对教学用投影机发展状况的分析

对教学用投影机发展状况的分析

（刊于《中国现代教育装备》总223期）

艾伦

首都师范大学100048

摘要本文从课堂教学中的环境作用与学校采购的逐年数据等方面分析了教学用投影机的发展状况与发展趋势。同时介绍了清华大学信息技术中心对教学用投影机发展方面所做出的研究成果，并指出该项研究中存在的问题。为今后在教学用投影机发展方面的进一步研究提供有益的意见和建议。

关键词投影机；环境作用；完备性；信度；效度

Analysis on the development status of the projector for teaching

Ai Lun

Capital Normal University 100048

Abstract In this paper, from the classroom teaching environment effect and school procurement year by year data are analyzed in terms of the development status and trend of development of teaching projector. At the same time, introduced the research achievements made on the development of teaching information technology center of Tsinghua University with the projector, and points out the existing problems in the study. The research provides useful comments and suggestions in the future development of the projector used in teaching.

Keywords projector; environmental effect; completeness; reliability; validity

在教育信息化的大潮中，作为多媒体教学系统设备中关键组成部件的投影机一直发挥着十分重要的作用。仅在2003年开展的全国“农村中小学现代远程教育工程”（一期，模式三——计算机教室）中，投影机便以标准配备设备的身份就为全国3.75万所农村初中校的多媒体教学做出了突出贡献。十多年过去了，投影机在教育领域的作用发生了哪些变化，以及对其今后发展趋势的预测都是我们所关心的问题。

1．投影机在教学中的作用与地位

投影机在学校教学中的作用可以从两个方面进行分析：第一是投影机在其参与的多媒体教学环境中的作用（简称“环境作用”），其中包括对提高教师工作效率的作用、教学组织中的作用、教学管理中的作用等问题；第二是投影机参与的多媒体教学系统对学生认知的作用（简称“认知作用”），其中包括系统的生理适用性、心理适用性、认知适用性等多方面问题。但是，因为投影机的认知作用分析涉及到评价变量的选择、实验数据的采集、数学模型的建立等科学细致的工作，且应满足“价值无涉”的判断原则[1]，故在此处不便展开讨论，笔者将在另文中加以阐述，而此文仅就教学投影机的环境作用进行分析。

从17世纪捷克教育家夸美纽斯（J. A. Comenius，1592~1670年）所著《大教学论》正式出版（1632年）开始，教育学便成为了一门独立的学科，而大班课堂教学也就成为学校教学的主流形式。大班课堂教学的特点就是一个教师要面对多数学生授课，学生人数至少

要达到十几个，一般几十个，有时甚至成百上千。教师为了将其讲授的内容呈现在所有在场的学生面前，必须借助大尺寸的显示设施设备，黑板正是为了满足这种需求而出现的。除此之外，大幅挂图、幻灯机、光学投影仪等教育装备也都因此成为课堂教学中常用的教具或设备，而投影机在课堂教学中的广泛应用首先就是因为其能够满足大尺寸显示这一条件。但是，随着教育装备的迅速发展，许多新兴的大尺寸显示设备开始进入了学校，走入了课堂。相比之下，投影机在课堂教学中应用的缺点也就逐渐显现了出来，它在课堂教学中的地位正在发生着变化，并必将逐渐被大尺寸触摸屏等新兴的设备所取代。

除了大尺寸显示以外，投影机的另一个特点是便携性，也就是为人们在移动宣讲时的显示提供了方便。但是课堂教学并不需要随时移动，反而要求大尺寸显示设备须牢固地安装在教室前部，而且应该平衡、稳定。同时，投影机在课堂教学环境中还至少存在以下这些缺点：（1）投影机不能够单独构成教学环境系统，它必须与计算机（或笔记本、Pad等）和投影幕（或电子白板等），有时还需要与中央控制器等设备联合使用。我们知道，一个系统构成的部件越多则它的可靠性就越低，系统出现故障的概率就越大，而课堂教学对教学设备出现故障的态度是“零容忍”。（2）投影幕并不是一个发光体，而是对投影机投射来的光线进行反射，在光能传输上是有很大损耗的，所以人们在挑选投影机时总是首先强调它的一个技术参数——光通量（单位：流明，俗称亮度）。由于投影机投射的亮度不够而使得教学环境昏暗一直是困扰着多媒体教室有效使用的问题[2]。（3）投影机的灯泡寿命也是一个非常重要的技术指标，厂商对此给出的定义是模糊的，有的是以灯泡完全不亮为生命周期的终点，而有的则以灯泡亮度下降到开始的1/2处为生命周期的终点（称为“半衰期”）。但实际经验告诉我们投影机灯泡亮度下降到原来的2/3时，投影效果已经非常不好了，会严重影响教学环境（照度与对比度的测试方法和结论详见参考文献[2]），而达到此亮度的时间往往不足厂商给出灯泡寿命标称值的1/3~1/2。另外，投影机灯泡作为一个配件使得整机的后期维护也变得非常麻烦；由于存在管理上的漏洞，使得学校在更换投影机灯泡的经费申请问题上大伤脑筋。或许在LED灯完全取代了投影机现行的卤素灯泡后，这一系列问题能够得到彻底解决。（4）作为多媒体显示设备，彩色还原性是一个非常重要的指标。彩色还原是指屏幕显示物与实际原物在色彩上的相近程度，这与显示方式有着直接的关系。为了保证高度的彩色还原性，直接发光显示方式（如：CRT荧光屏、LCD荧光屏、LED屏等）常采用红、绿、蓝（RGB）三基色调色，而反射光显示方式（如：彩色印刷的图片等）则使用青、品红、黄、黑（CMYK）四色调色。我们在投影屏幕上看到的图像是由屏幕上反射过来的光线形成，应该满足CMYK四色调色原理才对，而投影机投出的光却是按照RGB三基色调色的，所以投影机的彩色还原性一般都不会太好。

相对于投影机，新兴的大尺寸显示设备（如：大尺寸LCD触摸一体机等）在课堂教学中表现出其优越的环境作用。首先，这类设备将显示部分、计算机、人机交互（触摸屏）、中央控制器、有线或无线网络等功能集成在一起，系统的可靠性增强了；其次，LED背光技术使得整个屏幕发光均匀且发光强度比投影机大得多；同时，因为没有了灯泡类的附件问题，使得维护工作更加简便；最后，直接发光显示图像，彩色还原性远优于投影机系统。但是目前这类设备的显示部分仍然采用LCD（液晶显示）技术，大尺寸产品的成品率较低，价格随LCD屏尺寸的加大呈数倍比例上升[3]，例如目前的70英寸LCD触摸一体机市场价格为人民币3万元左右，而98英寸LCD触摸一体机价格达到人民币近30万元。另外一种有潜力的大尺寸显示设备是LED屏，它是使用彩色发光二极管（RGB三色）直接作为显示器件而形成的显示屏，但由于其功耗问题和点距问题（目前平均功耗为500~800W/m2和点距最小为P3即3mm），尚不适合直接用于课堂教学环境。不过，随着OLED二极管点发光技术和QLED二极管量子点发光技术的出现，真正有效用于课堂教学的大尺寸LED屏将有可能成为主流教学设备。

2．投影机在教育领域的发展状况与趋势分析

前面根据投影机的特点分析了其在课堂教学中的环境作用，但是还需要进一步的统计数据支持上述分析的结果。作为权威数据发布机构，IDC（国际数据公司，International Data Corporation）曾在2010年4季度对未来5年中国投影机市场发展进行了预测（见图1），