淺析流媒體技術在遠程教育中的應用

摘要：該文介紹了流媒體技術的原理及其在遠程教育中的幾種應用方案，探索了在現代遠程教育應用中流媒體技術的合理、先進模式，總結出流媒體的重要作用。

關鍵詞：現代遠程教育；流媒體；應用模式

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2256-02

Analysis of Application on Distance Education in Streaming Media Technology

CHENG Ying-wen， LIU Tian-shi

(Xi'an Shiyou Univetsity， Xi'an 710065， China)

Abstract: This paper introduces the principle of streaming media technology and its application in distance education in several applications， to explore the application of modern distance education in the streaming media technology and reasonable and advanced mode， summed up the important role of a small stream.

Key words: modern distance education; streaming media; application model

1 引言

自20世紀90年代開始，以流媒體形式出現的網上視、音頻經歷了快速的發展，逐漸地由窄帶向寬帶轉移，提供視、音頻內容的站點急劇增加，視聽質量有了明顯的改進。流媒體是隨網絡的發展而產生的一種新而獨特的媒體，是采用連續方式或流方式在網絡上通過數據包傳輸的音頻和視頻，由于流媒體具有“體積小”、“流式傳輸”、“消耗資源少”、“等待時間短”等優勢，所以流媒體技術自誕生至今已被廣泛應用于互聯網多媒體新聞發布、在線直播、網絡廣告、電子商務、視頻點播、遠程醫療、網絡電臺、實時視頻會議等互聯網信息服務的方方面面。[1]

當前，流媒體技術和遠程教育在我國都有了一定的發展，但是流媒體技術在遠程教育中的應用卻遠遠不夠，流媒體技術是為解決網上視頻點播直播的困難、提高多媒體節目收視速度而出現的，但是對遠程教育來說，它除了有視頻課件的點播和直播（特別是點播）技術要求外，同時一還有視頻課件的制作，管理，瀏覽，加密等一系列問題。

2 流媒體播放技術

流媒體是指采用流式傳輸方式在網絡上播放的媒體格式，如音頻、視頻或多媒體文件。和常規視頻媒體不同，流媒體可邊下載邊播放。以寬帶為基礎，流媒體不僅可以進行單向的視頻點播，還能夠提供真正互動的視頻節目，如互動游戲、三維動畫等。[2]

流是連續傳輸的數據，典型的流有音頻流和視頻流。一般而言，流采用類似于廣播的方式，以恒定的速率傳輸數據，播放的時間與傳輸以及原始記錄的時間是完全相同的。

2.1 流媒體播放的原理

流媒體播放的原理和過程一般是：l）用戶選擇某一個流媒體服務后，Web瀏覽器與Web服務器之間使用HTTP/TCP交換控制信息，把需要傳輸的實時數據從原始信息中檢索出來；然后客戶機上的Web瀏覽器啟動A/V He1per程序，使用HTTP從Web服務器檢索相關參數對Helper程序初始化。這些參數可能包括目錄信息、A/V數據編碼類型或與A/V檢索相關的服務器地址；2）A/V Helper程序以及A/V服務器運行實時流控制協議(RTCP)，以交換A/V傳輸所需的控制信息。TCP提供了操縱播放、快進、快倒、暫停以及錄制等命令的方法；3）A/V服務器使用RTP/UDP協議將A/V數據傳輸給A/V客戶端，A/V客戶程序即可播放輸出，從而實現“邊下載、邊輸出”[3]。

2.2 流式傳輸協議

實現流式傳輸必須要有合理的傳輸協議。目前使用的幾種傳輸協議為：

1）RTP(Real-time Transport Protoeol)是基于Internet的多媒體數據流的一種傳輸協議，被用于以無確認方式單向發送數據。RTP既適合于向一個接收方（單播），也適合于向多個（多播）接收方發送音頻和視頻流。RTP的目的是提供時間信息和實現流同步。RTP通常使用UDP來傳送數據，但RTP也可以在TCP或ATM等其他協議之上工作。

2）RTCP(Real-time Transport Control Protocol)可以使接收方向RTP發送方反饋信息，反之亦然。

3）RTSP(Real-time Streaming Protocol)協是由Real Networks和Netscape共同提出的，該協議定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。RTSP在體系結構上位于RTP和RTCP之上，它使用TCP或RTP完成數據傳輸。

4）RSVP協議：RSVP是Internet上的資源預訂協議，使用RSVP預留一部分網絡資源(即帶寬)，能在一定程度上為流媒體的傳輸提供QoS（服務質量保證）。

2.3 流媒體技術的優勢

流媒體技術的優勢主要體現在流媒體服務器（簡稱流服務器）與Web服務器有很大的區別，采用流服務器有巨大優勢。

Web服務器采用超文本傳輸協議HTTP和傳輸控制協議TCP。HTTP協議工作在應用層，TCP協議工作在傳輸層。流服務器傳輸與WEB服務器相比，數據是積極而且智能地傳輸到客戶端。也就是說，數據的傳輸速率和數據的壓縮碼率是一樣的。在數據傳輸過程中，客戶端和服務器保持封閉性的連接狀態，這樣流服務器可以從客戶端得到反饋信息。[4]

3 流媒體在遠程教育中的應用

3.1 現代遠程教學的問題分析

由于我國遠程教育還處在發展階段，真正意義上利用網絡技術、流媒體技術開展的遠程多媒體教育在2000年才剛剛開始起步。到目前為止，我國遠程多媒體教育系統還存在眾多不確定因素，對未來發展方向還處在摸索的過程中。目前，現代遠程教學主要面臨的問題有以下幾點。

1）指導思想觀念滯后：雖然我國已經進入信息、時代，但不少人仍流露出對現代遠程教育不屑一顧的神態。“要受教育就得進大學”的觀念根深蒂固。只知道走在現代化的前列，擁有現代化的設備，便不愁培養出現代化的人才。抱有這種思想的人并沒有真正了解現代遠程教育的本質。

2）缺少成形的理論體系：我國遠程教育歷史不長，很多東西還在探索中，同時，現代遠程教育的隊伍參差不齊，缺少系統培訓。最先搞網絡教育的是一些公司企業，不管他們是為了社會效益，還是商業效益，都不可能將這項事業圓滿地獨立完成。因為面對龐大的傳統教育體制，沒有國家教育部門的共同參與，實施，運作，現代遠程教育不可能充分發揮其效能。

3）學習資源醫乏且重復建設：教育教學資源在現代遠程教育中起著至關重要的作用。網上教育資源的豐富程度決定著現代遠程教育、教學活動適應學習者個別差異的容量。但網上教學資源無論在質上還是在量上都十分短缺，已經成為嚴重制約我國網絡及現代遠程教育發展的重要因素之一。

4）教學設計不完善：現代遠程教學中還有一些未能擺脫傳統的教學模式。學習內容不夠精簡，缺乏多極化，不能滿足學生的需求。過于追求學歷教育而忽視現代遠程教育的學習社會化目標，所開設的課程之間，缺乏互補化的特征，不利于學生將所學的知識立體化及運用和建立新的思維方法。

3.2 遠程教學系統的組成

現代的遠程教學系統應該包括如下幾個部分[5]：

1）實時教學系統：遠程教學中的實時部分，主要用于實時授課，也可用于面對面的討論、答疑等場合。實時視頻交互系統的視頻終端可以是獨立的通信設備，如會議電視。也可以是基于IP的專用軟件，通過計算機終端，在網絡上進行實時視頻交互。

2）非時教學系統：遠程教學中的非實時部分，一般以瀏覽Web的形式提供遠程教學服務。學生、教師和系統管理員可以通過瀏覽器訪問遠程教學Web服務器，進行遠程教學活動。特別是視頻流課件點播學習。在實時授課的過程中，可以實時采集視音頻，再經專門的多媒體課件制作系統，與教師提供的教案腳本后期合成，制作成供學生課后點播的精品多媒體課件。在非實時授課中，讓教師在指定的錄播室虛擬授課，并采集視頻音頻，根據課件制作系統，與教案結合，制作成多媒體課件。

3.3 流媒體在遠程教育中的應用模式

鑒于以上分析，筆者認為在流媒體在遠程教育中的應用模式中，主要包括以下三種應用模式：

1）個別化的流媒體應用模式：個別化的流媒體應用模式是一種基于流媒體資源的學習應用組織方式，它強調以學生的視角去選擇、組織、運用網上的流媒體學習資源，達到每個人不同的學習目的，實現學生自己制定的發展目標。學習過程往往不是全面系統的，而是以解決某一問題、某領域的疑難，或是構建自身對某一學科的理解為終級目標。

2）師生交互式的流媒體應用模式：師生交互式流媒體應用模式也可稱為基于流媒體技術的現代遠程多媒體教學模式。它與傳統遠程教學有極大的不同，可概括為：① 交互性明顯增強；② 現代遠程多媒體教學向更人性化方向發展；③ 流媒體資源的表現形式更具影響力、感染力、震撼力；④充分體現了學習者的主體地位。

3）協同學習流媒體應用模式：協同學習是計算機會議系統的功能，也在逐步成為現代遠程多媒體教學支持系統的標準功能。它的含義是在不同地方的人可以用同一種軟件對同一文件一起編輯修改，每個用戶都可以看到文件被實時編輯的過程。

筆者認為，協同學習流媒體應用模式將成為流媒體在現代遠程多媒體教學中的主要應用模式。因為該應用模式為學習者之間的協作提供方便，可以幫助教師給學生分組，教師只要設定分組條件，系統就自動將學生分組，同時自動產生相關的一系列設施設定。該模式之所以是流媒體在現代遠程多媒體教學中的主要應用模式，也許是該模式自身與人的需求相吻合的緣故。

3.4 流媒體典型應用設計

1）虛擬教室（同步課堂）。虛擬教師是指利用網絡流媒體技術，將課堂教學時的視音頻信號實況廣播到網上，同時，通過嚴格的學習者身份管理功能，保證只有授權的學習者才能通過遠程的終端上課。在轉播課堂教學實況的同時，系統還可以自動將內容錄制下來，制作成視頻課件，供遠程學習者在課后點播復習使用；同時，由于時間安排上的問題而未能及時上課的學習者，也可以通過點播視頻課件來學習相關內容。

2）網上流媒體圖書館。網上流媒體圖書館是為了方便廣大教師、學生及其他有興趣的研究人員進行科學研究而設立的一個網絡信息資源庫。通過網上流媒體圖書館，可以方便的了解各種“表現方式豐富”文獻資料和學術動態。采用流媒體技術將一些體積大、價值較高的媒體資源，較方便、快捷的傳遞給學習者。使用該種應用模式，學習者可以方便地選擇自己想要的多媒體課件內容通過網絡進行學習，不受時間、地點的限制，并可以反復多次學習。

3）備課工具。利用基于流媒體的備課工具，教師既可以將自己講課的音視頻、PowerPoint講義、相關知識點的鏈接等同步制作成流媒體課件，并存儲到課件庫中。然后，通過流媒體學習點播系統自動進行發布，供世界各地的學習者點播。同時，教師也可以利用備課系統中提供的一些“界面友好、功能豪華”的流媒體課件制作工具，將自己的教學思想轉化為流媒體課件。

4）互動視、音頻交流工具。學生在使用課堂同步教學和多媒體學習點播功能的同時，還可以利用系統提供的互動視頻交流功能，進行學習交流和答疑。學生與學生、學生與教師之間可以基于文字、語音、視頻等進行交流。

5）強大的準基于視頻內容的檢索。一方面為流媒體視、音頻提供關鍵詞檢索。另一方面，按照國際內容檢索的標準，將流媒體視、音頻劃分為：整體、場景、鏡頭、關鍵幀四個層次進行標識，以供檢索，既節省了工作量，又提高了檢索效率。

4 結束語

總之，流媒體技術在遠程教育的應用模式繼承了傳統教學模式的優點，突破了目前網絡教學模式的局限，對網絡教育觀念、內容、方式、結構乃至整個教育都會產生了重大影響。在這種教育應用模式下，每個人既是教師又是學生，實現了信息的雙向溝通，使遠距離教育中師生“面對面”交流成為現實。

發展現代遠程教育，對于促進我國教育普及、建立終生學習體系、實現教育的跨躍式發展具有重大現實意義。而流媒體技術是一種新興技術，發展迅速，是最獨特、最具活力的媒體，將它應用到現代遠程教育中的工作還有很多工作要做。我們要在立足于現代遠程教育實際需要的基礎上，努力掌握流媒體的原理、技術等相關知識，跟上技術發展的速度，充分發揮流媒體技術的優勢，創建合理的流媒體應用模式，為促進流媒體技術自身以及它在現代遠程多媒體教學中的應用、現代遠程教育的發展做出自己的貢獻。

參考文獻：

[1] 張麗.流媒體技術大全[M].北京:中國青年出版社，2001:1-35.

[2] 周洪元.淺談流媒體技術[J].科技信息:科學教研.2007(12):241.

[3] 梁晉.Windows 2000流媒體技術與使用[M].北京:微軟中國有限公司，2000.

[4] 邸春紅，田寶勇，張紹成，等.基于流媒體技術的現代遠程教育系統[J].遼寧大學學報:自然科學版，2005(02):60-63.

[5] 鄒俊強.流媒體技術在網絡遠程教育中的應用[J].韶關學院學報.2005(6):35-37.