多媒體遠程教學系統的設計與應用

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構建科學、完善的遠程教學系統是開展遠程教育最重要的基礎環節之一。遠程教學系統的構建應該根據實際的教學內容以及教學目標來確定系統設計方案。遠程教學系統的設計首先應該以實現其基礎功能為前提，再根據教學實現的環境來對系統功能進行細化，以此來構建一個高效、便捷、安全、靈活的網絡多媒體遠程教學系統。目前，雖然我國的通信網絡建設的整體水平已經有了比較大的提升，但是，由于地區經濟發展水平的差異，使得不同地區的網絡通信建設水平存在比較大的差異。因此，如何克服這一差異，加強多媒體遠程教學系統的設計與應用成為一個關鍵問題。

一、多媒體遠程教學系統的建設需求分析

教育教學與多媒體和互聯網技術的融合是現代教育的一個重要發展方向，遠程教育正是這一融合趨勢的重要發展產物。開展遠程教育，有助于打破教育教學的空間限制，實現教育資源的大范圍共享，不僅能夠實現在校內教學的傳遞，也能夠通過遠程教學通信系統實現校內與校外教學授課的傳遞和教學溝通，實現立體化的遠程交互教學。多媒體遠程教學系統的構建，是開展遠程教育的重要基礎條件之一。

二、多媒體遠程教學系統設計方案分析

根據各個學校的教學管理目標以及開展遠程教學的需要，在對我國網絡通信狀況進行詳細了解的基礎上，積極利用各種網絡通信技術設計出相應的遠程教學系統方案。筆者根據自身的經驗，重點闡述了基于IP通信網絡與基于衛星通信網絡構建而成的遠程教學系統。基于IP網絡通信技術構建的遠程教學系統能夠聯結校外的學習中心，并且保持較好的通信信號質量，起到豐富教學功能的目的。而基于衛星通信技術構建起來的遠程教學系統則具有覆蓋范圍廣的優勢。

(一)基于IP網絡通信技術構建的遠程教學系統設計方案

此設計方案主要是通過IP通信網絡以及H.323標準視頻會議系統來實現的。通過視頻會議系統，連接IP通信來將教師的現場授課的圖像、聲音等實時傳輸到IP通信網絡另一端的授課的終端系統上，并且實現主講授課現場與各分會場視訊終端的影音多向交互。這種方案能夠實現單播和組播兩種遠程教學模式，單播能夠讓系統另外一端的學生更好地參與進教學之中。而組播則能夠保證數據通訊傳播的質量，但是它的交互性比不上單播。

(二)基于衛星通信網絡技術構建的遠程教學系統設計方案

基于IP網絡通信構建的遠程教學系統已經能夠承載比較完善的遠程教學功能，但是，這種遠程系統的構建對通信網絡的要求非常高，在一些網絡通信狀況并不十分理想的偏遠地區，此種遠程教學系統不能很好地發揮其應有的效果。而利用衛星通信技術則能夠有效克服網絡通信傳輸不穩的問題，能夠實現遠程教學的大范圍實施交互，尤其是在遠程教學的接收點數多且分散的狀況下，通過衛星通信技術能夠有效實現遠程教學的目標。該方案重點就是要充分運用衛星通信技術與DirecPC技術將衛星通信網絡與國際互聯網聯結起來，使服務器能夠實現對衛星接收站同時發送連續的數據流，如此一來，就能夠保證教學信息的同步傳輸。同時，結合衛星同喜的流媒體組播技術以及地面服務器的數據流網絡回傳，能夠實現遠程教學的雙向傳輸，構建交互式的實時傳輸遠程教學環境。

三、多媒體遠程教學系統的應用

(一)基于IP網絡通信的遠程教學系統的應用實現

1.系統組成部分

基于IP網絡通信的遠程教學系統主要由通信傳輸網絡、視頻會議中心、多媒體教學系統這三部分構成。

(1)通信傳輸網絡

遠程教學系統的應用需要依靠運營商提供的通信線路來進行構建，主要是為了保證通信網絡的帶寬以及傳輸網絡服務的順利運營。系統的主網絡是通過在中心節點上配置的Cisco7240的路由器來將局域網與視頻會議中心的MCU服務器、視頻會議系統服務器等連接起來。而在教學中心系統用較高的帶寬接入，連接系統的錄制、點播等服務終端設備。連接校外教學中心的網絡則是通過一Cisco2620的路由器與網內的中心節點進行連接，帶寬在2M左右。在各個節點上開放支持多媒體多點通信等功能。

(2)視頻會議中心

視頻會議中心的終端所使用Vcon公司的視頻終端設備，主播教室配備Media Connect8003型號的視頻終端設備，在接收方則配備Media Connect8001型號的視頻終端設備。而在網內的中心節點則應該配置Media Center中心控制服務器、GateKeeper和相應的管理服務器設備，并且允許不同速率的視頻會議終端接入同一個會議。

(3)多媒體教學系統

構建多媒體教學系統的主播教室，給主播教室配備Media Connect8003型號的視頻終端設備，并且配置基本的電子白板、投影儀、攝像機、投影屏幕、錄像機、麥克風、功放音響、調音臺等多媒體教學輔助設備。

2.多媒體遠程系統功能的應用實現

基于IP網絡通信技術構建的多媒體遠程教學系統利用IP網絡實現了遠程異地教學的交互傳輸活動。利用電子白班、投影機、攝錄機等設備將主播教室里的教學過程通過IP網絡通信傳送到系統另一端的接收教室。交互式的遠程教學系統也能夠使在遠端的學生通過系統對主播教室的教師進行提問，實現雙方的教學互動，這種教學模式打破了空間限制，實現了異地的雙向交互教學交流，它可以算作是一種傳統面對面教學的升級版。

(二)基于衛星通信的遠程教學系統的應用實現

1.系統組成部分

基于衛星通信的遠程教學系統主要由主教學中心、衛星中上行站、校外學習中心這三部分構成。

(1)教學中心

教學中心是基于衛星通信技術構建的多媒體遠程教學系統非常重要的一部分，它主要配備一些常規的遠程教學系統設備，包括相關的網絡傳輸設備、衛星網絡地面接收專線設備、計算機系統、音視頻輔助設備等。衛星網絡地面專線設備主要是負責將多媒體數據流發送到衛星上行站，并且將一些多媒體控制信息傳回到控制中心。

(2)衛星上行站

衛星上行站主要負責多媒體數據流的上行傳輸以及用戶的信息回傳接口，它是遠程教學系統傳輸網絡的關鍵。通過配置各種服務功能模塊以及管理控制服務器，以此來保持多媒體流通信服務的順利運行。將各類教學資源以及教學信息通過衛星專線或者互聯網絡上傳到衛星上行站，并且通過各類服務功能模塊和管理服務器傳送到衛星上，通過衛星傳輸實現遠程教學的大范圍覆蓋。

(3)校外學習中心

將多媒體流通過衛星傳送到用戶終端是遠程教學過程的最后一部分。它主要是將計算機連接上USB插口的Direce PC卡。通過衛星天線以及Direce PC來接收衛星上行站的廣播傳輸內容。將遠端的接收教室配置連接系統的計算機系統，并且通過連接大的投影屏幕來將遠端教師的授課內容實時傳送給學生。衛星傳輸數據的速率一般在64K-24Mbps左右，具體的傳輸速率根據遠程教學的傳輸內容來定。還可以根據教學的內容劃分為多個衛星傳輸頻道，實現遠程教學的分類管理。如果需要進行遠程交互教學，則可以通過調制解調器進行撥號連接，通過衛星進行信息的同步傳輸。

2.多媒體系統功能的應用實現

基于衛星通信構建的多媒體遠程教學系統能夠很好地在主教學中心生成實時的多媒體音視頻流，并且通過地面的衛星傳輸專線將多媒體流傳輸到衛星上行站，然后傳送到衛星，最后通過衛星廣播傳送到全國各地。而遠程教學系統的校外學習中國心可以通過安裝的各類衛星數據接收設備來接收各類數據流信號。此外，遠程教學的遠端用戶也可以通過調制解調器或者互聯網的撥號上網的方式來進行多媒體數據流的回傳，實現穩定的異地遠程教學的交互傳播。

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