基于FMS的遠程教學系統設計

（東北師范大學理想信息技術研究院，吉林長春 130117）

一、研究背景

近年來，越來越多的遠程教育專家關注基于FMS（Flash Media Server） 的遠程教學系統的研究并取得了一定的成果。基于FMS的教學系統已具備了遠程教學系統的基本功能并且在不斷地發展變化。經過筆者對相關研究成果的內容分析發現，在教育領域，針對FMS教學系統的研究主要包括以下幾個維度：比較分析國內外FMS的教育應用情況；從理論角度探討構建基于FMS的遠程教學系統的可行性；從技術角度對系統功能、架構、數據存儲做了全面的設計。其中，系統的技術實現無疑是當前研究的熱點。有的研究者以.NET和FMS技術為支撐，重點探索系統中音視頻文件錄制、播放、交流等功能的實現；有的研究者對系統中基于FMS的網絡視頻答疑模塊進行了詳細的描述。進一步分析發現，這類注重技術實現的文獻都重視FMS的實時音視頻播放功能的實現，而且討論了在基于FMS的教學系統中應用實時音視頻播放功能時產生的理論及技術問題。

目前，遠程教學系統都普遍把視頻授課過程當成視頻直播過程，將教師的教學活動過程及課件內容通過攝像頭捕捉，最后轉換成視頻信號發布到教學系統中，學生只需訪問該直播的頁面即可。這種方式看似完全呈現了課堂原貌，實現了教師－學生的直接“交流”，但其實由于整個教學過程加入了除教師、學生以外的第三者（錄制人員），學生在學習過程中無法自行選擇關注焦點，而是受錄制人員畫面切換方式的控制，只能完全按照畫面中呈現的圖像來決定學習進程，如做筆記、觀看教師活動。這大大降低了學生的參與度，讓學生成為教學的旁觀者。為解決此類問題，本文提出了利用FMS的實時通信功能，采用SWF課件形式構建遠程教學系統，滿足學生的需要。

二、基于FMS的遠程教學系統設計

1.系統設計目標

在現代多媒體教學環境下，教學視頻直播既要體現教師的活動、狀態、表情、語言，還要完全展示教師使用的課件內容。如前文所說，傳統的遠程教學系統中存在一些弊端，由于視頻需要多個鏡頭，不同機位分別對教師、課件進行拍攝，因此，呈現在教學系統中的視頻畫面常常是在教師與課件之間交替切換，且切換的課件由于經過攝像機、計算機的信號轉換處理，呈現在學生端的電腦屏幕上往往出現失真、模糊不清，無法顯示細節等現象，給學生的學習帶來一定的不便。因此，本研究所設計的遠程教學系統的基本目標就是把課件內容從攝像頭捕捉的畫面中分離出來而獨自形成一個畫面，使學生能夠清晰地看到課件內容。

2.SWF 課件設計

SWF（Shock Wave Flash）是一種支持矢量和點陣圖形的動畫文件格式，被廣泛應用于網頁設計、動畫制作等領域。SWF文檔通常也被稱為Flash文件，可以由Macromedia Flash 8、Adobe Flash CS、Flash Builder 等開發工具創建。SWF普及程度很高，幾乎能被所有操作系統所讀取，只要用戶端支持flash文件的播放，就可以進行播放觀看。SWF格式是以多個幀（Frame）組合生成的。Macromedia Flash8開發環境下以10個幀構成的SWF文件編輯圖實例如圖1所示。

圖1 以10個幀構成的SWF文件編輯圖實例

傳統課件是由多個幻燈片構成的。SWF課件也可以包含多個幻燈片。在SWF課件中，每一幀就是一個幻燈片，只需按一個導航按鈕（或可以用別的方法設置）就可以轉換到其他的幻燈片。例如：圖1所示的SWF課件就是由10個幻燈片構成的。SWF文件支持文本、圖像、圖片、動畫等格式內容的顯示，能夠很好地滿足幻燈片設計的需要。而幻燈片數量、每個幻燈片的具體內容、導航方法都可以由教師自行設定。如圖2所示，即是一個SWF課件幻燈片實例。

圖2 SWF課件幻燈片實例

3.基于FMS的遠程教學系統結構

本文提出的基于FMS的遠程教學系統仍用攝像頭捕捉教師的表情和動作，通過網絡傳達給學生。但視頻畫面中不再切換課件的內容，而是應用FMS提供的實時通信功能，把課件內容傳遞給學生。

基于FMS的遠程教學系統結構圖如圖3所示。

圖3 基于FMS的遠程教學系統結構圖

從圖3可以看出，教師端不是發送SWF課件的全部內容，只是發送幻燈片號碼和鼠標位置。教師和學生各自獨立運行一樣的SWF課件，教師端每次導航幻燈片和移動鼠標時發送其幻燈片號碼和鼠標位置。

FMS提供的實時通信功能把幻燈片號碼和鼠標位置實時傳達到學生端，學生端接收幻燈片號碼和鼠標位置時立刻把自己運行中的SWF課件導航到其幻燈片以及把鼠標（或者指教師鼠標位置的標志）移動到其（x,y）坐標。按此方式，教師導航到哪個幻燈片學生就導航到哪個幻燈片，教師把鼠標移動到哪里學生端SWF課件的對應的標志就移動到哪里。通過這種方式實現教師端與學生端課件畫面的同步。

4.界面結構

教師端界面實例設計如下（如圖4所示）。

圖4 教師端界面實例

學生端界面實例設計如圖5所示。

圖5 學生端界面實例

如圖4、圖5所示，教師端和學生端的界面都以課件畫面為主要部分。其他顯示區域（學生畫面和教師畫面）較小。學生端的課件幻燈片與教師端幻燈片同步播放，學生端的紅色箭頭標志按教師端鼠標位置變化跟著移動。為避免講課時出現混亂，學生端的導航按鈕功能無效。

在遠程授課前，教師需要按計劃設計SWF課件，并上傳到遠程教學系統里面。教師與學生在上課前首先訪問教學頁面進行登陸，登錄需選擇不同的權限（教師權限或學生權限），教師選課后進入講課界面，就可以講課，學生選課時系統自動把該課件下載到學生端。登錄時給予的學生權限使導航按鈕功能無效，選課后進入聽課界面。

三、基于FMS的遠程教學系統實現的關鍵技術

基于FMS的遠程教學系統實現的關鍵技術是FMS提供的實時通信功能。此功能可以由共享對象SharedObject的兩種函數來實現。

1.onSync 函數

由共享對象SharedObject的onSync函數來實現。把幻燈片號碼和鼠標坐標變化存在共享對象中，共享對象里面的數據變化時,onSync立刻自動運行，onSync讀取共享對象的數據從而實現教師端和學生端課件的同步。

SWF課件中需要的主要代碼實例如下：

2.send 函數

由共享對象SharedObject的send函數來實現。以教師端的幻燈片號碼和鼠標坐標為其函數的參數值，每次幻燈片號碼或鼠標位置變化時運行send函數，就可以實時發送到學生端。

SWF課件中需要的主要代碼實例如下：

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