浙江科技學(xué)院 葉志彥

網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境構(gòu)建

浙江科技學(xué)院 葉志彥

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以教育者為中心、以傳授知識(shí)為主。教師與教師之間、教師與學(xué)生之間互動(dòng)性不夠，且設(shè)備管理不便、教學(xué)資源孤立浪費(fèi)嚴(yán)重。以信息技術(shù)為代表的現(xiàn)代化教育技術(shù)的應(yīng)用則表現(xiàn)出明顯的先進(jìn)性、靈活性、可靠性和開(kāi)放性。現(xiàn)代教育技術(shù)綜合運(yùn)用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，通過(guò)對(duì)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、評(píng)價(jià)和管理，來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)資源的優(yōu)化。它的內(nèi)涵是：現(xiàn)代教育技術(shù)的目的是實(shí)現(xiàn)教育最優(yōu)化；現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)計(jì)的不僅是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教育媒體，而是包括教育過(guò)程中所有可操作的要素，包括人力資源和技術(shù)資源，如教學(xué)人員、校本資源、常規(guī)教學(xué)媒體、教學(xué)設(shè)施、教學(xué)活動(dòng)等。

近年來(lái)，學(xué)校數(shù)字化校園網(wǎng)建設(shè)也在日趨完善，并逐步裝備了現(xiàn)代多媒體教學(xué)設(shè)備和相應(yīng)的教學(xué)系統(tǒng)，將校園網(wǎng)從普通的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)建設(shè)成為面向教學(xué)、科研、管理等應(yīng)用的智能網(wǎng)絡(luò)，并且能夠傳輸和處理多媒體信息，使各種類型的多媒體資源都能在校園網(wǎng)上靈活地應(yīng)用，做到一網(wǎng)多用和多網(wǎng)合一。將眾多校園網(wǎng)的獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)整合起來(lái)，也是校園網(wǎng)解決方案的發(fā)展方向。

當(dāng)前，很多高校的傳統(tǒng)多媒體教室和基礎(chǔ)校園網(wǎng)已相繼建成。隨著多媒體、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體教室建設(shè)的數(shù)量也在不斷發(fā)展，校園網(wǎng)和多媒體設(shè)備的結(jié)合也逐漸的從單純的設(shè)備控制變成基于網(wǎng)絡(luò)的教、學(xué)、管的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，從而產(chǎn)生了一個(gè)新型的多媒體教室設(shè)備組合系統(tǒng)環(huán)境——網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境。

一、網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境的功能分析

網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境就是以現(xiàn)代教育為目的，涵蓋了以上所有要素的專業(yè)解決方案。網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境的建設(shè)是在傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)中綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)，集中協(xié)同控制計(jì)算機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、視頻展臺(tái)、投影機(jī)等現(xiàn)代視聽(tīng)設(shè)備，同時(shí)對(duì)電動(dòng)窗簾、燈光、幕布等環(huán)境設(shè)備進(jìn)行集中的控制，通過(guò)大屏幕投影，營(yíng)造出一個(gè)高精度大屏幕顯示、高保真音質(zhì)、受控聲光背景的現(xiàn)代化多媒體視聽(tīng)教學(xué)環(huán)境。

1.多媒體教室的網(wǎng)絡(luò)化集中管理、控制和維護(hù)。對(duì)于多媒體教室，高校要求的可管理性在不斷提高，可管理的范圍也在不斷擴(kuò)大，多媒體教室正逐步納入到有序化管理中。同時(shí)，對(duì)于多媒體教室控制力度的加強(qiáng)，使維護(hù)更加簡(jiǎn)單，可以從設(shè)備配置、基礎(chǔ)信息、狀態(tài)報(bào)告、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程協(xié)助、遠(yuǎn)程升級(jí)等多方面實(shí)現(xiàn)控制。

2.多媒體教室實(shí)現(xiàn)可視化管理并全面擴(kuò)展安全防盜系統(tǒng)。多媒體教室引入數(shù)字視頻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可視化管理，提高管理效率。同時(shí)，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)設(shè)備復(fù)用，配合電子鎖、門(mén)磁、紅外感應(yīng)器、雙鑒探測(cè)器等前端設(shè)備在特定時(shí)段實(shí)現(xiàn)安全防盜應(yīng)用。這樣就對(duì)多媒體教室核心設(shè)備的全天候工作能力提出了更高的要求。

3.多媒體主播教室及課堂錄播系統(tǒng)的建設(shè)。在多媒體教室環(huán)境下，通過(guò)合理的擴(kuò)展，采用先進(jìn)高效的VGA采編技術(shù)，可將主播教室多媒體課件內(nèi)容和多路教學(xué)現(xiàn)況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采編、傳輸、廣播、點(diǎn)播和編輯等功能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)課堂全方位、立體化的再現(xiàn)。

4.系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)、多媒體教室和數(shù)字化資源的合理整合，實(shí)現(xiàn)基于多媒體教室環(huán)境下的教、學(xué)、管的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字視音頻直播功能、數(shù)字監(jiān)控功能、IP電話功能、VOD等多媒體教學(xué)功能。

二、網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境的性能分析

1.多媒體教室管理核心的穩(wěn)定性?，F(xiàn)今中控設(shè)備的功能越來(lái)越強(qiáng)大，已經(jīng)成為多媒體教室的管理核心，大部分的管理工作都需要依靠中控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)中控系統(tǒng)工作的性能要求就很高，尤其是穩(wěn)定性，需要從基礎(chǔ)技術(shù)、工藝結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、人機(jī)界面等多方面解決。

2.中控系統(tǒng)全天候工作的能力?？梢暬芾沓蔀槎嗝襟w教室建設(shè)的必然趨勢(shì)，可視化的一個(gè)重要應(yīng)用就是安全防盜。因此，整個(gè)中控系統(tǒng)不僅要滿足教學(xué)時(shí)段的應(yīng)用，還要滿足非教學(xué)時(shí)段的應(yīng)用，這就要求中控系統(tǒng)要具備極佳的全天候不間斷工作的能力。

3.中控系統(tǒng)管理的靈活性和定制性。由于教學(xué)方式和管理方式的差異，不同的學(xué)校在多媒體教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)上都不一樣，這就要求基于中控系統(tǒng)為核心的多媒體教室建設(shè)要靈活運(yùn)用，以最適合學(xué)校用戶需求的標(biāo)準(zhǔn)自主創(chuàng)建多媒體教室的建設(shè)和管理應(yīng)用。

4.系統(tǒng)整體的可靠性。通過(guò)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及全天候工作能力的基礎(chǔ)上，采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基于信息交互式中控系統(tǒng)的模塊化建設(shè)和定制化管理。比如在網(wǎng)絡(luò)有問(wèn)題的情況下，由于中控系統(tǒng)具有本地運(yùn)算能力，且本地具有64M的內(nèi)存和8M的Flash閃存，同時(shí)也內(nèi)置了Linux操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和Web服務(wù)程序，并且可以存儲(chǔ)一定的數(shù)據(jù)信息，因此在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常的時(shí)候，也完全可以在本地完成各種管理工作和保留管理日志等工作，真正實(shí)現(xiàn)了本地和網(wǎng)絡(luò)的雙模式工作，且數(shù)據(jù)庫(kù)可定時(shí)更新。同時(shí)采用視頻采集模塊，實(shí)現(xiàn)教室監(jiān)控與中控系統(tǒng)軟件的密切配合，在響應(yīng)呼叫和故障報(bào)警時(shí)可同步察看監(jiān)控畫(huà)面，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)中控系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)立模塊來(lái)解決。

5.設(shè)備操作的簡(jiǎn)便性。操作的簡(jiǎn)便性是系統(tǒng)應(yīng)用的基本特性，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)友好的人機(jī)交互性。

基于以上的分析，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及全天候工作能力的基礎(chǔ)上，采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基于信息交互式中控模塊的網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境的建設(shè)和管理。中控系統(tǒng)采用嵌入式架構(gòu)且配合C/S、B/S后臺(tái)軟件構(gòu)建，全面提升多媒體教室設(shè)備組合系統(tǒng)的應(yīng)用能力。

三、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

四、多媒體教室管理系統(tǒng)方案介紹

多媒體教室管理系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化多媒體教學(xué)環(huán)境建設(shè)方案中的核心應(yīng)用系統(tǒng)，以多媒體教室中的信息交互式中控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開(kāi)展在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的綜合管理工作。

其設(shè)備由能夠獨(dú)立工作的控制主機(jī)、多媒體語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)這4個(gè)部分構(gòu)成。

控制主機(jī)。保證對(duì)教室設(shè)備如投影機(jī)、電腦、音箱、功放、DVD、展臺(tái)等的通斷電及信號(hào)切換控制。同時(shí)具備防盜檢測(cè)報(bào)警功能。

多媒體語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。保證實(shí)時(shí)地將教室設(shè)備狀態(tài)上傳到控制中心，并將控制中心的操作命令及時(shí)地發(fā)送到教室，同時(shí)能夠響應(yīng)教師的呼叫請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)控制中心與教師的對(duì)話。

網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器。將教室的視頻圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行奶幚怼?/p>

網(wǎng)絡(luò)交接機(jī)是一個(gè)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)邊界的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)提供更多的連接端口，以便連接更多的計(jì)算機(jī)。

1.系統(tǒng)功能特點(diǎn)。系統(tǒng)采用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的管理方式，構(gòu)建出一套全新的教學(xué)管理模式，系統(tǒng)功能特點(diǎn)如下。

（1）設(shè)備使用簡(jiǎn)單化。設(shè)備插卡即用、拔卡即走，使用一張多媒體教學(xué)卡，即可實(shí)現(xiàn)控制電控門(mén)鎖、投影機(jī)、電腦等的自動(dòng)開(kāi)啟?？刂沏y幕自動(dòng)降下，可使系統(tǒng)瞬間進(jìn)入多媒體教學(xué)狀態(tài)。在課程結(jié)束拔卡后系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，所有設(shè)備恢復(fù)至初始狀態(tài)。

（2）設(shè)備防盜自動(dòng)化。系統(tǒng)將除投影機(jī)、銀幕以外的所有設(shè)備集中于全封閉的鋼制控制臺(tái)內(nèi)，而多媒體講臺(tái)完整的設(shè)計(jì)方案，使普通講臺(tái)與多媒體講臺(tái)融為一體，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的全封閉管理。若投影機(jī)被盜或發(fā)生其他意外事件，網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向主控室或保衛(wèi)室報(bào)警。

（3）設(shè)備管理智能化。網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，從而實(shí)現(xiàn)智能化?？梢赃h(yuǎn)程控制教室端各種設(shè)備的動(dòng)作，可遠(yuǎn)程檢測(cè)教室設(shè)備的工作狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置等，也可按照課表來(lái)安排教室內(nèi)設(shè)備的定時(shí)開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無(wú)人值守。此外，還能對(duì)教室設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并記錄投影機(jī)工作時(shí)間；按時(shí)間段查詢?cè)O(shè)備的使用信息、故障信息和各種設(shè)備檢測(cè)信息等記錄，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（4）語(yǔ)音對(duì)講網(wǎng)絡(luò)化。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，教師可以通過(guò)IP電話與控制室的管理員通話，實(shí)時(shí)的解決問(wèn)題。

（5）視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化。教室的視頻圖像通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行?，管理員可以在查看教室設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)觀察教室圖像的功能。

2.硬件組成。

（1）中控主機(jī)。實(shí)現(xiàn)對(duì)教室設(shè)備的自動(dòng)控制、切換等操作。上課時(shí)所有設(shè)備依次自動(dòng)通電開(kāi)啟，無(wú)需再一一打開(kāi)。下課后系統(tǒng)自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉投影，并升起幕布。

控制監(jiān)測(cè)設(shè)備。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄教室設(shè)備的使用狀態(tài)、已使用時(shí)間、開(kāi)啟次數(shù)等數(shù)據(jù)。

防盜報(bào)警設(shè)備。自動(dòng)對(duì)控制講臺(tái)和投影機(jī)進(jìn)行防盜報(bào)警。

IC卡管理設(shè)備。通過(guò)IC卡管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)插卡即用、拔卡即走等功能。

強(qiáng)電部分和弱電部分采用分離式設(shè)計(jì)，保證中控提供的信號(hào)有很好的穩(wěn)定性和不受干擾性。帶漏電保護(hù)和過(guò)載保護(hù)裝置，在提供多媒體設(shè)備電器安全保障的同時(shí)，也保障了設(shè)備操作人員自身的安全。中控所有功能可采用默認(rèn)結(jié)構(gòu)，也可以采用自編程方式，由用戶自行定義設(shè)置。

（2）多媒體語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳教室設(shè)備狀態(tài)和下達(dá)總控命令，系統(tǒng)連接穩(wěn)定可靠。同時(shí)，還具有網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)功能，當(dāng)外部網(wǎng)絡(luò)不通時(shí)，自動(dòng)將系統(tǒng)使用情況記錄在本地設(shè)備中。通過(guò)呼叫總控室實(shí)現(xiàn)全雙工IP對(duì)講。

（3）網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器。基于最新TI DAVINCI處理器的平臺(tái)開(kāi)發(fā)，集成度更高。采用H.264視頻壓縮技術(shù)，壓縮比高，且處理非常靈活；支持完整的TCP/IP協(xié)議簇，支持視頻、音頻、報(bào)警、語(yǔ)音數(shù)據(jù)和串行數(shù)據(jù)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸；支持PPPOE、DHCP協(xié)議；內(nèi)置WEB預(yù)覽功能，可進(jìn)行IE訪問(wèn)。與此同時(shí)，支持云臺(tái)與電動(dòng)鏡頭的控制，支持多種解碼器協(xié)議，可進(jìn)行預(yù)置位、巡航、軌跡的設(shè)置與調(diào)用。另外，RS-232接口可支持網(wǎng)絡(luò)透明通道連接，支持雙向雙工語(yǔ)音對(duì)講、單向語(yǔ)言廣播。具有報(bào)警輸入、移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警、遮擋報(bào)警、報(bào)警聯(lián)動(dòng)輸出等報(bào)警功能。