多媒體教學系統(tǒng)：功能演進與應(yīng)用

顧建明

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學設(shè)備從控制手段、實現(xiàn)功能上都有了長足的進步，多媒體教學設(shè)備的教學應(yīng)用也日趨廣泛，促進了多媒體教學的現(xiàn)代化進程。

多媒體教學系統(tǒng)是以多媒體中控為核心，將電腦、投影機、話筒、功放等信號源整合起來，實現(xiàn)對多媒體設(shè)備的控制和信號切換，滿足教學與培訓的需求。

中控作為多媒體教學系統(tǒng)的核心設(shè)備，近年來的改進與發(fā)展在很大程度上引導了多媒體教學及管理方式的變化，可以分為以下幾個階段。

1 單機版中控（普通型）

單機版中控是指每間多媒體教室使用的中控都是獨立的，中控可以控制教室內(nèi)設(shè)備的電源開關(guān)、信號切換、音量調(diào)節(jié)等，該類型的中控對設(shè)備的控制是單鍵式的，即所有設(shè)備的開關(guān)和切換都要教師按步驟一鍵一鍵完成。

2 單機版中控（一鍵控制型）

該類型的中控在設(shè)備的開關(guān)控制上實現(xiàn)了一鍵開關(guān)的功能，即教師上課前只需按上課鍵即可打開教室的設(shè)備，下課時按下課鍵即關(guān)閉所有設(shè)備，教師在上課過程中只需對簡單的環(huán)節(jié)（音量調(diào)節(jié)，信號切換）進行控制即可。

另外，還有一種通過刷卡來控制設(shè)備開關(guān)的中控，教師將經(jīng)過授權(quán)的IC卡插入中控卡槽，所有設(shè)備自動打開，將卡拔出，設(shè)備自動按時序延時斷電關(guān)閉。

一鍵控制型中控降低了教師操作設(shè)備的繁雜程度，教師可以將更多的精力集中于授課過程。

3 集中控制多媒體系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)型）

以上兩種類型中控都是在單個多媒體教室內(nèi)獨立操作，不帶網(wǎng)絡(luò)遠程控制功能，最新一代中控可以通過一套多功能網(wǎng)管系統(tǒng)對所有教室的設(shè)備進行集中管理，系統(tǒng)可跨網(wǎng)段，能夠遠程配置各種設(shè)備參數(shù)，另外還具備以下主要功能。

3.1 設(shè)備集中控制功能

可通過集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個教室的多媒體設(shè)備的遠程集中控制。

3.2 設(shè)備遠程檢測功能

可實時監(jiān)測教室端設(shè)備使用狀態(tài)，如隨時了解教室端設(shè)備的使用時間、開啟次數(shù)等。

3.3 資產(chǎn)管理功能

系統(tǒng)可以遠程準確、快速地搜集教師機、投影機的軟、硬件信息，及時形成并輸出資產(chǎn)報表。

3.4 遠程診斷功能

通過系統(tǒng)及時捕獲遠程教師機、投影機、網(wǎng)絡(luò)中控等多媒體教學設(shè)備的運行狀況。

3.5 遠程協(xié)助功能

在主控室可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)看和操作教室終端設(shè)備，幫助、協(xié)助教師完成一些常規(guī)操作。

3.6 設(shè)備安全報警功能

教室內(nèi)配置的多媒體網(wǎng)絡(luò)中控具有安防報警接口，可實現(xiàn)多種探測式、短路保護等報警功能。

3.7 使用權(quán)限管理功能

通過系統(tǒng)對設(shè)備使用人員進行IC卡授權(quán)管理，記錄上下課信息，統(tǒng)計各教室使用頻率。

3.8 教學質(zhì)量督導、點評功能

系統(tǒng)允許用戶在查看授課視頻畫面的同時，進行有效的督導和點評。

4 可視化多媒體管理系統(tǒng)

在以上網(wǎng)絡(luò)型多媒體中控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還衍生出一種具有遠程觀察功能的管理系統(tǒng)，可稱之為可視化多媒體管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點：

1）每個教室配置1～2臺攝像機采集教室的圖像，攝像機可預置多機位，通過拾音設(shè)備采集教室的聲音信號，由網(wǎng)絡(luò)中控配置的視音頻編碼模塊進行編碼后通過網(wǎng)絡(luò)同步傳輸，可在主控中心實時顯示，也可通過服務(wù)器進行錄制和存儲。

2）管理系統(tǒng)具有遠程觀察的功能，可以實時觀察任意教室的圖像，還可以控制云臺鏡頭的移動，對教室內(nèi)視頻進行畫面的調(diào)整。

3）每個教室可配置硬件IP電話，基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)教室與主控中心IP電話對講的功能，IP電話呼叫中心時，可以將教室的視頻信號同時回傳到主控室終端上顯示。

4）在管理中心配置媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，可向局域網(wǎng)內(nèi)各教學管理客戶端或教室實時轉(zhuǎn)發(fā)視頻直播任意教室內(nèi)的視頻圖像。

5）具備電子監(jiān)考、監(jiān)控功能。教室端配置的視頻采集與編碼設(shè)備，在滿足教學應(yīng)用的同時還可以實現(xiàn)電子監(jiān)考、安保監(jiān)控功能。

5 常態(tài)化錄播系統(tǒng)

隨著具有錄播功能的網(wǎng)絡(luò)中控的出現(xiàn)，常態(tài)化錄播系統(tǒng)應(yīng)運而生。常態(tài)化錄播系統(tǒng)除具有視音頻采集編碼功能，還具有VGA信號硬件采集編碼的功能，可以將多路信號編碼后同步傳輸，實現(xiàn)了按需對教師的授課進行錄制存儲以及直播的功能要求。系統(tǒng)具有以下功能：

1）常態(tài)化錄播教室要具有2路視頻信號（1路教師、1路學生畫面）和1路VGA信號（投影機顯示的VGA畫面）的同步編碼傳輸，支持組播及單播的方式。

2）實時錄制課堂教學場景和聲音，達到唇音同步，支持多種模式的錄制直播功能，具有單畫面、雙畫面、多畫面電影模式的錄制直播功能，多畫面模式在播放和回放時可以任意切換主窗口的圖像，并且提供PPT索引；支持資源分割，自動提取PPT文字內(nèi)容作為資源描述。視頻中多路數(shù)據(jù)流須保持同步。支持自動分割和手動分割。

3）常態(tài)化課件錄播設(shè)備實現(xiàn)VGA純硬件采集、視音頻采集功能，將采集的VGA信號和視頻信號采用通用格式封裝，在B/S架構(gòu)下不需安裝專有插件，在服務(wù)器上實現(xiàn)集中錄像存儲以及課件的發(fā)布等功能。

4）支持自動添加片頭片尾、索引功能，通過剪輯軟件就可以編輯錄制存儲的課件文件。

5）所有常態(tài)化錄播教室都可以實現(xiàn)實時的錄制直播功能，將本教室的教學情況直播到任意指定教室。同時也可以接收其他常態(tài)化錄播教室的直播功能。

6 精品課程錄播系統(tǒng)

精品課程錄播系統(tǒng)主要功能是對精品課的課堂教學過程進行質(zhì)量要求較高的音視頻錄制。手動錄制或自動錄制，具有多路視音頻、1路VGA（硬件采集編碼）同屏編碼傳輸?shù)墓δ堋Ｏ到y(tǒng)具有下面一些功能。

1）多畫面錄播主機支持多路視頻，一路VGA及音頻輸入，通過多畫面錄播主機實現(xiàn)學生場景、課件演示及教師場景的同屏顯示；教室教學場景及教學活動的聲音通過多畫面錄播主機進行實時錄制及網(wǎng)絡(luò)直播；VGA采集支持投影機顯示的所有設(shè)備的VGA信號。

2）支持單畫面和多畫面兩種錄制模式。錄播系統(tǒng)在錄制的過程中可自動地將現(xiàn)場畫面進行主畫面或多畫面（計算機、教師、學生）同屏錄制。保留整個教室最完整的教學過程，后期點播回放時可以任意切換主窗口的現(xiàn)實畫面，也可以單畫面全屏顯示。

3）能真實再現(xiàn)授課情景，可以實時生成為標準流媒體格式的文件，并可以進行后期非線性編輯；可以通過局域網(wǎng)實現(xiàn)遠程直播，真實、生動地再現(xiàn)授課情景。

4）配置多點感應(yīng)的智能定位系統(tǒng)，不受燈光等環(huán)境因素的影響，可自動感知教師的實際位置，流暢切換錄制的畫面，不再需要有專人配合操作完成整個教學過程的錄制，使系統(tǒng)根據(jù)講課的進程自動進行主場景的切換。

5）系統(tǒng)具備多種編輯方式，包括錄課時可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的多種模板自動生成片頭、片尾，自動或手動對錄制好的課件添加索引和目錄，點擊索引時自動跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，方便進行課后的復習查找和對課件進行后期處理。

7 遠程實時教學系統(tǒng)

目前，視頻會議系統(tǒng)正被廣泛地應(yīng)用于遠程實時教學，從而使現(xiàn)代教學與培訓模式產(chǎn)生了極大的變化。遠程實時教學系統(tǒng)由主播教室和多個遠程聽課教室組成，即采用了一點到多點的教學模式。遠地的聽課教室可以通過ADSL或ISDN專線與主播教室中的MCU相聯(lián)接。

遠程實時教學具有以下幾方面的特點。

1）實時性：主播教室的授課教師視頻和電腦畫面可以及時傳輸?shù)疆惖氐穆犝n教室中，分隔在不同地域的師生如同身處一地可以實時交流。

2）交互性：主播教室的教師可以及時了解各個遠程教室中學生的聽課情況，可以提問學生，學生也可以向主播教室中的教師提問，主講教師與遠端學生可以利用視頻會議系統(tǒng)自由討論，實現(xiàn)真正意義上的交互。

3）多媒體性：視頻會議系統(tǒng)能同時提供聲音、視頻流以及其他多媒體信息，極大地豐富了教學內(nèi)容。

4）共享性：只要接通基于視頻會議系統(tǒng)的遠程教學系統(tǒng)，任何人都可以在同一時間聽講同一門課。

5）儲備性：可通過服務(wù)器將遠程教學課件進行編輯和儲備或進行非實時播放。