IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)及其在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

蘇州絲綢中等專業(yè)學(xué)校 王琪華

一、引言

隨著我國社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于受教育的要求越來越高，教育的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的學(xué)校教育模式和教學(xué)方式已經(jīng)不能很好地滿足人們的需求。這為遠(yuǎn)程教育的發(fā)展帶來了新的機遇，同時也提出了更高的要求。

目前，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的模式主要有三種：(1)基于廣播電視的實現(xiàn)方案：系統(tǒng)由主播教室、遠(yuǎn)程教室和廣播電視通信網(wǎng)絡(luò)組成，多個遠(yuǎn)程教室的學(xué)生可以同時收看相同主講教師的課程。(2)基于Internet的實現(xiàn)方案：采用瀏覽器/服務(wù)器模型，綜合應(yīng)用Web、ftp、BBS、E-mail等各種Internet服務(wù)來滿足教學(xué)的需要。此系統(tǒng)是非實時的教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生可以自主的選擇時間、地點上網(wǎng)，通過瀏覽器連接到Web服務(wù)器上瀏覽教學(xué)內(nèi)容、提交完成的作業(yè)或向老師提出在學(xué)習(xí)中遇到的問題。(3)基于網(wǎng)絡(luò)視頻會議的實現(xiàn)方案：系統(tǒng)由主播教室、遠(yuǎn)程教室和計算機通信網(wǎng)絡(luò)組成。主播教室中的教師和遠(yuǎn)程教室的學(xué)生之間通過網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)進行實時的教學(xué)活動，具有雙向互動性。[1]由于視頻直觀、形象、生動、感染力強，借助于網(wǎng)絡(luò)進行信息的傳輸，這對于發(fā)展遠(yuǎn)程教育，提高教學(xué)質(zhì)量，是一種較為理想的教學(xué)系統(tǒng)。

二、基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)

(一)IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多種模式，從整體的架構(gòu)上看，它們的組成大同小異，其區(qū)別主要是傳輸方式的不同，以及多點控制單元(Multipoint Control Unit，簡稱MCU)的不同。基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從整體結(jié)構(gòu)上看，基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)主要由授課點、控制中心、教學(xué)管理中心以及學(xué)習(xí)點組成。

授課點是教育信息的始發(fā)地，主播教室裝有攝像機、話筒等音、視頻采集設(shè)備，負(fù)責(zé)將主講教師的講授信息經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸出去?？刂浦行氖窍到y(tǒng)的心臟，它由多點控制單元(MCU)和視頻會議管理軟件組成，對網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)運行起到監(jiān)控作用。教學(xué)資源管理中心主要是負(fù)責(zé)記錄教學(xué)情況，為學(xué)生提供必要的學(xué)習(xí)資源，還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，實現(xiàn)個別化教學(xué)。學(xué)習(xí)點負(fù)責(zé)將接收到的信息發(fā)送到每個學(xué)生使用的電腦上，學(xué)生可以通過電腦與教師進行實時的交互，并可以通過網(wǎng)絡(luò)尋找到更多的教學(xué)資源，實現(xiàn)學(xué)習(xí)的最優(yōu)化。[2]

(二)系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

基于IP的網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)采用H.323多媒體通信協(xié)議。在主播教室中，當(dāng)授課老師在講課時，音頻和視頻采集設(shè)備，就對現(xiàn)場的實況進行錄制，經(jīng)過處理后由IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)組CU，只要在學(xué)生多媒體電腦上安裝好系統(tǒng)支持的客戶端軟件，通過IP網(wǎng)絡(luò)向MCU進行注冊后，成為其中的一員，就可以參與到系統(tǒng)建立的模擬教室，進行課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。學(xué)生如果要提問或回答問題，他們的圖像和聲音也會被切換到授課教室和所有其它的學(xué)習(xí)點。這樣，老師就可以通過視頻和學(xué)生進行“面對面”的交流了。

(三)H.323多媒體通信協(xié)議

1996年，國際電信聯(lián)盟(ITU)制定了H.323標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了各種獨立設(shè)備、個人計算機技術(shù)以及各種類型的視頻會議系統(tǒng)。它涉及音頻、視頻以及數(shù)據(jù)在基于IP的網(wǎng)絡(luò)上的通信。

基于H.323協(xié)議的通信系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)守、終端、IP網(wǎng)絡(luò)以及多點控制單元組成。終端是提供實時通信的客戶端，必須支持軟件控制、編解碼等功能。網(wǎng)關(guān)用于實現(xiàn)與非H.323終端的連接。網(wǎng)守執(zhí)行地址的翻譯、呼叫控制、帶寬控制、域管理等功能。多點控制單元用于支持三點或多點之間的用戶會話。[3]

(四)MCU的功能和作用

多點控制單元(MCU)作為整個系統(tǒng)的中心具有管理功能，支持多個教室同時上課、創(chuàng)建新的課堂和刪除原有課堂等，保證各個課堂之間互不干擾，每個課堂內(nèi)部構(gòu)成一個相對獨立的子系統(tǒng)，并對課堂成員及其信息進行管理。同時作為教學(xué)組織者控制教學(xué)的工具，它在老師和學(xué)生的終端建立起一點到多點的聯(lián)系，以便于組織者實時監(jiān)控教學(xué)的全過程，及時解決教學(xué)中出現(xiàn)的各類問題。

三、基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)的功能和特點

基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)，能夠模擬傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)境，可以讓學(xué)生與教師進行實時交互；可以靈活地調(diào)用各種學(xué)習(xí)資料；通過電子黑板，可以向?qū)W生公布授課內(nèi)容，顯示實驗結(jié)果，并可將疑難問題的答案予以公布。從滿足應(yīng)用需求和系統(tǒng)發(fā)展角度來看，基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)需要提供以下功能和特點：

1.友好的人機交互界面。系統(tǒng)的主要應(yīng)用對象為教與學(xué)雙方，需要滿足不同專業(yè)、不同學(xué)術(shù)層次人員的應(yīng)用需求，這就需要該系統(tǒng)不僅擁有良好的功能，還需要有大眾化、友好的操作界面，使用戶能在盡可能短的時間內(nèi)掌握并熟練使用該系統(tǒng)，減少前期的適應(yīng)時間。

圖1 基于網(wǎng)絡(luò)視頻會議的遠(yuǎn)程教育技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.組播功能。組播是一種基于網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備實現(xiàn)的分組廣播的數(shù)據(jù)傳輸方式。組播數(shù)據(jù)傳輸時，服務(wù)器可以將一個數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備復(fù)制的方法同時分組發(fā)送給多個需要接收的客戶端，節(jié)目可以在有限的網(wǎng)絡(luò)主干帶寬下實現(xiàn)盡可能多的用戶同時在線觀看。組播功能可以較大程度的提高系統(tǒng)使用效率，擴大遠(yuǎn)程教育的規(guī)模。

3.良好的兼容和擴展能力。由于教學(xué)的復(fù)雜性和特殊性，網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用還不十分成熟。因此要求系統(tǒng)在組建的時候，要充分考慮其兼容性和擴展能力，避免在后期建設(shè)中出現(xiàn)重復(fù)投資或浪費資源的現(xiàn)象。

4.完善的管理、控制功能。在整個教學(xué)過程中教師要擁有對學(xué)生學(xué)習(xí)的管理控制權(quán)限，以保證課堂教學(xué)的正常進行。同時擁有完善的管理功能也有助于相關(guān)部門對受教育者進行統(tǒng)一管理、規(guī)劃，盡可能的讓受教育者享受優(yōu)質(zhì)、高效的教育服務(wù)。

四、應(yīng)用基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)開展遠(yuǎn)程教育的優(yōu)勢

首先，基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)的建設(shè)費用、運行成本都較低廉。在我國大部分地區(qū)，高等學(xué)校的局域網(wǎng)已經(jīng)建設(shè)并普及，到2005年底，全國已有90%的高校建成校園網(wǎng)[4]。系統(tǒng)的建設(shè)是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下進行，可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的費用。

其次，網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)可有效地提高遠(yuǎn)程教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程教育模式中，缺少必要的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和監(jiān)督，學(xué)生的學(xué)習(xí)依賴于其主動性和自制力，同時缺乏必要的視頻，使學(xué)習(xí)顯得枯燥無味?；贗P網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)的遠(yuǎn)程教育符合人們的記憶規(guī)律。心理學(xué)家實驗表明，運用聽覺、視覺以及視聽結(jié)合記憶相同的內(nèi)容，記憶率存在明顯差異，結(jié)果如表1所示。

由上表可看出，兼用聽覺和視覺感受器官接受信息，記憶率最為持久，學(xué)習(xí)效果最好。網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)很好的利用了這一點，視聽并用，激發(fā)了人的學(xué)習(xí)潛能，提高了遠(yuǎn)程教育的教學(xué)質(zhì)量。

五、應(yīng)用IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)開展遠(yuǎn)程教育需要解決的問題

雖然IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議技術(shù)是發(fā)展遠(yuǎn)程教育的一個很好的選擇，但是由于技術(shù)條件的限制，其發(fā)展還不夠成熟，在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用中還存在以下問題：

1.雖然國家正在進行遠(yuǎn)程教育標(biāo)準(zhǔn)化的制定，但是還很不完善，存在著各種系統(tǒng)的兼容性問題。沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制約了大范圍的推廣與應(yīng)用，從而影響現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展。

2.網(wǎng)絡(luò)傳輸速度得不到保證。由于需要傳輸?shù)牟粌H僅是普通的文字資料、簡單的課件演示，而且有動態(tài)的視頻圖像、有聲音等多媒體信息。這些數(shù)據(jù)流量大，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高。因此建設(shè)高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)，是IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中廣泛應(yīng)用的重要前提。

3.由于我國經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，以及地理條件的限制，東西部地區(qū)遠(yuǎn)程教育的發(fā)展水平差距很大，而且西部多山區(qū)，很難在西部地區(qū)普及這種網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育模式。[6]

六、結(jié)束語

計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，為IP網(wǎng)絡(luò)視頻會議技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用提供了更廣闊的前景，大力發(fā)展和應(yīng)用，可以促進我國教育規(guī)模的擴大和教育質(zhì)量的提高，利于全民綜合素質(zhì)的進步，促進人才競爭力的提升，實現(xiàn)教育的跨越式發(fā)展。

[1]劉慶祥.網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)——一種現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育解決方案[J].荊州師范學(xué)院學(xué)報,2002,5:116.

[2]楊軍.基于視頻會議系統(tǒng)遠(yuǎn)程虛擬教室的探討[J].廣州航海高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2004,1:46-48.

[3]辛強,張慶.視頻會議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)縱覽[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2006,1:36-37.

[4]底潔.科技司長謝煥忠:教育跨越式發(fā)展有賴信息化[OL].http://tech.sina.com.cn/it/2006-02-17/1829844778.shtml.

[5]陳琳.現(xiàn)代教育技術(shù)(第2版)[M].南京:河海大學(xué)出版社,2002,5.

[6]王阿木,趙喜明.視頻會議系統(tǒng)及其在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育,2003,2:49-51.