音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學(xué)中的應(yīng)用及建設(shè)

王童童

一、引言

信息化時(shí)代的到來使我國教育體制發(fā)生了深刻變革，我國各大教學(xué)機(jī)構(gòu)掀起了多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的高潮。目前，無論是大學(xué)還是中學(xué)，多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)開展得可謂轟轟烈烈、如火如荼。然而，在這種現(xiàn)象的背后，有許多值得我們冷靜深思并盡快解決的問題。

二、傳統(tǒng)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的問題

面對迅速興起的多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，許多教育工作者和學(xué)生在思想觀念上準(zhǔn)備不足，普遍存在三種錯(cuò)誤傾向：

1.高估了多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的作用。多媒體輔助教學(xué)有利于提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，具有生動(dòng)、豐富、即時(shí)反饋等特點(diǎn)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。能夠按照教學(xué)過程給學(xué)生提供知識內(nèi)容，舉例說明，進(jìn)行演示、反復(fù)學(xué)習(xí)，這更有利于學(xué)生對知識的理解和鞏固，提高教學(xué)質(zhì)量。但是，多媒體輔助教學(xué)不能主動(dòng)與學(xué)生進(jìn)行面對面的交互，對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)不能監(jiān)控，缺少學(xué)習(xí)情感交流，學(xué)習(xí)過程要求學(xué)生主動(dòng)性高，不能形成有效學(xué)習(xí)壓力。教學(xué)效果和質(zhì)量相比傳統(tǒng)教學(xué)方式提高不大。

2.弱化了課堂實(shí)時(shí)互動(dòng)的作用。多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)能夠適應(yīng)學(xué)生個(gè)別差異，實(shí)現(xiàn)因材施教。大量的資源可以豐富學(xué)生的知識，學(xué)生可以根據(jù)自身的興趣、愛好進(jìn)行廣泛的學(xué)習(xí)。但是，使用傳統(tǒng)的多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)會(huì)弱化學(xué)生與教師的實(shí)時(shí)互動(dòng)溝通，缺少教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的專門性教育。

3.課件內(nèi)容和質(zhì)量不高，更新不及時(shí)。傳統(tǒng)的多媒體網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)教材來源主要分為兩部分，一部分為出版社配套多媒體課件，一部分為授課教師自行制作的多媒體課件。其中，出版社配套多媒體課件內(nèi)容豐富、形式多樣、質(zhì)量較高，但是更新不及時(shí)，難以根據(jù)學(xué)生實(shí)際進(jìn)行調(diào)整;授課教師自行制作的多媒體課件可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際進(jìn)行修改、實(shí)時(shí)更新，但是素材少、課件表現(xiàn)形式單一。

三、音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學(xué)中的作用

音視頻智能交互及分布式管控平臺是一種通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸?shù)囊曨l會(huì)議系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)即編碼器將視頻信號通過H.264編碼轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)（即解碼器），轉(zhuǎn)化為視頻信號，傳輸至顯示設(shè)備。其中，系統(tǒng)主控設(shè)備為云服務(wù)器，用戶可以通過B/S構(gòu)架訪問云服務(wù)器，發(fā)出控制指令，云服務(wù)器將控制信號發(fā)送至輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)與輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)信號的定向傳輸，視頻信號傳輸過程中，不再經(jīng)過云服務(wù)器，直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸。

分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)輸入輸出節(jié)點(diǎn)獨(dú)立工作，任意節(jié)點(diǎn)故障對其他節(jié)點(diǎn)無影響，保障系統(tǒng)整體可靠;2.系統(tǒng)主要由分布式輸入節(jié)點(diǎn)、分布式輸出節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成，設(shè)備種類及數(shù)量少，可靠性高;3.系統(tǒng)采用可視化控制，可實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)及跨地域的遠(yuǎn)端控制，使用操控直觀、簡便。4.系統(tǒng)采用權(quán)限管理，管理員可以獨(dú)立創(chuàng)建和刪除管理用戶，并對控制行為進(jìn)行隔離，確保系統(tǒng)操作安全。

教學(xué)資源的好壞直接影響著教學(xué)水平，如何充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教育資源作用是解決教育資源相對不平衡的重要手段。音視頻智能交互及分布式管控平臺可以實(shí)現(xiàn)相對穩(wěn)定的互動(dòng)大課堂，具備兩大特點(diǎn)：一是面對面的教學(xué)特點(diǎn);二是相對穩(wěn)定的學(xué)習(xí)時(shí)間。1.面對面的教學(xué)特點(diǎn)。音視頻智能交互及分布式管控平臺與傳統(tǒng)多媒體教學(xué)平臺及遠(yuǎn)程教學(xué)平臺不同，它互動(dòng)性更強(qiáng)、實(shí)時(shí)性更強(qiáng)、代入感更強(qiáng)。傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育平臺屬于一對多的單向傳輸平臺，而智能交互平臺具備將音頻、現(xiàn)場實(shí)況、電子白板畫面實(shí)時(shí)、雙向傳送到多個(gè)不同物理空間的功能，學(xué)生聽課現(xiàn)場、學(xué)生提問等均能夠?qū)崟r(shí)反饋授課教師，提高教師與學(xué)生的互動(dòng)。2.相對穩(wěn)定的學(xué)習(xí)時(shí)間。目前，網(wǎng)絡(luò)手段在教學(xué)中的運(yùn)用能夠在很大程度上開放教學(xué)環(huán)境、豐富教學(xué)內(nèi)容。信息量的極大豐富，使得學(xué)生有了更多的選擇的機(jī)會(huì)，教師的授課內(nèi)容通過服務(wù)器傳輸?shù)骄W(wǎng)上，學(xué)生可以不受時(shí)間限制、不受地點(diǎn)限制進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是，這種方式使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間碎片化、學(xué)習(xí)不夠系統(tǒng)。智能交互平臺的應(yīng)用，相對其他網(wǎng)絡(luò)手段，集中優(yōu)勢教育資源，以教師實(shí)際授課為核心，建立一個(gè)多點(diǎn)圍繞的互動(dòng)大課堂，讓學(xué)生事先規(guī)劃時(shí)間，集中到一個(gè)具備傳統(tǒng)學(xué)習(xí)氛圍的虛擬課堂中。使學(xué)生擁有一個(gè)相對穩(wěn)定的學(xué)習(xí)時(shí)間。

四、音視頻智能交互及分布式管控平臺的建設(shè)

音視頻智能交互及分布式管控平臺的建設(shè)分為兩大部分，分別為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)與多媒體系統(tǒng)建設(shè)。

1.音視頻智能交互及分布式管控平臺的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)。由于智能交互平臺傳輸多媒體數(shù)據(jù)種類多，流量大，因此對網(wǎng)絡(luò)設(shè)施要求較高。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)應(yīng)當(dāng)以干兆網(wǎng)絡(luò)為主。其中，干線使用光纜傳輸介質(zhì)，接入交換機(jī)層到節(jié)點(diǎn)機(jī)應(yīng)使用6類雙絞線。全節(jié)點(diǎn)均為干兆傳輸。

平臺網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)過程中，應(yīng)遵循以下原則：

（1）無瓶頸原則。網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)安全性能取決于網(wǎng)絡(luò)通信鏈路中性能最低的那部分設(shè)備。因此，要求在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，全局綜合考慮各部分性能，不能只注重局部性能配置，特別是交換機(jī)配置。

（2）可用性原則。網(wǎng)絡(luò)的可用性指可靠性和穩(wěn)定性。由于音視頻傳輸數(shù)據(jù)量大，傳輸時(shí)間長，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能長時(shí)間高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要選取技術(shù)成熟、應(yīng)用主流技術(shù)、主流品牌的產(chǎn)品。此外，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電源供應(yīng)也很重要。對于關(guān)鍵節(jié)，如輸人節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)，可以配置足夠功率的不間斷電源，保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（3）實(shí)用性與先進(jìn)性原則。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以實(shí)用性為主，在選取具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，要同時(shí)考慮當(dāng)前以及未來一段時(shí)間內(nèi)的主流技術(shù)?，F(xiàn)階段，系統(tǒng)主要運(yùn)行在基于IPv4或IPv6的千兆星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上。

2.音視頻智能交互及分布式管控平臺的多媒體系統(tǒng)建設(shè)。智能交互及分布式管控平臺的多媒體設(shè)備主要包含信號編碼、解碼設(shè)備及相關(guān)控制設(shè)備。主要設(shè)備連接如圖：

（1）輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)：輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)即編碼器，支持VGA、DVI、HDMI等信號輸入，通過內(nèi)置芯片將視頻信號轉(zhuǎn)化為H.264格式的數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

（2）輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)：輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)即解碼器，將H.264格式的數(shù)字信號通過內(nèi)置芯片轉(zhuǎn)化為視頻信號，通過VGA、DVI、HDMI輸出。

（3）云服務(wù)器：嵌入式服務(wù)器，協(xié)調(diào)分布式節(jié)點(diǎn)機(jī)的運(yùn)行?？刂飘嬅媲袚Q等

（4）控制終端：控制終端通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制云服務(wù)器。

五、結(jié)語

音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學(xué)實(shí)踐中能夠充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教育資源，將地理上分散的小課堂通過系統(tǒng)整合成一個(gè)互動(dòng)大課堂，解決了傳統(tǒng)多媒體教學(xué)互動(dòng)性差的問題，形成了教師為核心，通過計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的高效遠(yuǎn)程教育模式。因此，教學(xué)中采用音視頻智能交互及分布式管控平臺具有巨大實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡鳳尾.移動(dòng)技術(shù)環(huán)境下外語遠(yuǎn)程教學(xué)的實(shí)踐思路解析[J].海外英語（2015）18：52-54.

[2]錢偉，充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢促進(jìn)函授教育發(fā)展[J].成人教育（2007）04.

[3]馬有志.用千兆網(wǎng)搭建企業(yè)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)中心方案[J].國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)（第五卷）.