校園網在線答疑平臺研發

蔣逸凡 劉長平 魏 星

（北京科技大學計通學院，北京 100083）

校園網在線答疑平臺研發

蔣逸凡 劉長平 魏 星

（北京科技大學計通學院，北京 100083）

] 網絡答疑系統作為網絡教育體系中不可或缺的一個重要部分，它的發展和完善成了計算機領域內的研究熱點。本文首先分析了國內部分高校傳統教育模式下答疑現狀以及存在的一些問題，再根據網絡教育發展中的需求，提出了基于P2P的實時答疑系統的設計方案。系統實現了多種信息資源的共享，使老師與學生可以“面對面”地進行交流。

計算機；網絡；答疑

1 問題與需求

目前，各高校在教學過程中，均安排有答疑環節，主要工作是針對學生在學習中遇到的問題進行解答，以便及時解決學生在課堂教學和課后練習中未能理解和掌握的概念和方法問題，從而縮短學習時間、提高教學效率、快速解決學習中的難點，答疑是提高教學效果的一個重要環節，答疑工作開展得好與壞直接影響到教學質量。

但近年來，答疑環節逐步萎縮，有的課程已經取消此環節。主要原因如下：

(1)教室資源有限，教師和學生定時、定點答疑這種形式需占據教室、辦公室等資源；

(2)教師因出差、不住校內等諸多因素難以保證定時定點答疑；

(3)學生常常不愿意為1、2個問題去固定地點答疑，因而遇到問題往往選擇放棄；

(4)對同一個問題老師要回答若干次，答疑效率低。由此可見，原有教學答疑模式難以滿足現有的教學模式需求，答疑模式亟待改革。

事實上，目前絕大多數在校學生均在宿舍擁有臺式電腦，或攜帶筆記本電腦（智能手機）去教室或圖書館自習，加之校園網覆蓋等條件具備，我們針對上述問題與需求，研發了校園網在線答疑平臺，用計算機和網絡技術架起老師與學生之間的橋梁，從而根本上解決教學答疑中的問題，實現教學信息化。其必要性顯而易見。

目前，許多院校已有自己的網絡答疑平臺，不管是同步答疑平臺，還是自動答疑平臺，都是基于文字和語音，沒有充分發揮出計算機多媒體應有的作用；另外，一些實驗性的教學課程，文字與語音既不直觀，效率又低，很難真正做到答疑解惑。

為解決上述問題，我們初步在校園網內搭建了在線網絡答疑平臺。在這個平臺下，教師和學生可以在家或宿舍里進行不同地點、實時“面對面”的交流，避免路途奔波，節省大量時間和精力，提高學習的主動性、及時性、快捷性，從而充分達到提高學習效率、降低教學成本的目的；解決了教室資源嚴重不足等諸多問題?？傊?，網絡答疑平臺改變傳統教學答疑形式，改善教學方式，提高了教學效果。

2 技術方案設計及研發

2.1 軟件體系結構

Client/Server是當前數據庫應用程序中較為流行的一種結構方式，其最大特點是將計算機工作任務分別由客戶端和服務器端來共同完成，這樣有利于充分、合理利用系統資源。本系統中不僅涉及文字和語音信息，而且還會用到視頻等信息，每個用戶既有可能是服務器，也可能是客戶端，所以系統結構我們采用C/S模式。

2.2 系統總體結構

（1）文字信息的多對多傳送

（2）語音信息的多對多傳送

（3）視頻信息的多對多傳送

（4）計算機屏幕信息的多對多傳送

（5）文件信息的多對多傳送

（6）計算機屏幕的錄制與播放

（7）視頻信息的錄制與播放

（8）遠程協助

圖2 系統登錄界面

圖3 系統應用界面

3 答疑平臺技術特征

本項目利用計算機技術和網絡技術，使多機進行語音、視頻、計算機屏幕和數字文件的信息交流。本項目具有如特點：

（1）“內網”之間的互訪

通常情況下，學生在宿舍里使用無線路由器連接到校園網上。在校園網內，形成許多不同的“內網”，這些“內網”之間互相訪問，必需在校園網內建立專用服務器，作為客戶之間的橋梁，并利用網絡“打洞”技術，打通“內網”與“內網”之間的通路，使得“內網”之間可以互相訪問。

（2）多對多的信息傳送

網絡服務方式有兩種，一種是B/S方式，另一種是C/S方式。B/S方式主要工作是在服務器上完成，信息是由服務器發往客戶端單向過程，如視頻會議系統。而C/S方式主要工作是由服務器和客戶端共同來完成，信息流是雙向流動，如QQ系統。在本系統中，由于每個用戶既是信息提供者，又是信息使用者，所以我們采用是C/S方式。在這種方式下，客戶端之間通信時需要建立大量的通道。

10000-19999用于聲音

20000-29999用于屏幕

30000-39999用于攝像

40000-49999用于文件

50000-59999用于遠程協助

理論上講本系統每個群最多99個學生可以同時進行通訊。以聲音通道為例：

學生甲學生乙學生丙……

學生甲10101 10102 10103……

學生乙10201 10202 10203……

學生丙10301 10302 10303……

……

（3）音頻信息的傳送

作為網絡答疑平臺，語音和視頻信息實時傳送是不可缺少的一個重要環節。在保證實時性的前提下，確保信息的完整性（不丟包）。

發送端：錄音（0.2秒）→發送

接收端：接收→播放

為了減少對網絡的壓力，發送端錄音后，判斷是否有語音信息來決定是否發送。

（4）視頻信息的傳送

視頻信息量非常龐大。1024*768一幅畫面不壓縮占據3.75MB，壓縮后只占200多KB，所以，需要進行壓縮后傳遞數據。

發送端：截屏→發送

接收端：接收→播放

為了提高傳輸效率、節省硬盤存儲空間，我們采用了兩種技術手段：

1）我們把屏幕分成10*8的矩陣，矩陣中哪個畫面發生改變，就傳送哪個畫面，這就大大減少對網絡的壓力。

2）當畫面有變化時，才進行保存或傳輸，大大提高了硬盤存儲效率。

（5）數字文件信息的傳送

文件傳送與語音、視頻不同。對于前者來說，在保證信息完整的前提下，盡量減少傳送時間；對于后者來說，速度是第一位，信息完整性放在第二位，傳送過程中丟失幾個數據包，不會影響大局。

（6）用實名信息進行登錄

本系統采用的技術與QQ相同，但它們所面對用戶群是不同。在QQ上與人交流時，必須征得對方同意，交流對象是我們的親人或“朋友”，所以QQ號就像我們的手機號一樣，屬于個人隱私，對外不公開。而本項目所面對用戶群是那些天天與我們接觸的人群，不是我們的親人，也不是我們的朋友。我們與他們朝夕相處，與他們打交道占據了我們三分之一的時間，他們就是我們的同事或同學。人名是一種公開的資源，不像手機號、QQ號具有隱私性，在與他人建立聯系時，使用人名既不涉及對方隱私，又不浪費過多資源。

（7）采用P2P技術

本系統采用P2P技術，所有信息交流都是多對多。它與網上視頻會議系統不同，視頻會議系統采用B/S方式，在這種方式下，語音和視頻信息只能從服務器向客戶端單向傳送。而本系統采用C/S方式，我們所使用的計算機既是服務器，又是客戶機，既能發送信息，也能接收信息。

本系統是一個多對多的系統，每個學生端網絡環境不同，在通訊前需經打洞處理。

（8）對無效信息的過濾

本系統使用到聲音和視頻信息，信息量非常大，且實時性強，對網絡要求比較高，在某些特定情況下，必須采取有效措施對無效數據進行過濾，才能使系統正常運行。因此在數據傳送前先對數據有效性進行判斷，有效信息傳送，無效信息不傳送，從而大大提高系統的效率，并減少對網絡的壓力。

4 答疑平臺應用情況及輻射效應

校園網在線答疑平臺應用效果在于有效節約時間和空間，跨越空間進行多對多“面對面”的交流，多樣化交流提高了答疑的質量和效率，將網絡與教學有機地結合起來，從而達到信息化教學的目的。本項目已進入測試階段的最后階段，測試結果表明已達到預期的目標。

4.1 降低教學中的時間和空間成本

老師和同學不必集中到教室，在家或宿舍就可以“面對面”地進行交流，節省了大量時間；減少教室資源的占用，有效節省空間；如果在答疑環節上，每位學生每天哪怕節省一分鐘，全校學生一年累計起來，效果也是相當可觀的。

4.2 老師與學生“面對面”地進行交流

計算機和網絡技術普及的今天，老師和同學在校園網內可以跨越空間進行多對多“面對面”的交流。傳統的方式下，老師一次只能與幾個同學進行面對面的交流；而在這個平臺下，老師可以與三、五十個同學同時進行交流，比起傳統答疑方式，不僅大大提高答疑的效率，而且改善了答疑效果。

4.3 信息交流的多樣性

交流不僅可以使用文字、語音和視頻，還可以使用計算機屏幕和文件；必要時老師還可以利用計算機遠程協助，控制學生端的計算機，對學生進行“手把手”地教學。

5 結論與展望

目前，答疑平臺研發已入進測試后期階段。在不同的網絡環境下，網絡形式不同，帶寬不同，形成網絡狀況不同，面對這些不同網絡環境，我們進行了大量（30臺電腦）的測試，其穩定性、可靠性和實用性均達到預期目標。本系統操作簡單、使用有效，運行結果良好。

目前，本軟件只適用于校園網內。如果將其拓展到互聯網上，可發揮更大的作用。另外，它不僅可以用到教學上，還可以在多個領域有更大的發展空間，如監控、桌面到桌面的辦公自動化等，應用前景廣闊。

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Design of the Online Q&Aplatform in Campus Network

Jiang Yifan Liu Changping Wei Xing
(University of Science and Technology Beijing,Bejing 100083)

As an important part in network education system,Q&A system has become the research hotspot in the computer field.This article firstly analyzes the status and existing problems of the Q&A system in colleges and universities under the traditional education pattern.Then,according to the requirements of network education development,it proposes the design scheme of realtime Q&A system based on P2P.This system implements resources sharing of a variety of information,making teachers and students communicate“face to face”.

computer;network;Q&A

TP311.52

A

1008-6609(2016)05-0036-04

蔣逸凡，男，北京人，本科，高級工程師，研究方向：計算機網絡技術及應用。