移動數(shù)字化教學資源平臺建設研究

冀燕麗 段海濤

摘 要：隨著移動互聯(lián)網技術的發(fā)展和移動智能終端的普及，文章提出升級現(xiàn)有的PC版數(shù)字化教學資源平臺。利用文獻調研和問卷調查的方法，首先從三方面闡述了建設移動數(shù)字化教學資源平臺的必要性和緊迫性。隨后，分析了在開發(fā)移動數(shù)字化教學資源平臺的過程中使用的關鍵技術。最后，針對移動資源門戶和移動直播兩大模塊的應用情況做了進一步的闡述。

關鍵詞：移動互聯(lián)網；智能終端；數(shù)字化；教學資源平臺

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2018）11-0057-05

一、引言

數(shù)字化教學資源的開發(fā)和利用是教育信息化的核心任務，也是教育信息化的薄弱環(huán)節(jié)。數(shù)字化資源開發(fā)和利用的程度是衡量一個高校教育信息化水平的一個重要標志。目前，我校數(shù)字化教學資源平臺為我校師生提供了大量優(yōu)質的數(shù)字化教學資源（包括教育部視頻公開課、國家級資源共享課、北京市名師課堂、優(yōu)質的微課、研究生視頻公開課、來華留學生品牌課、北京市雙語示范課、院士系列訪談課等等），這些優(yōu)質課程均通過北京科技大學數(shù)字化教學資源平臺面向在校本科生和在校研究生開放和共享。第一期開發(fā)的數(shù)字化教學資源平臺的使用終端僅限于PC端。

隨著移動互聯(lián)技術和云計算的迅猛發(fā)展、智能手機的普及使用，師生更習慣利用移動網絡來學習知識和共享資源，如何利用移動互聯(lián)網新技術，使全校師生快捷有效地獲取到優(yōu)質的教學資源，提供翻轉教學模式的技術支持平臺，是我們研究的一個新課題?；诖?，我們提出升級現(xiàn)有的數(shù)字化教學資源平臺，建設配套的移動版數(shù)字化教學資源平臺。建成后，全校師生可以通過手機、平板電腦等智能移動終端設備訪問我校數(shù)字化教學資源平臺，實現(xiàn)翻轉課堂的教學效果。

二、建設移動數(shù)字化教學資源平臺的必要性

1.新互聯(lián)網技術的發(fā)展為建設移動資源平臺提供了機遇

移動互聯(lián)網是一種新的互聯(lián)網技術，它的核心仍然是互聯(lián)網。用戶通過移動智能終端設備可以在移動狀態(tài)下獲取和使用互聯(lián)網資源。[1]此時，學習資源的提供方式應該隨著新技術的發(fā)展不斷更新，比如現(xiàn)在日趨普及和完善的互聯(lián)網通信技術，以智能手機為載體的4G/5G移動通訊技術的快速發(fā)展和運用，各種公共場所免費WIFI的覆蓋以及360隨身WIFI等應用，更為人們通過智能手機上網提供了便利。[2]學習資源通過這些新的互聯(lián)網通信技術能夠更直接有效地分享給人們。

2.“翻轉”教學模式的發(fā)展需要移動資源平臺來支撐

翻轉課堂（flipped classroom）又稱反轉式教學[3]，傳統(tǒng)學習模式是教師在課堂上傳授知識，學生被動地接受知識，并在課后完成作業(yè)。學生在整個學習過程中缺乏主動性和針對性，而翻轉課堂是對教學結構和教學流程的顛覆，學生課前可以主動通過在線教學資源學習和思考，課堂上主要是針對自己在課前學習中遇到的疑惑和問題進行針對性的解答和互助，課后通過在線交流和討論，完成作業(yè)，這種模式把學習的主動權交給了學生。

這種翻轉式教學模式需要將教學資源通過在線視頻等形式呈現(xiàn)在學生面前，互聯(lián)網技術的發(fā)展提供了移動資源平臺，這樣能夠更便利地為學生提供教學資源，學生通過移動設備隨時隨地加強課前學習，教師也能隨時發(fā)現(xiàn)問題并監(jiān)督學生學習，移動設備和移動資源平臺等信息化工具很大程度地提高了翻轉課堂的效果。[4]

3.現(xiàn)代大學生的特點呼喚移動教學資源平臺建設

如今，大學校園里90后是大學生主體。90后學生具有很強的自主意識、喜歡自由，他們更樂意通過自主的學習方式來獲取教學資源。在依靠移動智能終端教學資源平臺的教學中，學生可以自由地安排學習時間，提高學習的效率；可以自己選擇學習難度和深度，培養(yǎng)自身的自學能力；可以反復學習，有助于解決不懂的問題。

三、移動數(shù)字化教學資源平臺的關鍵技術分析

1.轉碼技術

因為平臺資源多為視頻資源，原始錄制的視頻碼率高、體積大，并不適合通過移動終端進行分發(fā)、實時觀看。為了方便師生在移動終端流暢地獲取教學資源，我們采用了視頻轉碼技術，主要包括視頻碼率的轉換、視頻空間分辨率的轉換、視頻時間分辨率的轉換和視頻編碼格式的轉換。

我們所建設的移動數(shù)字化教學資源平臺中視頻資源的轉碼工具是諸如ffmpeg和mencoder這樣的開源軟件。像素域轉碼結構主要采用“全解全編”模式。視頻資源的碼率轉換原理是，從待轉碼的視頻流中提取出運動矢量和編碼模式這些信息，從而對圖像進行重新編碼。視頻資源空間分辨率的轉換原理是，在轉碼結構中，通過增加視頻采樣模塊降低視頻的空間分辨率。進行時間分辨率轉換時，通過丟棄視頻幀和幀類型轉換的方式來降低時間分辨率。轉碼后的資源，最后呈現(xiàn)為H.264的視頻格式和AAC的音頻格式。

轉碼流程大致分為四步：第一步是分布式存儲，第二步是任務分發(fā)，第三步是編碼調度節(jié)點，最后一步是執(zhí)行轉碼任務和監(jiān)控轉碼任務。如圖1所示。

整個轉碼流程如下：

（1）上傳資源

用戶把公開課、共享課、微課、雙語課等視頻資源通過資源管理系統(tǒng)上傳到資源平臺上，這些文件又通過資源管理系統(tǒng)的TCP協(xié)議和存儲主服務器上的上傳服務通信功能保存到存儲服務器。

（2）分配轉碼任務

當視頻文件被傳送至存儲主服務器時，存儲主服務器會啟用轉碼調度任務。轉碼調度節(jié)點會挑選出當前沒有執(zhí)行任務的轉碼節(jié)點，根據(jù)待轉碼視頻的文件大小，結合一定的算法，把轉碼任務分配給它。同時，會更新轉碼調度表，以備后續(xù)工作開展。

（3）執(zhí)行轉碼任務

本地轉碼的任務節(jié)點接受到轉碼任務后，會通過本地服務器和遠程存儲服務器之間的通信協(xié)議，把待轉碼視頻文件拷貝到本地，并將之加入到本地轉碼任務列表中，開始執(zhí)行轉碼任務。轉碼任務完成后，會通知遠方調度節(jié)點，更新轉碼調度表。同時，通知存儲服務器再次執(zhí)行分發(fā)任務操作。

（4）分發(fā)轉碼文件

其特點如下：與其它的js庫相比較，jQuery是輕量級的js庫，因為其壓縮后只有21k。它不僅兼容CSS3，還兼容各種瀏覽器。jQuery技術能夠把用戶的網頁代碼和網頁內容分割開來，這方便了用戶。

四、移動數(shù)字化教學資源平臺的應用

改造完成后，各種移動終端，如平板電腦、智能手機等設備完全可以通過此平臺進行精品課程瀏覽、接收電視節(jié)目直播，擺脫時間和空間的限制將數(shù)字化教學平臺的應用范圍擴大到校園的任何角落，使平臺的應用做到師生可以隨時隨地對資源進行訪問。具體實現(xiàn)的功能如下：

1.移動資源門戶應用

①系統(tǒng)可以直接調用數(shù)字化教學資源平臺的用戶管理子系統(tǒng)中的用戶體系及用戶信息。②系統(tǒng)服務器端支持集群轉碼功能，可指多臺服務器同時轉碼，并可監(jiān)控到當前多臺轉碼服務器的狀態(tài)，如服務器是否正常，服務器CPU、服務器內存占用情況、當前轉碼文件、轉碼類型、分辨率、碼流等。③系統(tǒng)服務器端可設置轉碼文件的類型，如flv、mp4，并可設置同時轉兩種格式資源。④系統(tǒng)支持轉碼參數(shù)設置，可自定義轉碼文件的分辨率、音視頻碼流。⑤系統(tǒng)可以直接調用數(shù)字化教學平臺的資源中心管理系統(tǒng)中的資源?？上葘Y源中心管理系統(tǒng)的資源欄目進行發(fā)布，同時支持整體發(fā)布，然后對發(fā)布欄目下的資源進行管理。⑥系統(tǒng)可設置欄目下資源的轉碼參數(shù)，也可單獨設置資源的轉碼參數(shù)，同時可以監(jiān)控到資源的轉碼狀態(tài)、轉碼完成后可取消，并可設置轉碼的優(yōu)先級等。⑦轉碼完成的資源文件，PC端瀏覽時，不需要安裝播放插件即可播放。⑧客戶端采用B/S架構，支持多種瀏覽器訪問。⑨系統(tǒng)支持基于IOS操作系統(tǒng)的PAD、PHONE及Android2.1以上版本的移動終端進行瀏覽。

圖5為開發(fā)完成的移動版資源平臺及其使用情況。

2.移動直播應用

此模塊主要是基于流媒體應用服務器，直播學校原來建成的數(shù)字有線電視信號。并且通過多碼率編碼技術編碼數(shù)字電視信號，這樣可以適應學生區(qū)和教學區(qū)不同的帶寬需求。建成后的移動直播平臺有如下幾個特點：①移動終端支持IOS及Android系統(tǒng)，IOS系統(tǒng)采用瀏覽器訪問直接播放；Android系統(tǒng)采用APP應用方式，訪問直播頁面后直接提示下載應用，安裝后即可接收直播。②移動支持欄目及頻道管理。③移動直播后臺管理與原后臺管理統(tǒng)一。④系統(tǒng)支持不同碼流直播，可設置不同的直播碼流提供給PC客戶端和移動終端。

建成后的移動直播頻道，支持包括BBC、CNN、NHK在內的多路境外節(jié)目的直播，從而為原有的數(shù)字有線電視資源賦予了新的生命力，全校師生可以隨時隨地觀看原汁原味的外語教學資源，而不再受時間與空間的限制（見圖6）。

五、結論

通過北京科技大學移動數(shù)字化教學資源平臺，全校師生可以利用微信、qq、瀏覽器的掃一掃功能，在校園網環(huán)境下，隨時隨地免流量獲取平臺上的所有優(yōu)質的數(shù)字化教學資源。同期，與學校信息辦合作溝通，開通了平臺的校外網絡訪問權限，至此，在校學生可以在包括管莊校區(qū)、天津學院在內的任何地點、任何時間，訪問本校的數(shù)字化資源平臺。此次開發(fā)移動版數(shù)字化教學資源平臺并不是要替代pc版的資源平臺，兩者是共同協(xié)調發(fā)展，服務于全校師生，從而真正意義上達到了我校優(yōu)質數(shù)字化教學資源的全面開放和共享。

參考文獻：

[1]薛建強.大學英語移動學習模式的構建與發(fā)展研究[J].實驗技術與管理，2014（3）：176-179.

[2]石昌遠，聶國東，陳紅兵.手機使用對大學生行為影響分析及對策研究[J].教育與職業(yè)，2014（15）：185-187.

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[4]A New Method of Teaching Is Turning the Traditional Class-room on Its Head [EB/OL]. [2013-04-09]. http：//www.knew-ton.com/flipped-classroom/.

[5]李海龍，鄧敏杰，梁存良.基于任務的翻轉課堂教學模式設計與應用[J].現(xiàn)代教育技術，2013（9）.

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[7]陳楠楠.基于HTML5的移動學習資源設計及應用研究[D].西安：西安電子科技大學，2013.

（編輯：王天鵬）