基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)探析

李 伽

（宜賓學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與多媒體管理中心，四川宜賓644007）

2012 年，教育部發(fā)文指出，教育信息化發(fā)展目標(biāo)是要基本建成人人可享有優(yōu)質(zhì)教育資源的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，以及信息技術(shù)與教育融合發(fā)展的水平顯著得以提升[1]. 同時(shí)強(qiáng)調(diào)，要充分整合現(xiàn)有資源，采用云計(jì)算技術(shù)，形成資源配置與服務(wù)的集約化發(fā)展途徑，構(gòu)建穩(wěn)定可靠、低成本的國(guó)家教育云服務(wù)模式，這為推動(dòng)教育模式的改革、實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化指明了方向.

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)是創(chuàng)建教育信息化環(huán)境的重要工具，它在加速教育技術(shù)進(jìn)程，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)高校的教育信息化等方面發(fā)揮了重要的作用[2]. 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)利用信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，使生產(chǎn)、利用和管理各類學(xué)習(xí)資源成為可能[3]，平臺(tái)上豐富的資源信息為學(xué)生發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的孕育提供了沃土.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)要求將上課信息有效地直播并完整地記錄下來(lái)，同時(shí)還要建立同其它數(shù)字化教學(xué)資源的安全共享[4]，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控.這就需要將移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開(kāi)放資源與教學(xué)平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建系統(tǒng)化的支撐技術(shù)體系，使優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源集成在無(wú)縫對(duì)接的平臺(tái)中進(jìn)行技術(shù)融合[5].

云錄播就是利用云計(jì)算技術(shù)，首先把傳統(tǒng)的各個(gè)錄播教室的各種應(yīng)用遷移到云端，由云端的服務(wù)器統(tǒng)一處理，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用和數(shù)據(jù)的分發(fā)[6]，以克服傳統(tǒng)錄播系統(tǒng)不能滿足對(duì)不同資源的統(tǒng)一管理和分散資源的集中管理及分享資源的問(wèn)題.云錄播是國(guó)家教育信息化云計(jì)算體系建設(shè)的重要組成部分，也是信息化支撐環(huán)境建設(shè)重大內(nèi)容之一. 構(gòu)建基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，不僅可以充分利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)提供的學(xué)習(xí)資源共享和海量存儲(chǔ)計(jì)算能力，為學(xué)習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)資源和靈活多樣的學(xué)習(xí)方式；還可以通過(guò)學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)與研討構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體，激發(fā)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和積極性，促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的知識(shí)共享和經(jīng)驗(yàn)交流，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)功能更完善、個(gè)性更鮮明的高性能網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支撐平臺(tái).云錄播的應(yīng)用改變了資源的布局和共享方式，推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的環(huán)境建設(shè). 因此，如何基于云錄播為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建合適的支撐技術(shù)體系是一個(gè)值得探究的新課題.

1 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)特點(diǎn)和支撐技術(shù)體系主要類別

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)是學(xué)校數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)的重要工具，它所搭建的開(kāi)放式的教學(xué)模式優(yōu)化了學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)新了教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法[7]. 隨著教育信息化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)已廣泛應(yīng)用于各種類型的教學(xué)活動(dòng)中.

1.1 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，是指利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及相關(guān)的信息技術(shù)手段進(jìn)行教與學(xué)的一種實(shí)踐模式[8]. 它是一個(gè)提供多種課程給使用者進(jìn)行學(xué)習(xí)，并進(jìn)行學(xué)習(xí)過(guò)程記錄的在線平臺(tái).它也是一個(gè)包括網(wǎng)上教學(xué)和教學(xué)輔導(dǎo)、網(wǎng)上自學(xué)、網(wǎng)上師生交流、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上測(cè)試以及質(zhì)量評(píng)估等多種服務(wù)在內(nèi)的綜合教學(xué)服務(wù)支持系統(tǒng). 它通過(guò)引入信息化技術(shù)，促進(jìn)教師提高教學(xué)效率、創(chuàng)新教學(xué)方法，同時(shí)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、自我探究能力. 它不是單純的軟硬件系統(tǒng)研發(fā)或者單純的教育方式方法的創(chuàng)新，而是信息技術(shù)與現(xiàn)代教育的深度整合.

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用讓學(xué)習(xí)從傳統(tǒng)課堂模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)虛擬環(huán)境，能夠提供全新的教學(xué)和環(huán)境，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性[9]. 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、課堂翻轉(zhuǎn)等，因此，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)通常都具有教學(xué)輔助性、學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、教學(xué)內(nèi)容可重復(fù)性、教與學(xué)的異步性、學(xué)習(xí)環(huán)境的開(kāi)放性和可交換性等特點(diǎn). 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)對(duì)學(xué)習(xí)成果有極大的推動(dòng)作用，豐富的教學(xué)資源不僅可以豐富學(xué)生知識(shí)的全面性，同時(shí)可以陶冶學(xué)生情操，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展獨(dú)立思考能力[10].

1.2 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)支撐技術(shù)體系架構(gòu)對(duì)比

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢(shì)，將移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、開(kāi)放資源與教學(xué)平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建系統(tǒng)化的支撐技術(shù)體系，使優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源集成在無(wú)縫對(duì)接的平臺(tái)中進(jìn)行技術(shù)融合[11]，營(yíng)造出良好的學(xué)習(xí)環(huán)境.具體而言，需要具備交互學(xué)習(xí)環(huán)境、有問(wèn)必答環(huán)境、利于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的環(huán)境、評(píng)價(jià)激勵(lì)的環(huán)境、統(tǒng)計(jì)反饋的環(huán)境和優(yōu)秀的學(xué)習(xí)資源環(huán)境等[12]，如圖1所示.

圖1 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的總體要求

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)支撐技術(shù)體系按平臺(tái)教學(xué)資源、教學(xué)模式、數(shù)據(jù)分析、基礎(chǔ)設(shè)施的不同需求，目前主要基于B/S[13]和云計(jì)算[14]兩種架構(gòu).基于兩種技術(shù)體系架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)對(duì)比詳見(jiàn)表1.

表1 基于B/S和云計(jì)算架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的對(duì)比

2 支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的云錄播系統(tǒng)構(gòu)建原則

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的總體要求，有必要構(gòu)建基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)支撐技術(shù)體系.基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)是通過(guò)云錄播系統(tǒng)將課程錄制存儲(chǔ)、資源管理共享以及課件直播點(diǎn)播等技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合的具有強(qiáng)大監(jiān)控管理及學(xué)習(xí)能力的教學(xué)應(yīng)用平臺(tái).支撐該學(xué)習(xí)平臺(tái)的系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)教學(xué)點(diǎn)的教學(xué)視頻場(chǎng)景和授課計(jì)算機(jī)畫(huà)面以標(biāo)準(zhǔn)的流媒體編解碼技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集壓縮、集中存儲(chǔ)及監(jiān)控管理，最后實(shí)現(xiàn)使終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出，減少終端處理負(fù)擔(dān)，使優(yōu)秀的教師、課程、資源、知識(shí)得到充分的展示、記錄、管理和分享，讓學(xué)習(xí)者通過(guò)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的共享.

2.1 云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

云錄播主要借助于云計(jì)算的服務(wù)模式，是個(gè)共享資源的概念.即將網(wǎng)絡(luò)中所有的錄播資源進(jìn)行共享，用戶從此無(wú)需關(guān)注錄播服務(wù)器在那里，也無(wú)需關(guān)注自己身在何處，只要有網(wǎng)絡(luò)就可通過(guò)云平臺(tái)實(shí)時(shí)分享自己的資源，就可從云平臺(tái)中找到想要的資源在線實(shí)時(shí)或點(diǎn)播觀看，其功能設(shè)計(jì)如圖2所示.

圖2 云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)圖

基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)具有支持課堂教學(xué)、支持網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的功能，能實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、課堂翻轉(zhuǎn)以及教學(xué)管理功能. 學(xué)習(xí)者登錄學(xué)習(xí)平臺(tái)后，可使用在線自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)、教學(xué)平臺(tái)以及資源建設(shè)的系統(tǒng). 通過(guò)在線自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，學(xué)生可以按照自己的學(xué)習(xí)需要構(gòu)建學(xué)習(xí)計(jì)劃，通過(guò)學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行協(xié)作討論，完成自主學(xué)習(xí)的要求. 通過(guò)教學(xué)平臺(tái)，教師可以完成日常教學(xué)功能，可以使用課件資源及試題制作系統(tǒng)，將制作的課件視頻及試題自動(dòng)上傳至學(xué)習(xí)空間，也能通過(guò)音視頻錄制系統(tǒng)，將錄制微課視頻上傳到學(xué)習(xí)空間. 同時(shí)，教師在有翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)需求時(shí)，也能通過(guò)在線自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)發(fā)布教學(xué)任務(wù)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)等功能.

課件資源及試題制作系統(tǒng)、音視頻錄制系統(tǒng)（安裝部署在微視頻教室）為整體系統(tǒng)架構(gòu)中的資源建設(shè)系統(tǒng)，生成的資源自動(dòng)進(jìn)入資源庫(kù)，形成學(xué)校自建資源，與學(xué)校外購(gòu)的資源共同組成學(xué)習(xí)資源庫(kù).

2.2 云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則

云學(xué)習(xí)時(shí)代對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的性能、用戶交互和擴(kuò)展性等提出了更高的要求，能夠滿足學(xué)習(xí)資源的分布式共享、系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)簡(jiǎn)易、應(yīng)用成本低廉、可構(gòu)建真實(shí)感虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境等需求的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，對(duì)提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與成效極其重要[15].基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建是一個(gè)系統(tǒng)化的集成工程，它不是簡(jiǎn)單的多間錄播教室和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接和堆砌，而是以滿足網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能需求為目的的，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和可靠完善的集成方案，將各種軟硬件設(shè)備科學(xué)合理地應(yīng)用到系統(tǒng)建設(shè)中，使整個(gè)項(xiàng)目建成后不僅能滿足網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用要求，而且在使用及后期維護(hù)上簡(jiǎn)單、便捷. 建設(shè)好的云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、互動(dòng)、高畫(huà)質(zhì)、全自動(dòng)和手動(dòng)的錄播式數(shù)字化互動(dòng)課堂系統(tǒng)，滿足學(xué)校精品課程的錄制和兄弟校區(qū)間精品課程的互訪交流、與上一級(jí)的統(tǒng)一云平臺(tái)精品課程點(diǎn)播、與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)及課堂內(nèi)師生間教學(xué)互動(dòng)功能的需要.系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性、兼容性、穩(wěn)定性和安全性，并可減少將來(lái)的運(yùn)營(yíng)成本，視頻圖像在網(wǎng)上直播具有較高的清晰度和流暢性. 因此，基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（1）先進(jìn)性原則. 基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)是以軟件采集為核心將監(jiān)控與錄播融合并得到大面積應(yīng)用的系統(tǒng). 以先進(jìn)、成熟的視頻技術(shù)進(jìn)行合理搭配，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多媒體應(yīng)用.

（2）實(shí)用性原則. 基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)需符合國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、操作方便. 充分利用各種資源，使用戶實(shí)現(xiàn)各種功能.同時(shí)配合寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以支持高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離的視音頻傳輸，以適應(yīng)應(yīng)用需求的變化.

（3）穩(wěn)定性原則. 基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)必須選用產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)過(guò)廣泛檢驗(yàn)，充分考慮系統(tǒng)在程序運(yùn)行時(shí)的應(yīng)變能力和容錯(cuò)能力，具有極高的穩(wěn)定性和可靠性.

（4）兼容性原則. 基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)必須能與Windows 操作系統(tǒng)無(wú)縫連接，無(wú)論是系統(tǒng)管理人員或是普通用戶使用都非常簡(jiǎn)單、便捷. 并支持PC終端、Andriod移動(dòng)設(shè)備、IOS移動(dòng)設(shè)備收看直播.

（5）擴(kuò)充性原則. 基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)在設(shè)計(jì)上必須采用開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，著眼于近期目標(biāo)和長(zhǎng)期目標(biāo)的發(fā)展，選用合適的設(shè)備，進(jìn)行合理的性能組合，利用有限的投資構(gòu)造一個(gè)適合當(dāng)前需求、可擴(kuò)展的音視頻操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)低成本擴(kuò)展和升級(jí)的需求.

3 支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的云錄播體系架構(gòu)

云錄播采用最新視頻編碼技術(shù)及流媒體發(fā)布技術(shù)，結(jié)合分布式部署架構(gòu)產(chǎn)生的新型大規(guī)模流媒體服務(wù)平臺(tái)部署模式，平臺(tái)中所有的內(nèi)容完整地分布在龐大的服務(wù)器集群中，用戶所有的訪問(wèn)需求均通過(guò)與服務(wù)器集群的交互而得到響應(yīng).在完成用戶鑒權(quán)的同時(shí)，為用戶提供相應(yīng)的可視信息的直播或點(diǎn)播服務(wù)，當(dāng)云錄播系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理時(shí)，云錄播系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲(chǔ)設(shè)備，那么云錄播系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng). 為了滿足網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的實(shí)際需求，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教育的優(yōu)勢(shì)，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)計(jì)劃圍繞網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能要求設(shè)計(jì)基于云錄播的支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu).

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的支撐技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)包括軟件系統(tǒng)（如在線自主學(xué)習(xí)平臺(tái)、教學(xué)平臺(tái)、學(xué)習(xí)空間、課件資源制作系統(tǒng)等），硬件系統(tǒng)（如多媒體錄播設(shè)備、音視頻編解碼設(shè)備、服務(wù)器及存儲(chǔ)等）和場(chǎng)地系統(tǒng)（如多媒體錄播教室、網(wǎng)路互動(dòng)教室、遠(yuǎn)程直播教室、智慧教室、媒體中心等）. 若按照云錄播的特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能劃分，云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)可分為網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)和物理體系架構(gòu).

3.1 網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

云錄播是隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的，它其實(shí)就是運(yùn)用了云計(jì)算的結(jié)構(gòu)模式對(duì)錄播系統(tǒng)進(jìn)行了新的構(gòu)建. 因此，云錄播網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的整體采用三層架構(gòu)，即終端采集層、云端服務(wù)層、前端應(yīng)用層，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)教育、學(xué)習(xí)資源的建設(shè)以及基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，其網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)如圖3所示.三層架構(gòu)的基本功能如下：

（1）終端采集層主要負(fù)責(zé)完成課堂場(chǎng)景資源的采集，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以便數(shù)據(jù)可以基于互聯(lián)網(wǎng)傳輸至云端服務(wù)層進(jìn)行處理.根據(jù)前端應(yīng)用層的不同教學(xué)需求，要求終端采集層能采集多種類型的教學(xué)資源數(shù)據(jù)：如前端教育應(yīng)用關(guān)注的是講解內(nèi)容，那么需要終端采集層更傾向于采集知識(shí)內(nèi)容與聲音；如前端教育應(yīng)用關(guān)注的是課堂教學(xué)的師生互動(dòng)，那么需要終端采集層更傾向于采集教學(xué)場(chǎng)景數(shù)據(jù). 因此，需要終端采集層具備多種采集類型的終端產(chǎn)品.目前，主流終端采集層包括有：錄播系統(tǒng)、屏幕采集系統(tǒng)等.

（2）云端服務(wù)層是該架構(gòu)的核心層，主要完成終端采集層數(shù)據(jù)的處理以及對(duì)前端應(yīng)用層轉(zhuǎn)發(fā)處理后的數(shù)據(jù). 該層架構(gòu)主要包括：資源錄制、資源存儲(chǔ)、資源轉(zhuǎn)換及資源分發(fā)四大功能.

（3）前端應(yīng)用層是教育行業(yè)用戶共享資源的界面，該層根據(jù)教育細(xì)分領(lǐng)域的需求（如教師專業(yè)發(fā)展、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等），把后端分散的資源利用HTML5 等技術(shù)重新組合，構(gòu)建出符合行業(yè)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)富媒體資源，給用戶提供更專業(yè)、更全面的資源共享方式. 同時(shí)，前端應(yīng)用層還擔(dān)負(fù)一定的資源采集的功能，與終端采集層采集的數(shù)據(jù)不同的是，該層采集的資源主要包括文檔、圖片、文字等信息資源，是某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域業(yè)務(wù)流程中的數(shù)據(jù)資源，如教案、教學(xué)設(shè)計(jì)、作業(yè)、試題等，該層采集的資源會(huì)自動(dòng)保存至云端服務(wù)層的存儲(chǔ)中.

圖3 網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.2 物理體系架構(gòu)

基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)在物理架構(gòu)的建設(shè)上可分為云終端和云錄播服務(wù)平臺(tái)建設(shè)兩部分.其中，云終端主要基于高清視頻交互技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂式教學(xué)的內(nèi)容捕獲等基礎(chǔ)功能；云錄播服務(wù)平臺(tái)主要基于內(nèi)容分發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容的歸納和分播等.

云錄播服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)包含三部分：多種終端源建設(shè)、云錄播服務(wù)端建設(shè)以及云平臺(tái)應(yīng)用端建設(shè)（如圖4所示），其基本功能如下：

（1）多種終端源建設(shè)是云錄播服務(wù)平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)，是為云錄播服務(wù)平臺(tái)提供資源的場(chǎng)所，包括云終端教室（采集各機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)教學(xué)場(chǎng)景）、移動(dòng)終端，如平板電腦（采集教師個(gè)人的教學(xué)實(shí)錄）以及PC 終端（采集教師或?qū)W生的教授與學(xué)習(xí)的實(shí)錄）.

（2）云錄播服務(wù)端建設(shè)為不同類型資源、分散資源的集中控制管理提供支持，同時(shí)也為應(yīng)用平臺(tái)提供統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)支撐，主要包括云轉(zhuǎn)碼服務(wù)、云錄制服務(wù)、云播放服務(wù)以及云存儲(chǔ).

（3）云平臺(tái)應(yīng)用端建設(shè)應(yīng)根據(jù)細(xì)分的不同教育領(lǐng)域進(jìn)行針對(duì)性建設(shè).其中，主要是B/S軟件平臺(tái)應(yīng)用，它是資源數(shù)據(jù)與用戶的界面，只有通過(guò)云平臺(tái)應(yīng)用端建設(shè)，才能更好的將資源、數(shù)據(jù)融合至教育領(lǐng)域中. 從實(shí)際應(yīng)用部署的角度出發(fā)，云平臺(tái)應(yīng)用端與云錄播服務(wù)端應(yīng)部署在統(tǒng)一的硬件環(huán)境中，共同組成教育云服務(wù)端，為各級(jí)教育機(jī)構(gòu)提供應(yīng)用服務(wù).

圖4 物理體系架構(gòu)

4 云錄播設(shè)備配置及功能特點(diǎn)

4.1 云錄播的設(shè)備配置

基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)產(chǎn)品按照部署結(jié)構(gòu)的不同劃分，可分為云錄播服務(wù)端產(chǎn)品和云終端產(chǎn)品兩類，如表2所示.

表2 支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的云錄播主要設(shè)備

云錄播服務(wù)端產(chǎn)品包括多媒體錄制系統(tǒng)、流媒體分發(fā)廣播系統(tǒng)、流媒體自動(dòng)轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)三大類.

云終端產(chǎn)品包括終端音視頻編碼系統(tǒng)、跨平臺(tái)解碼系統(tǒng)兩大類.

4.2 云錄播的功能特點(diǎn)

支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的云錄播可實(shí)現(xiàn)集中錄制、分布錄制，并支持簡(jiǎn)易的多媒體設(shè)備集中控制功能，提供相應(yīng)的接口，可與其它中央控制系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)集中化控制.錄制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)采集處理和合成同步進(jìn)行，課件發(fā)布無(wú)需等待，立即生成，且是一個(gè)完整的多媒體課件，無(wú)需后期合成. 系統(tǒng)支持標(biāo)清及720P/1080P 高清信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)及存儲(chǔ)，標(biāo)清、高清及VGA 編碼幀率均可達(dá)到25 幀以上. 該系統(tǒng)特點(diǎn)具體如下：

（1）云錄播支持多點(diǎn)同步管理和多路視頻信號(hào)的同步采集功能，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)多媒體教室的單獨(dú)錄制的控制管理.云錄播系統(tǒng)集監(jiān)控、錄播、多媒體設(shè)備中央控制于一體，對(duì)簡(jiǎn)易的多媒體設(shè)備提供相應(yīng)的接口，實(shí)現(xiàn)集中化管控.

（2）云錄播支持在錄制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)采集處理和合成同步進(jìn)行，錄制完后自動(dòng)生成完整的多媒體課件，無(wú)需后期合成.而且，課件生成后，無(wú)需等待，直接發(fā)布，節(jié)約了大量工作時(shí)間.另外，一臺(tái)錄播主機(jī)能實(shí)現(xiàn)多個(gè)多媒體教室的同時(shí)自動(dòng)跟蹤功能，極大地降低了自動(dòng)錄播教室的建造成本.

（3）云錄播系統(tǒng)操作方便. 多媒體教室內(nèi)的所有信號(hào)源和信息源（如：視頻、VGA、PPT的索引信息等），都能顯示在錄播監(jiān)控中心的一個(gè)視頻畫(huà)面內(nèi)，不需要操作人員在不同的輸出設(shè)備中來(lái)回切換.

（4）云錄播具有互動(dòng)性. 能實(shí)現(xiàn)各種互動(dòng)功能，如：音視頻與音視頻的互動(dòng)，音視頻與文字的互動(dòng)及音頻與文字的互動(dòng)等.

（5）云錄播系統(tǒng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)支持在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間創(chuàng)建在線測(cè)試題，自動(dòng)設(shè)定測(cè)試時(shí)間，自動(dòng)計(jì)分；支持跟蹤和反饋信息，可以記錄學(xué)習(xí)信息和學(xué)習(xí)進(jìn)度，也可以生成測(cè)試報(bào)告，記錄詳細(xì)的測(cè)試成績(jī)等，并對(duì)問(wèn)題做出反饋.

（6）云錄播系統(tǒng)具有一鍵式發(fā)布功能. 即把后期錄制完畢的課件發(fā)布為多種格式，系統(tǒng)帶有的自動(dòng)檢測(cè)器，能在發(fā)布過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)發(fā)布的文件中的文件標(biāo)準(zhǔn)、格式及其它錯(cuò)誤信息，并自動(dòng)反饋給用戶，確保課程一次性發(fā)布的準(zhǔn)確性，以避免用戶發(fā)布的文件無(wú)法在學(xué)習(xí)平臺(tái)上播放而返回二次加工.

5 支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)云錄播關(guān)鍵技術(shù)及展望

支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的云錄播系統(tǒng)利用了云計(jì)算的技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的搭建更能滿足現(xiàn)代教育的需求，因此具有有別于傳統(tǒng)錄播系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù). 同時(shí)，也因云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展而讓云錄播有了更為廣闊的發(fā)展空間.

5.1 支撐網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)云錄播關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）云錄播系統(tǒng)的終端編碼器及移動(dòng)終端編碼系統(tǒng)需具備主要尋址功能，由終端主動(dòng)去連接多媒體錄制系統(tǒng)集群.若由多媒體錄制系統(tǒng)來(lái)連接編碼系統(tǒng)，由于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接，而編碼系統(tǒng)部署在不同校園網(wǎng)，可能會(huì)面對(duì)多種防火墻的處理.

（2）云錄播系統(tǒng)的多媒體錄制系統(tǒng)必須具備集群部署能力，具備負(fù)載均衡功能，可采用軟件方式實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡及容錯(cuò)處理功能.

（3）云錄播系統(tǒng)的流媒體分發(fā)廣播系統(tǒng)和流媒體自動(dòng)轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)必須都具備集群部署能力，最好采用硬件方式實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡及容錯(cuò)處理功能.

5.2 云錄播技術(shù)的發(fā)展前景展望

（1）與MOOCs相結(jié)合

在如今移動(dòng)通訊普及的時(shí)代，碎片化移動(dòng)學(xué)習(xí)已成為學(xué)習(xí)的主要方式，MOOC（大規(guī)模在線開(kāi)放課程）運(yùn)用而生.當(dāng)前，以Udacity、Coursera和edX為代表的MOOCs 對(duì)高等教育領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，如何進(jìn)行信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合研究，如何利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源，探索從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)模式、教學(xué)管理等多層次、全方位推進(jìn)學(xué)科教學(xué)信息化是高?，F(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題.

MOOCs 是信息技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的最新形式，是以往開(kāi)放課程、精品課程的后續(xù)表現(xiàn)形式.而微課和翻轉(zhuǎn)課堂則是MOOCs 的重要技術(shù)解決方案. 因此，今后的云錄播系統(tǒng)建設(shè)中，要考慮將微課、翻轉(zhuǎn)課堂等新的課程錄制及教學(xué)策略納入其中.

云錄播系統(tǒng)不僅是錄制工具，還應(yīng)具有制作交互式視頻課件的功能[16]. 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)也應(yīng)與翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行整合，將Moocs資源上傳到網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，課程資源比較豐富，既有國(guó)內(nèi)的也有國(guó)外的，讓學(xué)生選擇范圍擴(kuò)大. 基于云錄播的綜合學(xué)習(xí)平臺(tái)，打破時(shí)空限制，有效地將設(shè)備環(huán)境、時(shí)空環(huán)境和人文信息環(huán)境融合在一起，優(yōu)化了教學(xué)流程，一體化解決了學(xué)校信息化線上教學(xué)的所有需求，提升了用戶體驗(yàn)[17].

（2）與大數(shù)據(jù)相結(jié)合

目前，大數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注，對(duì)大數(shù)據(jù)的定義也有多種提法. IBM 提出了3V 特征[18]，即認(rèn)為大數(shù)據(jù)具備規(guī)模性（Volume）、多樣性（Variety）和高速性（Velocity）三個(gè)特征，具體描述為：規(guī)模性指數(shù)據(jù)量巨大，量級(jí)達(dá)到TB級(jí)及PB級(jí)；多樣性指數(shù)據(jù)類型繁多，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；高速性指數(shù)據(jù)創(chuàng)建、處理和分析的速度持續(xù)在加快.

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，如何處理基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)中的不同格式、不同模式數(shù)據(jù)也是值得思考的問(wèn)題. 首先，可以借助云計(jì)算平臺(tái)的諸多優(yōu)勢(shì)性能，收集學(xué)生、教師在在線自主學(xué)習(xí)平臺(tái)、教學(xué)平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上詳細(xì)記錄的教學(xué)軌跡數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù). 然后，對(duì)海量的教學(xué)行為進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，探索學(xué)生行為及其變化的內(nèi)在聯(lián)系. 最后通過(guò)挖掘?qū)W生更內(nèi)在的特征，對(duì)學(xué)生提供適合學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)材料，并及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化教學(xué).

6 結(jié)語(yǔ)

基于云錄播的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)利用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)為學(xué)生提供了一個(gè)開(kāi)放、高效、互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，這種新的教學(xué)模式、資源共享方式及教學(xué)環(huán)境的搭建，不是單純的軟硬件系統(tǒng)研發(fā)或是教育方式方法的創(chuàng)新，而是信息技術(shù)與現(xiàn)代教育的深度融合. 隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，云錄播如何與MOOCs及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合并推動(dòng)信息時(shí)代教育的發(fā)展將成為有待進(jìn)一步研究的課題.