高?？缙脚_(tái)可視化綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程海波 李俊峰

摘要：全國高校因發(fā)展水平的不同，對于信息化建設(shè)的投入也有差別，但是各個(gè)高等院校多年以來基本上都將多媒體教室建設(shè)作為學(xué)校信息化建設(shè)的重點(diǎn)。本文主要論述了在多媒體教室建設(shè)過程中如何將異構(gòu)的各個(gè)子系統(tǒng)通過架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和維護(hù)，最終實(shí)現(xiàn)直接為一線教師、學(xué)生服務(wù)，全方位推動(dòng)教學(xué)設(shè)備管理、教學(xué)過程管理和教學(xué)資源管理的改革，幫助學(xué)校促進(jìn)教學(xué)環(huán)境的改善和提升、教學(xué)手段的革新和教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：可視化;多媒體教室;統(tǒng)一管理;異構(gòu)平臺(tái)

中圖分類號：TP27? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0219-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 研究背景

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和知識(shí)社會(huì)的發(fā)展，目前全球已經(jīng)逐漸已進(jìn)入以IT信息技術(shù)為核心內(nèi)容的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，在當(dāng)今的社會(huì)信息技術(shù)已經(jīng)開始引領(lǐng)著全球經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新和變革。中國在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中就非常明確提出“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性的影響，必須予以高度重視”。在這輪以信息化為核心的創(chuàng)新和變革中，高等教育也必須并正在發(fā)生的改變，利用信息化手段發(fā)展現(xiàn)代教育是必由之路。在新形勢、新挑戰(zhàn)、新任務(wù)面前，所有的高校信息化工作者和教育管理者都必須清楚的認(rèn)識(shí)信息化建設(shè)的重要性和緊迫性。全國高校因發(fā)展水平的不同，對于信息化建設(shè)的投入也有差別，但是各個(gè)高等院校多年以來基本上都將多媒體教室建設(shè)作為學(xué)校信息化建設(shè)的重點(diǎn)。但是我們都知道多媒體教學(xué)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)不斷變化發(fā)展的，全國高?；旧隙荚谔剿餮芯繎?yīng)該用什么樣的方式來實(shí)現(xiàn)教育管理現(xiàn)代化、教學(xué)手段多樣化、教學(xué)設(shè)備智能化。

2 研究現(xiàn)狀

根據(jù)國內(nèi)目前多媒體教學(xué)的研究情況，我們知道此類的研究已經(jīng)開展了有很多年，并且也有了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)。 為此對于國內(nèi)多媒體教學(xué)研究的現(xiàn)狀要進(jìn)行一定的分析，這樣能夠比較好的借鑒國內(nèi)已有的成果同時(shí)避免出現(xiàn)不必要的失誤。

與傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)研究不同，本次課題內(nèi)容中不僅僅只關(guān)注單獨(dú)的多媒體教室的建設(shè)， 重點(diǎn)是如何將多媒體教室和教學(xué)資源進(jìn)行整合，如何將教室內(nèi)的多個(gè)異構(gòu)的獨(dú)立系統(tǒng)統(tǒng)一管理，發(fā)展成為以資源庫為核心的可視化綜合管理平臺(tái)。本論文所研究的可視化綜合教學(xué)管理平臺(tái)是在傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集標(biāo)準(zhǔn)化考場、常態(tài)化錄播和軟件教學(xué)平臺(tái)等技術(shù)的綜合平臺(tái)。

3 研究內(nèi)容

本論文的研究內(nèi)容是基于江西中醫(yī)藥大學(xué)的可視化教學(xué)管理系統(tǒng)的項(xiàng)目來進(jìn)行的。

江西中醫(yī)藥大學(xué)目前共有5棟教學(xué)樓其中在用的165間多媒體教室，其中有18間語音室、7間計(jì)算機(jī)房為學(xué)校公共機(jī)房、6間實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教室、9間PBL研究性教學(xué)教室，除此之外在圖書館有建有1間報(bào)告廳和1間神曲廳（大禮堂）。以上所述的教室都具有學(xué)校的教學(xué)相關(guān)功能，因此需要進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，需要對教室內(nèi)的所有設(shè)備大道集中自動(dòng)控制，并對教學(xué)環(huán)境進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)可視化教學(xué)管理平臺(tái)的統(tǒng)一管理，使得每一個(gè)教室達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化考場、常態(tài)化錄播、主動(dòng)式教學(xué)教室、研究性教學(xué)等異構(gòu)功能。

江西中醫(yī)藥大學(xué)的綜合可視化管理系統(tǒng)建設(shè)遵循“先進(jìn)、實(shí)用、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、易擴(kuò)展、易維護(hù)和高性價(jià)比”的相關(guān)原則。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)鍵是要建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是各異構(gòu)系統(tǒng)之間的控制和相關(guān)通訊接口必須符合統(tǒng)一的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)協(xié)議的要求。同時(shí)綜合可視化管理系統(tǒng)還要具有學(xué)校課堂錄播、互動(dòng)教學(xué)應(yīng)用，在線輔導(dǎo)課程應(yīng)用等功能，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展學(xué)生智能手機(jī)的普及，該平臺(tái)要能夠支持網(wǎng)絡(luò)的直播、轉(zhuǎn)播、點(diǎn)播、傳送、發(fā)布、管理、評價(jià)、公共課、教師技能提升等多種功能，方便學(xué)生學(xué)和老師教。

本系統(tǒng)的建設(shè)，目的是直接為一線教師、學(xué)生服務(wù)的，同時(shí)能夠大大減輕多媒體教學(xué)環(huán)境管理和維護(hù)人員的工作量，又能夠?yàn)榻虒W(xué)管理和質(zhì)量評價(jià)人員提供一個(gè)統(tǒng)一軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全方位推動(dòng)教學(xué)設(shè)備管理、教學(xué)過程管理和教學(xué)資源管理的改革，幫助學(xué)校促進(jìn)教學(xué)環(huán)境的改善和提升、教學(xué)手段的革新和教學(xué)質(zhì)量的提高。

項(xiàng)目通過在教室安裝網(wǎng)絡(luò)中控、攝像機(jī)、編碼器、IP電話、拾音器，采集各個(gè)教室的音視頻信號，通過網(wǎng)絡(luò)上傳到管理中心形成標(biāo)準(zhǔn)化考場、可視化教室、常態(tài)化錄播教室、主動(dòng)式教學(xué)教室、研究性學(xué)習(xí)教室等相應(yīng)的功能教室;在管理中心配置相應(yīng)的顯示大屏、管理軟件、資源軟件、教學(xué)評價(jià)軟件以及教學(xué)專網(wǎng)等形成整個(gè)教學(xué)智能化的系統(tǒng)平臺(tái)。并且通過和學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、身份認(rèn)證、一卡通的對接，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的高度整合。

4 可視化綜合教學(xué)管理平臺(tái)的功能分析和設(shè)計(jì)思路

4.1 功能分析

根據(jù)可視化綜合教學(xué)管理平臺(tái)的需求分析和設(shè)計(jì)思路，整個(gè)平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)如下圖所示：

4.2 設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目的建設(shè)思路是解決以往在多媒體教室建設(shè)過程中各個(gè)系統(tǒng)相互割裂開來，無法統(tǒng)一使用和管理的問題，同時(shí)全方位推動(dòng)教學(xué)設(shè)備管理、教學(xué)過程管理和教學(xué)資源管理的改革，真正實(shí)現(xiàn)打通教室內(nèi)的各個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)，促進(jìn)教學(xué)環(huán)境的改善、教學(xué)手段的革新和教學(xué)質(zhì)量的提升。

整個(gè)系統(tǒng)依托學(xué)校強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)教室音視頻都通過網(wǎng)絡(luò)匯集到中心服務(wù)器群，在教學(xué)管理中心統(tǒng)一調(diào)度管理，形成一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的大型可視化教學(xué)管理系統(tǒng)。

用戶使用不同的終端，通過瀏覽器訪問統(tǒng)一的Web應(yīng)用平臺(tái)，Web應(yīng)用平臺(tái)根據(jù)用戶不同的請求協(xié)調(diào)下面各種不同功能的服務(wù)器回應(yīng)用戶的請求。前端各種教室通過網(wǎng)絡(luò)將各自的媒體流推送到不同的服務(wù)器，各種功能不一樣的服務(wù)器之間由Web應(yīng)用平臺(tái)的底層中控服務(wù)來統(tǒng)一調(diào)度，合理安排資源。應(yīng)用流程圖如下。

江西中醫(yī)藥大學(xué)標(biāo)準(zhǔn)可視化教室共計(jì)196間，62間作為常態(tài)化錄播教室使用，可視化教室系統(tǒng)前端攝像機(jī)與錄播系統(tǒng)共用，126間教室作為可視化教室并具備標(biāo)準(zhǔn)化考場功能，并加裝老師定焦攝像機(jī)接入標(biāo)準(zhǔn)化考場系統(tǒng)。在中心機(jī)房部署一套流媒體協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)，把標(biāo)準(zhǔn)化考場服務(wù)器獲取到的所有媒體流全部轉(zhuǎn)換為錄播系統(tǒng)的媒體流，并不影響到標(biāo)準(zhǔn)化考場系統(tǒng)的原有構(gòu)架和使用。

江西中醫(yī)藥大學(xué)此類教室共計(jì)62間，每間配置一臺(tái)嵌入式硬件編碼器采集老師授課電腦VGA、老師高清視頻，通過網(wǎng)絡(luò)把相關(guān)視頻媒體流推送到服務(wù)器提供給用戶使用;學(xué)生攝像機(jī)共用標(biāo)準(zhǔn)化考場高清攝像機(jī)，老師攝像采用云臺(tái)攝像機(jī)，并配置老師圖像跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤拍攝老師上課的場景;整個(gè)教室覆蓋4只指向性麥克風(fēng)收集老師和學(xué)生的聲音，后端使用智能混音器來優(yōu)化聲音效果。真正做到老師學(xué)生不佩戴任何物品的常態(tài)化教學(xué)。

5 測試及使用情況

江西中醫(yī)藥大學(xué)可視化綜合教學(xué)管理平臺(tái)歷經(jīng)一年多的施工和調(diào)試，目前已經(jīng)正式的投入使用，截止到2018年12月底，共實(shí)現(xiàn)21494門課程的錄制工作，保存可供老師和學(xué)生點(diǎn)播的視頻資源398TB，通過本平臺(tái)制作MooCs課程5門。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行和使用狀態(tài)良好，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)方案中所需的功能要求。

6 展望

江西中醫(yī)藥大學(xué)目前正在進(jìn)行“智慧校園”的建設(shè)工作，通過云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的技術(shù)手段通過對信息的多層次處理，對學(xué)校教學(xué)、科研、管理、生活、文化等各方面需求做出智能響應(yīng)，智能化服務(wù)，提高學(xué)校教學(xué)科研水平、管理效率和社會(huì)服務(wù)能力。具體表現(xiàn)為無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校務(wù)治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。而可視化教學(xué)管理平臺(tái)將作為智慧校園的一部分為學(xué)校的教育現(xiàn)代化提供好的基礎(chǔ)。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】