基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術研究

羅來俊,朱永文， 何 敏

（1.江西理工大學 軟件學院， 江西 南昌 330013； 2.焦點科技股份有限公司， 江蘇 南京 210027）

基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術研究

羅來俊1,朱永文2， 何 敏1

（1.江西理工大學 軟件學院， 江西 南昌 330013； 2.焦點科技股份有限公司， 江蘇 南京 210027）

隨著計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術能方便的實現(xiàn)教育資源的遠程共享，從而能讓優(yōu)質教育資源在更大的范圍內(nèi)發(fā)揮其價值.本文從教育資源共享的需求出發(fā)，對教育資源的共享技術進行了分類探討，重點討論了網(wǎng)絡視頻點播、交互式網(wǎng)絡視頻共享等技術.

教育資源；網(wǎng)絡；共享；視頻點播

1 引言

優(yōu)質教育資源是每位求學者都希望獲得的，但從現(xiàn)實情況來看，優(yōu)質教育資源相對于廣大的求學者，往往表現(xiàn)出一定的稀缺性，這在一定程度上制約了教育的均衡發(fā)展，影響了教育質量的普遍提升.我國人口眾多、地域廣闊，各地的經(jīng)濟社會發(fā)展水平存在一定的差異.整體而言，不發(fā)達地區(qū)的教學質量明顯落后于發(fā)達地區(qū).而一個地區(qū)教學質量的普遍提升涉及師資、硬件以及教學理念等多方面的因素，大部分欠發(fā)達地區(qū)教育質量的提升難以一蹴而就，利用傳統(tǒng)方法難以在短時間內(nèi)讓教育欠發(fā)達地區(qū)的學生充分享受到優(yōu)質的教育資源.

2013年 6月中國神舟十號航天員在天宮一號為全國青少年進行了一次太空授課，全國數(shù)千萬名師生通過網(wǎng)絡直播、衛(wèi)星電視等平臺同步收看了此次太空授課，從中我們看到了教育資源共享的魅力與良好的發(fā)展前景.當前，計算機網(wǎng)絡技術在我國得到了飛速發(fā)展與廣泛應用，各類各層次的學?；旧隙冀尤肓艘蛱鼐W(wǎng)，基礎網(wǎng)絡平臺已經(jīng)具備.如果我們將教育發(fā)達地區(qū)的優(yōu)質教育資源進行網(wǎng)絡共享，就可以讓教育欠發(fā)達地區(qū)的學生很快地享受到優(yōu)質教育資源，有利于縮小地區(qū)間教育質量的差距.利用網(wǎng)絡還可以方便地實現(xiàn)發(fā)達地區(qū)教育資源的優(yōu)化配置，既節(jié)省了教育投入成本，又能最大限度地發(fā)揮優(yōu)質教育資源的價值.因此，利用網(wǎng)絡對優(yōu)質教育資源進行共享，可以在教育活動中發(fā)揮獨特的作用.本文將對基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術進行相關的探討.

2 教育視頻點播技術

在教育資源方面，優(yōu)秀教師的示范性教學是一種典型的優(yōu)質教育資源，如果將示范性教學過程錄制下來，制作成相關的教學視頻并發(fā)布到網(wǎng)上，異地學生就能利用網(wǎng)絡點播這些視頻，通過這種方式可以讓更多的學生享受到優(yōu)質的課堂教育.同時，通過視頻點播技術學生可以對視頻進行反復觀看，更加有利于學生攻克難點知識.因此，基于網(wǎng)絡的教學視頻點播是優(yōu)質教育資源共享的重要內(nèi)容.教育視頻點播包括了視頻資源的采集與處理、流媒體視頻服務器的構架、視頻點播的使用與管理等技術環(huán)節(jié).

2.1 教學視頻的采集與處理

為了保證視頻與音頻的高質量，在實際操作中應該采用高質量的攝像機進行視頻的采集.剛采集下來的視頻即原始視頻不適合直接放到網(wǎng)絡上，因為原始視頻所占容量較大，點播這樣的視頻會對網(wǎng)絡帶寬造成巨大沖擊，容易造成網(wǎng)絡擁塞，導致視頻播放不流暢.因此，原始視頻在發(fā)布前必須進行壓縮處理，在不影響播放效果的前提下盡量讓視頻所占的容量減小.對于共享的視頻不能簡單地以WEB文件共享的方式放到網(wǎng)絡上，那樣在訪問時會把整個視頻都下載下來，而且只能等到視頻完全下載到本地后才能播放，觀看視頻前要等很長時間，不便于學生進行網(wǎng)絡學習.因此，我們應該采用實時的流媒體視頻點播技術，用戶在很短的時間等待后就可以觀看視頻，無需等待視頻完全下載，用戶端也無需準備較大的儲存設備.流媒體視頻點播技術已經(jīng)成為了當前視頻點播領域的主流技術.通常我們可以將原始視頻轉變?yōu)?ASF、RM、MPEG、AVI等流媒體文件格式，這些格式的文件制作可在對原始視頻壓縮處理時直接轉換到位.

2.2 流媒體視頻服務器的構架

前期制作好的教學視頻只有合理地加載到流媒體服務器上才能實現(xiàn)遠程點播.因此，構架一個功能完善、可靠的流媒體服務器是十分必要的，流媒體視頻點播系統(tǒng)的工作模式如圖1所示.對于流媒體服務器的選擇應該充分考慮其對于視頻的兼容性，即該服務器能夠讓絕大多數(shù)的視頻都能在其服務器上被點播.比如可以選擇HelixServer來構建流媒體服務器，HelixServer提供了對RM、RMVB、MPEG、ASF、WMA等幾乎所有流媒體格式文件的支持.HelixServer具有配置簡單的特點，經(jīng)過簡單的配置就可以成功構架一臺優(yōu)秀的流媒體服務器，當然用戶也可以根據(jù)自己的具體情況選擇適合自己需要的流媒體服務器.在對流媒體服務器上的視頻進行點播時，應注意訪問流媒體視頻與訪問普通WEB頁面在URL方面的區(qū)別，比如，我們所創(chuàng)建的教學視頻網(wǎng)站的域名為jxustsc.vidio.com，前期制作的《C語言》視頻教學視頻文件放在HelixServer主目錄的C_YUYAN子錄中，《C語言》視頻教學內(nèi)容包括：第一章C語言概述.RM、第二章基本語法.RM等等.以訪問第一章C語言概述.RM為例，訪問該流媒體視頻資源的通用URL格式為：rtsp://jxustsc.vidio.com/C_YUYAN/第一章C語言概述.RM.如果此時訪問的是WMV格式的視頻文件，則訪問的URL格式為：mms://流媒體服務器地址:1755/子文件夾/流媒體文件名.WMV.因此對于不同格式的視頻，點播時應正確使用相關的URL.

2.3 視頻點播的使用與管理

為各個教學點提供視頻點播服務，不僅要提供流暢的教學視頻，還要方便各個教學點的使用與管理，因此利用 WEB開發(fā)工具開發(fā)一個相關的視頻點播 WEB網(wǎng)站管理系統(tǒng)是十分必要的.比如可以利用 ASP+SQL、JSP+SQL等語言來實現(xiàn)網(wǎng)站的開發(fā)，視頻點播網(wǎng)站工作流程如下圖所示.

圖1 流媒體視頻點播系統(tǒng)的工作模式

圖2 視頻點播網(wǎng)站工作流程

如圖所示，用戶通過流媒體服務器域名或者IP就能訪問視頻點播服務的主頁面.對于普通的新用戶要先注冊并等待管理員審核之后才能激活并使用自己的賬號，已經(jīng)擁有賬號的普通用戶登陸后，就可以瀏覽并使用視頻點播服務器提供的相關服務，比如可以使用視頻點播、公告瀏覽、資料下載、用戶留言等功能.資料下載功能主要是提供與相關視頻配套的電子課件，當然其它的電子資源也可以通過該WEB管理系統(tǒng)實現(xiàn)共享.管理員除了享有普通用戶的權利外，還可以實現(xiàn)公告管理、視頻管理、下載管理、留言管理以及用戶管理等功能.我們還可以根據(jù)現(xiàn)實需求增加網(wǎng)站的其它功能，比如：點擊排行、流量管理等.

2.4 基于 P2P的點播技術

在視頻點播中，若教學點數(shù)量眾多且每個教學點的用戶數(shù)又較多，如果各教學點同時點播視頻資源，將對流媒體服務器造成巨大壓力.流媒體服務器要正常工作，其硬件必須是高端的配置，而且必須為該服務器配備高帶寬的網(wǎng)絡連接.但隨著后期用戶數(shù)量的進一步增加，依然可能出現(xiàn)中心服務器不能滿足用戶正常點播需求的情況.

為了有效解決上述問題，我們可以考慮將 P2P技術融入到視頻點播當中.P2P（peer-to-peer）技術又稱為對等互聯(lián)網(wǎng)絡技術，是一種新型的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳播技術，視頻點播系統(tǒng)中的所有用戶計算機包括服務器以地位對等的關系相互存在，對于其中的用戶計算機，既可以作為數(shù)據(jù)的訪問者，又可以作為數(shù)據(jù)服務的提供者，各客戶機通過彼此交換信息，以維護與其它對等方之間的連接關系，從而不用把數(shù)據(jù)訪問的壓力集中在流媒體服務器上面.基于P2P技術的視頻點播工作模式如圖 3所示.

圖 3 基于 P2P技術的視頻點播工作模式

3 交互式網(wǎng)絡視頻共享技術

在遠程教學過程當中，有時需要實現(xiàn)各教學點間的實時交流、實時互動以及現(xiàn)場答疑等功能，這就必須采用交互式網(wǎng)絡視頻系統(tǒng).該系統(tǒng)的原理與視頻會議系統(tǒng)類似，系統(tǒng)能把遠端的視頻、聲音、文本等多種信息從一個教學點傳送到另一教學點，實現(xiàn)多個教學點間實時的視頻教學，輕松地將示范性教學的課堂實時地擴展到各教學點.交互式網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)根據(jù)其使用方式又分為點對點和多點視頻會議系統(tǒng).點對點系統(tǒng)配置簡單，所用設備相對較少，但僅僅能用于兩個教學點之間的互動教學.多點視頻會議系統(tǒng)則可應用于2個以上教學點間的視頻教學，是目前使用較多的一種方式，但其配置相對復雜，所用設備也較多，其中的關鍵設備是MCU，它處在整個系統(tǒng)的核心位置，通常放置在主教學場地，該設備與其它各分教學點的設備通過計算機網(wǎng)絡互連，MCU能方便地實現(xiàn)多個教學點間的視頻控制.MCU的作用類似于一個信息交換機，它將來自各教學點的信息流經(jīng)過同步分離后，抽取出音頻、視頻等信息，再將各個教學點的信息送入同一種處理模塊中，完成相應的視頻與音頻的混合或切換、數(shù)據(jù)廣播與路由選擇以及場點控制等過程，最后將各教學場點所需的各種信息重新組合起來，送往各終端系統(tǒng)設備中.通常情況下，MCU將主教學點的視頻場景作為其余各分教學點接收的畫面，各分教學點都能同步看到主教學點的教學畫面.如果有某一個分教學點有人要發(fā)言，則可以通過 MCU將該分教學點的視頻轉播給其余各教學點，交互式網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)的設備連接關系如下圖所示.

圖4 交互式網(wǎng)絡視頻系統(tǒng)的設備連接關系

4 結束語

利用基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術能方便地實現(xiàn)教育資源的異地共享，進而有效地提升教育資源的利用率，增進地區(qū)間的教育交流與協(xié)作，補充教育欠發(fā)達地區(qū)可用的優(yōu)質教育資源.本文從教育資源共享的需求入手，分類討論了利用網(wǎng)絡實現(xiàn)教育資源共享的相關技術.隨著國務院《關于大力推進信息化發(fā)展和切實保障信息安全的若干意見》的發(fā)布，用戶接入因特網(wǎng)的速度將大幅提升，這必將會促進基于網(wǎng)絡的教育資源共享技術的進一步發(fā)展.當然，在教育資源共享的過程中也會出現(xiàn)一些新的問題，這就需要我們投入更多的精力，找到有效的解決方法，使更多優(yōu)質教育資源能更加方便、快捷、高效地為更多的學習者提供幫助.

〔1〕李愛娟,我國高校數(shù)字教育資源共享問題研究[J].中國教育技術裝備,2012(14).

〔2〕張沁文,董文軍.論高校信息化課程資源建設的問題與對策[J].課程與教材,2007(11).

〔3〕楊竣輝,吳闊華.高校精品課程資源共享模式的研究與實踐[J].江西理工大學學報,2011(4).

〔4〕徐麗琴,王琴.基于Web多媒體資源庫設計與研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2008(5).

〔5〕王珊,張新宇.Peer-to-Peer 數(shù)據(jù)共享研究[J].計算機應用與軟件,2003(11).

〔6〕劉臻,魯學亮.基于校園網(wǎng)的可信任視頻會議系統(tǒng)研究[J].中國電化教育,2011(7).

G43

A

1673-260X（2014）08-0015-03

江西省教育科學規(guī)劃課題基金項目（12YB132）；江西理工大學教學改革課題（XJG-2011-53）