基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實習(xí)實踐教學(xué)語音共享技術(shù)研究＊

李建華，王 睿，胡世軍

（蘭州理工大學(xué)機電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

言傳身教是教師之本，聲音在知識的傳遞中起到至關(guān)重要的地位。在現(xiàn)代高校教育體系中，教師主要通過語言和聲音來給學(xué)生傳遞知識。近年來，隨著學(xué)生規(guī)模日益擴大，教室空間也相應(yīng)擴大，教師在授課時的聲音很難清晰傳遞到每個學(xué)生的耳朵里，教學(xué)質(zhì)量受到影響。鑒于此，現(xiàn)代擴音技術(shù)在高等院校的授課環(huán)境中被廣泛應(yīng)用，麥克風(fēng)將聲音送至音響設(shè)備放大，保證了學(xué)生的聽課質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果[1]。

實習(xí)實踐是構(gòu)成現(xiàn)代高校教學(xué)的重要板塊，為適應(yīng)工業(yè)界對具有實踐性、創(chuàng)造性等綜合能力強、素質(zhì)高的工程技術(shù)人才的迫切需要，我國高等教育逐步由傳統(tǒng)的應(yīng)試教育向現(xiàn)代綜合素質(zhì)教育轉(zhuǎn)型[2],在此背景下，實習(xí)實踐環(huán)節(jié)顯得愈發(fā)重要[3]。但是，我國高校的實習(xí)實踐現(xiàn)場教學(xué)質(zhì)量存在問題，難以獲得滿意的效果，主要原因是實踐課程大都在實驗室、企業(yè)、工廠，這種環(huán)境背景聲音嘈雜，學(xué)生通過教師聲音獲取知識困難，另一方面，學(xué)生人數(shù)較多，現(xiàn)場環(huán)境安全因素及實習(xí)路線等導(dǎo)致學(xué)生隊伍拉得很長，大部分學(xué)生難以聽清；不僅如此，學(xué)生也缺乏實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)工具手段，實習(xí)實踐教學(xué)質(zhì)量難以提升[4]。

為保證現(xiàn)場教師的語音傳遞，擴音器常被用于提高音量，但是部分現(xiàn)場噪音過大及隊伍過長導(dǎo)致教學(xué)效果較差，鑒于此，無線耳麥開始應(yīng)用，教師聲音通過無線電臺發(fā)送，每個學(xué)生佩戴一只耳麥，此種方法教學(xué)效果良好，但是，此套設(shè)備的購買成本較高且日常充電維護困難，應(yīng)用推廣存在困難。

針對以上問題，文章提出一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實習(xí)實踐教學(xué)語音共享平臺，主要包括手機移動端和后臺Web端，移動端實現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)場教師聲音實時清晰傳遞，Web端基于移動端自動收集的教學(xué)語音建立資源庫，通過手機點播方式解決了學(xué)生實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)難題，本文方法為提高高校實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)場教學(xué)質(zhì)量提供了解決方案。

1 實習(xí)實踐教學(xué)語音共享平臺架構(gòu)設(shè)計

實習(xí)實踐環(huán)境下的教師聲音共享平臺解決兩大問題，一是現(xiàn)場聲音傳遞問題，二是實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)難題。針對于此，設(shè)計實習(xí)實踐環(huán)境下的教師聲音共享平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。實習(xí)實踐環(huán)境下的教師聲音共享平臺由數(shù)據(jù)管理及存儲層、應(yīng)用服務(wù)交互層構(gòu)成。

底層為數(shù)據(jù)管理與存儲層，在實習(xí)實踐教學(xué)的過程中，針對教學(xué)信息的集成管理是所面臨的首要問題。存儲層即平臺儲存中最基礎(chǔ)的部分，實習(xí)實踐教學(xué)信息數(shù)據(jù)在此匯集、儲存和調(diào)用，是整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理層是平臺數(shù)據(jù)云儲存最核心的部分。數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)是用于管理平臺數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)集成和系統(tǒng)集成來獲取、儲存、管理、計算、分析和顯示平臺中音頻、用戶等數(shù)據(jù)。用戶登錄平臺賬號后，通過網(wǎng)絡(luò)進入該平臺即可享受平臺提供的服務(wù)，如對學(xué)生、教師數(shù)據(jù)，以及實習(xí)實踐教學(xué)信息、聲音資源數(shù)據(jù)的管理維護等功能。

圖1 實習(xí)實踐環(huán)境下的教師聲音共享平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖

上層為交互層，包括兩部分內(nèi)容。一部分是Web服務(wù)平臺，為用戶提供交互能力。對于使用者來說，平臺交互層是指用戶訪問平臺的連接口，其訪問設(shè)備可以是電腦、手機、平板等終端。用戶利用終端設(shè)備連接到平臺系統(tǒng)，可以實現(xiàn)歷史音頻上傳、搜索和下載，也可以進行相應(yīng)歷史實習(xí)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的聲音圖文學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生更好地了解實習(xí)實踐課程，達到隨時預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的教學(xué)效果。另一部分是移動端，為教師和學(xué)生的現(xiàn)場聲音交互及教師聲音清晰傳遞提供支撐。主要實現(xiàn)教師聲音在移動端的實時傳輸和音頻資源的錄制。

2 實習(xí)實踐教學(xué)語音共享平臺功能實現(xiàn)

2.1 聲音實時共享平臺

在實習(xí)實踐現(xiàn)場，為方便教師和學(xué)生快捷使用，將一部手機設(shè)置成無線熱點，所有教師學(xué)生連接熱點，形成聲音共享局域網(wǎng)，教師通過UDP協(xié)議實現(xiàn)聲音的廣播服務(wù)，并向所有收聽的學(xué)生實施廣播，為保證實習(xí)過程安全，學(xué)生可佩戴單耳機收聽教師聲音，在教師講解的同時，平臺完成語音現(xiàn)場收集工作，并將語音自動上傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。根據(jù)于此，設(shè)計聲音實時共享平臺功能流程如圖2所示，程序主要實現(xiàn)的功能界面如圖3所示。

2.2 音頻資源共享平臺

針對移動APP端收集的現(xiàn)場教學(xué)音頻，通過Web提供音頻資源共享功能，從而解決實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)難題。

教師移動APP端收集的現(xiàn)場教學(xué)音頻自動上傳后，教師可通過賬戶登錄Web端，建立自己的實習(xí)課程、實習(xí)場景、聲音資源的對應(yīng)知識圖譜，并編輯自己的教學(xué)聲音，將整合完成的課程資源上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，也可通過采集數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來管理歷史課程資源。

圖2 移動端聲音實時共享平臺功能流程圖

圖3 移動端聲音實時共享平臺界面圖

學(xué)生賬戶可通過網(wǎng)頁直接登錄Web端，下載和查閱歷史實習(xí)實踐課程的音頻，線上學(xué)習(xí)感興趣的實習(xí)實踐活動，拓展思維，豐富知識結(jié)構(gòu)。設(shè)計基于Web的音頻資源共享平臺界功能流程如圖4所示。

圖4 WEB端音頻資源共享平臺功能流程圖

4 總結(jié)

文章結(jié)合高校實習(xí)實踐環(huán)節(jié)授課模式，對實習(xí)實踐教學(xué)存在的問題進行分析。針對實習(xí)實踐環(huán)節(jié)現(xiàn)場聲音傳遞質(zhì)量問題和實習(xí)實踐環(huán)節(jié)預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)難題，提出一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實習(xí)實踐教學(xué)語音共享平臺。平臺從高校實習(xí)實踐教學(xué)流程出發(fā)，設(shè)計線上與線下多維度互動結(jié)合的學(xué)習(xí)平臺。移動端實現(xiàn)了復(fù)雜現(xiàn)場教師聲音實時清晰傳遞，Web端基于移動端自動收集的教學(xué)語音建立資源庫，通過點播方式解決了學(xué)生實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)難題。