流媒體技術(shù)在高校教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

　　摘要：隨著多媒體技術(shù)在高校教學(xué)應(yīng)用中的不斷深入，簡單的演示文稿教學(xué)方式已不能適應(yīng)高校教學(xué)任務(wù)的需求。突破固有框架，借鑒其他技術(shù)手段，搭建更實用更便捷的教學(xué)系統(tǒng)，已經(jīng)成為高校教育改革的首要任務(wù)。流媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)異步傳輸技術(shù)的發(fā)展，為科技整合教育資源提供了一個方向。利用流媒體技術(shù)把教師的現(xiàn)場視頻推送到學(xué)生客戶端，客戶端再利用異步傳輸技術(shù)把學(xué)生的意見實時發(fā)送到教師端，讓授課教師根據(jù)反饋信息及時改變授課方案，完成授課過程由傳統(tǒng)填鴨式向?qū)崟r互動式的轉(zhuǎn)變。
　　關(guān)鍵詞：流媒體；互聯(lián)網(wǎng)；異步傳輸；互動教學(xué)；教育資源整合
　　中圖分類號：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6801-03
　　1 概述
　　目前的高校教學(xué)，大多以課堂播放演示文稿的方式進(jìn)行，這雖然利用了現(xiàn)代多媒體技術(shù)，對提高課堂效率有一定的作用，但課件過于程式化、忽略學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性、不能和學(xué)生進(jìn)行有效的互動，這些都掩蓋了多媒體技術(shù)的優(yōu)勢，并沒有從根本上改變傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式?；谶@一現(xiàn)狀，本文設(shè)計了一套即時互動的教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于流媒體服務(wù)器推送技術(shù)設(shè)計，輔助互聯(lián)網(wǎng)異步傳輸技術(shù)，把教師現(xiàn)場教學(xué)和學(xué)生線上反饋緊密結(jié)合，實現(xiàn)以學(xué)生為主體的新的互動教學(xué)方案。
　　2 流媒體技術(shù)簡介
　　流媒體技術(shù)也稱流式媒體技術(shù)，它不是一種單一的技術(shù)，而是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及音視頻技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，主要應(yīng)用在在線會議、網(wǎng)絡(luò)直播等實時數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中。它的傳輸原理是將音視頻媒體編碼壓縮為一系列壓縮包，由服務(wù)器推送到用戶計算機(jī)，或由用戶計算機(jī)向服務(wù)器提交拉傳遞申請，最終實現(xiàn)從服務(wù)器到計算機(jī)連續(xù)、實時的數(shù)據(jù)傳送。這一過程只需要用戶端計算機(jī)緩存足夠就可以開始播放，而不必下載完整個文件。這種技術(shù)不僅使啟動延時大幅度地縮短，而且對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也大大降低。
　　流媒體技術(shù)的傳輸協(xié)議主要有兩種，一種是實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議RTP（Real-timeTransportProtocol） ，主要用來傳輸具有實時特點(diǎn)的數(shù)據(jù)；一種是實時傳輸控制協(xié)議RTCP（Real-timeTransportControlProtocol），主要用來控制服務(wù)質(zhì)量，并在進(jìn)行的會話里傳送參與方的信息。它們是由IETF（Intemet Engineering Task Force）的音視頻工作組于1996年制訂的，主要是為了彌補(bǔ)互聯(lián)網(wǎng)帶寬不足和服務(wù)質(zhì)量控制機(jī)制微弱的局限性。RTP和RTCP配合使用能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。
　　流媒體傳輸方式又分為兩種，一種是順序流式傳輸，即錄制拉傳遞，它適合于發(fā)布供用戶點(diǎn)播的音視頻信息，非同步；另一種是實時流式傳輸，即實況推傳遞，它適合發(fā)布在線同步直播的音視頻信息。
　　在運(yùn)用流媒體技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時，文件要采用一定的編碼格式，不同格式需要用不同的播放器來播放，目前主要有三種主流格式，一是微軟的ASF，這類文件的后綴是.asf和.wmv，可以用操作系統(tǒng)自帶的播放器Media Player播放；二是RealNetworks公司的RealMedia，它包括RealAudio、RealVideo和RealFlash三類文件，文件的后綴是.rm，對應(yīng)的播放器是RealPlayer；最后是蘋果公司的QuickTime，這類文件擴(kuò)展名通常是.mov，它可以用QuickTime來播放。
　　3 系統(tǒng)設(shè)計
　　3.1 總體結(jié)構(gòu)
　　本系統(tǒng)主要包括流媒體模塊和交互模塊兩部分。流媒體模塊是系統(tǒng)的核心，主要完成對課件、現(xiàn)場視頻等教學(xué)文件的采集、存儲和廣播功能。交互模塊負(fù)責(zé)把流媒體模塊存儲的數(shù)據(jù)源形象化的展示在界面上，同時負(fù)責(zé)即時交流功能，讓學(xué)生和教師實時溝通，完成互動教學(xué)。總體流程圖如圖1所示。
　　3.2 流媒體模塊
　　流媒體模塊主要分為信息源的采集存儲和廣播發(fā)布兩個過程。
　　信息源的采集存儲過程采用微軟公司的Windows Media Encoder軟件，流媒體的編碼格式為ASF。該軟件可以捕捉采集卡、電腦桌面、輔助音視頻采錄設(shè)備等多種終端，操作簡單，發(fā)布迅捷。但單純的教室現(xiàn)場視頻和桌面采集還是不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，制作豐富多彩的多媒體課件勢在必行。利用微軟公司的Movie Maker和PowerPoint的Producer組件可以很方便的制作包括字幕、特效、復(fù)雜框架的多媒體演示文稿等在內(nèi)的形式多樣的展示文件。把這些制作好的多媒體文件和現(xiàn)場視頻通過Windows Media Encoder軟件編碼存儲到流媒體服務(wù)器上，就可以進(jìn)行實時廣播和點(diǎn)播工作。
　　流媒體服務(wù)器負(fù)責(zé)媒體源的廣播和發(fā)布，它的架設(shè)離不開Windows Media Server。這款軟件是微軟服務(wù)器系統(tǒng)組件之一，用戶手動添加系統(tǒng)組件即可完成安裝。架設(shè)好的服務(wù)器還需要添加發(fā)布點(diǎn)之后，才能進(jìn)行流媒體的播放功能。流媒體站點(diǎn)的發(fā)布有廣播和點(diǎn)播兩種類型。本系統(tǒng)在課上時間使用廣播類型發(fā)布，把教師制作好的多媒體文件和現(xiàn)場的音視頻等內(nèi)容實況發(fā)送到服務(wù)器上，同時廣播推送到學(xué)生端，并根據(jù)交互模塊反饋的信息及時進(jìn)行授課內(nèi)容的調(diào)整；課下時間則采用點(diǎn)播類型發(fā)布，學(xué)生可自行選擇要學(xué)習(xí)的課程。流媒體站點(diǎn)發(fā)布完成之后，就可以使用系統(tǒng)自帶的Media Player軟件進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)。
　　該系統(tǒng)交互模塊會設(shè)計更便捷更友好的網(wǎng)頁客戶端界面，減少觀看操作的步驟。
　　3.3 交互模塊
　　交互模塊負(fù)責(zé)把流媒體模塊的數(shù)據(jù)源形象化的展示在界面上，同時負(fù)責(zé)交互功能，讓學(xué)生和教師實時溝通，教師端也可以屏蔽這一功能。
　　該模塊主要采用網(wǎng)頁異步傳輸技術(shù)，對互動數(shù)據(jù)進(jìn)行同步傳送。網(wǎng)頁異步傳輸技術(shù)即Ajax技術(shù)，它是一種利用JS進(jìn)行服務(wù)器交互的新的網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)，利用它可以使用戶通過瀏覽器直接與服務(wù)器進(jìn)行通信，而不用重新加載整個頁面，從而減輕服務(wù)器的通信量，使交互界面實時友好。關(guān)鍵代碼如下。
　　3.4 系統(tǒng)框架
　　該系統(tǒng)目前已完成主要的模塊設(shè)計和整合，系統(tǒng)框架如圖2所示。
　　左側(cè)框架為演示文稿展示模塊，該區(qū)域可以實時的顯示教師端機(jī)器采集的流媒體，包括桌面操作、音視頻文件的播放等；
　　右側(cè)框架的上半部分為教室現(xiàn)場模塊，包括黑板板書、投影播放等等，也包括該課程的簡介；
　　右側(cè)框架的下半部分，課上時間為實時交互模塊，該模塊模仿在線留言的方式，把學(xué)生的反饋實時的發(fā)送到教師端，教師可以根據(jù)反饋及時增加知識或修改課件，教師端可以屏蔽該功能，屏蔽之后該區(qū)域可以顯示課后作業(yè)等信息。課下時間該部分為課程選擇模塊，學(xué)生可以根據(jù)自己的進(jìn)度和興趣選擇自己喜歡的課程，選擇之后，文稿展示模塊和教室現(xiàn)場模塊會顯示之前現(xiàn)場錄制的或者線下制作的學(xué)習(xí)資料，供學(xué)生學(xué)習(xí)。
　　4 結(jié)論
　　該系統(tǒng)借鑒和融合視頻會議流媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)異步傳輸技術(shù)，打破多媒體教學(xué)的固有思維，變被動為主動，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與性，從而提高課堂效率。這種充分利用高新科技力量，借鑒各行業(yè)前沿技術(shù)，整合教育資源，實現(xiàn)教育教學(xué)方式由傳統(tǒng)填鴨式向?qū)崟r互動式轉(zhuǎn)變的方案，為高校教育改革提供了一種新的可能。
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