信息化校園中視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的建設(shè)與思考

董 姣

自2002年教育部下發(fā)了《關(guān)于在中小學(xué)實(shí)施“校校通”工程的通知》，十年來(lái)，以校園網(wǎng)、城域網(wǎng)為主要形式的校園信息化建設(shè)得到了空前的發(fā)展。但是，在校園信息化的建設(shè)過(guò)程中，卻一直存在著“重硬件輕軟件”“重?fù)碛休p應(yīng)用”的現(xiàn)象。在教育界廣為流傳的“有路無(wú)車(chē)、有車(chē)無(wú)貨、有貨無(wú)規(guī)”的說(shuō)法，則從一個(gè)側(cè)面反映了信息化校園的現(xiàn)狀：花費(fèi)了大量的財(cái)力和人力建設(shè)了設(shè)施齊全的校園網(wǎng)，購(gòu)置了應(yīng)用軟件，卻不能有效地服務(wù)于教學(xué)，提升教學(xué)質(zhì)量。其實(shí)，筆者以為校園的信息化建設(shè)就像城市的交通建設(shè)一樣，路、車(chē)、貨、交通規(guī)則四者缺一不可。筆者就以我校視頻資源庫(kù)的建設(shè)為例，來(lái)闡述這一觀點(diǎn)。

一、 學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀—“路的情況”

我校在2009年6月開(kāi)始的校園網(wǎng)三期改造工作中，每個(gè)教室、實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)房、辦公室、會(huì)議室、圖書(shū)館都設(shè)有信息點(diǎn)，全校范圍共有500多個(gè)信息點(diǎn)，電子閱覽室和計(jì)算機(jī)房都配備了多媒體電腦，同時(shí)學(xué)校建立了與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑連接的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)覆蓋了包括行政樓、教學(xué)樓、大禮堂、體育館、操場(chǎng)在內(nèi)的整個(gè)校園。

目前，我校已建立了一個(gè)以Cisco 6509交換機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)千兆以太為主干、百兆交換到桌面的校園網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在邏輯層上采用三層交換技術(shù)，將全校信息點(diǎn)按工作的性質(zhì)劃分成8個(gè)子網(wǎng)。在信息中心機(jī)房，配備了4臺(tái)DELL R710服務(wù)器作為主服務(wù)器，選用WINDOWS 2003 Server作為服務(wù)器操作系統(tǒng)。這樣的劃分，使得我校網(wǎng)絡(luò)在性能上保障了對(duì)圖像、語(yǔ)音、視頻等數(shù)據(jù)較好的傳輸效果，“路”是暢通的。

二、 建設(shè)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)—“車(chē)的建造”

1.建設(shè)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的由來(lái)

2009年10月我校“校校通”的改造工作剛剛完成，可問(wèn)題也緊隨著凸現(xiàn)出來(lái)：學(xué)生們聰明、好學(xué)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)有著濃厚的興趣，但不少學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的興趣和學(xué)校建設(shè)信息化校園的初衷出現(xiàn)了錯(cuò)位，80%以上的學(xué)生上網(wǎng)是熱衷于看電影、玩網(wǎng)絡(luò)游戲、聊天。通過(guò)找這些學(xué)生談話(huà)筆者了解到：學(xué)生是想通過(guò)上網(wǎng)學(xué)習(xí)知識(shí)的，可適合高中生學(xué)習(xí)的網(wǎng)站寥寥無(wú)幾……

通暢的信息大道上必須有車(chē)跑！筆者在全校范圍內(nèi)做了問(wèn)卷調(diào)查，根據(jù)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)設(shè)備現(xiàn)狀，最終決定充分利用校園網(wǎng)帶寬優(yōu)勢(shì)和數(shù)字影音技術(shù)，建設(shè)一個(gè)以數(shù)字影音制作、點(diǎn)播、下載、學(xué)習(xí)、交流為特點(diǎn)的校園視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。

我們將校園視頻點(diǎn)播系統(tǒng)做了如下界定：視頻點(diǎn)播系統(tǒng)將各種視頻資源轉(zhuǎn)換為可處理的視頻文件，包括課堂教學(xué)使用的多媒體課件、各類(lèi)實(shí)驗(yàn)錄像、講座視頻、活動(dòng)錄像等在內(nèi)的視頻資源都可以通過(guò)視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并分類(lèi)存放，構(gòu)成校園視頻資源庫(kù)；視頻點(diǎn)播系統(tǒng)提供視頻點(diǎn)播服務(wù)，學(xué)生或教師通過(guò)聯(lián)網(wǎng)終端利用視頻點(diǎn)播服務(wù)從資源庫(kù)中自主選取視頻觀看。

視頻點(diǎn)播具有如下特點(diǎn)：

(1)視頻信息獲取是主動(dòng)和可控的；

(2)視頻信息可以無(wú)損使用；

(3)視頻信息可并發(fā)使用。

因此，視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是雙向多媒體教育的需要，是教育資源網(wǎng)絡(luò)化的需要，是個(gè)性化教學(xué)的需要。

2.建設(shè)目標(biāo)和指導(dǎo)思想

(1)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下的系統(tǒng)功能：①提高學(xué)校教學(xué)資源利用率，能夠?qū)W(xué)校內(nèi)零散分布的各類(lèi)多媒體教學(xué)資源充分利用起來(lái)，為教育教學(xué)服務(wù)；②具有良好的交互性，能夠?yàn)楦黝?lèi)用戶(hù)提供充分的交互信息；③具有良好的管理便利性，能夠?yàn)楣芾韱T提供用戶(hù)管理、資源添加、分類(lèi)、編輯、轉(zhuǎn)換等功能；④具有較好的通用性，能夠支持多種流媒體格式文件的播放；⑤具有較高的檢索率，為用戶(hù)查找視頻資源提供多種檢索方式。

(2)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)建設(shè)的指導(dǎo)思想：適合我校教學(xué)實(shí)際，最大限度實(shí)現(xiàn)資源共享，節(jié)約投資。

3.建設(shè)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的方案選擇

基于上述指導(dǎo)思想，在建設(shè)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)之初，筆者做了詳細(xì)的調(diào)查研究，就技術(shù)層面而言，市場(chǎng)上一般采用兩種視頻點(diǎn)播解決方案。

方案一：采用專(zhuān)業(yè)的視頻服務(wù)器和視頻點(diǎn)播軟件[2]。這種解決方案的特點(diǎn)是系統(tǒng)的整體性能和可擴(kuò)展性都比較好，但是價(jià)格非常昂貴；

方案二：采用通用服務(wù)器+基于IIS的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)[3]。

與方案一相比，方案二不需要專(zhuān)業(yè)的視頻服務(wù)器，大大降低了成本；在性能上，由于基于IIS的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的WWW技術(shù)，因此易用、高效、便捷，適合校園網(wǎng)上的多用戶(hù)并發(fā)點(diǎn)播，并且在每路視頻小于1 Mbps的流量下，普通的百兆網(wǎng)就可以同時(shí)服務(wù)幾百個(gè)用戶(hù)的并發(fā)點(diǎn)播。因此，盡管與方案一相比存在一定差距，但已足夠滿(mǎn)足學(xué)校應(yīng)用范圍的功能需求，故我校視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的建設(shè)確定采納方案二的體系結(jié)構(gòu)。

4.結(jié)合我校實(shí)際確定建設(shè)方案

視頻點(diǎn)播系統(tǒng)是由客戶(hù)端、中間服務(wù)層、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)三層結(jié)構(gòu)組成[4]。

客戶(hù)端：客戶(hù)端采用標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器和RealPlayer播放器。

中間服務(wù)層：中間服務(wù)層集成了RealNetworks公司的RealServer 進(jìn)行多媒體流的分發(fā)和IIS提供WWW服務(wù)。

后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)：支持SQLSERVER，ORACLE，MYSQL多種數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)與學(xué)校原有信息化平臺(tái)兼容，包含學(xué)生基本信息表、教師基本信息表、用戶(hù)管理表、管理員信息表、友情交流信息表、視頻資源詳細(xì)信息表、視頻信息表等。

了解到這些技術(shù)資料以后，筆者決定嘗試?yán)镁W(wǎng)上的免費(fèi)軟件來(lái)制作我校的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)。在經(jīng)過(guò)多次嘗試以后，選擇了美萍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)這樣一個(gè)免費(fèi)軟件。

5.系統(tǒng)模塊劃分

借助美萍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，我們將學(xué)校視頻點(diǎn)播系統(tǒng)劃分為以下五個(gè)模塊。

視頻播放模塊：用戶(hù)登錄后，可以根據(jù)需要選取相應(yīng)的類(lèi)別，查看視頻資源列表，并點(diǎn)選相應(yīng)的視頻資源進(jìn)行播放查看。

管理模塊：為管理員提供管理員密碼驗(yàn)證和管理權(quán)限，可以對(duì)資源庫(kù)用戶(hù)進(jìn)行管理和權(quán)限分配，對(duì)視頻資源類(lèi)別進(jìn)行劃分，對(duì)視頻資源進(jìn)行增加、轉(zhuǎn)換、刪除等操作。

檢索模塊：為用戶(hù)和管理員提供檢索服務(wù)，包括精確檢索、分類(lèi)檢索、模糊檢索等，幫助用戶(hù)快速檢索到相應(yīng)的視頻。

友情交流模塊：提供視頻資源點(diǎn)評(píng)留言、用戶(hù)通知等服務(wù)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊：記錄用戶(hù)登錄情況、視頻播放情況等，并將信息記入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)在管理員界面中進(jìn)行匯總反饋，在用戶(hù)界面進(jìn)行播放記錄反饋。

6.關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)要點(diǎn)

問(wèn)題一：免費(fèi)視頻點(diǎn)播軟件的通病是在視頻點(diǎn)播時(shí)進(jìn)度條不能拖拉，也就是說(shuō)，一部60分鐘的視頻資源，用戶(hù)看了30分鐘后有事離開(kāi)，下次再看必須從頭再來(lái)。與專(zhuān)業(yè)軟件可隨意拖拉觀看的水平相比，這個(gè)缺陷是不能容忍的。

解決方法：采取了以免費(fèi)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)為前臺(tái)，Real Server為后臺(tái)的構(gòu)架，將免費(fèi)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的直觀、易操作、可檢索、可交互，與后臺(tái)的Real Server可拖拉播放功能通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行整合，解決了這一難題。

問(wèn)題二：我校校園網(wǎng)為了避免廣播風(fēng)暴，保證數(shù)據(jù)安全，采用VLAN技術(shù)將整個(gè)校園網(wǎng)劃分成8個(gè)網(wǎng)段，即教師電腦、學(xué)生機(jī)房、電子閱覽室、教導(dǎo)處和校長(zhǎng)室分屬于不同的網(wǎng)段。這就為視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的全網(wǎng)覆蓋帶來(lái)了難題：視頻點(diǎn)播系統(tǒng)僅能在一個(gè)網(wǎng)段中使用，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)最初的目標(biāo)—師生互動(dòng)。而網(wǎng)上也沒(méi)有任何解決此類(lèi)問(wèn)題的相關(guān)資料可供參考，另外在進(jìn)一步調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的商業(yè)軟件亦無(wú)法解決跨VLAN 問(wèn)題。

解決方法：對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)跨VLAN的訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題，筆者將研究的目標(biāo)鎖定在局域網(wǎng)的核心設(shè)備—交換機(jī)上。交換機(jī)是劃分和管理VLAN的設(shè)備，筆者采用CISCO公司的交換機(jī)提供的一種解決方式：IP Access Lists（IP訪(fǎng)問(wèn)列表）。通過(guò)交換機(jī)的指令語(yǔ)法，為視頻點(diǎn)播服務(wù)器在交換機(jī)上作了一個(gè)特殊的訪(fǎng)問(wèn)列表，指定其數(shù)據(jù)是否能被其他網(wǎng)段中的客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)和接受。據(jù)此，在維持原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變的情況下，成功地實(shí)現(xiàn)了視頻點(diǎn)播系統(tǒng)跨VLAN播放。

7.測(cè)試情況

我們?cè)谛@網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行了視頻點(diǎn)播測(cè)試：100個(gè)學(xué)生同時(shí)點(diǎn)播，每個(gè)客戶(hù)端在350 Kbps的負(fù)載狀況下，服務(wù)器的CPU利用率不超過(guò)30%，內(nèi)存和IO都很輕松，每個(gè)客戶(hù)端仍能取得比較流暢的效果，真正實(shí)現(xiàn)Web環(huán)境下的實(shí)時(shí)全屏點(diǎn)播，做到了花費(fèi)數(shù)萬(wàn)元購(gòu)買(mǎi)的軟件所能做到的一切。

三、 視頻資源庫(kù)的建設(shè)與管理

視頻點(diǎn)播系統(tǒng)建設(shè)完畢以后，接下來(lái)的任務(wù)就是建立視頻資源庫(kù)。

1.視頻資源庫(kù)的建立與組成

(1)視頻資源的分類(lèi)

將視頻資源分類(lèi)，有利于客戶(hù)查詢(xún)和管理員維護(hù)、更新。根據(jù)學(xué)校目前情況，將視頻資源分成以下幾類(lèi)。

課程類(lèi)：各學(xué)科優(yōu)秀教師的講座、教案實(shí)錄、教學(xué)錄像、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)示范等，學(xué)生可以按照自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，對(duì)點(diǎn)播的內(nèi)容進(jìn)程進(jìn)行控制，以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

課件類(lèi)：各學(xué)科教師的多媒體課件，學(xué)生可以下載自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí)。

學(xué)?；顒?dòng)（德育類(lèi)）：每次學(xué)校大型活動(dòng)，如軍訓(xùn)、學(xué)農(nóng)、校運(yùn)動(dòng)會(huì)等的錄像。

科技創(chuàng)新活動(dòng)類(lèi)：學(xué)校創(chuàng)新素養(yǎng)培育項(xiàng)目的相關(guān)講座、校內(nèi)創(chuàng)新項(xiàng)目評(píng)審視頻、學(xué)生科技講壇等，并按照科技創(chuàng)新項(xiàng)目劃分為數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、機(jī)器人、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。

人文科學(xué)類(lèi)：如Discovery等優(yōu)秀的視頻資源。

影視類(lèi)：最新的電影、電視連續(xù)劇和學(xué)生喜愛(ài)的動(dòng)畫(huà)片等，可以極大地豐富學(xué)生們的課余文化生活。

(2)視頻資源的數(shù)字化

目前學(xué)校的視頻教學(xué)資源已經(jīng)是數(shù)字視頻。在采集視頻時(shí)通過(guò)視頻捕捉卡從攝像機(jī)中采集MPEG格式數(shù)字視頻。目前，我校的視頻資源以MPEG文件、AVI文件和MOV文件為主。這三種視頻文件均可以使用暴風(fēng)影音、Windows Media Player、QuickTime等播放器播放，因此，實(shí)現(xiàn)視頻資源在聯(lián)網(wǎng)終端的播放是沒(méi)有障礙的。但是，由于這三種視頻文件的信息量較大，因此，一方面需要為視頻資源的存放提供較大的存儲(chǔ)設(shè)備，另一方面也要考慮視頻信息的實(shí)時(shí)播放。對(duì)此，學(xué)校為視頻點(diǎn)播系統(tǒng)提供了專(zhuān)門(mén)的服務(wù)器用以存放視頻資源，并提供視頻服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)點(diǎn)播服務(wù)，視頻播放采用流媒體文件格式，以避免MPEG等文件在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的延時(shí)問(wèn)題及需要下載到本地后才能播放的問(wèn)題。流媒體采用流式傳輸方式，不需要像MPEG文件那樣要等到整個(gè)文件全部下載完畢后才能夠觀看，并且具有較高的壓縮比，能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)文件的分段傳輸，視頻文件在播放時(shí)，剩余的文件部分在后臺(tái)繼續(xù)下載，這就是邊下載邊播放。常見(jiàn)的流媒體視頻格式文件包括RM格式、ASF格式等，使用繪聲繪影、格式工廠等軟件能夠輕松將MPEG等文件轉(zhuǎn)換為RM格式文件。

(3)網(wǎng)上視頻資源的篩選

在現(xiàn)今的因特網(wǎng)上，有很多好的教學(xué)網(wǎng)站和教學(xué)資源庫(kù)，里面有很多現(xiàn)成的MPEG文件、RM和ASF文件，我們可以從本校教學(xué)需要出發(fā)，從中篩選出合適的視頻資源，免除了轉(zhuǎn)換視頻格式的煩瑣過(guò)程。

(4)開(kāi)發(fā)具有學(xué)校特色、適應(yīng)本校教學(xué)的課程資源

我校是一所市屬重點(diǎn)中學(xué)，學(xué)生聰明好學(xué)，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí)，所以很有必要進(jìn)行符合我校教學(xué)實(shí)際的本土化的課程資源的開(kāi)發(fā)研究。我們提倡教師要有強(qiáng)烈的資源意識(shí)，努力成為學(xué)生課程資源的設(shè)計(jì)者，引導(dǎo)學(xué)生走出教科書(shū)，走出課堂和學(xué)校，讓學(xué)生在浩瀚的知識(shí)海洋中，感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。2010年我校承接上海市創(chuàng)新素養(yǎng)培育實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，校本視頻資源庫(kù)的建設(shè)也圍繞此展開(kāi)。學(xué)校課程類(lèi)、創(chuàng)新活動(dòng)類(lèi)、德育活動(dòng)類(lèi)、人文關(guān)懷類(lèi)等視頻資源不斷擴(kuò)充。

2.視頻資源庫(kù)的管理

視頻資源庫(kù)的管理是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行視頻資源的增加、分類(lèi)、刪除等方面的管理與維護(hù)。

我校視頻資源庫(kù)的管理，完全由我校學(xué)生社團(tuán)負(fù)責(zé)。文學(xué)社、網(wǎng)絡(luò)社、環(huán)境社、電子社等各社團(tuán)分別負(fù)責(zé)不同學(xué)科的視頻資源收集與轉(zhuǎn)換，由網(wǎng)絡(luò)社學(xué)生統(tǒng)一上傳。真實(shí)的任務(wù)大大激發(fā)了學(xué)生的興趣，他們向全校師生發(fā)出倡議書(shū)，向圖書(shū)館教師借資料盤(pán)，從網(wǎng)上下載免費(fèi)視頻資源。每天中午、放學(xué)，學(xué)生們都自覺(jué)地來(lái)到網(wǎng)絡(luò)中心“工作”，成了名副其實(shí)的控江中學(xué)信息化建設(shè)主力軍，踐行了學(xué)校學(xué)生“自主管理、自主發(fā)展”的培育理念。

3.注意事項(xiàng)

(1)規(guī)范管理學(xué)生社團(tuán)才能更好地為視頻建設(shè)服務(wù)。

(2)資源庫(kù)的建設(shè)和管理必須符合學(xué)校信息化建設(shè)的要求，資源庫(kù)的建設(shè)離不開(kāi)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)一規(guī)劃和學(xué)校各部門(mén)間的統(tǒng)一配合，這也是視頻教學(xué)資源庫(kù)將來(lái)繼續(xù)健康成長(zhǎng)的必要保證。

四、結(jié)束語(yǔ)

要使暢通的校園網(wǎng)絡(luò)“道路”上能夠“路上有車(chē)，車(chē)上有貨”，就必須充分開(kāi)發(fā)和利用校園網(wǎng)。學(xué)校視頻資源點(diǎn)播系統(tǒng)是學(xué)校數(shù)字化校園的重要組成部分。構(gòu)建學(xué)校視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，并建立具有本校特色的校本視頻資源庫(kù)，是傳統(tǒng)教育教學(xué)資源與現(xiàn)代信息技術(shù)的成功整合。我校的視頻資源庫(kù)建立后，得到了學(xué)生和教師的熱烈響應(yīng)，學(xué)生的自主管理使資源庫(kù)內(nèi)的視頻資源日漸豐富，并且貼近教師與學(xué)生的實(shí)際需求，在學(xué)校教育教學(xué)中正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

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