多校區協作實驗規劃及實施

陳陽 王紅

摘 要：多校區已經成為一種常態化的辦學模式，本文以浙江傳媒學院為例，給出了高校多校區教學過程中利用信息化技術完成協作教學和協作實驗的教學模式，并給出的具體的實施方式和教學實驗的規劃。

關鍵字：高校；多校區；信息化

多校區分布式教學的現象已經成為一種常態化的教學，然而目前多數的高校還是采用最基礎的多校區教學和實驗的模式，教學者主動流動到各個教學點的方式去完成教學任務。

在這里舉例說明，以浙江傳媒學院的實際情況為例：一步完整的MV，需要策劃、劇本編輯、拍攝、配音、音樂和編輯等等各個部門的合作。但是在浙江傳媒學院策劃、劇本編輯和音樂部分的相關專業和其他部分的專業在不同的校區，且校區間的距離在一小時以上。如果想以一部MV為實驗目標，那么不在同一校區問題就成為最大的問題。本文是依托2014浙江省高等教育學會實驗室工作研究項目課題（編號：YB201427）“多校區遠程協作實驗教學模式探索”組的研究成果設計并實施了一些多校區協作實驗的方案。

本文規劃建設的【多校區互動教學實驗系統】，可以通過信息化的教學方式，幫助學校更好的開展二個校區之間公共選修課程、公開課，從而提升高校的開課率；另外本項目還可以幫助學校更好開展二個校區之間教各種形式的網絡教研活動，從而提升教學質量。

系統采用視頻會議技術，能實現點對點及多點遠程互動教學。同時系統還應具備全自動跟蹤、導播及直播等功能，前端教室能根據教學需要，自動選擇需要的畫面進行遠程教學；也能將教學或培訓過程進行完整錄制。

系統由后臺管理中心、自動跟蹤系統和交互終端等部分組成。中心平臺除提供管理、多點控制、流媒體等基本服務功能外，還應具備教學資源管理及應用功能。前端教室部署簡單，除攝像機和必要的音頻設備外，只使用跟蹤主機和交互終端完成視頻交互、視頻直播等所有功能。主機須采用高可靠專業設計，支持7*24運行穩定可靠。

系統主要功能及技術要求：

1）符合最新的國際視頻會議標準和協議，不借助其他設備或軟件，通過錄播主機即可進行視頻互動，對端既可以是教室，也可以是符合標準的視頻終端。在互動過程中，可將教室中任何一個視頻畫面或者合成后的畫面實時傳至遠端教室。

2）具備完整的全自動直播功能，支持單畫面、多畫面、資源三種直播模式。系統支持標準協議，采用H.264視頻編碼、AAC音頻編碼，MPG4文件格式封裝。直播點播支持RTMP協議，可通過瀏覽器直接觀看，無需安裝任何專用播放器。

3）全高清標準。即采集、編碼、存儲、直播、點播及視頻交互均需達到1080P全高清標準。

4）全網絡化運行。所有前端教室均采用網絡與區域中心平臺連接，通過網絡可實現對所有前端教室設備的統一管理和控制，包括對視音頻畫面以及錄播合成畫面進行實時監看及切換，對設備、攝像機進行操作控制。

5）前端存儲和集中存儲。系統所有教室均需實現視音頻資源的前端存儲和后端集中存儲。

6）系統需支持跨系統、跨平臺觀看、互動、交流功能，支持多種移動設備應用。

7）系統支持平滑擴容升級，中心平臺需支持堆疊分布部署和負載均衡。

本文涉及主要核心設備：

1、高清終端（EMA-8900D）：1080p60的高清視頻會議終端，支持H.264 SVC、H.264 HP、IPV6及Wi-Fi無線接入；語音識別技術，中英文界面下的點對點語音呼叫，也可以通過會議模板發起多點會議，識別出用戶所說的會場名稱、會議名稱或預定義會議名稱，并自動呼叫會場、加入會議或發起主叫呼集召集會議。最高支持8Mbit/s的會議速率，可提供業界頂尖的視頻效果。能在384kbit/s的低帶下，提供720p 30fps的高清圖像，在512kbit/s低帶寬下提供1080p 30fps的超高清圖像，在1Mbit/s的帶寬下，提供1080p 60fps的極致高清圖像。支持術活動視頻增強VME（Video Motion Enhancement），通過視頻前后處理、降噪、對比度增強和邊緣增強等性能，同樣的光照和鏡頭條件下，圖像更加銳利清晰；支持H.235媒體流和信令加密、SRTP、TLS、HTTPS等多重安全加密措施，充分適應網絡資源，保障會議系統安全穩定運行。

2、學生及老師的跟蹤系統（ETK-1800）：純硬件嵌入式設計，非“PC工控機+視頻采集卡”架構，7*24小時工作，穩定可靠。采用嵌入式Linux 操作系統；提供High Profile編碼模式。4路1080p高清編碼，支持4路1080p 視頻資源/電影模式的同步錄制；2路1080p高清解碼；視頻輸入接口：HDMI×2路+3G-SDI×2路+CVBS×2路+DVI×1路輸入+1路環出；視頻輸出接口：AV×1+DVI×1，輸出2路不同的遠程1080p解碼視頻；用于連接外掛彩色觸摸屏，提供快捷的錄制控制及導播；需提供實物接口圖片；內置回聲抑制音頻處理功能；每路資源模式視頻及電影模式視頻必須具備雙碼流功能，緩解大規模直播時網絡負荷。降低遠程導播設備的解碼壓力。前面板彩色液晶屏對各路輸入畫面和導播畫面實時預覽；支持1080、720、標清不同畫幅的調整，任何分辨率自動自適應，保持寬高比。允許用戶隨意更改計算機、攝像機的分辨率而無需配置。音頻編碼采用AAC，采樣率可達44.1kHz，支持音量自動增益和衰減。支持RTMP、RTSP、UDP、TS四種網絡流媒體發布協議。支持視頻內嵌文字、時間，視頻亮度、顏色、對比度、飽和度可調。支持網絡遠程控制管理。雙碼流：每路輸入視頻和導播視頻可同時提供1路低碼率直播流；能在老師、授課電腦和學生之間根據上課的實際情況自動切換畫面；自動導播能預設和編輯各種切換策略，如切換時間、優先畫面、缺省畫面等；具備多機位導播切換模式，能有效消除鏡頭推拉對觀看造成的不適感。

3、互動設備功：要求采用嵌入式操作系統，非PC架構，非工控機架構。支持IP等線路類型，遵循H.323/H.320協議標準；提供主機具備H.323多點交互協議的檢測報告或鑒定報告。視頻支持H.263、H.264圖像編碼協議，圖像格式支持1080P60、1080P30、720P60、720P30、4CIF、CIF。視頻輸入接口類型及數量：3G-SDI*1、HDMI*1（以上接口要求為原生接口，轉接視為負偏離；（拒絕任何具有私有接口的產品）；視頻輸出接口類型及數量：DVI*1（接口要求為原生接口，轉接視為負偏離。拒絕任何具有私有接口的產品）；音頻支持ITU-T G.711、G.722、G.722.1、G.722.1C、G.728系列，并且支持AAC-LD寬頻音頻標準，支持雙聲道立體聲功能。

6.支持移動終端設備控制并實現“同步課堂”組課等功能控制功能，支持視頻源的選擇、攝像頭的控制功能，支持提供第三方控制接口。拒絕使用任何形式的軟件視頻會議架構產品。

實驗模式及平臺：

關于系統構建的研究主要采用應用研究和行動研究，應用新技術和新的交互功能，解決多校區遠程實驗教學中的實際問題。以浙江傳媒學院兩校區間已經建立的高速光纖網絡為基礎，在兩校區間建立統一的遠程實驗教學平臺，并以此平臺為兩校區間跨校區跨專業的實驗類課程建立試點型的

技術路線上我們是依托已有的各類交互平臺，如：素材管理平臺、遠程會議交互平臺和實驗管理平臺為基礎，合理分配實驗項目的分工和資源的分配。結合教育技術的分析方法和手段，解決分析問題。是一種實際應用為主，理論為指導的技術路線。

在目前沒有合適的交互實驗平臺的情況下，我們利用了本校原有的blackboard平臺，在該平臺上單設一門“交互兩校區交互實驗”的課程選項。在該課程中我們涉及了兩種實驗課程模式：一種是“鏈式實驗”，這種實驗是依托跨校區的交互課程的配套實驗，主要由擔任跨校區交互課程的任課老師在課后給不同校區的同一課程的同學分配的協作實驗。這種實驗就是我們實施的交互教室和交互平臺工作協作的實驗。也是本項目主要投入的部分。另一類是“任務式試驗”，這種實驗的發起者主要是以學生為主體，當某校區的同學接收到一個獨立的任務（可以是老師布置的獨立作品，也可以其他渠道的協作要求），他可以在該平臺發布協作申請，可以請求其他校區的同學一起完成，也可以請求老師幫助完成。舉例說明，如浙江傳媒學院桐鄉校區的學習策劃的A同學接到一項外出拍個性婚紗的任務，他就可以在該平臺內請求下沙校區的攝影專業同學B一同完成。在這個過程中A負責策劃個性拍攝的方式和地點，B同學負責完成拍攝工作，當有困難是還可以請求專業老師指導幫助。

該項目目前已經基本完成實施和部署工作，但是在實際使用中還有許多的困難。拋磚引玉，希望通過本文介紹，有更多的同行給出更合理可行的方案。