區(qū)域共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)

郭陽(yáng)勇，魏 娟，孫連海

區(qū)域共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)

郭陽(yáng)勇1，魏 娟2，孫連海1

（1. 成都師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，四川 成都 611130；2. 成都師范學(xué)院 教務(wù)處，四川 成都 611130）

實(shí)驗(yàn)課程資源共建平臺(tái)包括便攜式多功能終端、人機(jī)交互系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)課程資源共建軟件系統(tǒng)。通過(guò)便攜式多功能終端的人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課音視頻采集、投影等功能；通過(guò)RFID身份認(rèn)證登錄實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共建軟件系統(tǒng)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程資源軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)高校師生共建實(shí)驗(yàn)課程資源。平臺(tái)為各高校教師共建一門實(shí)驗(yàn)課程提供了一個(gè)接口，有利于整合實(shí)驗(yàn)課程優(yōu)質(zhì)資源，打造精品實(shí)驗(yàn)課程。

實(shí)驗(yàn)課程資源；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；便攜式多功能終端

實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)課程軟硬件資源的支撐。目前多數(shù)高校在硬件實(shí)驗(yàn)資源上投入較大，而實(shí)驗(yàn)課程軟件資源的開發(fā)相對(duì)薄弱。為此，成都師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心以打造優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程為目標(biāo)，研發(fā)能夠在院內(nèi)與院外、校內(nèi)與校外共建共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源應(yīng)用平臺(tái)。

1 共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想

高校需要建設(shè)更多的優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程，其核心是提升實(shí)驗(yàn)課程資源的質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)課程資源需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備生產(chǎn)商和高校共同參與建設(shè)。而在實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)過(guò)程中，避免實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)資源的低水平重復(fù)建設(shè)，集中各校優(yōu)質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同建設(shè)精品實(shí)驗(yàn)課非常重要。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源（特別是課堂資源）采集成本高，也阻礙了課程資源的建設(shè)。共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)以區(qū)域內(nèi)高校共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為目的，通過(guò)平臺(tái)提供一體化的資源采集編輯設(shè)備，各高校協(xié)作共建同一門實(shí)驗(yàn)課程資源[1-3]。

（1）建設(shè)區(qū)域型的實(shí)驗(yàn)課程聯(lián)盟。由于學(xué)校類型、培養(yǎng)目標(biāo)及所在區(qū)域等屬性的不同，各高校對(duì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)及配套資源的要求各異。由于缺乏基于實(shí)驗(yàn)課程資源的共建共享機(jī)制，即使開設(shè)同一門實(shí)驗(yàn)課程，很多高校也會(huì)獨(dú)立開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課程資源在各個(gè)高校重復(fù)建設(shè)。共建區(qū)域型實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)，能有效解決對(duì)實(shí)驗(yàn)課程資源共享的個(gè)性化需求。所謂區(qū)域型，一是基于課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備的區(qū)域型，即實(shí)驗(yàn)設(shè)備由高校和同一設(shè)備提供方組成共建實(shí)驗(yàn)課程團(tuán)體，一般由實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供方發(fā)起；二是基于行政區(qū)域劃分的區(qū)域型，即同一省、市、區(qū)（縣）等轄區(qū)內(nèi)高校組成的共建實(shí)驗(yàn)課程聯(lián)盟；三是同類型或者同層次的高校組成共建實(shí)驗(yàn)課程聯(lián)盟[4]。

（2）協(xié)作化共建優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程師資團(tuán)隊(duì)。共建優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程師資團(tuán)隊(duì)，是區(qū)域型實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)。對(duì)于同一門實(shí)驗(yàn)課程，課程資源建設(shè)發(fā)起方負(fù)責(zé)組建教師團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員來(lái)自區(qū)域內(nèi)各高校。在課程建設(shè)中，由課程資源建設(shè)發(fā)起方協(xié)調(diào)聯(lián)系團(tuán)隊(duì)成員。

（3）建立一體化實(shí)驗(yàn)課程資源采集平臺(tái)。一體化的實(shí)驗(yàn)課程資源采集終端給資源采集帶來(lái)便利。通過(guò)可移動(dòng)的便攜式實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源終端設(shè)備，能夠方便教師采集、編輯實(shí)驗(yàn)課程音視頻和文本資源，減輕了教師對(duì)實(shí)驗(yàn)課程資源采集和制作的負(fù)擔(dān)，減少了資金投入[5-6]。

（4）基于定量評(píng)價(jià)的激勵(lì)機(jī)制。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的評(píng)價(jià)及激勵(lì)機(jī)制能促進(jìn)資源的進(jìn)一步優(yōu)化，對(duì)共建用戶的實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。平臺(tái)對(duì)提供優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源的用戶給予更多共享資源的權(quán)限，激勵(lì)共建用戶在平臺(tái)上提供優(yōu)質(zhì)資源。

2 共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)

共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)主要由實(shí)驗(yàn)室便攜式多功能終端、人機(jī)交互系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)課程資源共建共享軟件系統(tǒng)3部分組成。平臺(tái)的主要功能模塊包括實(shí)驗(yàn)課堂直播錄播、共建共享高校實(shí)驗(yàn)課程聯(lián)盟組建[7]、優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程師資團(tuán)隊(duì)組建、實(shí)驗(yàn)課程資源共建[8]、實(shí)驗(yàn)共建資源評(píng)價(jià)。

2.1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)由便攜式共建資源多功能終端、人機(jī)交互系統(tǒng)、共建共享實(shí)驗(yàn)資源系統(tǒng)3個(gè)部分組成。

便攜式共建資源多功能終端包括音視頻采集模塊、投影模塊、RFID身份識(shí)別模塊、顯示模塊、主機(jī)、存儲(chǔ)器、音響功放模塊及電源模塊等，實(shí)現(xiàn)音視頻交互、課堂投影、身份認(rèn)證等功能。

人機(jī)交互系統(tǒng)包括身份認(rèn)證、投影管理、音視頻采集管理及音響功放管理等功能。通過(guò)RFID模塊實(shí)現(xiàn)教師身份認(rèn)證，合法教師用戶具有使用便攜式多功能終端的權(quán)限，通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)管理投影、音視頻采集及音響功放，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)互動(dòng)及課堂的音視頻錄播直播。

共建共享實(shí)驗(yàn)資源系統(tǒng)包括云端視頻直播服務(wù)器、點(diǎn)播視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)及共建共享軟件服務(wù)器（共建共享實(shí)驗(yàn)資源后臺(tái)與前端）等部分，主要功能包括學(xué)校及用戶管理、視頻管理、視頻直播管理、共建資源管理、共享資源管理等。

2.2 平臺(tái)工作模式

平臺(tái)主要包括音視頻、圖片、文本等資源。就共建資源而言，根據(jù)是否使用共建資源多功能終端，平臺(tái)有兩種工作模式。

工作模式A：有便攜式多功能終端模式。如圖1所示，即通過(guò)便攜式多功能終端對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂直播錄播的模式。教師用戶通過(guò)RFID身份認(rèn)證，自動(dòng)登錄人機(jī)交互系統(tǒng)和共建共享軟件系統(tǒng)。直播時(shí)，通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)管理便攜式終端采集編輯實(shí)驗(yàn)課堂的音/視頻資源，上傳至共建共享軟件系統(tǒng)視頻直播服務(wù)器，區(qū)域內(nèi)用戶對(duì)直播可見。而錄播是通過(guò)便攜式終端采集音/視頻資源保存在本地，編輯后可以上傳到共建共享軟件系統(tǒng)的點(diǎn)播視頻服務(wù)器。

圖1 共建實(shí)驗(yàn)課程資源工作模式A（課堂直播）工作流程圖

工作模式B：無(wú)便攜式多功能終端模式。如圖2所示，即實(shí)驗(yàn)課程非自制音視頻資源建設(shè)模式。合法共建資源用戶登錄共建共享軟件系統(tǒng)，創(chuàng)建或者編輯共建課程文本、圖片、音視頻（非自制）等資源。

圖2 共建實(shí)驗(yàn)課程資源工作模式B工作流程圖

兩種共建模式豐富了實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)手段，滿足了實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)易用性的需求，對(duì)培養(yǎng)用戶習(xí)慣使用該平臺(tái)起到促進(jìn)作用。

3 資源共建平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

3.1 便攜式多功能終端

根據(jù)對(duì)視頻質(zhì)量和投影效果要求的不同，開發(fā)設(shè)計(jì)了2套便攜式多功能終端：一是投影和音視頻采集模塊分離的便攜式多功能終端，可以選擇核心參數(shù)更高的投影設(shè)備及視頻采集設(shè)備；二是全功能的便攜式多功能終端，投影及音視頻采集設(shè)備已集成于系統(tǒng)中，不能自主選擇。

3.2 人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)基于Windows CE 7.0嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了用戶身份認(rèn)證、音視頻采集、投影及功放音響管理等功能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課堂人機(jī)交互。便攜式多功能終端開機(jī)后，人機(jī)交互系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，打開登錄界面、用戶掃描RFID卡、合法用戶登錄系統(tǒng)主界面。主界面下可以管理投影儀、選擇并運(yùn)行不同的攝像頭、管理功放與音響以及進(jìn)行電源管理。

3.3 共建共享軟件系統(tǒng)

共建共享軟件系統(tǒng)采用Java技術(shù)，并使用J2EE平臺(tái)的開源框架及MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課堂直播、實(shí)驗(yàn)課程共建等基于云服務(wù)器的軟件應(yīng)用[9-10]。用戶登錄后首先進(jìn)入共享主界面，可以共享具有自身權(quán)限的所有實(shí)驗(yàn)課程資源，可以進(jìn)行共建實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)與管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程直播、錄播及資源共建。

（1）實(shí)驗(yàn)課堂的直播及錄播實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)直播采用騰訊云直播LVB技術(shù)，視頻直播推流及播放SDK采用騰訊云直播提供的API開發(fā)包。直播采用頻道模式，用戶創(chuàng)建頻道，獲取推流碼進(jìn)行推流，并用獲取到的下行播放地址進(jìn)行播放。平臺(tái)的錄播采用騰訊云點(diǎn)播VOD技術(shù)，為實(shí)驗(yàn)課堂的音視頻錄播資源提供上傳、存儲(chǔ)管理、自動(dòng)化轉(zhuǎn)碼處理、加速播放、媒體資源管理等功能[11-12]。教師用戶在共建共享軟件系統(tǒng)創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后開通該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的直播后，在確定的時(shí)間段就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課堂的直播。系統(tǒng)自動(dòng)向?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目的直播對(duì)象發(fā)送直播的通知信息。在直播過(guò)程中，用戶可以觀看直播、在線即時(shí)交流、下載直播文件資源及對(duì)直播評(píng)價(jià)等。直播結(jié)束后，直播視頻直接轉(zhuǎn) 成點(diǎn)播視頻并存儲(chǔ)于點(diǎn)播視頻服務(wù)器，用戶可以看視頻回放。

（2）共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源實(shí)現(xiàn)。共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源系統(tǒng)采用分布式云服務(wù)架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)課程資源共建軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)Java Web服務(wù)器（內(nèi)容服務(wù)器、直播視頻服務(wù)器、點(diǎn)播服務(wù)器等）的管理。用戶登錄管理后臺(tái)，可創(chuàng)建新的學(xué)校，在所建學(xué)校下可創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)課程并組建共建團(tuán)隊(duì)，共建團(tuán)隊(duì)成員登錄后臺(tái)可共同建設(shè)該實(shí)驗(yàn)課程資源[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

區(qū)域型共建共享實(shí)驗(yàn)課程資源平臺(tái)從區(qū)域、便捷、共建、共享等維度出發(fā)，意圖為高校實(shí)驗(yàn)課程提供更好的教學(xué)環(huán)境，提升高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量。平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)課程便攜式多功能終端和人機(jī)交互系統(tǒng)，滿足了區(qū)域內(nèi)高校教師、學(xué)生及實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供方通過(guò)平臺(tái)共建共享實(shí)驗(yàn)課程的需求。

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Research and design of co-construction platform for regional experimental curriculum resources

GUO Yangyong1, WEI Juan2, SUN Lianhai1

(1. School of Computer Science, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China; 2.Teaching Affairs Department, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China)

The co-construction platform for experimental curriculum resources includes portable multifunctional terminal, human-machine interaction system and experimental course resources co constructing software system. Through the man-machine interaction system of a portable multi-function terminal, the functions of audio and video acquisition and projection in experimental courses are realized. Through the RFID authentication, a software system for the co-construction of the experimental teaching resources can be logged in, and through the experimental curriculum resources software system, the co-construction experimental curriculum resources for regional university teachers and students can be achieved. The platform provides an interface for teachers to build an experimental course, which is conducive to integrating high-quality resources of experimental courses and creating excellent experimental courses.

experimental curriculum resources; experimental platform; portable multi-functional terminal

G482

A

1002-4956(2019)12-0127-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.030

2019-06-13

2019-08-13

教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項(xiàng)目（201702093008）；四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目（2019JY0129）；四川省2018—2020年高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目（JG2018-887）；成都師范學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目（2018XJCXCYK03）

郭陽(yáng)勇（1974—），男，四川通江，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)槠者m計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。E-mail: yangyong388@sina.com