“现代教育技术发展史话”连载二 广播技术的发展与应用
阅读次数:     发布时间:2011-10-13
  各位看官,上回我们已向各位就教育技术的发展概况作了一次勾勒,这回接着讲现代远程教育中广泛使用的无线电广播手段。大家都可以想象一下:假如当今社会没有广播电视,我们的休闲时间会怎样度过?千家万家又是怎样可以收听收看同样的节目呢?这可是广播手段大显身手的结果。远程教育也同样离不开这种“千里传音、万里传像”的技术,只有这样,才能实现远距离大范围的教学。
    无线电广播   
 
    从人类的发展上讲,对信息的远距离快捷传输的裔要是相当迫切的。古雅典战士为了把胜利的喜讯尽快告诉焦急的人们,在狂奔42公里之后,信息传到了,信息的传递者却因过度疲劳而牺牲了。人们一直都在梦想有更好的方法实现远距离信息传输,风筝、飞鸽传书等等方法都用上了,但都不是很快捷。
    1831年,法拉第发现了电磁感应法则,揭示了变化的磁场产生电流,从而其定了近代人类生产和生活的基础——电;而麦克斯韦更进一步地认为电场变化产生磁场,由此预言了电磁波的存在,并证明了这种波的速度等于光速,揭示了光的电磁本质。1837年,莫尔斯利用这一法则发明了莫尔斯电报机,并于1844年在华盛顿与巴尔的摩之间最早开通了电报通信;1876年,美国的亚历山大•格雷厄姆•贝尔发明了电话;1894年,意大利的马可尼发明了无线电报机。1900年,美籍加拿大人费森登教授在马可尼、波波夫发明无线电报的启发下,萌发了用无线电波传送人的声音和音乐的念头,于1906年在纽约附近设立了世界上第一个广播站,1906年12月24日在美国新英格兰进行了人类史上的第一次无线电广播。两年后,福来斯特在巴黎埃菲尔铁塔上进行了一次播音,被那个地区的所有军事电台和马赛的一位工程师所收到。
    真正的广播事业是从1920年开始的。马可尼公司取得英国政府的许可证,在英国的切姆斯福以2,800米的波长、15千瓦的功率定时播送新闻节目。那年6月巧日,马可尼公司在英国举办了一次“无线电一电话”音乐会,音乐会的乐声通过无线电波传遍英国本土,远至巴黎、意大利和希腊都能接收到。同年,苏联、德国、美国也都进行了首次无线电广播,特别是美国威斯汀豪斯公司的KDKA广播站于11月2日首播,因播送的内容是有关总统选举的,曾经引起一时的轰动。广播很快便发展成为一种重要的信息媒体而受到各国的重视。特别是在第二次世界大战中,它成为各国军械库中的一种新式“武器”而发挥了十分重要的宣传作用。
    无线电广播的过程是:先在播音室把播音员说话的声音或演员歌唱的声音,通过话筒变成相应的电信号。这种音频电信号由于频率低,不可能直接由天线发射出去,也不可能传得很远,因此,还得采用一种叫做“调制”的技术,把音频电信号转换到一个较高的频段,然后通过发射天线,以无线电波的形式发送到空间。如果你的收音机正好“调谐”到这个电台发送的频率上.这个电台的电波就会被你的收音机所接收。然后,通过一个叫“检波”的过程,“检”出广播信号所携带的音频信号,再经过“放大”等一系列处理,我们便可以从喇叭里听到广播电台所播放的声音了。
    目前使用的无线电广播主要有调频和调幅两种。调幅就是使载波信号的幅度随声音信号的幅度而改变,而调频就是使载波信号的频率随声音信号的幅度而改变。调幅广播一般采用30M以下的载波频率,传输距离较远,可以达到几百公里,但主要是单声道广播,音质较差;调频广播采用100M左右的载波频率,传输距离仅几十公里,但为立体声广播,音质很好,接近CD机效果。
    无线电广播出现之后,很快地介人了教育领域。1929年,美国俄亥俄州广播学校成立;1930年,哥伦比亚广播系统建立了全美广播学校,正式将广播作为远距离大规模教育的手段,也由此揭开了远程教育的序幕。广播为大规模的教学提供了很好的载体,也成为远程教育初期的强有力的教学手段,它的作用一直延续到现在。
    我国的广播教育发展也比较早,但主要是用于职业技能培训,直到1978年以后,先后成立了中央广播电视大学、农业广播学校等远距离教育学校,广播在教育中的应用才日益广泛。
    然而,人类并不满足于只闻其声而不见其人的传播方式,并很早就开始了传输活动图像的探索。
    地面电视广播
    1842年,英国科学家佩恩研究出了将图像转换成电信号的传真技术。1844年,德国科学家尼布克发明了将图像转换成电流的新方法。他利用一块钻有螺旋状排列小孔的圆盘,置于图像前旋转,使图像的色素转换成连续的明暗变化,然后转换成电流变化。他在采用1873年美国人史密斯发明的聚光电池后,成功地解决了图像迅速传送的问题。后来.德国的盖特尔和埃尔斯特又发明了灵敏度比光电池还强的光电管,解决了摄像技术。1897年,德国科学家布劳恩发明了能使阴极射线电子束投射到荧光屏上的阴极射线管(又被称为“布劳恩管”,把电流的强弱变化转换成了光的明暗变化.使接收的图像显示在荧光屏上。数年后,俄国人罗科辛对布劳恩管进行了改进,加上了能控制电子束扫描顺序的磁力偏转线圈。这样.显示技术也解决了,电视机诞生了。1925年英国的贝尔德进行了世界上首次电视广播试验,虽然图像质量很差,明暗变化不明显,但证实了电视广播的可能性。时隔一年,贝尔德终于成功的发送出了清晰、明暗变化显著的图像,揭开了电视广播的序幕。此后世界上不少的科学家为了提高电视技术继续进行研究。1930年出现了利用尼布克圆盘和光电管制作的新式电视播放设备,并首次提出了在发送设备上也采用布劳恩管的新设想。1931年美国人荡恩斯特发明了类似于布劳恩管的摄像管。1933年俄国出生的左利金发明了光电摄像管,从而结束了电视的机械扫描方法,开始采用电子扫描进行摄像,扫描的行数远远超过了机械扫描,大大的提高了电视的清晰程度。1938年,贝尔德经过坚持不懈的努力.对自己的发明进行了不断地改进,终于研制成了较为实用的彩色电视系统。美国也于1940年利用左利金年发明的光电摄像管进行了彩色电视广播试验。1949年,美国广播公司下属的一个研究小组发明了阴军管,该管管屏的内壁上涂敷有无数红、绿、蓝色的荧光小点,三种颜色经过各自的阴极射线管向屏幕发射电子束,撞击各自色点,形成彩色图像,实现了彩色电视技术的全电子化。1954年美国开始定时播放彩色电视节目,但图像稍有畸变。后来,欧洲采用了一种无畸变系统,使得电视的图像清晰而稳定。
    电视的出现使人类远程、快捷传输图像的愿望最终实现。借助于无线电波,大盆的电视台和广播电台相继出现,并逐步渗透到人类生活的各个领域.特别是在教育领域。1962年,美国成立了第一个教育电视台,远程教育告别了“瞎子”式的声音教学。我国由于经济发展比较滞后,特别是经历了文化大革命这一停滞时期,电视教育起步很晚,直到1986年才成立中国教育电视台。而地方教育电视台的发展也比较缓慢,直到现在,有些地方还没有教育电视台。但是,1978年成立电大时,在充分利用广播教育的基础上,利用已有的中央电视台和地方电视台播出了大量的电大课程,充分利用了电视传播手段为全国几十万名电大学生授课。
    由于高频无线电波沿直线传播,而地面遮挡物较多,一般传输距离仅为50到100公里,对大规模的广播而言,必须依靠建造更多的转发站才能解决。这在财力上可是一笔不小的开支,我国也仅有中央和省台的电视节目通过地面微波中继的方式实现了中心城市的极盖。人们一直梦想采用最经济的方式实现大面积的覆盖,而卫星的出现使无线电波的覆盖范围得以大大提高。
    1957年to月4日,苏联拜科努尔航天中心天气晴朗。人造卫星发射塔上竖立着一枚大型火箭。火箭头部装着一颗圆球形的有4根折叠杆式天线的人造卫星“斯普特尼克1号”。随着火箭发动机的一声巨响,火箭升腾,在不到两分钟的时间里消失得无影无踪。世界上第一颗人造卫星发射成功了。这颗卫星重83.6千克,在密封的铝壳内装着一只化学电池、一只温度计、一台双频率小型发报机。尽管这颗“小星”在天空不过逗留了92天,但它却“推动”了整个地球,推动了各国发展空间技术的步伐。1957年11月3日,为了给载人航天预作试验,苏联又发射了第一颗载有名叫“莱依卡”的小狗乘坐的“卫星2号”人造地球卫星。1958年1月30日,美国首次发射人造地球卫星成功。过了两年,美国人把一颗覆有铝膜的直径约30米的气球卫星“回声1号”发射到离地球约1,600公里高度的圆形轨道上进行通信试验。1962年7月和12月,美国发射“电星”和“中继1号”通信卫星,进行了电话和电视传输试验。此后,法国、德国、日本、中国、英国也相继进入发射试验通信卫星国家的行列。值得一提的是,我国1970年4月24日首次成功地发射了“东方红1号”卫星,卫星上发出的《东方红》乐曲声响彻太空。

 
    早期的人造卫星为非同步轨道卫星,且只能在轨道上运行几个星期或几个月.“东方一号”就只运行了62天。1964年8月由美国发射了世界上第一颗试验地球同步通信卫星—“同步3号”卫星。当年10月,这颗卫星把东京奥运会的比赛实况电视节目传送到美国,让人们大饱眼福。同步卫星是被发射到赤道上空离地面约36,000公里处。在这个高度.卫星环绕地球的速度与地球自转速度是一致的,从地球上看,卫星在空中静止不动,所以又被称为静止轨道卫星,它可实现每天24小时不间断通信。中国的第一颗自行研制的通信卫星也于1984年4月8日晚成功地射入地球同步轨道。
    同步卫星在天空中相对于地球静止不动,这样就可以将地面上的发射天线“搬到”同步卫星上。由于天线“站得高”,可以覆盖相当大的地球范围,同步卫星利用其星载转发器,将地面卫星上行站定向传输给卫星的电磁波信号进行放大后向地球以下行频率发射。一颗同步卫星的通信范围大约可以覆盖地球表面的三分之一地区。目前同步卫星的下行频率分为C波段和Ku波段。一般C波段的下行频率为3.7Ghz到4.2Ghz,分为24个频道,为了避免干扰,24个频道的电磁波的振动方向分为促垂直和水平两种,要求地面卫星接收的高频头方向与此一致。Ku波段下行频率更高,达到10.7Ghz到12.7Ghz a频率越高,携带的能量越大,所需地面卫星接收天线的口径也越小,Ku天线的直径目前普遍小于1米。
    卫星电视由于其覆盖面积广,很快就成为现代远程教育的主力军。我国在1986年成立了中国教育电视台,成立之初就采用了租用国外卫星的方式广播,现在,已经发展到了拥有三个频道(含山东教育电视台)。特别是近年来,各普通高校大举进人远程教育领域后,原来电大为主的局面很快被打破。清华大学租用105.5度亚洲二号播出课程,原华西医科大学利用卫星培训西藏医务人员。2001年1月,中国教育电视台成立卫星宽带网,提供了视频、音频广播和数据传输,更把卫星广播在现代远程教育中的应用推向了一个顶峰。
    可以说,远程教育的发展离不开广播,正因为有了广播技术,才使“没有围墙的大学”成为现实。
                           (摘自《现代远程教育研究》 杨永其


  发布:教育技术中心