的工作沒有任何報酣，頂著壓力，奮力拼搏。
8成
北京市東城區體育館路小學苗苗科學社的同學們在“多元智能促進學校科技教育特色發展”主題研討會上闡述了他們一年來對飲料危害的調查報告。調查顯示，8成學生只喝飲料，不喝學校的白開水。據了解，該社成立于2009年，下設“環保與科學”、“生活與科學”、“知識與科學”、“習慣與科學”四個工作站。
103所
2012年12月24日，“百所高校繼續教育數字化學習資源開放儀式”在國家會議中心舉行。首批簽約的北大、清華等103所高校免費向社會提供數字化學習資源。其中既包括專業性課程資源，也有大眾化學習資源。
44％
從目前的《中國家庭教育消費報告》中發現，被調查家庭每月用于教育消費支出的平均金額為1370元，占家庭總支出的44％。從用于孩子消費支出額上來看，從小學到大學階段，隨著教育階段的提升，消費支出額度也隨之增加，大學階段消費支出額度最高。從教育消費支出比例上來看，隨著教育階段的提升，教育消費支出所占比例也隨之增加，尤其在高中階段，教育支出比例增幅最為明顯。
聲音
學在民間，教育因你而改變!
――北京理工大學文學院教授、21世紀教育發展研究院院長楊東平認為，“虎媽狼爸”的教育，綠領巾、紅校服等“色彩繽紛”的教育，令舉國震驚的校車悲劇，是2011年刻畫出強烈年代特征的重大事態。但身邊越來越多自下而上的、局部的、個體的、非制度化、非主流模式的自主創新正在出現，故倡導每一個力量應更加積極地行動起來。
正確的分配應該是爺爺和奶奶一間，爸爸和媽媽一間，平平自己一間。如果家里房間不夠，平平也應該和爸媽一間。
――人教版小學課文《平平搭積木》中的房間分配方案是：爺爺和他的書一問，奶奶和平平一間，爸爸和媽媽一問。家長認為描述有導向錯誤，不符合現代倫理。
盛怒發微博等于在信息高速公路上酒駕。
――清華大學建筑學院副院長、清華城市規劃設計研究院院長尹稚1月2日下午開始在微博上炮轟清華大學校長顧秉林。認為顧秉林涉嫌貪賄行為，并與一個叫“波士頓設計院”的機構有不正當合作關系。但一天以后，尹稚又發微博稱，一天前的“大義舉報”不過是一席“酒話”。
在量子物理這個領域，智力沒有太大的差別，成功與否就看耐心。有耐心就不怕失敗，失敗可以再來一次，至少在這個過程中我是愉快的。
――2011年當選中科院最年輕院士的潘建偉認為成功＝興趣+耐心+幸運。他曾為一實驗耗費4年，研究成果至今仍是其科學領域被引用次數最多的實驗論文。
（1）、以舊帶新,了解熟悉課題
由于本人是第一次參加課題組并擔任課題組長，所以對這方面還是處于蹣跚學步期，特此，我們采取以舊帶新的形式，交流學習、活動指導來開展課題組的一些活動，特別是課題組的李文忠校長和宋健美老師為課題組的一些活動付出了很多心血。
（2）、加強理論學習,深入研究課題
本課題是新課程理念下，以“蘇教版小學科學物質世界主題的探究活動設計與實施研究”為主題開展的，課題組成員通過學習新課標、小學科學教學的設計的理論,以扎實的理論知識為基石,進一步深入的進行課題研究。這一學期我們集中學習了《科學課程標準》與《解讀》的基本理念，同時李校長為我們做了有關探究活動設計的專題講座，通過各種形式來強化教師們的理論知識，此外課題組成員另外還自主學習，認真鉆研與課題研究有關的文章，力求使每一位成員都能接受新課程理念的洗禮。
二、扎實開展研究活動
（1）、融入校本教研，進行課題研究
本學期我校繼續把課題研究與學校的校本教研充分地結合起來，每次的課題組都能做到有主題，有中心發言人，有記錄，有討論。活動時要求所有老師共同參與,共同探討,忌泛泛而談,漫無邊際,講求扎實有效,同時每位老師人手一本記錄本并做好每次研討的記錄，促使教師通過不斷的反思，交流探討，，再反思，從而提高自身的專業水平。
（2）、扎根課堂，落實課題研究
課題的研究，需要理論與實踐相結合，研究者必須對課題的思想進行領會，具體落實、滲透到教學實踐中，而課堂就是我們教學的主陣地，也是檢驗我們研究效果的主途徑。這一學期來，我們要求所有的老師以課題的思想為指導，根據教材的特點進行認真備課，上課和教學反思。本學期3位老師以課題的思想為指導每人提供研究課，然后以課題組為單位進行研討交流，找出存在的問題，共同探討改進的方法。還要求執教者做好課后反思，戴輝文老師上的《折形狀》一顆獲金壇市小學科學課堂教學評比一等獎；曹輝老師《摩擦力的秘密》獲二等獎；錢蕓老師執教的《變色花》在東片科學研訓活動中獲得好評。
（3）、充分利用網絡資源，推廣研究成果
本學期我們充分利用網絡資源，進一步完善了課題組博客。
三、我們的收獲
通過又一學期的深入課題研究，我們從學習理論知識——實踐操作——反思總結——探究更好，摸索出要讓探究活動形式與活動效益走向和諧統一，也就是科學探究活動設計到實施必須有效，那怎樣才能使科學探究活動有效呢？經過半年年來的研究，認為科學活動的設計要做到以下幾點：
1、要能激發學生活動的欲望：活動必須關注學生的主體需要，特別要重視學生的認知特點、年齡特征、情感需要、興趣愛好等個性傾向，積極創設有效的教學情境。
2、內容要有活動價值：并非所有的內容都需要進行活動，對于那些學生容易得出結果的內容大可不必拿來“興師動眾”。
3、學生參與面要廣：活動的設計要著眼于全員參與，促進學生思考，提高活動的有效性。
4、活動的設計要有挑戰性：活動如果沒有思維參與，就是膚淺甚至無效的。因此，教師在關注外在活動、講究“熱鬧”的同時，更應重視活動的目標與價值取向，關注學生內在思維的活動。
總之，在這半年來的實驗與研究，教師們在課堂實踐中有效地進行了課堂教學改革，更新了教育教學理念和教育教學行為，更好地促進學生的發展；促進了教師專業化的成長，老師們在課題研究的過程中，漸漸養成了勤學習、勤實踐、勤反思、勤總結的習慣，變得會教、善教，教學能力、科研能力也得到了提升。
四、存在不足
1、課題組與其他兄弟校間的溝通交流慎少；
2、教師的理論水平，科研素質還需進一步的提高；
關鍵詞： 認知沖突 概念建構 樸素理論 教學契機
在小學科學教學中如何有效建構核心概念是教師經常思考的問題。教師在教學中巧設懸念，通過認知沖突激發興趣，促進學生科學概念形成將是一種好的教學方法。本文以教科版小學四年級第一單元《導體與絕緣體》為例，就如何利用兒童現有理論認知、課堂教學實例，通過創設多次遞進式認知沖突建構科學概念談談筆者的做法。
一、前測：喚醒樸素理論，激活認知沖突
樸素理論是兒童在認知學習中經過長期積累潛移默化形成的，隱藏在自我認知中。教師需要通過各種方法喚醒它們，創設富有實效的認知沖突讓學生在既有認知結構與新現象之間產生相悖矛盾，驅動潛在的好奇心與求知欲望，從而建構新的科學概念。《導體與絕緣體》一課伊始，教師巧妙設計了“能不能導電”教學活動。
教師出示一個接有銅鑰匙的簡單電路，問學生怎樣點亮小燈泡？如果把這個銅鑰匙接入斷開的電路中，又會怎樣？請一學生操作，小燈泡亮了。教師又把塑料尺接入電路中，發現小燈泡不亮。接著教師請小組檢測幾種生活中常見的物品（回形針、牙簽、鐵釘等）。學生匯報實驗結果，對比自己預測后，結果一片嘩然……
在本課一開始這個教學環節中，學生親自檢測后發現檢測結果與預測有較大出入，引起學生強烈的認知沖突。面對新問題與學生自有樸素理論之間的矛盾，學生的求知欲、探究欲從課堂一開始就被自然而然地激發起來，帶著好奇與興趣開啟探究之旅。
二、探究：巧設材料陷阱，激發二次沖突
《科學（3-6年級）課程標準》明確指出：科學學習要以探究為核心。科學探究活動的展開需要借助各種材料，教師應充分利用材料調動學生內因，啟發學生自主思考，深入推進科學探究，從而促成教學目標實現。在《導體與絕緣體》一課中，學生發現教師提供的材料有“問題”：學生觀察各小組檢測結果，發現有些小組的回形針會導電，有的不導電（課前把回形針分成和包著塑料膜的兩種），有的鉛筆芯導電，有的卻不導電（課前準備了硬度為HB和3B的鉛筆芯）。學生檢測發現剝去塑料膜后的回形針果然能點亮小燈泡。教師揭示鉛筆芯的奧秘：碳含量高的容易導電，碳含量低的不容易導電。
在檢測回形針環節，教師利用“材料陷阱”激起學生二次認知沖突，從材料中尋找問題，再用材料解決問題，讓學生經歷一次“質疑――推測――探究驗證――結論”的探究活動，學生逐漸掌握“同一種物體可能由不同種材料組成，材料不同，物體的導電性能各不相同”。
三、研討：對比現實矛盾，激導三次沖突
心理學家認為：當學習者發現不能用頭腦中已有的知識解釋一個新問題或發現新知識與頭腦中已有知識相悖時，就會產生“認知平衡”，當這種“失衡感”越明顯，學生的樸素理論越堅固、越穩定，創設的認知沖突就會越明顯而強烈。《導體與絕緣體》一課對“水和人體會不會導電”問題的探究產生了更強烈的認知沖突。
大部分學生印象中水是會導電的，怎么檢測結果不導電呢？此時教師魔術般地出示“驗電球”，它能感應到非常微弱的電流，準確測出某種材料是否導電。教師用驗電球檢測自來水的導電性，燈泡亮了。又請一名學生把兩只手與驗電球連接，燈泡亮了。最后請全班學生手拉手站成大圓圈，接入驗電球電路，燈泡又亮了。
水和人體在絕大部分學生樸素理論中可以導電，實驗結果卻不會導電。這時驗電球發揮了極大作用，當全班學生手拉手圍成圈后驗電球突然亮起的那一刻，學生激動的呼叫聲淋漓盡致地釋然了心中的疑惑。至此，學生經歷了“認同前概念――否定前概念――再次堅持認同前概念”的充滿樂趣和收獲的探究過程，三次認知沖突為學生核心概念轉變向前大大推進了一步。
四、遷移：應用生活實例，形成科學概念
學習科學概念的關鍵在于生活實例的運用，這是檢驗科學概念掌握情況的重要標志，也是加深對科學概念理解的重要環節。在教學設計中，教師應安排具有針對性、延展性的活動，一方面讓學生自我檢測概念學習質量，另一方面讓教師了解學生對概念的掌握情況，以便有針對性地糾正、完善學生對科學概念的理解。
教師繼續反問：“水真的能導電嗎？”出示一瓶實驗室提煉專用的蒸餾水，用驗電球檢測燈泡卻沒亮。教師：科學上所說的水都是指無雜質的純凈水，都是不導電的。但是生活中見到的水幾乎都是含有雜質的，所以它會導電。接著教師又示范檢測了干樹枝和一盆正在開花的植物，檢測結果干樹枝不會導電，新鮮樹枝會導電。
只有對已學內容達到一定水平的掌握程度，學生的核心概念才有可能轉變。在學生經過一次次認知沖突――思考猜測――實驗論證的經歷后，知道身邊哪些物體是導體和絕緣體，并且有些導體和絕緣體在不同環境或條件下可以互相轉換，從而一次次修正自我認知，優化概念界定，真正完成核心概念建構。
總之，在科學課堂教學中教師應當盡可能創設多角度、多維度、多深度的認知沖突，讓其造成學生原先認知結構的不平衡，不得不讓原有知識結構與之順應，從而有效轉變錯誤概念，建構新的認知結構，強化建立核心概念。當然，在具體教學中，什么樣的內容選擇什么樣的教學內容、在什么時機設置認知沖突等，還需要我們在教學實踐中進一步探索和研究。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部.科學（3-6）年級課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2005.7.
[2]張紅霞.科學究竟是什么[M].北京：教育科學出版社.2003.12.
[3]邵鋒星.運用認知沖突策略促進科學概念轉變[J].教學月刊小學綜合版.教學月刊社，2012.9.
[4]翁昌舟.再談為學生提供有結構性材料，促進有效探究應注意的問題――小學科學“自主――合作――探究”課題階段性研究報告.2006年浙江省首屆新生代教師論文交流.
目前，全區基礎教育學校共有運動場館62.34萬平方米；圖書館室3.78萬平方米，圖書183.76萬余冊，電子圖書3970.4 GB；計算機房18 704平方米，計算機13 134臺，信息化多媒體教室1817個，科學實驗室50個，物理實驗室68個，化學實驗室59個，生物實驗室56個。全區中小學校所有班級實現“班班通”，全區設備儀器總值達19 373.89萬元。
近年來，錫山區教育局始終堅持以科學發展觀為指導，以“保障教學、服務教學、促進教學”為核心理念，全面履行教育裝備建、配、管、用等職能，為服務新課程改革、服務素質教育、推進基礎教育高位均衡發展做出了貢獻。
1 加強領導，搭建合理有效的教育技術裝備工作平臺
加強領導 錫山區十分重視教育技術裝備工作，早在2000年就在區教育局設立了“現代教育技術中心”，作為獨立設置的中層科室，并明確1名分管副局長具體負責。新課改啟動后，區教技中心與區教研室、教科室整合，形成“教研、科研、教育技術”三位一體的大教研格局，承擔教育教學裝備建設及教育信息化的規劃、規范、協調、服務和監督等職能。
健全隊伍 目前，區教研室教育技術裝備工作配備有具體工作人員3名，各中學理化生、小學科學、中小學體育、藝術和信息技術等學科的教研員在負責教學科研的同時，還兼職負責教育技術裝備的科研管理工作，形成了結構合理、適應教學發展實際需要的教育技術裝備工作隊伍。
完善規劃 區教育局堅持將裝備工作納入教育發展總體規劃，每年有教育裝備工作計劃和總結。每學期召開現代教育技術工作會議，總結部署相關工作，定期表彰教育技術方面先進集體和先進個人。
2 加大投入，切實提高教育技術裝備配建水平
近年來，全區通過省中小學“四項配套建設”工程、省Ⅱ類教育裝備達標工程、相對薄弱學校改造提升工程、義務教育現代化學校創建等工作，加大教育投入，全力改善并優化設施設備。
依托優質校優化教育裝備 堅持以評促建、以評促改、評建結合，通過市義務教育現代化學校創建活動，有效引導和促進各鎮（街道）、各學校加大教育投入，添置并更新教育裝備，優化設備管理與使用。目前，全區所有義務教育學校（含6所村小）全部建成市義務教育現代化學校，所有學校符合《江蘇省義務教育學校辦學條件督導標準》，校際之間生均辦學條件大致相當。
通過專項工程優化教育裝備 堅持“整體規劃、分步實施、強化督政、推動落實”原則，先后實施了中小學“四項配套建設”工程、省Ⅱ類教育裝備達標工程等，并將義務教育學校數字化校園建設納入區政府為民辦實事項目，全面完善中小學信息技術、文化藝術、實驗室、圖書館、體育等裝備設施。目前，全區所有學校教育裝備建設水平均達到省Ⅱ類及以上標準。全區學校全部建成數字化校園，實現了“班班通”。中學和小學的生機比分別達到6：1和8：1，師機比達1：1。各專用教室、教學器材均達到或超過省定標準，充分滿足教學和活動需要。
堅持填谷補短優化教育裝備 堅持教育均衡理念，積極引導和扶持義務教育相對薄弱學校改造提升。區政府將薄弱學校改造工程列入為民辦實事工程，分期分批實施易地新建或改擴建工程。近3年，共計投入薄弱學校改造資金3億元，有效提升了全區義務教育學校辦學條件均衡化水平。
3 強化管理，全面提升教育技術裝備應用能力
規范管理 錫山區自2001年起先后下發《關于在我區中小學、幼兒園實行教育用品采購統一管理的意見》《關于進一步完善和加強教育用品采購統一管理的意見》《關于集中公開招標活動的通知》等一系列文件，推進全區教育用品統一采購的公開、透明、廉潔。出臺《錫山區中小學實驗室常規管理規范》《錫山區義務教育階段學校實驗教學計劃》等文件，進一步規范中小學實驗室的建設、管理以及實驗教學工作。
加強培訓 早在2003年，錫山區就制定下發《關于印發錫山區中小學標準化實驗室建設意見（試行）》和《錫山區中小學圖書館（室）建設意見（試行）的通知》，明確了“實驗人員隊伍建設”和“加強隊伍建設，提高圖書館（室）工作人員素質”的要求。2011年，成立由16名相關崗位的專職人員組成的區實驗與圖書中心組，并于2014年進行了換屆。四年多來，區實驗與圖書中心組積極組織開展實驗室和圖書館管理人員區級培訓，堅持每學期培訓一次，培訓內容實用、培訓形式多樣、培訓考核嚴格。有近700人次參加了各級各類培訓，獲得相應證書，做到全員持證上崗。
活動引領 區教研室每年圍繞裝備管理使用開展實驗論文評比、實驗操作技能大賽等各級各類活動，取得了優異成績。厚橋中學教師李強獲省農村初中物理實驗操作技能大賽展演第一名。倉下中學金德榮、天一實驗學校張波和港下中學張志偉老師分別獲得江蘇省理化生實驗教學技能大賽一等獎。2012年8月，天一中學物理學科《共振與駐波兩用演示器》自制教具作品獲第八屆（天煌杯）全國優秀自制教具評選二等獎。
4 落實責任，切實做好教育裝備督導考核
完善區級考核機制 區委區政府建立健全鎮（街道）黨政干部年度工作目標考核體系，將教育改革發展的重點目標任務納入其中，有力地推動了各鎮（街道）落實教育裝備保障責任。2007年，農村中小學“四配套”建設工作列入區政府對鎮（街道）年度教育工作考核的重要內容。2012年，“教育裝備達省Ⅱ類標準”列入鎮（街道）年度教育工作考核體系。
落實專項督查機制 區政府教育督導室建立鎮（街道）教育保障任務專項督查制度，2010年起，每年會同區人大、政協、區委組織部和區教育、財政、人事等部門，就各鎮（街道）落實教育保障任務情況開展專項督查，督查結果向區政府專題報告。2010年9月，就各鎮（街道）落實區政府年初下達的“義務教育學校改薄工作任務書”和教育技術裝備達標等情況進行了聯合督導檢查，確保了年內全區義務教育學校達標改薄等目標的如期實現。其他年份的專項督查中，也都將教育裝備投入情況納入其中。
強化落實主體責任 錫山區在學校三年發展性規劃綜合督導、素質教育“一日督導”評估中，將改善學校辦學條件、加強教育技術裝備工作納入評估體系，督導結果向鎮（街道）通報，以督促屬地政府落實教育民生責任，切實加大教育投入。此外，區教研室每年均對學校現代教育技術設備使用與管理情況進行考核，督促學校正常開展實驗教學，切實管好、用好教育儀器設備，加強儀器設備的維護、保養和維修，提高完好率，延長使用壽命，充分發揮裝備的使用效益。
5 做好工作，通過教育技術裝備工作省級督導
一、抓教學常規管理，保證教育教學工作順暢有序。
教育教學工作是學校各項工作的中心，如何抓好常規管理，是學校工作的重要環節。
1、抓各類計劃的落實，保證教育教學工作具有科學性、連續性。
教學管理是建立在科學性和計劃性的基礎上。每年學期開學。我首先抓各類計劃的制定，保證教育教學工作具有科學性、計劃性，加強統籌管理和目標管理，使工作有的放矢，有目標、有方案、有規劃、有管理。在制定各類計劃時。注意和加強可操作性，保證目標明確，計劃合理，管理到位。
通過各部門反復研究協調。使各類計劃清楚地反應學期各項工作。我們共制定如下計劃：《學校教學工作計劃》、《學校教育科研工作計劃》、《校本教研工作計劃》、《教導處工作計劃》、《各教研組工作計劃》、《教師業務學習計劃》、《教師個人工作計劃》等。
2、抓住教學環節，保證教育教學質量逐步提高
學期開學，我組織一線教師召開教育教學工作會議，落實工作計劃，明確工作目標，提出教育教學具體目標。
a. 抓備課
備講輔批考，備課是首要關鍵。如何提高教師備課質量是上好每一堂課的關鍵。開學初，學校根據本校工作實際，明確提出備課的具體要求。尤其是要做到：環節齊全、目標明確、重點突出、難點突破、設計合理、板書規范、習題適當、反思跟上。
如何精備一堂課，要求教師“掌握課標，吃透教材，挖掘到位，知識準確。”每學期都要評出校內優秀教案。在全校推廣展覽，并給予獎勵。
b. 抓課堂
如何提高教學質量，課堂是龍頭環節。實施新課改以來。學校明確提出：如何上好一堂課，關鍵應做到：“主導作用到位，主體全員參與，講究課堂藝術，師生配合默契，精講多練，層次分明，因材施教，各有所得。”此外，教師要講究語言藝術，板書規范工整，電教手段齊全，教具使用合理。
其次，開展全員聽課。教師講課要讓大家來聽，來評。一堂課要經得起推敲、點評和“說長道短”、“評頭論足”。教學領導要首先完成聽課任務，每學期我按學校要求完成聽課節數。同時，檢查聽課情況：聽課節數，聽課人數，聽課學科。要求任課教師要開展：互相聽課，互相評課活動。聽課這一環節，給全校教師創造一種改進，提高的機會。同時，對于提高教師隊伍的根本素質會其到重要作用。
c. 抓反饋
如何檢驗一堂課的教學質量。我在抓批改，反饋環節上做了大量文章：①開放性習題。教師在布置作業時，由過去的固定習題改為開放性習題，由學生自主選做。習題難易程度具有不同檔次，習題數量也由學生自主選定。②AB卷。每次小考、反饋、測驗都采用AB卷。兩張試卷，是按學生層次具有梯度性。分值相同，由學生自主選答，不同的學生答不同的試卷各有所得和心理滿足感，這在很大程度上也控制了流失生，營造了一種學生樂學，教師樂教的校園氣氛。③月考制。為了及時反饋教學情況，提高課堂教學質量。我校建立了月考制，每月舉行月考，內容都是近期所學知識，試題由任課教師自擬。體現雙基，側重技能。注意培養學生分析問題和解決問題的能力。④質量分析會。定期召開教學質量分析會。由包組領導親自主持會議，年組長做綜合發言，學科教師各自分析所教學生各類情況。同學科教師對比成績。找出差距與不足。想出改進方法，提高教學質量。
3、抓師資隊伍，保證教師綜合素質的提高。
學校的教育教學質量取決于教師的教學水平。教師的教學水平取決于教師的綜合素質。幾年來，我在抓教師隊伍建設上采用了以下幾點做法。
a. 抓培訓
幾年來，我校始終把教師培訓工作當作一件大事來抓。2003—2004學年度學校在組織教師外出學習與培訓上出資萬余元。我們先后去長春、吉林、公主嶺、東豐等地參觀學習。假期又有部分學科骨干教師參加縣級以上培訓。通過外出學習和培訓，教師的視野寬了，眼界遠了，觀念新了，方法多了。“一切為了學生，為了學生的一切，為了一切的學生。”成了他們終身追求的目標。他們越來越對教學工作產生極大的樂趣和瘋狂的投入。
b. 抓學習
我校在抓教師業務學習，校本培訓，繼續教育上投入之大，力度之大是空前的。為了使教師在極短的時間內迅速提高個人素質，學校精心制定《業務學習計劃》，每名學生每個學期也自擬《自修學習提高計劃》。2004年學校共出資一萬七千元，購買了大屏幕、多媒體設備，新上電腦12臺，書籍，光盤等。今年又計劃購買微機30臺。重新改進微機室與電教室，切實提高教師現代信息技術的應用能力。
學校為教師定了大量的刊物和資料。同時，還為教師個人購買了大量書籍。學校每周三組織教師集中學習、業務輔導、業務講座。教師人人有自學筆記和體會文章，2004年在遼源市課改工作階段性總結會上。我校教師7人的論文被收集發表。2005年我校共有25篇文章在市級刊物上發表。校內教師論文集，共收集全校教師精品論文28篇。
二、抓新課改工作實施，保證教育教學質量逐步提高
2003年秋季我校開始了基礎教育課程改革工作，歷時兩年多的時間，我主抓了此項工作，取得了飛躍式的進展。我們的具體做法是：圍繞一個中心，抓住兩個關鍵，制定三年規劃，啟動四項工程。取得多項成果。
1、圍繞一個中心：以基礎教育課程改革工作為中心，全面實施新課改，用新的教育理念創辦一流的學校。
2、抓住兩個關鍵：在實施新課改兩年的時間里，我們感到：實施的關鍵在教師，深入的關鍵在評價。
3、制定三年規劃：我們結合學校具體情況，提出了實施新課改的整體框架，制定了三年發展規劃，明確每個階段的發展目標，提出了創四個一流的宏偉設想：三年內實現“一流的環境，一流的隊伍，一流的設備，一流的質量。”
4、啟動四項工程：
a. 抓學習與培訓，促教師綜合素質的提高；
b. 抓課改教學模式的改革，促龍頭環節作用的凸顯；
c. 抓評價機制的改革，促師生個性化的發展；
d. 抓校園文化活動的開展，促師生整體素質的提高。
5、取得多項成果：
a.我校先后兩次代表東遼縣接受市教育局、課改辦、研修院、督導室對我校課改工作的檢查驗收，受到上級領導的高度贊譽。
b.在縣中小學課改系列活動中取得可喜成果：
①12人組隊參加縣課改理論與學科競賽，有8人獲獎，3人參加決賽選拔。
②有兩名教師代表學校參加縣進修組織的全縣觀摩課，并受到好評。
③在全縣領導干部課改理論知識口語大賽中，我校參賽三人均獲個人優勝獎并獲優勝單位稱號。
④25篇課改實驗論文在市級刊物上發表
第一章 總則
第一條 為加強學校內部規范化管理，全面貫徹“三個代表”的重要思想和黨和國家的教育方針，深化素質教育，依法治校，進一步落實教育教學目標。依據《中華人民共和國教育法》及有關法律法規，制定本章程。
第二條 學校全稱：z中心小學。
第三條 學校性質：全民所有制的教育事業單位。
第四條 學制：六年。
第五條 學校服務范圍及對象：王壩村小學階段學齡人口、佐家村、宋山村、錄柳村、曹能村中高年級學生。
第六條 學校業務范圍：教育和組織、協調、全鄉各小學的教育教學等工作。
第七條 學校教育的根本任務：培養全面發展的具有創新意識、創新精神、創新能力的建設者和接班人。
第八條 培養目標：使受教育者初步具有愛祖國、愛人民、愛勞動、愛科學、愛社會主義的思想感情；遵守社會公德的意識。集體意識和文明行為習慣；具有良好的意志、品格和活潑開朗的性格；具有自我管理，分辨是非的能力。具有閱讀、書寫、表達、計算的基本知識和基本技能，了解一些生活、自然常識。具有初步的觀察、思維、動手操作和學習的能力，養成良好的學習習慣。學會合理鍛煉，養護身體的方法，養成講究衛生的習慣。具有健康的身體和初步的環境適應能力。具有廣泛的興趣和審美情趣。
第九條 學校宗旨：以建設有中國特色社會主義理論為指導，為社會主義現代化建設服務與生產勞動相結合；逐步改善辦學條件，著力提高隊伍素質；走教科研相結合之路，鞏固發展辦學特色；全面貫徹教育方針，面向全體學生，發展學生個性，全面提高學生素質，培養具有創新精神的“四有”新人。
第十條 學校以“團結、勤奮、求實、拓新”為校風，以“嚴謹 求實 創新 奉獻”為教風，以“ 勤奮 誠實 好學 善思”為學風。
目標：全面推進素質教育，努力創建特色學校。
指導思想：面向全體，全面育人，協調發展。
第十一條 學校辦學目標：以體育為突破口，全面推進素質教育，努力創建特色學校。
學校辦學理念：為了孩子的明天。
學校辦學指導思想：面向全體，全面育人，協調發展。
第二章 行政管理
第十三條 學校的舉辦單位和主管為禮縣教育局、z學區，受教育局、學區和z人民政府的領導，業務主管單位為z學區，登記管理機關為禮縣編制委員會。絕對服從上級機關的行政領導、業務指導和管理。
第十四條 學校按編制設置校長、主任、和教師。
第十五條 校長是學校負責人，校長應具有國家規定的任職資格，由學區任免。
第十六條 校長對外代表學校，是學校法人代表，對內負責學校全面工作。校長在任期內按有關法規、政策規定和學校內改方案自主管理學校，對人員聘任、經費使用、設施管理、考核、獎懲及組織教育教學活動等方面具有決策權和指揮權。
校長職責：
一、全面貫徹執行黨和國家的方針、政策、法律、法規，堅持社會主義辦學方向，努力培養德、智、體全面發展的社會主義現代化的建設者和接班人，按教育規律辦學，不斷提高教學質量。
二、團結和依靠教職工，充分發揮教職工工作的主動性、積極性和創造性。保證教師學習政治，組織教師鉆研業務，不斷提高教師的政治思想、職業道德、文化業務水平及教育教學能力，注意培養班主任、中青年教師和骨干教師，努力優化教師隊伍結構，提高教師隊伍的整體素質，依靠學校群眾組織，共同做好教職工的思想政治工作。
三、領導和組織德育工作，把堅定正確的政治方向放在首位，堅持教書育人、管理育人、服務育人、環境育人的原則，制定德育工作計劃，建設德育工作骨干隊伍，采取切實措施，堅持不懈地加強和改進學校的德育工作。
四、領導和組織教學工作。堅持學校工作以教學為主，認真執行國家規定的課程計劃和教學大綱。遵循教學規律組織教學，積極開展教學改革，建立和完善教學管理制度，搞好教學常規管理，深入教學第一線，正確指導教師教育教學活動，努力提高教學質量，積極開展教育教學科研、教研活動。
五、領導和組織體育、衛生、美育、勞動教育及課外教育活動，確保這些教育和活動生動活潑、卓有成效地開展。
六、領導和組織總務工作，貫徹勤儉辦學原則，堅持總務工作為教育教學、為教職工服務的方向。嚴格管理校產和財務，搞好校園建設，逐步改善辦學條件。
七、發揮學校教育的主導作用，努力促進學校教育、家庭教育、社會教育的協調一致、相互配合，形成良好的育人環境。
校長如在任期內確因不能勝任或有嚴重失職行為的，通過合法程序，經學區批準，予以免職。
第十七條 教務處主任職責：
一、根據學校工作計劃制訂教導處工作計劃，排好課程表、作息時間表、校歷表。
二、主持教研組長會議，審定教研組教研計劃，指導教研組工作，幫助教研組努力改進和提高各科教學。
三、主持班主任會議，審定班主任工作計劃，指導班主任工作，幫助班主任提高班級管理水平，指導和幫助少先隊開展工作。
四、深入課堂，深入班級、深入學生，及時了解檢查教育教學工作開展情況，并定期向教師通報，提出改進意見。
五、有計劃、有目的地組織教師開展教育教學研究活動和教育科學實驗，積極組織教師進行教育教學改革，指導教師總結教育教學經驗，撰寫教育教學改革和實驗論文，探索教育教學規律。
六、有計劃、有目的地開展課外活動，豐富課外活動內容，不斷提高課外活動質量，積極開設活動課程和環境課程。
七、做好學校體育衛生的組織管理工作。
八、負責教學質量的管理，搞好試卷考試、質量分析的組織管理工作，并及時向教師通報教學質量情況。
九、做好圖書室、儀器室的管理，充分發揮其功能。
十、做好學生的學籍管理、教師檔案以及各種表冊資料的管理工作。
十一、協助校長做好教師的思想政治工作和考核工作，積極完成校長交給的其他工作。
第十八條 總務處主任職責：
一、搞好校舍的基建、維修與管理，保證師生安全。
二、負責學校財產的管理，做到合理使用，妥善保管，更好地為教學服務。
三、搞好學校財務工作的管理，嚴格執行財務制度。
四、搞好學校保衛工作，嚴防偷盜現象和各種破壞活動的發生，確保學校教育教學秩序的正常進行。
五、負責學校的綠化工作，不斷美化校園環境。
六、主動積極地做好后勤工作，熱情地為師生服務，做到服務育人。
第十九條 少先隊輔導員職責：
1、根據學校工作計劃擬定并認真實施少先隊工作計劃。安排少先隊活動。
2、抓好少先隊思想建設，組織建設和陣地建設，定期開展活動。
3、負責培養、訓練少先隊大、中隊干部培訓工作。
4、協同做好班集體建設工作，發揮少先隊組織優勢，對隊員進行日常行為養成教育。
5、保管、使用好少先隊各種資料和活動用品。
第二十條 會計的工作職責：
一。遵守財經法令法規，執行財物管理制度，堅持原則，當好主管財經領導的參謀。
二。按財經規定計劃，做好預算、決算，杜絕不合理開支，合理使用資金。
【關鍵詞】高清視頻;教學;HDV;AVCHD
【中圖分類號】G432【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)08―0124―06
一 高清視頻與教育領域的牽手
高清視頻技術是電視技術發展的最新階段,是世界數字電視發展的趨勢,與傳統模擬標清視頻相比,高清視頻具有諸多優勢,接近于黃金分割比例的16:9寬屏幕,高達1920×1080的分辨率,可以實現7.1 路環繞聲,無論是從視覺效果或聽覺效果而言,都更具逼真感和震撼力。
進入二十一世紀以后,高清視頻加快了技術發展和市場應用的步伐,不少電視劇、廣告和紀錄片都開始采用高清設備進行拍攝和制作,電視臺、廣告公司和影視制作機構的攝制作設備逐步向高清系統升級。尤其是2008年奧運會全部采用高清信號進行轉播以及央視高清頻道的開播,極大地推動了高清視頻技術在中國的發展。然而,在教育領域中,高清視頻應用的步伐卻遲遲未能跟上。除了少數專業影視院校配備了個別高清攝制設備外,絕大部分高等院校和中小學都沒有條件拍攝和制作高清視頻。
阻礙高清視頻進入教育領域的主要門檻在于高昂的成本。傳統的高清電視技術HDTV主要有兩大標準,一是國際電信聯盟提出的ITU-R BT.709,視頻分辯率為1920×1080,包括逐行掃描的1080P和隔行掃描的1080i;另一種標準是美國電影電視工程師協會認可的SMPTE 296M,分辨率為1280×720,逐行掃描,稱為720P。無論哪一種標準,HDTV設備的價格都非常昂貴,一套完整的攝、錄、編系統價格在百萬元以上。這樣的價格即使對于專業的廣播電視機構而言,也是一筆高昂的開支,更不用說教育和其他一些事業性單位。
近年來HDV和AVCHD兩種高清技術標準橫空出世,這兩種技術標準接近HDTV的技術規范,而攝制設備價格和傳統的標清系統相差無幾,這使得阻礙高清視頻普及的最大障礙不復存在,高清視頻在教育領域的普及應用第一次成為可能,高清視頻與教育行業的牽手初現曙光。
二 選HDV還是選AVCHD?這是個問題
無論是HDV抑或是AVCHD,如果只出現一種新的低成本高清視頻標準,也許事情會簡單的多,但是,面對兩種新的技術標準,選擇成為必須。眾所周知,在視頻技術領域,設備的選擇從來不是一件容易的事情,原因如下:
1 視頻拍攝和制作設備價格昂貴,且必須成套購買,盡管HDV和AVCHD標準的高清設備和原有的標清設備價格相差不多,但一臺攝像機的價格也要在2-3萬元之間;加上制作視頻節目必須具備的錄像機和編輯電腦,全套設備也要在5-6萬之間。如果同時購置多套制作系統,更是一筆重大的開支,因此必須審慎地選擇合適的設備,確保經費投入的合理性。
2 視頻節目制作是一個系統工程,視頻內容的最終質量取決于多個環節,一般而言,某種技術標準的攝像機拍攝素材的畫質高低比較容易受到人們關注,但支持這種標準視頻格式的編輯軟件數量多少?兼容性是否良好?編輯過程的效率如何?這些都是在選擇設備時必須進行綜合評估的因素。
由于以上這些因素,當學校在考慮升級配備高清視頻制作設備時,往往面對設備采購的高昂經費支出,以及所獲得效果不確定性的雙重顧慮。
HDV和AVCHD,這兩種技術標準有什么特點?在實際應用中表現如何?究竟哪一種標準的設備制作出的視頻畫質更好?對于學校而言,綜合考慮成本和效果因素,應選擇配備哪種技術標準的高清視頻制作設備?面對這些問題,需要對HDV和AVCHD進行一次全面的分析和比較。
三 HDV和AVCHD的全面測試與比較
1 HDV和AVCHD的理論參數比較
HDV和AVCHD的基本情況對比如下[1] [2]:
兩者的區別主要有以下幾點:
a HDV主要支持兩種分辨率,1280×720和1440×1080,AVCHD除了支持這兩種分辨率以外,最高能支持1920×1080的全高清分辨率。
b HDV支持雙聲道音頻,AVCHD能支持更多的5.1和7.1聲道。
c HDV的數據碼率最高為25M Mbps(720P分辨率只有19M),AVCHD的最高碼率只有18Mbps。
d HDV支持的存儲介質仍然是傳統的磁帶,AVCHD則支持光盤、硬盤和閃存多種存儲介質。
e HDV的編碼方式是MPEG-2,AVCHD的編碼方式是H.264。
2 HDV和AVCHD的實際操作應用測試
性能參數是了解HDV和AVCHD兩種高清標準的一個基礎,但是更重要的是考察兩者在實際操作環境中的真實表現,為此,筆者進行了專門的實驗。
視頻的拍攝和制作過程主要涉及三個環節――拍攝、采集、編輯,實驗參照視頻攝制的實際過程,對攝、錄、編三個環節進行相應的測試分析,以求得出全面可信的結論。
(1) 拍攝實驗
拍攝實驗采用兩臺攝像機同機位同步拍攝的方式,得到兩組近乎相同的素材,然后對兩組素材的各個方面內容進行比對。實驗選用了HDV格式的攝像機索尼 HVR-Z1C和AVCHD格式的松下AG-HMC153MC攝像機各一臺,這兩臺攝像機是兩種格式的代表機型,檔次相當,具有一定的可比性。
a 攝像機的設置:
為了獲得最高圖像質量,兩臺攝像機都選擇能記錄的最高格式質量,索尼 HVR-Z1C在1080i格式下,畫面分辨率為1440×1080,碼率為25M,松下 AG-HMC153MC在PH1080i格式下,畫面分辨率為1920×1080,碼率為21M(該攝像機定位專業級別,它的碼率高于AVCHD的標準),同時,為了避免不同品牌場景模式設置的差異,兩臺攝像機都采取自動白平衡、自動光圈和自動對焦的設置。
b 鏡頭的設計
在校園中分別拍攝室內室外鏡頭各一組,使用推、拉、搖、移的基本拍攝技巧進行拍攝,拍攝的角度包括常用的近、中、遠景及特寫鏡頭,對象涵蓋靜物、運動物體、快速運動物體、人像,以及正、側逆光的狀況。共拍攝鏡頭30余個,挑選其中的14個典型鏡頭作為畫面比較的對象,鏡頭情況見表2。
c 拍攝實驗結果
兩者的畫質總體相當,尤其是在室外光線充足情況下的靜態畫面中,除了由于自動白平衡造成的色調不同,兩種格式的畫質沒有明顯區別。AVCHD的分辨率比HDV高,尤其在大屏幕播放時,高分辨率的優勢更容易體現,畫面清晰度略勝一籌。
室內光照不足情況下拍攝細微物體時,譬如文字內容,AVCHD的細節清晰度稍稍不及HDV。
動態畫面中,AVCHD有時存在一定的丟幀現象,表現為有拖影現象,HDV相對要好一些。
(2)采集實驗
HDV攝像機的存儲介質為磁帶,采用1394卡采集的方式導入素材,共采入HDV格式的視頻11分44秒,采集時間約為12分鐘,采集效率比約為1:1 ,文件大小2246366KB,平均碼率25526Kbs。
AVCHD攝像機的存儲介質為SD卡,采用讀卡器復制的方式導入素材,共采入AVCHD格式視頻約12分鐘,總大小約1899593KB。平均碼率21586Kbs,復制時間為35秒,采集效率比約為1:20。
雖然SD卡的復制時間受到SD卡讀取速度、讀卡器效率、USB接口速率等多種因素的影響,但毫無疑問,在數據采集階段,AVCHD明顯效率更高,操作也更為方便。
a 實驗硬件環境
CPU:Intel Core 2 Duo E6550;
顯卡:ATI 3600
內存:2G
硬盤:希捷 500G
b 實驗軟件環境
實驗在Windows XP SP3操作系統上進行,編輯軟件選取Adobe公司的Premiere Pro CS4,Premiere Pro在教育領域中應用非常廣泛,Premiere Pro CS4對HDV和AVCHD兩種格式都有較好的支持。
實驗選取了實際編輯過程中的一些常見操作,包括時間線瀏覽、改變速度、添加單個和多個濾鏡效果、導出文件。
d 實驗方式
通過進行上述編輯操作,觀察系統的實際運行反應,并用軟件記錄CPU的占有率,分析系統的負荷情況。
e 實驗數據
兩種格式的素材在時間線上直接播放時,都非常流暢,沒有任何停滯。HDV的CPU占有率在5.5%―53%之間,AVCHD的CPU占有率在12.6%―88.6%之間。
對一段10秒的素材片段更改幀速率,將幀速提高至150%,不加渲染,在時間線上預覽,CPU的占有率曲線如下,HDV從5.5%逐漸上升到71%左右,播放仍然非常輕松,AVCHD從12.6%,很快上升到95%左右,CPU處在較高的負荷狀態下。
對一段10秒的素材添加濾鏡Gaussian blur,然后進行渲染,CPU的占有率曲線如下,HDV從5.6%逐漸上升,5秒鐘后接近100%,AVCHD從12.5%逐漸上升,4秒鐘,CPU一直是100%滿負荷運轉。
(4)對一段10秒的素材添加濾鏡Turbulent Displace + Edge Feather + Gaussian blur + Color Balance,并進行渲染,CPU的占有率曲線如下,HDV從5.5%逐漸上升,4秒鐘后保持100%負荷,AVCHD從11.5%逐漸上升,3秒鐘后CPU基本保持100%滿負荷運轉。
(5)將一段20秒的素材轉碼輸出為wmv文件,HDV的CPU滿負荷運轉時間大約為20秒,AVCHD的CPU滿負荷運轉時間大約為40秒。
由上述實驗數據可見,對于后期編輯而言,HDV對于系統的要求明顯低于AVCHD,在目前主流的計算機環境下,HDV的編輯操作總體比較流暢,在多濾鏡渲染,轉碼輸出等CPU負荷較重的操作中,效率比較高。而AVCHD的編輯總體不是很流暢,經常有停頓,機器卡的現象,在多濾鏡渲染,轉碼輸出等CPU負荷較重的操作中,系統運行有一定困難。此外,通過對比轉碼后的文件,HDV轉碼后的視頻質量損失相對較小,而AVCHD轉碼后的文件和原始素材相比,質量損失較大。
對于HDV和AVCHD兩種高清標準的實驗結果,有一些很容易理解,比如AVCHD采集效率較高是因為記錄方式由磁帶存儲改為存儲卡存儲,從而簡化了素材的采集方式,提高了采集速度。而有些結果,如AVCHD的分辨率較高,而細節和動態部分不如HDV;HDV的編輯要比AVCHD明顯輕松,這些現象背后的原因究竟是什么?為了更加清楚和深入地了解這兩種高清視頻格式,我們有必要對這兩種高清技術進行更深入地分析,從理論層面對實驗中的現象作出解釋。
四 編碼決定一切――對兩種高清視頻標準的理論分析
高清視頻最大特點在于具有高清晰度的畫面,從技術角度而言,這意味著更高的分辨率和更多的色彩數,記錄、存儲和編輯高清視頻需要處理的數據量比傳統的標清視頻高得多。無論是攝像機還是編輯系統,都需要具備高性能的芯片、大容量的存儲介質和高帶寬的數據交換通道。這正是高清視頻設備價格昂貴的原因所在。
HDV和AVCHD這兩種稱之為低成本的高清技術,主要從視頻壓縮編碼技術入手,在基本保持畫面質量的同時,采取高效的壓縮編碼算法,提高了數據壓縮率,從而降低了視頻的碼率,也降低了高清視頻制作的成本。
1 HDV的MPEG-2編碼方式
DV是數字標清時代最流行的視頻格式,HDV被比喻成高清領域的DV,HDV和DV的碼率相同,都是25Mb/s,標清DV的原始數據是125Mb/s,原始數據和最終壓縮數據的比率為5/1,HDV原始數據約為500M/s,原始數據和最終壓縮數據的比率為20/1。毫無疑問,HDV的數據壓縮率更高,在相同的記錄數據量中,HDV傳輸了更多的原始信息,兩者的根本差異就在于采取了不同的壓縮編碼方式。
DV編碼采取的是幀內壓縮的方式,幀內壓縮也稱為空間壓縮,當壓縮一幀圖像時,僅考慮本幀的數據而不考慮相鄰幀之間的冗余信息,這實際上與靜態圖像壓縮類似。
而HDV的MPEG-2編碼除了幀內壓縮以外,還采取了幀間壓縮的方式[3]。由于視頻的連續前后兩幀具有很大的相關性,即連續視頻的相鄰幀之間具有冗余信息,根據這一特性,壓縮相鄰幀之間的冗余量就可以提高壓縮量,減小壓縮比。MPEG-2非常善于利用視頻幀之間的相似度,它將視頻分割成不同的幀類型,包括I幀、B幀和P幀。
I幀提供一個參考點,作為其他幀產生的基礎。P幀是用前一個 I幀(或P幀)來進行運動補償預測所產生的圖像,與I幀相同的信息不傳送,只傳送主體變化的差值,這樣就省略了大部分細節信息。新生成的P幀又可以作為下一幀的參考幀。B幀是利用前、后的I幀或P幀進行運動補償預測所產生的圖像,它只反映I、P畫面的運動主體變化情況,因此在重放時既要參考I幀內容,又要參考P幀內容,所以B幀被稱為雙向預測幀。MPEG-2編碼除了幀內壓縮方式以外,通過基于運動補償的幀間壓縮技術,大大提高了數據壓縮的比率。
2 AVCHD的H.264編碼方式[4]
H.264編碼方式的基本思路和MPEG-2相同,也是通過幀內編碼消除空間冗余,通過幀間編碼消除時間冗余,但在具體細節處理上引進了許多新的技術,為了表述簡單(盡管不十分精確),我們可以粗略地將H.264視為MPEG-2編碼技術的進一步升級版。
(1)H.264的變化之一是在幀內編碼中加入了幀內預測編碼技術,即解碼時可用周圍數據的差分值來重構畫面。幀內預測以特定大小的塊作為基準單元,從周圍像素中預測編碼化的模板。H.264的基準塊大小分4×4和16×16兩種,前者有9種預測模式,后者也有4種模式。因為原圖像左右、上下都有一定的相關性,不同部分的差分值比不進行幀內預測的原始值要少,所以量化后的編碼量就減少了。
(2)運動預測塊中采用了全面預測技術。H.264在檢出運動矢量時,能選定最合適的大小來進行,因而運動矢量檢出的精度較高。MPEG- 2只有一個運動矢量檢出模式,而H.264有7個之多。運動矢量探索單元分得細,就能找到更多的靜態部分,從而控制了運動細節的編碼量。
(3)增加了參考幀的幀數。在H.264中可以參考多達前后5幀的畫面,參考幀越多,幀間壓縮的數據量也就越大。
通過上述分析可見,HDV和AVCHD兩種高清視頻標準主要通過壓縮編碼技術的優化,以較小的碼率獲得了較高的畫面質量,從而在較低成本下實現了高清視頻技術的應用,AVCHD比HDV具有更高的分辨率和聲道數,但視頻碼率更低,依賴的也正是更高效的視頻編碼算法。
通過對兩者編碼方式的分析,剛才的實驗結果得到了合理的解釋。HDV和AVCHD引以為豪的高壓縮比可謂一把雙刃劍,一方面,通過編碼算法的優化,這兩種高清技術以較低的成本實現了高清視頻,拍攝和直接播放的畫面效果不錯,為高清的普及應用發揮了重要作用;另一方面,這種通過前期壓縮信息的方式也埋下了編碼算法復雜,系統要求高,信息冗余度低,可編輯性較弱的隱患。AVCHD分辨率高,而細節和動態部分不足,正是由于高壓縮比損失了一部分畫面信息的緣故,而后期的播放和編輯對系統要求非常高,也是由于編輯過程中數據解碼和編碼太過于復雜。
五 合適的才是最好的――教學中高清視頻技術的應用
視頻技術由標清向高清發展是一個不可阻擋的發展趨勢,這個趨勢正在逐步成為實現。與其他行業一樣,教學領域同樣面臨如何應用高清視頻技術的挑戰,從教育技術專業課程教學內容的確定、實驗平臺搭建,實驗器材的配備,到信息化教學中視頻資料的采集、傳輸和處理,涉及的一系列問題亟待進行研究和探索。本項研究旨在為此提供一些參考。
1 HDV和AVCHD是高清視頻在教學中應用的主要選擇
對于教育領域而言,HDV和AVCHD是實現高清視頻的兩種主要選擇。從成本角度而言,傳統高清HDTV的設備價格仍然十分昂貴,只有極少數專業影視院校才具備相關條件,無法得以廣泛的應用,HDV和AVCHD的專業攝像機價格在2―3萬元之間,5―6萬元可以配備成套的攝錄編系統,成本和原來的專業標清系統相當。從畫質而言,HDV最高支持1440×1080,AVCHD最高支持1920×1080,已經接近或達到了全高清的分辨率標準,實際拍攝的畫面質量也都達到了理論上的畫質效果,完全符合教學領域的應用需求。
2 專業教學的首選――HDV
對于專業教學而言,從課程內容到實驗平臺,都應當首選圍繞HDV標準構建高清視頻平臺。主要有以下幾個原因:
(1)HDV格式建立早,技術標準比較成熟,應用廣泛。
(2)HDV格式本身定位于專業級應用,硬件設備如攝像機、錄像機和非線性編輯系統齊全,而且以中高端設備居多。
(3)HDV得到了非編軟件的廣泛支持,幾乎所有的主流非線性編輯軟件都能為HDV格式提供良好支持。
(4)最重要的一點在于,HDV相對較好的可編輯性符合專業應用的要求。盡管素材分辨率沒有AVCHD高,但編輯軟件的良好支持,較為流暢的編輯感受,編輯后質量損失較少,這些都是專業應用重要的特點。
3 入門應用的伙伴――AVCHD
與HDV最初定位于專業應用不同,AVCHD從誕生之初,就把高清視頻家用化作為發展的一個目標。AVCHD最大的特點在于非常先進和復雜的編碼技術,這使它實現了低碼率,高畫質的神話,但是也因此造成了后期編輯的復雜和困難――需要配置極高的電腦才能進行編輯操作,支持AVCHD編輯的非線性軟件較少,編輯后質量損失較大等等。所以,對于側重后期編輯的專業應用而言,AVCHD無法成為一個理想的選擇。但是,對于普通教師拍攝一些教學素材直接播放,或者進行一些基本的剪輯,AVCHD卻是一個非常好的伙伴,它的操作更簡單,更方便,還有不少其他的優點:
(1)AVCHD攝像機比HDV更便宜,也無需錄像機,實現高清視頻的成本非常低。
(2)AVCHD拍攝的畫面比HDV的像素更高,尤其是拍攝后直接在大屏幕上播放的效果比HDV更清晰。
(3)AVCHD拍攝的素材可以直接拷貝進電腦,素材的傳輸、存儲和交換非常方便。
對于HDV和AVCHD兩種高清視頻技術而言,我們并不能簡單地說哪一種格式更好,本次研究可以說明,這兩種高清視頻格式都可以在教育領域中得到有效應用,如何針對不同的用戶對象和應用環境進行合理的選擇才是最為重要的。
參考文獻
[1] HDV論壇[EB/OL].
[2] AVCHD資訊網站[EB/OL].
