劉雪菁

（核工業(yè)總醫(yī)院 蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院，江蘇 蘇州 215000)

1 引言

思政教育一直是高校教育必不可少的，特別當(dāng)前處于信息化時代，面臨大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)信息，學(xué)生對社會的經(jīng)驗(yàn)較少，心理不夠成熟，世界觀容易被網(wǎng)絡(luò)中負(fù)面消息干擾，所以對學(xué)生進(jìn)行思政教育是非常有必要的[1-2]。近年來以傳統(tǒng)思政教育為基礎(chǔ)開發(fā)的思政教育平臺越來越多，信息化教育在現(xiàn)階段思政教育改革中起到了重要作用，設(shè)計高效的思政教育平臺可對當(dāng)代學(xué)生政治思想產(chǎn)生積極影響[3]。

現(xiàn)如今，我國相關(guān)研究人員樓爾文等，在新時代條件下，新媒體網(wǎng)絡(luò)平臺的迅速發(fā)展為教育改革提供了新思路，把握時代脈搏并及時抓住新媒體網(wǎng)絡(luò)平臺帶來的機(jī)遇，結(jié)合時代條件，豐富思政教育的理論和內(nèi)容，創(chuàng)新思政教育的方法，不斷增強(qiáng)高校思政教育的實(shí)效性.探討新媒體網(wǎng)絡(luò)平臺時代下思政教育的利與弊，提出增強(qiáng)大學(xué)生思政教育實(shí)效性的途徑[4]。王冕等就網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下中職教育多媒體教學(xué)的特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了探討.在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的影響下也衍生出新的教育模式-傳統(tǒng)多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。中職院校如何通過對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體資源的整合，更有效的培養(yǎng)專業(yè)人才成為中職教育改革的關(guān)鍵問題[5]。國外相關(guān)研究人員Xia等研究了移動多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展為遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)改進(jìn)的影響。Flash 不僅支持圖像、語音和視頻，而且具有完善的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)不同類型多媒體之間的交互[6]。并以《體操》課程為例進(jìn)行效果測試，以期為多媒體教學(xué)平臺的改進(jìn)和推廣提供數(shù)據(jù)支持，挖掘網(wǎng)絡(luò)教學(xué)未來潛在的發(fā)展方向。受互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式影響，現(xiàn)有教學(xué)模式在教育與學(xué)習(xí)上比傳統(tǒng)更為靈活，實(shí)現(xiàn)了教育資源在平臺上的共享，有效提高教學(xué)質(zhì)量。本文針對當(dāng)前基于網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的思政教育平臺進(jìn)行研究，為提升學(xué)生綜合素質(zhì)，保證學(xué)生個性化發(fā)展需求，提供有效的技術(shù)支持。

2 平臺組成

基于網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的思政教育平臺，利用對計算機(jī)的管控，將壓縮技術(shù)作為核心技術(shù)，安裝位置可調(diào)節(jié)攝像機(jī)以及靈敏度較高的拾音器，對各路視頻與音頻素材進(jìn)行采集，在硬盤錄像機(jī)中完成壓縮保存處理，同時利用網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)平臺內(nèi)點(diǎn)播與直播。設(shè)計平臺可劃分成主教室部分與分教室部分，分教室部分是通過多個分教室構(gòu)成的。詳細(xì)架構(gòu)用圖1進(jìn)行描述。

圖1 平臺整體架構(gòu)

主教室為整個平臺的核心部分，主要用于放置硬件裝備，對不同分教室錄像進(jìn)行管理，可同步查看不同分教室的情況。在主控管理PC 機(jī)上安裝分教室平臺管理軟件，從而完成對分教室平臺的管理和調(diào)度[7]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)選用Windows Media Service[8]，可在絕大多數(shù)帶寬上提供高質(zhì)量的音視頻服務(wù)，有助于分析學(xué)生對思政教育學(xué)習(xí)效果與行為的分析。

Windows Media Service 包含Media Encoder、Media Server以及Media Player[9]，如圖2所示。流媒體技術(shù)工作原理如下：將音視頻信號傳輸至編碼器完成編碼操作，針對編碼器輸出的數(shù)據(jù)流保存至存儲裝置，也可傳輸至Media Server。Server 可把實(shí)時節(jié)目流廣播至LAN，完成廣播。也可按照用戶要求播放節(jié)目，完成點(diǎn)播。一般用戶利用通用IE與流播放插件即可播放節(jié)目流。

圖2 流媒體基本結(jié)構(gòu)

3.2 音視頻壓縮

為了減少存儲空間提高音視頻質(zhì)量，需對音視頻文件進(jìn)行壓縮處理，將基于contourlet變換的圖像壓縮算法應(yīng)用于音視頻壓縮中[10]。contourlet變換是通過拉普拉斯塔形分解與方向?yàn)V波器實(shí)現(xiàn)的，首先利用塔形分解完成多尺度分解獲取奇異點(diǎn)，再利用方向?yàn)V波器組把相似方向奇異點(diǎn)聯(lián)系在一起構(gòu)成系數(shù)。拉普拉斯塔形分解對圖像進(jìn)行低通濾波處理，獲取預(yù)測圖像，將其與原始圖像作差從而實(shí)現(xiàn)拉普拉斯分解，獲取帶通圖像，繼續(xù)對其進(jìn)行拉普拉斯分解，實(shí)現(xiàn)多尺度分解處理。分解與重構(gòu)過程用圖3進(jìn)行描述。

圖3 拉普拉斯變換分解與重構(gòu)

contourlet 變換會形成很多描述方向和紋理信息的多尺度系數(shù)，其中數(shù)值較大者信息量更大，與數(shù)值較小系統(tǒng)相比有更大的作用[11]。細(xì)尺度上有很多在0 左右波動的小系數(shù)，通過硬閾值將其濾除，保留相對較大的系數(shù)，保證更高的圖像質(zhì)量，便于壓縮，公式如下：

式中，h(x，y)用于描述經(jīng)閾值處理后系數(shù)，f(x，y)用于描述處理前變化系數(shù)，δ用于描述設(shè)定閾值，δ越大壓縮比越大。

最后對量化后系數(shù)進(jìn)行編碼處理。

把上述圖像壓縮技術(shù)應(yīng)用于音視頻壓縮中，把編碼算法處理步驟劃分成有損部分與無損部分，有損部分即進(jìn)行正向contourlet轉(zhuǎn)換與量化操作，無損部分即不同熵編碼，完成量化后進(jìn)行兩幀圖像的異或運(yùn)算。圖4所示的是算法編碼與解碼處理步驟。

圖4 視頻壓縮編碼解碼處理

編碼過程如下：通過contourlet變換對視頻首幀圖像進(jìn)行壓縮處理，并且對經(jīng)量化處理后的系數(shù)進(jìn)行保存。針對之后的所有幀圖像，完成變換分解與量化處理后，和首幀圖像系數(shù)進(jìn)行異或運(yùn)算，針對獲取值完成熵編碼處理。解碼過程如下：通過contourlet變換完成視頻首幀圖像的解壓縮處理，并且對熵解碼后系數(shù)進(jìn)行存儲，針對之后所有幀圖像，均和首幀圖像系數(shù)進(jìn)行異或運(yùn)算，然后完成反量化與變換分解處理。

通過上述方法完成視頻壓縮與解壓不會造成顯著噪聲，而異或運(yùn)算后數(shù)據(jù)中0的數(shù)量會升高，適用于熵編碼，可有效增強(qiáng)視頻壓縮比。

3.3 同步技術(shù)

本節(jié)通過Encoder 工具為視頻流和文件等數(shù)據(jù)提供同步接口，教師播放思政教育PPT的PC機(jī)和Encoder工具間可互相連接。在進(jìn)行思政教育時，若教師播放PPT，會向Encoder工具傳輸信息，Encoder工具接收該信息后在編碼形成的相應(yīng)位置進(jìn)行標(biāo)識，同時添加相應(yīng)備注信息。用戶接收含備注信息的信息后可通過標(biāo)識對PPT播放時間與切換時間進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)同步。

3.4 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

資源預(yù)留協(xié)議利用傳輸QoS 請求預(yù)留網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)送主機(jī)向接收主機(jī)傳輸RSVP Path信息，接收主機(jī)接收后發(fā)出反饋信息，由節(jié)點(diǎn)自行判斷是否可達(dá)到資源預(yù)留要求，若能達(dá)到要求，其會對相關(guān)資源進(jìn)行保存，同時發(fā)送Resv 消息[12]。若每個路徑路由均可達(dá)到QoS 請求，Resv消息會抵達(dá)發(fā)送主機(jī)。如果鏈路上所有資源均被預(yù)留，那么發(fā)送主機(jī)會以預(yù)留資源路徑為基礎(chǔ)傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)，完成思政教育平臺數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。

所有具備RSVP 功能的節(jié)點(diǎn)均存在相應(yīng)的流量控制體系，由相互作用的模塊組成。主機(jī)上應(yīng)用程序向RSVP請求某種程度的服務(wù)質(zhì)量，這種情況會被傳輸給策略管理部分與許可管理部分。進(jìn)程調(diào)用策略管理部門對用戶權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證，再實(shí)施資源預(yù)留統(tǒng)計。與此同時，通過許可管理模塊驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)資源是否充分，是否可達(dá)到RSVP請求的要求。若上述兩個部分的驗(yàn)證均通過，那么把QoS參數(shù)添加至包分類器中，然后通過包調(diào)度器確定服務(wù)質(zhì)量，完成資源預(yù)留。并且RSVP把RSVP請求傳輸給數(shù)據(jù)通路的下一個節(jié)點(diǎn)。若其中一個或兩個部分均未通過驗(yàn)證，那么發(fā)出請求的應(yīng)用會接收到重新處理請求的信息。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，路由運(yùn)行和主機(jī)類似，每個節(jié)點(diǎn)采用的流程都是相似的，如果節(jié)點(diǎn)全部通過資源預(yù)留請求，那么數(shù)據(jù)流將得到請求的服務(wù)質(zhì)量。

3.5 多播技術(shù)

多播技術(shù)通?？衫枚帱c(diǎn)對點(diǎn)連接與內(nèi)部多點(diǎn)播送，如圖5所示。

圖5 多播方式

針對點(diǎn)對點(diǎn)方式，本節(jié)將線路交換方式與分組交換方式結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)。這兩種方式均需令源發(fā)送端形成若干同樣的數(shù)據(jù)流，向所有接收端傳輸。從價格的角度分析上述方式成本較高。多個點(diǎn)對點(diǎn)連接的方式還會出現(xiàn)把不需要的超量負(fù)載添加至底層網(wǎng)絡(luò)的情況。然而在部分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，點(diǎn)對點(diǎn)方式不會造成更多負(fù)載，本節(jié)選用星型連接。多個點(diǎn)對點(diǎn)連接存在密度高的優(yōu)勢，這主要是由于多播是在特定成員間進(jìn)行的。

多播還可通過底層傳輸實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)播送?，F(xiàn)階段大部分局域網(wǎng)均具備支持廣播的功能，針對廣域網(wǎng)，無線連接協(xié)議與面向連接協(xié)議也支持上述功能。在以上分析情況下，單個數(shù)據(jù)流的復(fù)制與傳輸是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，無需編程。底層傳輸方式保密性較差，同時需開發(fā)高層多播協(xié)議，負(fù)擔(dān)很重。

綜上，將多點(diǎn)對點(diǎn)連接與底層傳輸多點(diǎn)播送結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)思政教育平臺的多點(diǎn)播送。

針對多點(diǎn)播送的邏輯類型，主要包括向封閉群體多點(diǎn)播送與向開放群體多點(diǎn)播送。針對向封閉群體的多點(diǎn)播送，首先需設(shè)定接收端列表，同時通過源發(fā)送端統(tǒng)一對其進(jìn)行管理。針對開放群體多點(diǎn)播送，所有接收端均自主，同時允許其自由進(jìn)入和退出。

本節(jié)通過TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對實(shí)時音視頻多播程序的編寫，可完成向封閉群體多點(diǎn)播送與向開放群體多點(diǎn)播送。針對向封閉群體的多點(diǎn)播送，用server 程序?qū)σ粢曨l接收端進(jìn)行制作，用client 程序?qū)υ窗l(fā)送端進(jìn)行制作，源發(fā)送端可控制接收端的開斷，從而完成對其的集中管理。針對開放群體多點(diǎn)播送，用client程序?qū)σ粢曨l接收端進(jìn)行制作，用server程序?qū)υ窗l(fā)送端進(jìn)行制作，接收端可控制接收端的開斷。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)分兩個部分進(jìn)行，其中一部分針對學(xué)生使用設(shè)計思政教育平臺后對思政的興趣，以及成績等變化情況，另一部分針對平臺性能進(jìn)行測試。

4.1 學(xué)習(xí)效果測試

實(shí)驗(yàn)將本文設(shè)計的基于網(wǎng)絡(luò)多媒體的思政教育平臺應(yīng)用于某高校思政教育中，對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度進(jìn)行調(diào)查分析，實(shí)驗(yàn)通過問卷調(diào)查的方式完成，調(diào)查結(jié)果被劃分成用前與用后，用前即在使用本文平臺前的調(diào)查，用后即使用本文平臺后的調(diào)查。任意選擇兩個班級當(dāng)成對照班與實(shí)驗(yàn)班，對照班共有50人，實(shí)驗(yàn)班共有49人，對照班調(diào)查結(jié)果是沒有使用本文平臺的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)班是使用本文平臺的調(diào)查結(jié)果。

對照班與實(shí)驗(yàn)班教學(xué)前后對思政學(xué)習(xí)態(tài)度總分差異如表1所示。

表1 兩組學(xué)生接受思政教育前后學(xué)習(xí)態(tài)度分?jǐn)?shù)

由表1中的數(shù)據(jù)可知，對照班沒有使用本文設(shè)計平臺，教學(xué)前與教學(xué)后學(xué)習(xí)態(tài)度總分沒有很大差異，表明沒有使用本文設(shè)計平臺學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度基本沒有改變。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生使用本文設(shè)計平臺學(xué)習(xí)后，較使用本文平臺前學(xué)習(xí)態(tài)度分?jǐn)?shù)有顯著提高，可以看出本文設(shè)計平臺可有效提高學(xué)生對思政的學(xué)習(xí)興趣。

下面對學(xué)生使用本文設(shè)計平臺前后在學(xué)習(xí)方面的變化情況進(jìn)行比較分析，結(jié)果見表2和表3。

分析表2和表3中的數(shù)據(jù)可知，本文設(shè)計平臺對思政教育有一定的作用，從不同方面的角度分析，可幫助學(xué)生的人數(shù)明顯高于使用平臺前，說明本文平臺實(shí)用性很強(qiáng)，被學(xué)生認(rèn)可，有很高的應(yīng)用價值。

表2 使用本文平臺前學(xué)生學(xué)習(xí)情況

表3 使用本文平臺后學(xué)生學(xué)習(xí)情況

4.2 平臺性能測試

本實(shí)驗(yàn)選擇Windows 8.0 操作系統(tǒng)，平臺使用服務(wù)器帶寬是100MB，處理器選擇因特爾奔騰品牌。平臺需保證頁面響應(yīng)時間低于4s。

在上述分析的基礎(chǔ)上，建立290 個虛擬用戶，本文吞吐量是141.22kMB。每2s 向本文平臺添加1 個虛擬用戶，在用戶量達(dá)到最高值的情況下，持續(xù)進(jìn)行5min滿載測試。實(shí)驗(yàn)測試本文平臺響應(yīng)情況，結(jié)果用圖6進(jìn)行描述。

圖6 本文平臺響應(yīng)測試

分析圖6可知，本文平臺在處理用戶點(diǎn)選內(nèi)容時，服務(wù)器響應(yīng)數(shù)量很少有出錯的情況出現(xiàn)，而且虛擬用戶逐漸增多，平臺響應(yīng)逐漸穩(wěn)定，說明本文平臺性能穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

本文平臺是針對思政教育設(shè)計的，將圖像壓縮技術(shù)應(yīng)用于音視頻壓縮中，以最少的數(shù)據(jù)得到最優(yōu)質(zhì)量。通過Encoder工具為視頻流和文件等數(shù)據(jù)提供同步接口，利用多點(diǎn)對點(diǎn)連接與內(nèi)部多點(diǎn)播送實(shí)現(xiàn)多播。經(jīng)驗(yàn)證，設(shè)計平臺實(shí)用性很強(qiáng)，被學(xué)生認(rèn)可，響應(yīng)穩(wěn)定。