網絡化多媒體教學環境構建

浙江科技學院 葉志彥

網絡化多媒體教學環境構建

浙江科技學院 葉志彥

傳統的教學方式以教育者為中心、以傳授知識為主。教師與教師之間、教師與學生之間互動性不夠，且設備管理不便、教學資源孤立浪費嚴重。以信息技術為代表的現代化教育技術的應用則表現出明顯的先進性、靈活性、可靠性和開放性。現代教育技術綜合運用現代教育理論和現代信息技術，通過對教學過程和教學資源的設計、開發、應用、評價和管理，來實現教學過程和教學資源的優化。它的內涵是：現代教育技術的目的是實現教育最優化；現代教育技術設計的不僅是計算機、網絡等現代教育媒體，而是包括教育過程中所有可操作的要素，包括人力資源和技術資源，如教學人員、校本資源、常規教學媒體、教學設施、教學活動等。

近年來，學校數字化校園網建設也在日趨完善，并逐步裝備了現代多媒體教學設備和相應的教學系統，將校園網從普通的計算機局域網建設成為面向教學、科研、管理等應用的智能網絡，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上靈活地應用，做到一網多用和多網合一。將眾多校園網的獨立應用系統整合起來，也是校園網解決方案的發展方向。

當前，很多高校的傳統多媒體教室和基礎校園網已相繼建成。隨著多媒體、計算機技術和網絡技術等高新技術的飛速發展，多媒體教室建設的數量也在不斷發展，校園網和多媒體設備的結合也逐漸的從單純的設備控制變成基于網絡的教、學、管的綜合應用系統，從而產生了一個新型的多媒體教室設備組合系統環境——網絡化多媒體教學環境。

一、網絡化多媒體教學環境的功能分析

網絡化多媒體教學環境就是以現代教育為目的，涵蓋了以上所有要素的專業解決方案。網絡化多媒體教學環境的建設是在傳統的多媒體教學中綜合應用了計算機技術和多媒體技術，集中協同控制計算機、影碟機、錄像機、視頻展臺、投影機等現代視聽設備，同時對電動窗簾、燈光、幕布等環境設備進行集中的控制，通過大屏幕投影，營造出一個高精度大屏幕顯示、高保真音質、受控聲光背景的現代化多媒體視聽教學環境。

1.多媒體教室的網絡化集中管理、控制和維護。對于多媒體教室，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大，多媒體教室正逐步納入到有序化管理中。同時，對于多媒體教室控制力度的加強，使維護更加簡單，可以從設備配置、基礎信息、狀態報告、統計分析、遠程調試、遠程協助、遠程升級等多方面實現控制。

2.多媒體教室實現可視化管理并全面擴展安全防盜系統。多媒體教室引入數字視頻系統，實現可視化管理，提高管理效率。同時，系統要實現設備復用，配合電子鎖、門磁、紅外感應器、雙鑒探測器等前端設備在特定時段實現安全防盜應用。這樣就對多媒體教室核心設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的建設。在多媒體教室環境下，通過合理的擴展，采用先進高效的VGA采編技術，可將主播教室多媒體課件內容和多路教學現況實現實時采編、傳輸、廣播、點播和編輯等功能，實現優質課堂全方位、立體化的再現。

4.系統整合，實現綜合應用。要實現校園網、多媒體教室和數字化資源的合理整合，實現基于多媒體教室環境下的教、學、管的綜合應用，實現數字視音頻直播功能、數字監控功能、IP電話功能、VOD等多媒體教學功能。

二、網絡化多媒體教學環境的性能分析

1.多媒體教室管理核心的穩定性。現今中控設備的功能越來越強大，已經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來實現，因此對中控系統工作的性能要求就很高，尤其是穩定性，需要從基礎技術、工藝結構、設計開發、人機界面等多方面解決。

2.中控系統全天候工作的能力。可視化管理成為多媒體教室建設的必然趨勢，可視化的一個重要應用就是安全防盜。因此，整個中控系統不僅要滿足教學時段的應用，還要滿足非教學時段的應用，這就要求中控系統要具備極佳的全天候不間斷工作的能力。

3.中控系統管理的靈活性和定制性。由于教學方式和管理方式的差異，不同的學校在多媒體教室的建設標準、應用標準和管理標準上都不一樣，這就要求基于中控系統為核心的多媒體教室建設要靈活運用，以最適合學校用戶需求的標準自主創建多媒體教室的建設和管理應用。

4.系統整體的可靠性。通過系統可靠性設計，在保證系統穩定性、可靠性以及全天候工作能力的基礎上，采用開放式結構，實現基于信息交互式中控系統的模塊化建設和定制化管理。比如在網絡有問題的情況下，由于中控系統具有本地運算能力，且本地具有64M的內存和8M的Flash閃存，同時也內置了Linux操作系統、應用程序和Web服務程序，并且可以存儲一定的數據信息，因此在網絡發生異常的時候，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，真正實現了本地和網絡的雙模式工作，且數據庫可定時更新。同時采用視頻采集模塊，實現教室監控與中控系統軟件的密切配合，在響應呼叫和故障報警時可同步察看監控畫面，在出現問題時，可通過中控系統內的獨立模塊來解決。

5.設備操作的簡便性。操作的簡便性是系統應用的基本特性，充分體現了系統友好的人機交互性。

基于以上的分析，在保證系統穩定性、可靠性以及全天候工作能力的基礎上，采用開放式結構，實現基于信息交互式中控模塊的網絡化多媒體教學環境的建設和管理。中控系統采用嵌入式架構且配合C/S、B/S后臺軟件構建，全面提升多媒體教室設備組合系統的應用能力。

三、系統功能結構

系統功能結構如圖1所示。

四、多媒體教室管理系統方案介紹

多媒體教室管理系統是網絡化多媒體教學環境建設方案中的核心應用系統，以多媒體教室中的信息交互式中控系統為基礎，開展在網絡環境下的綜合管理工作。

其設備由能夠獨立工作的控制主機、多媒體語音網關、網絡視頻編碼器和網絡交換機這4個部分構成。

控制主機。保證對教室設備如投影機、電腦、音箱、功放、DVD、展臺等的通斷電及信號切換控制。同時具備防盜檢測報警功能。

多媒體語音網關。保證實時地將教室設備狀態上傳到控制中心，并將控制中心的操作命令及時地發送到教室，同時能夠響應教師的呼叫請求，實現控制中心與教師的對話。

網絡視頻編碼器。將教室的視頻圖像通過網絡傳輸到控制中心處理。

網絡交接機是一個擴大網絡邊界的器材，能為子網絡提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機。

1.系統功能特點。系統采用了互聯網技術和多媒體技術相結合的管理方式，構建出一套全新的教學管理模式，系統功能特點如下。

（1）設備使用簡單化。設備插卡即用、拔卡即走，使用一張多媒體教學卡，即可實現控制電控門鎖、投影機、電腦等的自動開啟。控制銀幕自動降下，可使系統瞬間進入多媒體教學狀態。在課程結束拔卡后系統自動關閉，所有設備恢復至初始狀態。

（2）設備防盜自動化。系統將除投影機、銀幕以外的所有設備集中于全封閉的鋼制控制臺內，而多媒體講臺完整的設計方案，使普通講臺與多媒體講臺融為一體，實現了設備的全封閉管理。若投影機被盜或發生其他意外事件，網絡中控系統會自動向主控室或保衛室報警。

（3）設備管理智能化。網絡中控系統可以進行遠程管理，從而實現智能化。可以遠程控制教室端各種設備的動作，可遠程檢測教室設備的工作狀態、參數設置等，也可按照課表來安排教室內設備的定時開關，從而實現設備的無人值守。此外，還能對教室設備的工作狀態進行實時監測，并記錄投影機工作時間；按時間段查詢設備的使用信息、故障信息和各種設備檢測信息等記錄，并進行統計分析。

（4）語音對講網絡化。系統發生故障時，教師可以通過IP電話與控制室的管理員通話，實時的解決問題。

（5）視頻監控數字化。教室的視頻圖像通過TCP/IP網絡傳輸到控制中心，管理員可以在查看教室設備運行狀態的同時實現觀察教室圖像的功能。

2.硬件組成。

（1）中控主機。實現對教室設備的自動控制、切換等操作。上課時所有設備依次自動通電開啟，無需再一一打開。下課后系統自動延時關閉投影，并升起幕布。

控制監測設備。實時監測并記錄教室設備的使用狀態、已使用時間、開啟次數等數據。

防盜報警設備。自動對控制講臺和投影機進行防盜報警。

IC卡管理設備。通過IC卡管理系統實現插卡即用、拔卡即走等功能。

強電部分和弱電部分采用分離式設計，保證中控提供的信號有很好的穩定性和不受干擾性。帶漏電保護和過載保護裝置，在提供多媒體設備電器安全保障的同時，也保障了設備操作人員自身的安全。中控所有功能可采用默認結構，也可以采用自編程方式，由用戶自行定義設置。

（2）多媒體語音網關。通過網絡實時上傳教室設備狀態和下達總控命令，系統連接穩定可靠。同時，還具有網絡故障檢測功能，當外部網絡不通時，自動將系統使用情況記錄在本地設備中。通過呼叫總控室實現全雙工IP對講。

（3）網絡視頻編碼器。基于最新TI DAVINCI處理器的平臺開發，集成度更高。采用H.264視頻壓縮技術，壓縮比高，且處理非常靈活；支持完整的TCP/IP協議簇，支持視頻、音頻、報警、語音數據和串行數據通過TCP/IP網絡傳輸；支持PPPOE、DHCP協議；內置WEB預覽功能，可進行IE訪問。與此同時，支持云臺與電動鏡頭的控制，支持多種解碼器協議，可進行預置位、巡航、軌跡的設置與調用。另外，RS-232接口可支持網絡透明通道連接，支持雙向雙工語音對講、單向語言廣播。具有報警輸入、移動偵測報警、遮擋報警、報警聯動輸出等報警功能。