可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)在多媒體教室管理中的應用

◆王忠華 劉春杰

可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)在多媒體教室管理中的應用

◆王忠華 劉春杰

針對現(xiàn)階段多媒體教學設備使用和管理上存在的問題，提出建立一套完整的基于校園網(wǎng)的可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)的必要性，闡述系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，并給出應用效果。

群控系統(tǒng)；多媒體教室；教育信息化

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.21.010

作者：王忠華，副研究員，武漢大學教務部教育技術中心主任，主要研究方向為高教管理、教育技術；劉春杰，武漢大學教務部（430072）。

1 問題的提出

目前，廣大高校都建設了大量的多媒體教室。作為教育信息化的組成部分，多媒體教室不僅是學校進行現(xiàn)代化教學的設施，更是課堂教學信息化展示的主要手段。多媒體教室設備主要有多媒體計算機、液晶投影機、中央控制系統(tǒng)、投影屏幕、音響設備、數(shù)字視頻展示臺等。隨著多媒體教室的迅速增多，眾多的現(xiàn)代化教學設備，如多媒體計算機、投影機、電動幕、麥克風、音頻功放、視頻展臺等，不但給教師操作帶來一定的難度，也增加了教室管理人員的負擔。

在使用可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)之前，武漢大學的多媒體教室管理面臨教學樓分散、多媒體教室較多、管理維護任務重等問題，一定程度上影響了多媒體教室在學校教學信息化中的應用效果。

1.1 教師對多媒體設備的操作熟練水平影響設備效能的發(fā)揮

多媒體教室設備大多由專門的教師進行管理設置。盡管有培訓及操作說明，但在使用中發(fā)現(xiàn)，年輕教師和理工科教師均能很快掌握多媒體設備的使用技能，而一些從事人文社科類教學的教師和年齡較大的教師對多媒體教室的眾多設備并不是很了解，在上課過程中常會出現(xiàn)一些問題，比如教師不會開啟投影機，不會切換電腦與投影機的信號等。一旦出現(xiàn)自己不能處理的問題，教師就會變得無所適從，影響正常上課秩序。

1.2 多媒體設備維護需要較多的管理人員

多媒體教室的設備故障通常是在上下課時發(fā)生，有時會有幾間教室在同一時間需要管理員親臨現(xiàn)場排除故障。根據(jù)實際統(tǒng)計，傳統(tǒng)的多媒體使用和管理方法，一個多媒體技術管理人員，一天僅能往返10～15個教室，處理10～20個易犯的錯誤操作或簡單的設備故障，所以學校規(guī)模較大時，就需要較多的技術人員去處理各種錯誤操作[1]。誤操作還會造成設備損壞，比如下課后沒有關閉投影機，或是關了投影機后馬上切斷電源，造成投影機電源板或主板損壞，投影機燈泡也因散熱不夠而縮短使用壽命或損壞。

1.3 沒有群控管理系統(tǒng)的多媒體設備效能未得到完全發(fā)揮

由于多媒體教室沒有一個較完善且能集中管理的軟件系統(tǒng)支持，在大多數(shù)教學過程中，只能簡單地當作投影顯示教室使用，用于一般的課件和視頻播放，教學互動性差，資源共享率低，沒能充分發(fā)揮出其在學校信息化教學中的功能與作用[2]。

為解決上述問題，武漢大學嘗試建立了一套可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)。一方面用于跨樓棟管理多媒體教室設備，確保數(shù)目繁多的教室設備始終處于正常的工作狀態(tài)和完全的受控狀態(tài)，讓授課教師能夠高效地、有序地使用多媒體教室；另一方面用于教師授課全程錄像，積累優(yōu)質教學資源，最大程度發(fā)揮多媒體教室設備的應用效能。

圖1 總控室集中控制系統(tǒng)網(wǎng)管軟件界面

2 可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)，是在每個多媒體教室安裝一臺網(wǎng)絡中控，連接所有終端設備和教室電腦，同時網(wǎng)絡中控連接校園網(wǎng)，利用網(wǎng)管中心軟件對所有終端設備實現(xiàn)遠程管理和監(jiān)控?？梢暬W(wǎng)絡群控系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)整個多媒體教室的集中、統(tǒng)一、靈活、高效的控制與管理，還可構建以視頻資源庫為核心的多媒體網(wǎng)絡教學平臺。

2.1 集中控制管理

可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)的整體架構是一個跨樓棟多級管理的設計結構，其物理結構可分為兩部分，即網(wǎng)絡控制中心（總控室）和多媒體教室。整個系統(tǒng)的核心是總控室集中控制系統(tǒng)和分布在多媒體教室端的網(wǎng)絡中控系統(tǒng)，它是集網(wǎng)絡中控、資產(chǎn)管理、網(wǎng)絡視音頻等功能于一體的多媒體教學系統(tǒng)設備?？偪厥业募锌刂葡到y(tǒng)與所有多媒體教室端的網(wǎng)絡中控系統(tǒng)通過校園網(wǎng)相聯(lián)接，使得每個教室都互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)對多媒體教室設備、教學資源、可視對講、安防監(jiān)控等全方位的統(tǒng)一管理。

總控室是整個群控系統(tǒng)的核心，其設備構成主要包括監(jiān)視器、高性能多媒體監(jiān)控主機、網(wǎng)管工作站軟件、錄像服務器、多畫面分割器、視音頻編碼器、VGA矩陣、數(shù)字多畫面解碼器、IP電話呼叫中心等?？梢暬到y(tǒng)的主要技術是視頻傳輸控制和視頻采集。多媒體網(wǎng)絡中控自帶編碼模塊可以用來接收教室端攝像頭的模擬視頻信號和話筒的模擬音頻信號，將它們數(shù)字化，并利用硬件壓縮芯片實現(xiàn)實時地把信號壓縮為WMV9碼流，通過以太網(wǎng)接口發(fā)送到網(wǎng)絡上，使得教室端的視音頻信號和控制信號可以在校園網(wǎng)中傳輸。同時，可由數(shù)字多畫面解碼器接收解碼，輸出到電視墻或普通液晶顯示器上顯示，實現(xiàn)遠程數(shù)字視頻監(jiān)控和實時硬盤錄像功能。安裝在服務器上的網(wǎng)管軟件可以遠程監(jiān)控、管理所有教室的設備，遠程檢測教室端投影機等設備的相關參數(shù)，便于學校對教室端所有設備的使用情況進行資產(chǎn)管理。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，利用IP電話，可實現(xiàn)總控室與教室、教室與教室的實時對講，可極大地節(jié)約系統(tǒng)、設備的維護管理開銷。圖1為總控室集中控制系統(tǒng)的網(wǎng)管軟件界面，通過該軟件實現(xiàn)對多媒體教室設備的集中控制管理。

每個多媒體教室配置的網(wǎng)絡中控系統(tǒng)由中控主機、電源箱、操作臺控制面板組成，各部分之間用通信電纜相連。該系統(tǒng)將投影機、電動幕布、音箱等信號源有機結合起來，用投影機將信號清晰、美觀、完整無損地投影到大屏幕上，實現(xiàn)全面整合網(wǎng)絡教學資源和現(xiàn)代化多媒體教育技術手段的電化教學。桌面控制器十分直觀方便地實現(xiàn)本地的控制功能，一鍵式操作簡單便捷。武漢大學安裝的可視化多媒體網(wǎng)絡群控系統(tǒng)，選用北京競業(yè)達數(shù)碼科技集團的JYDMNC9600-D多媒體網(wǎng)絡中控系統(tǒng)。該中控系統(tǒng)基于DSP技術、嵌入式操作系統(tǒng)、WMV9視音頻編碼，具備多路視音頻、VGA輸入/輸出切換，多路紅外、串口控制，多路安防報警接口，支持音箱、投影機、電動幕布、電子講臺等教室端設備的本地/遠程控制。圖2為多媒體教室網(wǎng)絡中控系統(tǒng)結構圖。

2.2 多媒體網(wǎng)絡教學

圖2 多媒體教室網(wǎng)絡中控系統(tǒng)結構圖

圖3 可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)功能

可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)的另一大特點是雙向傳輸?shù)亩嗝襟w網(wǎng)絡教學平臺，其數(shù)字化視音頻分為3類：總控室端資源點播服務器中的資源文件、總控室端的模擬節(jié)目源以及多媒體教室端通過攝像機采集的教師授課情景。基于網(wǎng)絡的雙視頻流軟件，使多媒體教室計算機通過網(wǎng)絡中控，既可以使用總控室端資源點播服務器中的教學素材，又可將主講教室的上課場景和課件內(nèi)容通過網(wǎng)絡直播給聽課教室，從而實現(xiàn)同步網(wǎng)絡聽課教學。

可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)實現(xiàn)的一體化教學控制管理功能如圖3所示，其中包括了所實現(xiàn)的多媒體網(wǎng)絡教學功能。

3 系統(tǒng)應用成效

武漢大學可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)部署在文理學部4號教學樓和5號教學樓，共有65間多媒體教室，其中有2間自動錄播教室，實現(xiàn)了跨樓棟的可視化網(wǎng)絡群控管理和多媒體網(wǎng)絡教學應用。

1）一鍵式本地控制。即教師點“上課”鍵進入上課狀態(tài)，多媒體教室里的所有設備自動順序加電，此時投影機可以自動開機，電動幕布自動降下；點“下課”鍵進入下課狀態(tài)，設備會自動斷電，投影機將延時關機?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場需求將VCD、筆記本、實物展臺、電腦、錄像機等圖像信號切換到顯示輸出設備。

2）可視化對講與視頻監(jiān)控。通過IP電話與視頻監(jiān)控實現(xiàn)視頻對講，在多媒體教室設備發(fā)生故障時，管理人員可通過本系統(tǒng)及時了解現(xiàn)場發(fā)生的故障，遠程協(xié)助本地教室排除故障。同時視頻監(jiān)控錄像還可記錄下來，用于教學樓安防管理。

3）網(wǎng)絡集中控制管理。在總控室利用網(wǎng)管軟件可以遠程檢測教室內(nèi)多媒體設備的軟、硬件信息，如投影機等設備的相關參數(shù)，并形成相應的資產(chǎn)報表，便于學校對教室端所有設備進行資產(chǎn)管理。利用網(wǎng)管軟件還可遠程操作和維護多媒體教室設備，提供快捷有效的多媒體教室集中管理，降低管理人員的工作強度，提高工作效率

4）多媒體網(wǎng)絡教學應用。利用網(wǎng)管軟件可以實時監(jiān)看任何一間教室教師授課和學生聽課的場景。授課內(nèi)容可錄制保存，既可作為教學評估的素材，用于改進教師教學；又可在校園網(wǎng)內(nèi)播放，進行實時網(wǎng)絡教學，做到優(yōu)質教學資源的共建共享。

綜上所述，可視化網(wǎng)絡群控系統(tǒng)將多媒體教室設備的管理控制、優(yōu)質教學資源的共建共享融合在整個數(shù)字化校園建設的環(huán)境中，最大限度地滿足教學的需求，為教學信息化建設提供了更好的支撐環(huán)境。

[1]葛昂揚.多媒體教室群控管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].實驗技術與管理,2006(1)∶63-64.

[2]金智勇,盧子洲.可視化多媒體教室網(wǎng)絡群控系統(tǒng)的組建實踐[J].網(wǎng)絡教育與遠程教育,2009(7)∶49-52.

Application of Visual Network Group Control System in Multimedia Classroom Management

Wang Zhonghua, Liu Chunjie

To solve the problems about the use and management of multimedia teaching equipment recently, this paper proposes the necessity of establishment of a complete set of visual network group control system based on campus network, details the design and implementation of the system, and provides the effect of application.

group control system; multimedia classroom

G48

B

1671-489X(2013)21-0010-03