基于流媒體技術構建第三代遠程教育系統

邱瀟鈺　劉川　陳宏志

摘 要：基于流媒體的遠程教育是一個突破時空界限，有別于傳統的教學模式，它可以輕易擴大教學規模，隨時隨地的進行交互式教學。流媒體是一個實時，無需等待下載的網絡傳送技術。在該文中，為基于流媒體的遠程教育引入了統一的網絡構架和用戶功能模塊，并且展望了基于流媒體技術的遠程教育的將來發展方向。

關鍵詞：遠程教育 流媒體技術 教學模式

中圖分類號：TP181 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0120-02

中醫藥遠程教育[1-2]（The Distance Education of Traditional Chinese Medicine），又稱中醫藥遠距教學、是指使用電視及互聯網等傳播媒體的教學模式，可以使中醫藥從業人員在不離開本地、不離開工作崗位、及不影響日常的醫療活動的情況下，將他們吸引到中醫藥教學中來。至今為止，遠程教育已經歷了由19世紀中葉興起的函授教育、20世紀初興起的廣播電視教育，20世紀末期出現的雙向交互網絡教育等三個發展階段。

第三代成人教育是未來教育的發展趨勢，也是成人高等教育的一種重要形式和發展方向。據有關部門的統計，現有中醫藥從業人員已達上千萬人。如果以第一、二代成人教育方式吸納這么多的人來學習是可想而不可及的。因此，招生范圍之廣泛、教育之便捷的第三代成人教育體系成為中醫藥成人教育發展的主流方向。大力開辦中醫藥第三代遠程教育可容納最廣泛的生源，從而使中醫藥教育的辦學規模獲得空前的發展。

尤其是在遠程教育中，流媒體有著廣泛的應用，并切實影響著遠程教育的發展。國內關于流媒體在遠程教育中應用的研究也有很多，并取得了一定的成果。第三代遠程教育已經在全國范圍內廣泛開展，這對網絡的傳輸協議提出了更高的要求。流媒體技術可以使多媒體上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的傳輸協議，對第三代遠程教育提供了堅實的運行環境。流媒體傳輸就是把連續的聲音和圖像信息經過壓縮處理后放到網站服務器上，用戶端在播放之前并不下載整個多媒體文件，只是將開始的部分內容存儲到系統緩沖區，當網絡實際連線速度小于播放所耗用資料的速度時，播放程序就會取出這段緩沖區內的內容，避免播放的中斷，以保證播放的品質。流式傳輸則把多媒體信息通過服務器向用戶實時地提供，客戶端邊接收數據邊播放。流媒體改變了傳統互聯網只能表現靜態文字和圖片的缺陷，可提供真正互動的視頻課堂，并對大規模的并發點播。

下面該文將對流媒體技術進行說明，并且針對我校開展第三代遠程教育構架了網絡模型。

1 流媒體的技術原理與播放方式

流媒體是從英語Streaming Media中翻譯而來。它是一種可以使音頻、視頻和其它多媒體在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術，流媒體技術運用特殊的數據壓縮和傳輸技術，使音頻和視頻文件體積變得很小，很適合在網絡上發布。

1.1 流媒體的技術原理

流式傳輸的實現需要緩存。因為Internet以包傳輸為基礎進行斷續的異步傳輸，對一個實時AN源或存儲的AIV文件，在傳輸中它們要被分解為許多包，由于網絡是動態變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲也就不等。

為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。通常高速緩存所需容量并不大，因為高速緩存使用環形鏈表結構來存儲數據：通過丟棄己經播放的內容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續尚未播放的內容。

相對于傳統的網絡媒體播放方式，流媒體技術有如下特點：

（1）啟動延時短。當用戶點擊播放鏈接時，只需要一段較短的預置時間，文件就開始播放了。

（2）存儲空間小。不需要將多媒體文件全部下載到本地再播放，而是采用邊傳輸邊播放方式，播放過的信息即予以丟棄，因此，只需在本地啟用一個很小的臨時存儲空間，流媒體在遠程教育系統中的應用。

（3）所需帶寬小。由于多媒體文件經壓縮后體積大大縮小，所以傳輸的帶寬要求也較低，在網絡環境下甚至用Modem撥號上網的用戶也可進行視頻點播。

（4）可雙向交流。流媒體服務器與用戶端媒體播放器之間的交流可以是雙向的，服務器在傳送數據時還可接收用戶發送來的反饋信息，在播放期間雙方一直保持聯系。用戶可以發出播放控制請求，服務器可自動調整數據發送。

（5）保護知識產權。在保護知識產權方面，流媒體技術使得用戶不能隨意下載網絡媒體資料文件，不能隨意傳播獨特的媒體內容，這對于媒體資源的產權達到了一定的安全保護作用。

隨著新技術的發展，流媒體技術解決了傳統網絡媒體播放方式的弊端，它不僅在速度上優于傳統方式，更重要的是在保護知識產權，彌補遠程教學不足方面提供了有效的解決方案。

2 遠程教育的功能分類

（1）遠程教育網基本設計思想

管理員完成用戶、角色和權限的管理，進行系統設置和維護、網絡性能管理和安全管理。學生通過學生子系統，進入到遠程教學系統中去選擇專業，選擇專業中的課程，選擇任課教師和輔導教師，選擇課件進行學習；學生的學習過程中，通過評估系統，學生可以隨時對教師、課件和系統進行評估，隨時提出自己的意見和建議。教師通過教師子系統進行在線輔導答疑，通過電子郵件和學生交流，上傳電子教學講義，布置作業，發布教學信息，查看和修改個人信息，通過評估系統進行自我評估等活動。

（2）遠程教育網具體功能分類

①系統管理模塊

超級管理模塊只有具有高級權限的用戶才可以使用，用來管理注冊用戶的資料，密碼等。網站內置完整的用戶管理系統。每個用戶的完整資料由數據庫Users.mdb 中的Users表組成。其中包括用戶的基本資料如UserID、權限、密碼等。endprint

②新聞論壇模塊

新聞論壇模塊有一個BBS系統和一個論壇系統組成，它構成網站的信息發布系統。只有擁有高級權限的用戶才可以發布論壇，擁有低級權限的用戶可以發布新聞。

3 課程教學模塊

課程教學模塊由課件開發系統，在線課堂，教學評價系統組成。

3.1 課件開發系統，

課件開發系統可以將培訓講師的影音、現場實況及講義文稿快速、 自動地整合為同步的多媒體課件；同時具有完善的內容編輯、影音剪接、課程發布、后期合成等功能，并能自動輸出成網頁或是光盤，遠端用戶通過IE瀏覽器以及MediaPlayer即可輕松觀看，極大方便學員學習。

3.2 在線課堂

由遠程教育網站，在線學習平臺，在線課堂支持系統等組成。

目前在線課堂提供的網上教學信息，主要包括教學組織管理信息、課程信息、教學動態、輔導信息、和其他的教務管理信息。教學組織管理信息包括教學計劃、專業教學實施方案、課程教學設計方案、課程介紹及各種教學過程中的通知、通告等，主要用于對教學過程的總體指導，教學的組織管理安排等。課程信息、教學動態輔導信息是指按照教學進度要求，及時提供給學生的有針對性的導學信息，包括各章節教學內容的重點、難點講解提示，同步的作業與測驗題和解析等。其他教務信息還包括班級活動，網校活動的通知，學生學習、生活動態介紹等。

3.3 教學評價系統

教學評價系統由學生評估和教師評估組成。

學生評估：可以讓學生隨時隨地通過互聯網對學校教學總體評估，對每一位教師教學單獨評估。可以設定多級評價指標內容；根據每項指標的重要程度設置不同的權重，計算出最后得分。科學的統計方法：統計時可以選擇門檻式或比例式兩種記錄篩選方式；可以指定各選項（例如A、B、C）分別代表的分數。

教師評估：主要是教師對教師所授課程的指標評估。同時處理多種參評層次，例如校領導、督導組、其他教師等，并可以分別指定不同的權重計算綜合成績。

4 遠程教育的發展展望

4.1 人工智能

如果遠程教育系統內嵌了專家系統，則系統可以根據網上學生的反饋自動變更整個教育過程，如重放教學錄像，改變問題的難度，詳細解釋某些概念，改變測驗難度等，遠程教育系統的模塊就象一個經驗豐富的教師，對不同的學生因材施教，這就是人工智能遠程教育系統ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由來。人工智能遠程教育系統對每一個受訓者建立一個環境，記載他的學習過程、進度提示等。人工智能遠程教育系統還很容易從一個學習領域移植到另一個領域，如何減少開發人工智能遠程教育系統的費用，如何構造專家系統使人工智能遠程教育系統的優越性更顯著地表現出來，是現在人工智能遠程教育系統的兩大困難。人們正在開發一些方便的開發工具，簡化整個人工智能遠程教育系統的開發過程。在這方面，人工智能遠程教育系統還有很長的路要走。

4.2 CSCW 技術

遠程教育網必須支持學生與教師在網上進行信息交流，如師生間的網上對話（CHAT）、學生提問與教師回答（Q&A）、學生組內組間討論（Discuss）等，所以在遠程教學中必須用到CSCW技術.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用計算機技術、多媒體技術和網絡通信技術，支持工作群體成員在共享環境下的協同工作、交互協商、分工合作，共同完成某些任務。網絡信息交流和協同則以電子白板為基礎的，電子白板是師生間、學生間的計算機交互窗口，分為公用白板（public）和私有白板（private）。在授課時，工作站設有一個公有白板（在服務器上開辟的一緩沖區），每個學生（包括教師）可以看到該區域內容，并可在其上發布討論和交流的信息。另外，教師和學生還可以單獨擁有自己的私有白板，模擬筆記本的功能，僅供自己使用。

5 結語

該文采用了流媒體技術來傳送遠程教育的數據，并使基于流媒體技術的遠程教育取得了良好的效果。不過此問題還有很多值得改進的地方，在今后的工作學習中，結合其他優秀的技術，還可以進一步的優化傳送效果，使遠程教育網呈現更好的性能。

參考文獻

[1] 王永輝，馮麗櫻.遠理學習支持服務文化的視角[J].中同遠程教育，2007（5）：2.

[2] 馬良生.遠科教育的實踐與研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint

②新聞論壇模塊

新聞論壇模塊有一個BBS系統和一個論壇系統組成，它構成網站的信息發布系統。只有擁有高級權限的用戶才可以發布論壇，擁有低級權限的用戶可以發布新聞。

3 課程教學模塊

課程教學模塊由課件開發系統，在線課堂，教學評價系統組成。

3.1 課件開發系統，

課件開發系統可以將培訓講師的影音、現場實況及講義文稿快速、 自動地整合為同步的多媒體課件；同時具有完善的內容編輯、影音剪接、課程發布、后期合成等功能，并能自動輸出成網頁或是光盤，遠端用戶通過IE瀏覽器以及MediaPlayer即可輕松觀看，極大方便學員學習。

3.2 在線課堂

由遠程教育網站，在線學習平臺，在線課堂支持系統等組成。

目前在線課堂提供的網上教學信息，主要包括教學組織管理信息、課程信息、教學動態、輔導信息、和其他的教務管理信息。教學組織管理信息包括教學計劃、專業教學實施方案、課程教學設計方案、課程介紹及各種教學過程中的通知、通告等，主要用于對教學過程的總體指導，教學的組織管理安排等。課程信息、教學動態輔導信息是指按照教學進度要求，及時提供給學生的有針對性的導學信息，包括各章節教學內容的重點、難點講解提示，同步的作業與測驗題和解析等。其他教務信息還包括班級活動，網校活動的通知，學生學習、生活動態介紹等。

3.3 教學評價系統

教學評價系統由學生評估和教師評估組成。

學生評估：可以讓學生隨時隨地通過互聯網對學校教學總體評估，對每一位教師教學單獨評估。可以設定多級評價指標內容；根據每項指標的重要程度設置不同的權重，計算出最后得分。科學的統計方法：統計時可以選擇門檻式或比例式兩種記錄篩選方式；可以指定各選項（例如A、B、C）分別代表的分數。

教師評估：主要是教師對教師所授課程的指標評估。同時處理多種參評層次，例如校領導、督導組、其他教師等，并可以分別指定不同的權重計算綜合成績。

4 遠程教育的發展展望

4.1 人工智能

如果遠程教育系統內嵌了專家系統，則系統可以根據網上學生的反饋自動變更整個教育過程，如重放教學錄像，改變問題的難度，詳細解釋某些概念，改變測驗難度等，遠程教育系統的模塊就象一個經驗豐富的教師，對不同的學生因材施教，這就是人工智能遠程教育系統ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由來。人工智能遠程教育系統對每一個受訓者建立一個環境，記載他的學習過程、進度提示等。人工智能遠程教育系統還很容易從一個學習領域移植到另一個領域，如何減少開發人工智能遠程教育系統的費用，如何構造專家系統使人工智能遠程教育系統的優越性更顯著地表現出來，是現在人工智能遠程教育系統的兩大困難。人們正在開發一些方便的開發工具，簡化整個人工智能遠程教育系統的開發過程。在這方面，人工智能遠程教育系統還有很長的路要走。

4.2 CSCW 技術

遠程教育網必須支持學生與教師在網上進行信息交流，如師生間的網上對話（CHAT）、學生提問與教師回答（Q&A）、學生組內組間討論（Discuss）等，所以在遠程教學中必須用到CSCW技術.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用計算機技術、多媒體技術和網絡通信技術，支持工作群體成員在共享環境下的協同工作、交互協商、分工合作，共同完成某些任務。網絡信息交流和協同則以電子白板為基礎的，電子白板是師生間、學生間的計算機交互窗口，分為公用白板（public）和私有白板（private）。在授課時，工作站設有一個公有白板（在服務器上開辟的一緩沖區），每個學生（包括教師）可以看到該區域內容，并可在其上發布討論和交流的信息。另外，教師和學生還可以單獨擁有自己的私有白板，模擬筆記本的功能，僅供自己使用。

5 結語

該文采用了流媒體技術來傳送遠程教育的數據，并使基于流媒體技術的遠程教育取得了良好的效果。不過此問題還有很多值得改進的地方，在今后的工作學習中，結合其他優秀的技術，還可以進一步的優化傳送效果，使遠程教育網呈現更好的性能。

參考文獻

[1] 王永輝，馮麗櫻.遠理學習支持服務文化的視角[J].中同遠程教育，2007（5）：2.

[2] 馬良生.遠科教育的實踐與研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint

②新聞論壇模塊

新聞論壇模塊有一個BBS系統和一個論壇系統組成，它構成網站的信息發布系統。只有擁有高級權限的用戶才可以發布論壇，擁有低級權限的用戶可以發布新聞。

3 課程教學模塊

課程教學模塊由課件開發系統，在線課堂，教學評價系統組成。

3.1 課件開發系統，

課件開發系統可以將培訓講師的影音、現場實況及講義文稿快速、 自動地整合為同步的多媒體課件；同時具有完善的內容編輯、影音剪接、課程發布、后期合成等功能，并能自動輸出成網頁或是光盤，遠端用戶通過IE瀏覽器以及MediaPlayer即可輕松觀看，極大方便學員學習。

3.2 在線課堂

由遠程教育網站，在線學習平臺，在線課堂支持系統等組成。

目前在線課堂提供的網上教學信息，主要包括教學組織管理信息、課程信息、教學動態、輔導信息、和其他的教務管理信息。教學組織管理信息包括教學計劃、專業教學實施方案、課程教學設計方案、課程介紹及各種教學過程中的通知、通告等，主要用于對教學過程的總體指導，教學的組織管理安排等。課程信息、教學動態輔導信息是指按照教學進度要求，及時提供給學生的有針對性的導學信息，包括各章節教學內容的重點、難點講解提示，同步的作業與測驗題和解析等。其他教務信息還包括班級活動，網校活動的通知，學生學習、生活動態介紹等。

3.3 教學評價系統

教學評價系統由學生評估和教師評估組成。

學生評估：可以讓學生隨時隨地通過互聯網對學校教學總體評估，對每一位教師教學單獨評估。可以設定多級評價指標內容；根據每項指標的重要程度設置不同的權重，計算出最后得分。科學的統計方法：統計時可以選擇門檻式或比例式兩種記錄篩選方式；可以指定各選項（例如A、B、C）分別代表的分數。

教師評估：主要是教師對教師所授課程的指標評估。同時處理多種參評層次，例如校領導、督導組、其他教師等，并可以分別指定不同的權重計算綜合成績。

4 遠程教育的發展展望

4.1 人工智能

如果遠程教育系統內嵌了專家系統，則系統可以根據網上學生的反饋自動變更整個教育過程，如重放教學錄像，改變問題的難度，詳細解釋某些概念，改變測驗難度等，遠程教育系統的模塊就象一個經驗豐富的教師，對不同的學生因材施教，這就是人工智能遠程教育系統ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由來。人工智能遠程教育系統對每一個受訓者建立一個環境，記載他的學習過程、進度提示等。人工智能遠程教育系統還很容易從一個學習領域移植到另一個領域，如何減少開發人工智能遠程教育系統的費用，如何構造專家系統使人工智能遠程教育系統的優越性更顯著地表現出來，是現在人工智能遠程教育系統的兩大困難。人們正在開發一些方便的開發工具，簡化整個人工智能遠程教育系統的開發過程。在這方面，人工智能遠程教育系統還有很長的路要走。

4.2 CSCW 技術

遠程教育網必須支持學生與教師在網上進行信息交流，如師生間的網上對話（CHAT）、學生提問與教師回答（Q&A）、學生組內組間討論（Discuss）等，所以在遠程教學中必須用到CSCW技術.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用計算機技術、多媒體技術和網絡通信技術，支持工作群體成員在共享環境下的協同工作、交互協商、分工合作，共同完成某些任務。網絡信息交流和協同則以電子白板為基礎的，電子白板是師生間、學生間的計算機交互窗口，分為公用白板（public）和私有白板（private）。在授課時，工作站設有一個公有白板（在服務器上開辟的一緩沖區），每個學生（包括教師）可以看到該區域內容，并可在其上發布討論和交流的信息。另外，教師和學生還可以單獨擁有自己的私有白板，模擬筆記本的功能，僅供自己使用。

5 結語

該文采用了流媒體技術來傳送遠程教育的數據，并使基于流媒體技術的遠程教育取得了良好的效果。不過此問題還有很多值得改進的地方，在今后的工作學習中，結合其他優秀的技術，還可以進一步的優化傳送效果，使遠程教育網呈現更好的性能。

參考文獻

[1] 王永輝，馮麗櫻.遠理學習支持服務文化的視角[J].中同遠程教育，2007（5）：2.

[2] 馬良生.遠科教育的實踐與研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint