蔣逸凡 劉長平 魏 星
(北京科技大學(xué)計通學(xué)院,北京 100083)
校園網(wǎng)在線答疑平臺研發(fā)
蔣逸凡 劉長平 魏 星
(北京科技大學(xué)計通學(xué)院,北京 100083)
] 網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)教育體系中不可或缺的一個重要部分,它的發(fā)展和完善成了計算機領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。本文首先分析了國內(nèi)部分高校傳統(tǒng)教育模式下答疑現(xiàn)狀以及存在的一些問題,再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展中的需求,提出了基于P2P的實時答疑系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)實現(xiàn)了多種信息資源的共享,使老師與學(xué)生可以“面對面”地進行交流。
計算機;網(wǎng)絡(luò);答疑
目前,各高校在教學(xué)過程中,均安排有答疑環(huán)節(jié),主要工作是針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題進行解答,以便及時解決學(xué)生在課堂教學(xué)和課后練習(xí)中未能理解和掌握的概念和方法問題,從而縮短學(xué)習(xí)時間、提高教學(xué)效率、快速解決學(xué)習(xí)中的難點,答疑是提高教學(xué)效果的一個重要環(huán)節(jié),答疑工作開展得好與壞直接影響到教學(xué)質(zhì)量。
但近年來,答疑環(huán)節(jié)逐步萎縮,有的課程已經(jīng)取消此環(huán)節(jié)。主要原因如下:
(1)教室資源有限,教師和學(xué)生定時、定點答疑這種形式需占據(jù)教室、辦公室等資源;
(2)教師因出差、不住校內(nèi)等諸多因素難以保證定時定點答疑;
(3)學(xué)生常常不愿意為1、2個問題去固定地點答疑,因而遇到問題往往選擇放棄;
(4)對同一個問題老師要回答若干次,答疑效率低。由此可見,原有教學(xué)答疑模式難以滿足現(xiàn)有的教學(xué)模式需求,答疑模式亟待改革。
事實上,目前絕大多數(shù)在校學(xué)生均在宿舍擁有臺式電腦,或攜帶筆記本電腦(智能手機)去教室或圖書館自習(xí),加之校園網(wǎng)覆蓋等條件具備,我們針對上述問題與需求,研發(fā)了校園網(wǎng)在線答疑平臺,用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架起老師與學(xué)生之間的橋梁,從而根本上解決教學(xué)答疑中的問題,實現(xiàn)教學(xué)信息化。其必要性顯而易見。
目前,許多院校已有自己的網(wǎng)絡(luò)答疑平臺,不管是同步答疑平臺,還是自動答疑平臺,都是基于文字和語音,沒有充分發(fā)揮出計算機多媒體應(yīng)有的作用;另外,一些實驗性的教學(xué)課程,文字與語音既不直觀,效率又低,很難真正做到答疑解惑。
為解決上述問題,我們初步在校園網(wǎng)內(nèi)搭建了在線網(wǎng)絡(luò)答疑平臺。在這個平臺下,教師和學(xué)生可以在家或宿舍里進行不同地點、實時“面對面”的交流,避免路途奔波,節(jié)省大量時間和精力,提高學(xué)習(xí)的主動性、及時性、快捷性,從而充分達到提高學(xué)習(xí)效率、降低教學(xué)成本的目的;解決了教室資源嚴重不足等諸多問題??傊?,網(wǎng)絡(luò)答疑平臺改變傳統(tǒng)教學(xué)答疑形式,改善教學(xué)方式,提高了教學(xué)效果。
2.1 軟件體系結(jié)構(gòu)
Client/Server是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序中較為流行的一種結(jié)構(gòu)方式,其最大特點是將計算機工作任務(wù)分別由客戶端和服務(wù)器端來共同完成,這樣有利于充分、合理利用系統(tǒng)資源。本系統(tǒng)中不僅涉及文字和語音信息,而且還會用到視頻等信息,每個用戶既有可能是服務(wù)器,也可能是客戶端,所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)我們采用C/S模式。
2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
(1)文字信息的多對多傳送
(2)語音信息的多對多傳送
(3)視頻信息的多對多傳送
(4)計算機屏幕信息的多對多傳送
(5)文件信息的多對多傳送
(6)計算機屏幕的錄制與播放
(7)視頻信息的錄制與播放
(8)遠程協(xié)助
圖2 系統(tǒng)登錄界面
圖3 系統(tǒng)應(yīng)用界面
本項目利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使多機進行語音、視頻、計算機屏幕和數(shù)字文件的信息交流。本項目具有如特點:
(1)“內(nèi)網(wǎng)”之間的互訪
通常情況下,學(xué)生在宿舍里使用無線路由器連接到校園網(wǎng)上。在校園網(wǎng)內(nèi),形成許多不同的“內(nèi)網(wǎng)”,這些“內(nèi)網(wǎng)”之間互相訪問,必需在校園網(wǎng)內(nèi)建立專用服務(wù)器,作為客戶之間的橋梁,并利用網(wǎng)絡(luò)“打洞”技術(shù),打通“內(nèi)網(wǎng)”與“內(nèi)網(wǎng)”之間的通路,使得“內(nèi)網(wǎng)”之間可以互相訪問。
(2)多對多的信息傳送
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式有兩種,一種是B/S方式,另一種是C/S方式。B/S方式主要工作是在服務(wù)器上完成,信息是由服務(wù)器發(fā)往客戶端單向過程,如視頻會議系統(tǒng)。而C/S方式主要工作是由服務(wù)器和客戶端共同來完成,信息流是雙向流動,如QQ系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中,由于每個用戶既是信息提供者,又是信息使用者,所以我們采用是C/S方式。在這種方式下,客戶端之間通信時需要建立大量的通道。
10000-19999用于聲音
20000-29999用于屏幕
30000-39999用于攝像
40000-49999用于文件
50000-59999用于遠程協(xié)助
理論上講本系統(tǒng)每個群最多99個學(xué)生可以同時進行通訊。以聲音通道為例:
學(xué)生甲學(xué)生乙學(xué)生丙……
學(xué)生甲10101 10102 10103……
學(xué)生乙10201 10202 10203……
學(xué)生丙10301 10302 10303……
……
(3)音頻信息的傳送
作為網(wǎng)絡(luò)答疑平臺,語音和視頻信息實時傳送是不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。在保證實時性的前提下,確保信息的完整性(不丟包)。
發(fā)送端:錄音(0.2秒)→發(fā)送
接收端:接收→播放
為了減少對網(wǎng)絡(luò)的壓力,發(fā)送端錄音后,判斷是否有語音信息來決定是否發(fā)送。
(4)視頻信息的傳送
視頻信息量非常龐大。1024*768一幅畫面不壓縮占據(jù)3.75MB,壓縮后只占200多KB,所以,需要進行壓縮后傳遞數(shù)據(jù)。
發(fā)送端:截屏→發(fā)送
接收端:接收→播放
為了提高傳輸效率、節(jié)省硬盤存儲空間,我們采用了兩種技術(shù)手段:
1)我們把屏幕分成10*8的矩陣,矩陣中哪個畫面發(fā)生改變,就傳送哪個畫面,這就大大減少對網(wǎng)絡(luò)的壓力。
2)當(dāng)畫面有變化時,才進行保存或傳輸,大大提高了硬盤存儲效率。
(5)數(shù)字文件信息的傳送
文件傳送與語音、視頻不同。對于前者來說,在保證信息完整的前提下,盡量減少傳送時間;對于后者來說,速度是第一位,信息完整性放在第二位,傳送過程中丟失幾個數(shù)據(jù)包,不會影響大局。
(6)用實名信息進行登錄
本系統(tǒng)采用的技術(shù)與QQ相同,但它們所面對用戶群是不同。在QQ上與人交流時,必須征得對方同意,交流對象是我們的親人或“朋友”,所以QQ號就像我們的手機號一樣,屬于個人隱私,對外不公開。而本項目所面對用戶群是那些天天與我們接觸的人群,不是我們的親人,也不是我們的朋友。我們與他們朝夕相處,與他們打交道占據(jù)了我們?nèi)种坏臅r間,他們就是我們的同事或同學(xué)。人名是一種公開的資源,不像手機號、QQ號具有隱私性,在與他人建立聯(lián)系時,使用人名既不涉及對方隱私,又不浪費過多資源。
(7)采用P2P技術(shù)
本系統(tǒng)采用P2P技術(shù),所有信息交流都是多對多。它與網(wǎng)上視頻會議系統(tǒng)不同,視頻會議系統(tǒng)采用B/S方式,在這種方式下,語音和視頻信息只能從服務(wù)器向客戶端單向傳送。而本系統(tǒng)采用C/S方式,我們所使用的計算機既是服務(wù)器,又是客戶機,既能發(fā)送信息,也能接收信息。
本系統(tǒng)是一個多對多的系統(tǒng),每個學(xué)生端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同,在通訊前需經(jīng)打洞處理。
(8)對無效信息的過濾
本系統(tǒng)使用到聲音和視頻信息,信息量非常大,且實時性強,對網(wǎng)絡(luò)要求比較高,在某些特定情況下,必須采取有效措施對無效數(shù)據(jù)進行過濾,才能使系統(tǒng)正常運行。因此在數(shù)據(jù)傳送前先對數(shù)據(jù)有效性進行判斷,有效信息傳送,無效信息不傳送,從而大大提高系統(tǒng)的效率,并減少對網(wǎng)絡(luò)的壓力。
校園網(wǎng)在線答疑平臺應(yīng)用效果在于有效節(jié)約時間和空間,跨越空間進行多對多“面對面”的交流,多樣化交流提高了答疑的質(zhì)量和效率,將網(wǎng)絡(luò)與教學(xué)有機地結(jié)合起來,從而達到信息化教學(xué)的目的。本項目已進入測試階段的最后階段,測試結(jié)果表明已達到預(yù)期的目標。
4.1 降低教學(xué)中的時間和空間成本
老師和同學(xué)不必集中到教室,在家或宿舍就可以“面對面”地進行交流,節(jié)省了大量時間;減少教室資源的占用,有效節(jié)省空間;如果在答疑環(huán)節(jié)上,每位學(xué)生每天哪怕節(jié)省一分鐘,全校學(xué)生一年累計起來,效果也是相當(dāng)可觀的。
4.2 老師與學(xué)生“面對面”地進行交流
計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及的今天,老師和同學(xué)在校園網(wǎng)內(nèi)可以跨越空間進行多對多“面對面”的交流。傳統(tǒng)的方式下,老師一次只能與幾個同學(xué)進行面對面的交流;而在這個平臺下,老師可以與三、五十個同學(xué)同時進行交流,比起傳統(tǒng)答疑方式,不僅大大提高答疑的效率,而且改善了答疑效果。
4.3 信息交流的多樣性
交流不僅可以使用文字、語音和視頻,還可以使用計算機屏幕和文件;必要時老師還可以利用計算機遠程協(xié)助,控制學(xué)生端的計算機,對學(xué)生進行“手把手”地教學(xué)。
目前,答疑平臺研發(fā)已入進測試后期階段。在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,網(wǎng)絡(luò)形式不同,帶寬不同,形成網(wǎng)絡(luò)狀況不同,面對這些不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,我們進行了大量(30臺電腦)的測試,其穩(wěn)定性、可靠性和實用性均達到預(yù)期目標。本系統(tǒng)操作簡單、使用有效,運行結(jié)果良好。
目前,本軟件只適用于校園網(wǎng)內(nèi)。如果將其拓展到互聯(lián)網(wǎng)上,可發(fā)揮更大的作用。另外,它不僅可以用到教學(xué)上,還可以在多個領(lǐng)域有更大的發(fā)展空間,如監(jiān)控、桌面到桌面的辦公自動化等,應(yīng)用前景廣闊。
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Design of the Online Q&Aplatform in Campus Network
Jiang Yifan Liu Changping Wei Xing
(University of Science and Technology Beijing,Bejing 100083)
As an important part in network education system,Q&A system has become the research hotspot in the computer field.This article firstly analyzes the status and existing problems of the Q&A system in colleges and universities under the traditional education pattern.Then,according to the requirements of network education development,it proposes the design scheme of realtime Q&A system based on P2P.This system implements resources sharing of a variety of information,making teachers and students communicate“face to face”.
computer;network;Q&A
TP311.52
A
1008-6609(2016)05-0036-04
蔣逸凡,男,北京人,本科,高級工程師,研究方向:計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用。