高校視頻會議的交互式應用與實踐案例

【摘要】隨著現代遠程教學手段的多元化應用，跨校區教學、實時答疑、國際課堂分享、協同項目辦公、網絡學習等各種遠程服務的應用及優化管理，是高校信息技術的深化體現。論文利用交互特性的教學關系行為方式，通過解析國際課堂、遠程答疑的實踐案例，探討視頻會議系統的互動設計應用及效果形成因素。針對目前高校教學資源容易形成分散、失控，分布不均的現狀，結合我校四年來視頻會議系統在交互應用中存在的問題，為高校信息化發展提供實踐經驗和創新思路，嘗試解決遠程信息獲取和交互的傳輸瓶頸及設備設施利用率等問題，并給出相應策略。

【關鍵詞】交互式視頻會議：遠程教學；高等教育：信息技術

引言

現代高校以高度發達的計算機網絡為核心技術，以信息和知識資源的共享為手段。這種新型的開放式教育模式提供適應學習者個性化成長和發展需求的學習環境，包括自主選擇多種媒體結合的學習方式，并能創新運用和創造資源。隨著跨校區、地區辦學的高校劇增，信息技術成為支撐遠程教學的必然趨勢，以高速的校園網絡帶動“交互”體驗是開放式遠程教育的重要環節，高質量的教學應用創新及管理服務保障是校園信息化可持續的關鍵，從而促使交互式視頻會議系統的建設與應用在高校遠程教學中發揮重大作用，其搭建部署和跟蹤策略對高校現代遠程教學創新具有一定價值。

一、視頻會議系統在高校的應用現狀與趨勢

1 大學導向的教學行為需求

現代教學對網絡信息技術的需求是基于形成教學交互的情景信息空間，從展示文字到多維度的虛擬界面，遠程教育與信息活動兼顧到多種技術和教學模式。以網絡技術推動學校制度改革、管理創新，以實現教育信息化、決策科學化和管理規范化，服務于教、研、管和校際合作的整個過程。此外，把教學目的中眾多因素內化，從而確立教學行為導向，并集中體現于教學活動中，智能化教學、辦公和對外聯系，以形成校園基礎信息化環境的系統應用構建。因此，掌握隱含在問題背后的科學知識，形成自主學習的意識以及解決問題的能力，結合多種信息技術及其適應性轉化是必要的，已達到網絡化環境、信息化終端、多媒體教室的基本功能得到拓展和延伸，并持續開發新的教學設計互動手段，有效支撐現代教學。

2、視頻會議技術的發展現狀與趨勢

隨高校辦學規模擴大、校區數量增多，尤其考慮到常年奔波于校區間教學一線的教師和組織教學活動的教務督導人員。如某些校區間車程需要兩三個小時，大大降低了各種資源的利用率，教學效果也不穩定。很多大學搭建視頻會議體系，就是看中其動態擴展的特點和低成本、便捷化的優勢，盡可能減少分散教師的精力，其應用必將在遠程教育實踐與高等教育改革中發揮作用。

視頻會議在遠程協作中占主導地位，其利用通信網絡，傳輸多個與會者連續活動圖像和聲音，將不同時區和地域的兩個或多個多媒體會議終端連接，實時傳輸各種圖像、語音和數據文件，保證各種媒體質量的同時，提供雙向互動交流信息的平臺。目前，視頻會議廣泛應用于網絡路演、現場采訪播報、應急指揮及遠程教學等服務中，然而由于技術應用受到傳統系統功能的束縛，缺乏多媒體信息之間的傳輸交互，該技術的實時、交互、高效和經濟等特性成為各實踐領域的焦點，隨寬帶網和高速無線接入技術的發展，流媒體技術與IP視頻會議均為視/音頻技術的重要組成部分，視頻會議技術與網絡技術相適配的特征成為最有力發展途徑，其融合正在逐步產生規模效應的應用空間。

3、現代高校的應用現狀

隨著信息技術的動態趨勢和實時交互性發展，實現大學管理數字智能化是新時期對高校發展提出的新要求。視頻會議系統作為一種重要的教學手段，承擔優化和完善傳統教學方式的責任，讓優質教學資源得以充分共享，有利于擴大國際合作院校在遠程教學及學術會議中的有效互動，尤其利用網絡視頻會議動態多集成的特點，幫助擴大國際合作學校的聯盟互動傳送，進一步提高教學質量。

視頻會議系統主要有單播、組播、點播三種流媒體播放方式，目前很多高校采取單一模式搭建，根據編碼標準、體系結構、流媒體服務三項關鍵技術指標特征，其“交互應用”的模式實施，遠不能滿足高校辦學規模擴大、校區數量增多、教育教學資源擴充，更談不上最大利益化校區管理與資源共享。因此，部分大學也逐步轉向集成模式搭建視頻會議體系。

“交互式視頻會議”是指異地多方通過網絡多媒體設備達到實時溝通，實現多方相互操作、共享應用程序或數據，完善會議類型目的的多交互功能個性化設計應用的活動，系統主要由高清視頻會議系統和交互式信息系統有效組成，兩者相對獨立，可視化通訊和協作服務是其核心環節。隨著帶寬自由度提高，穩定的移動設備使用習慣，迫使靈活地隨時隨地參加會議或討論的需求產生。在會議過程中，與會者能夠在多個終端中實現“不間斷”行程。如表1。

二、高校視頻會議系統的搭建策略

視頻會議將進一步改變現有的教育教學方式，為人們提供更加便捷、實時、可信任的教育傳播途徑。目前，很多高校引進所需的視頻會議系統，目的是將信息化手段與工具應用到現代教學、學術交流與教務管理中，形成開放的教學管理模式。而使用常見的則是遠程會議交流，在教學、實驗等效果并不明顯。相關調查統計表明，跨平臺的系統應用標準成為高校間合作交流的障礙，故兼容效果才能保障實現跨平臺信息高速傳遞的需求。

1 搭建原則與互動設計

進行交互視頻會議體系的構建，要以需求為先，避免盲目實施。鑒于視頻會議的發展趨勢和目前大多高校屬于綜合型大學的實際，首先，應充分認識系統的建設，是推進區域教育數字進程的組成部分，是落實和加快高校教育教學改革、提高教育管理水平、節約教育經費的重要手段，但不是最終目的。應用較成熟的系統，能與國際主流的網絡視頻會議設備互聯互通，滿足學校國際交流的需求，采用先進的組網設備，系統標準應遵循國內外相關規范。其次，以各校網絡運行實際情況為基礎，盡量適應高校內外主流設計教育教學活動的要求，采取多播放方式建設，智能程度高，易用性強，可對視頻會議進行跨校區直播，指定部門、專人負責，確保使用安全。另外，應用實踐中，既考慮信息資源的充分共享，更要注意信息的保護和隔離，如在學科范圍內開展示范性課程，融合經典教案，組織名師，話題化知識信息，確定參考目標，給予教學過程最優干預因子，因此系統要分別針對不同應用和不同網絡通信環境，采取不同措施，包括系統安令機制、數據存儲的權限控制、多種級別的用戶身份認證等。

2 交互應用與跟蹤實施

視頻是高校遠程支持教育教學活動的關鍵因素，交互模式則直接約束其形成效果。以我校為例，多媒體教室占令校總教室的48%，師生上課對交互功能的實際需求甚高。在視頻會議系統中下設“教師跟蹤”模塊，加入實時錄制功能，采用圖像識別技術自動跟蹤拍攝教育教學實況的智能化系統設備。教師在上課時快速走動或板書，系統均能準確以別并自動變焦跟蹤拍攝，并更新和保存優秀的教學資源。根據教學的具體要求，通過系統視頻會議及數據會議的各種組合，創建了符合遠程互動教學的各種會議模式。這種交互方式，引導教學的潛在交流行為，培養學習的主動探索意識，挖掘信息的快速流通與轉化，在知識獲取途徑上逐漸改變學生依賴教師獲取信息的狀態，從根本上實現學習者自我發現的角色轉換，達到創新信息的電性循環。如通過我校視頻點播（Video On Demand）板塊來集成、實時更新多媒體資源中心和國內外優質資源庫，方便了全校師生接入網絡服務器中存儲的教育教學內容，形成以多媒體視頻會議系統為輔助手段的現代教學體系管理組織架構，形成“多媒體教學管理系統”、“教學交互系統”、“教學實況轉播與組播系統”、“教學實況觀摩與督導系統”相互關聯的“鏈效應”，使多媒體教學管理系統的建立，實現了教學活動遠程集中可控、可管。同時，這些跨校區實時傳輸的視頻也可在視頻服務器中錄制下來，編輯整理備用，形成持續的資源積累。我校視頻會議系統目前主要應用在跨校區的遠程實時教學課程、政府指導工作會議、學科項目協同工作、遠程答疑系統平臺、信息化業務培訓、國際課堂的資源共享等幾方面，堅持貫穿網絡、服務、管理為一體的交叉技術應用模式。

網絡實時輔導答疑系統于我校2005年啟用，由多個功能模塊構成，基于開放的架構設計、并采用先進的多播技術而構架的分布式、模塊化、大容量的網絡實時輔導答疑系統平臺。提供強大的可擴充能力和高度的配置靈活性，可根據師生解決課程問題來進行系統的模塊化配置部署，通過服務器集群，系統規模還可以成倍擴大。如圖1，這種“跟蹤”策略，反饋以學期、年紀、專業等因子劃分考核信息，形成映射式評價標準，依照個案，以特征點向區域輻射，提取適應性模塊化對策。

在教學服務中，以教學為主的高校教學活動的數字化過程要符合適應性學習個人特征的規律。圍繞遠程溝通這一核心，實現師生異地間的信息共享和交流，完成交互教學、協作學習、實時答疑和教學管理等功能，為個性化學習提供全方位的支持服務，建立以學生為“中心”的網絡學習平臺設計思想。此外，應用范圍的不斷拓寬將視頻通信的應用定義的更加多元化，避免單純的會議服務。如在交互視頻會議架構下的答疑模塊，利用可視化文本編輯器，優化操作界面的美觀性、易用性、發掘網絡可共享及強交互的特點開展多種方式的教學活動，以教師為中心的講授型教學轉向以學生為主體的互動式教學，如圖2，采用以案例分析的形式增加交互演示，并加強外部資源的有效鏈接。

交互式網絡活動是當前最廣泛的校園互聯網應用之一，根據我校近五年“三航四方”BBS信息化服務用戶調查，師生使用率逐年上升并成倍增長。因此。有必要建立校園交互網絡應用服務，充分利用管理信息系統的數據優勢，整合學校教學、科研、文化生活的相關服務信息資源，挖掘師生、校際之間潛在的各種合作、交流關系資源。因此，交互式應用還要和高校數字校園密切結合，如存儲服務、通信服務、位置服務、視頻服務、圖像服務、搜索服務，并和校園云知識管理服務緊密銜接，形成服務系統。

三、交互式視頻會議的應用模式

1 應用特點與優勢

區別于以往的視頻會議，交互式視頻會議系統利用網絡技術的支持，無須下載安裝插件，以教學設備拍攝的教案影像完整無誤的進行視音頻即時同步快速傳送，集成多種網絡多媒體解決方案的應用工具，順利訪問視頻會議服務器，保證遠程教學的有效質量，故其顯著優勢就在于跨平臺應用的普遍性。在交互通信領域內，目前許多新應用形式和技術被引入，視頻會議技術逐步向多網協作、高清呈現的方向發展，桌面用戶通過PC參與交互體驗，這是在視頻會議基礎上的衍生。為遠程教學、留學生遠程答辯提供高效可靠的網絡支持，系統還提供多選擇呼叫方式，實現各操作系統平臺間的無縫連接。良好的擴展性、數據兼容性和穩定性等特點，在充分利用硬件提供的有限資源的前提下，實現大流量的網絡視頻輸出和高效的事務處理，提供了與PACS、HIS等進行數據交換和互動的接口，保證了資源的利用。

2 應用模式分析

交互式視頻會議應用模式沿著“跨校區視頻會議管理平臺一校園網絡互連基礎架構一移動終端策略控制一數據傳送鏈路體系”這一主線，對各主流自有系統全面開放接入，廣泛實現與OA、RTX、遠程教育、門戶網站等現行系統的無縫融合，作為每天忙碌在教學區、生活區或新老校區時空位移的師生們，可以在任意場合通過智能終端快速應用開放式會議系統，同步分享視音頻和會議數據協作，對傳輸內容進行壓縮加密，確保安全，實現公網平臺下高品質視頻應用。我校結合學習綜合支撐平臺，在教學中形成視頻督導策略化教務與學習環境，實現課堂監管、實時課堂教學、學習管理、評估、交流協作等功能。提供方便的知識分享的同時，強化移動互聯訪問和各種手持智能終端的訪問服務，一定程度上實現了傳輸中信息及流量的監控，如圖3。

3 桌面式交互應用實踐

為加強對網上師生的遠程教學支持服務，我校早在2005年全面啟動交互式遠程視頻會議系統建設工作。設計初期就明確提出利用當時基于IP網絡的多媒體通信廣播技術，隨后開發了網絡實時輔導與答疑系統，部署和實施Ploycom多媒體視頻會議系統，實現音視頻和數據流的多方位交互平臺，后續搭建仍以統一的視頻輸入輸出標準及一系列的互通模式轉換標準，先后實現了交互式教學和課堂直播功能（音視頻交互、文字交互、電子舉手、協同瀏覽、屏幕廣播、課件共享、郵件通知、文件管理、文件傳輸、電子投票、遠程控制、課程錄制、課件點播），實時答疑功能（多課程操作、答疑交互、實時轉播、實時錄制、權限設定），教學管理功能（課程角色管理、課堂監控、權限管理、定制教學計劃）。

基于桌面的視頻會議系統，在我校教學中應用也有8年左右，建立起“大學遠程教育學院網絡直播課堂與實時答疑系統”的整體架構，實現跨校區師生間的遠程實時課堂直播與輔導答疑，從而構造一個逼真的模擬真實學習輔助環境，解決了基于網絡數據庫式答疑系統中出現的實時性差、解答不準、答案不全的缺點。具有智能答疑及教學秩序管理功能，如能將重復性問題及答案自動入庫，并在下次同問題提出時自動調出答案，同時對問題進行歸類，形成有效問題、追問問題、無效問題、禁止提問問題等“一鍵式”便捷的應答模式，方便教師最有效率地完成答疑任務，有效地彌合教學雙方空間的鴻溝，享受到了系統給教學帶來的便利。

應用中的擴展環節是細化應用理念的過程，如資源（文檔、圖紙、試題）共享→數據應用程序（構建系統化）→桌面交互（需求多元化）→視頻通信（綜合信息溝通平臺）→教學、科研、管理流程（廣泛關聯性）這一過程使視頻通信所擔負的職能越顯綜合化。

四、“上海人工智能國際課堂”教學案例

我校已與亞洲、歐洲、美洲的二十多個國家和地區的百余所高校、企業和科研院所建立了合作關系，并先后加入“中國-芬蘭大學聯盟”、“中國-西班牙大學聯盟”、“中國-白俄羅斯大學聯盟”、“中俄工科大學聯盟”。基于全方位、高質量、多層次國際合作與交流工作開展的目的，我校早在2010年利用遠程視頻會議系統進行由瑞士蘇黎世大學主辦，上海交通大學承辦的“上海人工智能國際講堂”，到目前已有四年時間。為了拓展實踐，匯集國內外豐富的教學資源，系統既能實現校內教授與學生之間的教學課堂功能，也能實現與國際如美國夏威夷、德國慕尼黑等地合作院校間的學術交流和研究生答辯等交互功能。

匯集多方學院對視頻會議系統有以下要求：教師授課位置的移動性必須要求有一套教師場景視頻的跟蹤定位系統。具備流暢的音視頻通話效果；具備PPT、EXCEL等文檔的共享輔助功能：支持未來多點擴容：能夠與其他品牌系統兼容互通；在低帶寬網絡情況下，保證交互順暢。

1 設計與跟蹤實施

基于SUN系統的開源軟件，通過對“上海人工智能課堂”視頻技術的設計研究，在世界各地設置多個課堂地點，于三維協同虛擬環境下跟蹤實施虛擬現實技術，由嵌入式的硬件架構和“軟硬結合”的應用模式，保證會議的穩定性，滿足課堂現場的不同要求。屏幕幻燈片通過AdobeAcrobatConnect Professional利用Adobe Flash Player進行遠程共享連接。

該系統通過網絡通信技術實現虛擬會議，使地理上分散的用戶通過圖形、聲音等多種方式直接溝通，支持實時信息共享與協作交流以達到協同工作的目的，具有直觀、真實、高效、實時的特點。采用美國Ploycom公司基于H.323標準的多媒體視頻會議系統為主要終端設備，包括MCU會議控制中心，由1個主播點和全球15個分播點組成，采用數字信號傳輸方式，常用碼流為512kbit/s，基于TCP/IP、影音與數據交互技術，能實現語音、圖像、數據等綜合信息的寬帶承載和交互，此交互亮點，利用計算機，電子白板等設備實現遠程交流的虛擬環境，綜合了計算機圖形學、圖像處理，智能網絡等技術，使各國師生進行真實互動，雙方及時收到共享反饋，指導課程的順接程序。如圖4，主講課堂機位的設置和數量、跟蹤實況直接影響互動效果，形成“對話-語言服務-微程序控制-屏幕共享”的交互因素。

2 案例解析

我校視頻會議應用教學案例，主課堂在瑞士蘇黎世大學，課堂前的兩塊大屏幕是主要視頻界面。可以看到不同國家各種膚色的師生，其一顯示教學多媒體課件，另一同時顯示卜幾路同步傳輸的視頻畫面，會議可直接向主講教師提出問題并作答，這些視頻信號分別來自分布在全世界4大洲的15所大學教室，包括瑞士的蘇黎世大學和蘇黎世高工、11本的政法大學（東京）、大阪大學和千葉大學、英國的索爾福德大學、德國的慕尼黑工業大學、韓國的水原大學、澳大利亞的塔斯馬尼亞大學（霍巴特）、阿爾及利亞的科學技術大學（阿爾及爾）、中國的北京大學和西北工業大學（西安）以及作為主場的上海交通大學。

本課程歷經lO次國際課堂，每周1次，共20學時，教學組的教師均分散在各教學區現場。每次授課前一天，山瑞士主講老師發布本次課堂討論主題，由學生查找資料，經整理在系統上做一次陳述。上課時，以類似電視專題節目方式，由瑞士課堂教師作為主持人，由事先作好發言準備的幾位學生圍坐講臺，整個互動教學過程，都由瑞士主講教師調控，由教師逐一提出話題，由臺下一位學生主講，借助PPT投影，無線話筒發言，這種視頻壓縮協議，適合低帶寬等條件下的傳輸視頻，并能保持圖像品質。其余在不同國家課堂的學生可以在發言后完成提問，每次教師都作簡短的評論，在各個國家不同種族中有時談到和主題相關的重要話題還會引起各個國家學生熱烈的互動討論，這就再次引發各跟蹤因素相互作用，教學效果可達到預期。

這種難得的授課形式在國內較少，主、分課堂較生動地打破了傳統灌輸式教學的局面，激發學習興趣，形成知識信息循序漸進的獲取與掌握，與各國家的老師同學直接面對交流、共同探討。如圖5。

知識點多媒體計算機技術的交互性、網絡通信技術的分布性、視頻會議技術的真實性和網絡學習管理平臺的系統性融為一體，建立起語音、視頻、操作的雙向交流和數據通信，形成一個交互方便的、探究學習過程研究的虛擬課堂。

3 相關交互成因

（1）會前仔細調整好網絡、設備的數據設置，避免影響聲音、圖像的傳輸。

（2）視頻會議遠程教學固在很大程度上打破教學互動的時空限制，但想要真正引起學生重視，需要一個有效地適應學習者個人特征的學習過程，還需更新學習策略的指導，形成問題意識和對話交流的習慣，創建對話型課堂、同步參與型課堂、研討型課堂，并突破外語關。

（3）對于參加實踐的師生，有利于促使在學習和了解更多該領域的最新國際研究進展，建立系統學習專業知識的興趣，爭取了更多的資源。

（4）需要教師根據視頻會議系統設計相應的教學信息傳遞模式與信息展示方式，充分發展系統的交互性、溝通性，易于學生接受和理解。需要教師或教學團隊有針對性的設計教學活動，積極關注、及時更正教學中出現的問題。調查結果顯示，95%學生認為視頻在線課可達到普通課教學效果，能激發足夠興趣，特別是部分學生和外籍教師能保持長期的通訊交流，為學生學習開啟新視野。

（5）過于抽象難懂的課程內容、對聲音圖像要求過高、互動性過強的環節通過視頻會議系統進行教學時要制定科學的教案，參與動手、動腦、感觸或采取傳統模式和在線課程相結合的方式進行教學，有針對地解決問題，掌握高效獲得知識和思維技能。

從交互視頻會議應用于校內、校際互聯需要解決的問題來看，跨地域互聯的視頻會議網絡體系架構以實時、雙向、交流、互動、共享的優勢，隨時隨地虛擬出真實的課堂，為跨校區、跨國界的時實互動教學提供了便捷高效的平臺，為學生平等獲取高水平教育、拓展視野，全面發展提供了保障，為優質教育資源的充分利用、遠距離教育信息的充分交流提供了支持。根據各應用層的功能構，對視音頻質量、數據協作共享、靈活易用性、易管理性的要求也越來越嚴格。交互式遠程會議系統帶動了互聯網基礎服務的視頻應用類型成長，讓學習者了解和熟悉適應網絡使用條件是應用教學或課程網上資源的首要前提。各高校應加大推廣和應用力度，大學生應擁有較便利的網絡使用條件，增加多種移動終端服務，重在解決媒體呈現知識與解決學習問題，增加智能性的交互功能，構建專用平臺予以支撐。

結語

教育部發布的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中將推動信息技術與高等教育深度融合、創新人才培養模式放在發展任務的首位，將優質數字教育資源建設與共享作為行動方向。作為高校，要立足于自身實際，在實現教育信息化管理的互通與擴充的同時，還應將“標準”下的服務與應用作為工作重點，盡可能采用多模式應用，與多媒體信息技術、智能化技術與物聯網、云計算技術的緊密結合，以致促進全新的多網混合模式的遠程教育系統的完善。交互式信息技術與高清視頻會議體系融合應用是目前高校進一步推廣的常規性遠程教育功能，一方面實現了數字校園資源的跨校區跨部門的協同建設，另一方面提高了對數字資源的全局化管理水平和校園文化傳承的服務能力。