改進多媒體教室管理方案的探索

焦　飛

(肇慶學院 教育技術與計算機中心， 廣東 肇慶　526061)

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改進多媒體教室管理方案的探索

焦飛

(肇慶學院 教育技術與計算機中心， 廣東 肇慶526061)

開發了一種云模式的多媒體教室自動化管理系統。該系統是在校園網的基礎上，應用桌面虛擬化技術，充分利用現有設備，自主開發的自動化管理系統，并應用于肇慶學院多媒體教學工作。系統按功能可分成數據庫管理、遠程控制和串口控制3個模塊，采用多方案定時開機、陰極鎖的設計、計算機鎖屏代替IC卡等新方案。對系統應用效果分析的結果表明，該系統能夠方便學校統一管理，提高管理工作效率。

云模式； 桌面虛擬化； 多媒體教室管理

高校的多媒體教室多分布于不同的教學樓，在空間分布上比較分散，給多媒體教室的管理和維護工作帶來諸多不便。為此，筆者分析了多所高校多媒體教室管理模式的優缺點，結合本校的實際情況，探索改進的多媒體教室管理方案。

1　多媒體教室管理存在的問題

現在的高校多媒體教室管理方案可以分為兩大類：一種是傳統單機型控制模式，各多媒體教室的計算機、投影機和幕布等設備由單機中控集中管理，需要管理員或授課教師控制設備；另一種是近年來新發展的網絡型控制模式，采用雙向控制式網絡中控。以美國CRESTRO公司為代表的產品接口齊全，功能強大，但價格昂貴，難以大規模使用[1]。在實際應用中，這兩類管理模式反映出不同的問題。

1.1單機型控制模式存在的問題

隨著學校多媒體教室的增加，傳統的多媒體教室單機中控管理模式已無法滿足管理工作的需求，存在的問題有：

(1) 使用過程繁瑣，授課教師進行多媒體設備的操作，難免因操作不當而影響教學或損壞設備；

(2) 有的學生義務管理員責任心不強，不能按規定管理和操作設備，對設備的安全十分不利；

(3) 由于單機中控是單向對設備進行本地控制，無法遠程監控設備運行狀況，維護工作效率低[2]；

(4) 需要對多校區多棟教學樓的人員配備、教室管理、設備維護和臨時借調教室進行規劃，容易造成配合失誤、職責不清；

(5) 若教學用計算機程序被誤刪除，將影響多媒體教學正常進行；教師安裝不同的軟件，可能造成軟件間的沖突。

多媒體教室單機型控制模式使人力成本和管理成本高企，已經難以適應信息化發展的要求，采用更加便捷、高效的管理模式迫在眉睫。

1.2網絡型控制模式存在的問題

改革傳統的多媒體教室管理模式，很多高校利用現有的校園網控制系統進行集中控制，有些學校在網絡控制的基礎上采用虛擬化和云模式的多媒體教室管理方案。文獻[3]和文獻[4]介紹了虛擬化云計算在高校多媒體教學中的應用和基于云模式的視頻監控系統和訪問控制模型[4]。然而，采用網絡型多媒體教室控制模式的高校仍難以解決以下問題。

(1) 大多數高校的網絡化多媒體教室采用C/S管理模式，需要在每臺計算機安裝系統軟件、防毒殺毒軟件以及教學所需的應用軟件，不但軟件資源嚴重浪費[5]，而且不同的應用軟件存在沖突的可能，使多媒體教室的管理困難。

(2) 商品多媒體教室網絡控制系統往往通用性有余、專用性不足，而且價格高、后期維護困難。

(3) 云模式的集中控制方案過于依賴網絡，缺乏可靠的備用方案，一旦網絡出現故障，會造成全校多媒體教學癱瘓，后果嚴重。

(4)IC卡中控臺的電子鎖需要不間斷供電，一旦供電中斷，電子鎖將形同虛設，會威脅設備安全。

1.3管理制度方面的問題

(1) 多媒體教室管理員的素質參差不齊，計算機專業的高級人才短缺，缺少能獨當一面的復合型人才。部分管理人員責任心不強，存在工作積極性不高、人浮于事的現象。

(2) 缺乏精細化的設備維護與保養制度。一些高校的多媒體教室管理人員對多媒體設備缺乏精細化、制度化的維護與保養，通常是被動維修而不是通過對設備的主動維護管理來減少設備故障的發生。

(3) 多媒體教室管理制度不完善，對教師和學生使用多媒體設備的規范化管理不夠；對設備采購的需求分析和市場調查不充分、質量控制不嚴格，往往存在多媒體設備故障隱患和操作不便[6]。

2　改進的多媒體教室管理方案

針對多媒體教室管理存在的問題，筆者提出一套改進的多媒體教室管理方案。該方案是基于云計算的多媒體教室自動化管理并配以管理制度改革的方案。

2.1云模式設計的思路

改進的多媒體教室管理系統基于云計算技術，首先要設計好云架構模式。云模式設計理念就是分層設計、虛擬化硬件和模塊化應用系統，可分為基礎設施層、平臺層和應用云3層結構[7]。本校在服務器上安裝有VMwareWorkStation軟件，通過該軟件進行虛擬機的創建，每臺虛擬機作為一個節點，建立虛擬化服務器集群，并完成虛擬機上操作系統(WindowsXP和Windows7等)的安裝[8]。學校引入光交換拓撲方案的優勢在于依靠光交換網絡提供的高帶寬、網絡資源動態配置等，為上層應用提供靈活的服務，而且有效地降低組網的復雜度。網絡中心以交換機為核心的拓撲方案,融合光交換機進行網絡互聯,采用了OpenServiceArchitecture(OSA)架構。OSA的最大特點是利用光網絡配置靈活的特點，能夠根據實際需求動態調整拓撲，大大提高了應用的靈活性[9]。

2.2系統功能與結構設計

根據學校多媒體教室管理工作的實際情況，改進的多媒體教室管理方案按功能可分成數據庫管理、遠程控制和串口控制三大模塊。其中數據庫管理模塊與校園一卡通建設緊密結合，讓教師和學生的校園卡能與教務處課程表和考勤表對接。

系統從結構上可分為管理和控制兩部分，其中控制部分的結構如圖1所示。

圖1　系統控制模塊組成結構圖

管理部分主要是數據庫的管理，運行在云服務器上并與校園一卡通系統對接，對用戶信息、課程表、設備參數和狀態等信息實時監控，并根據最新的課程表和打鈴時間表數據為遠程自動控制提供依據。管理系統要連接校園一卡通數據管理中心，教師所持校園一卡通的授權信息需要存儲在教室中控臺終端的IC卡讀卡器中，可以存儲本學期課表和上課教師的信息，便于在網絡不通暢的情況下也能打開中控臺上蓋，保障教學的順利實施[10]。

控制部分通過校園網，按預設的時間表和參數表對各個多媒體教室的瘦客戶端發布指令和接受反饋信息。瘦客戶端接收到指令后通過串口來控制中控，從而實現遠程控制連接在中控的一系列多媒體設備的功能。

2.3管理手段的改進與創新

科學、系統的多媒體教室管理制度，除了要對管理員的工作精細化分工、對多媒體設備的管理實行標準化外，還要與教務部門的管理制度緊密結合，建立配套的管理監督機制，從全局的角度開展多媒體教學工作。

(1) 開學前，教師要準備好課件，提交授課需要使用的軟件。多媒體管理員根據全校教師提交的信息制作各種虛擬機；臨時使用多媒體教室要提前到教務部門申請，以便更新數據庫信息。

(2) 教室的多媒體設備將根據課程表和打鈴時間表自動開啟，但授課教師若使用多媒體設備，必須使用本人的校園卡(或者學生義務管理員用本人的校園卡)開啟中控臺的上蓋。刷卡信息會通過網絡與數據庫保存的課程表和教師信息表核對，防止擅自使用多媒體設備。如果教師需要臨時上課或者調換教室，必須到教務部門申請方能使用多媒體設備，由此規范化了教師的使用行為。

(3) 中控臺的設計，使授課教師只能使用設備而無權改動設備參數。教師若有特殊需求，必須通過管理系統遠程向多媒體教室管理員求助，防止了非專業人員隨意改動設備參數，減少故障的發生。

(4) 實行“一師一麥”制度。每位授課教師配備一個無線傳聲器(麥克風)，不再像以往那樣由多媒體教室管理部門發放和回收，避免因不能及時借、還無線傳聲器而耽誤下一個時段的教學。

(5) 定期培訓多媒體教室管理員、學生義務管理員和授課教師。對于多媒體教室管理員，需要加強技術培訓，對于經過多次培訓后仍不合格的人員要換崗或辭退。通過對于學生義務管理員和授課教師的培訓，讓他們了解多媒體設備使用規定與普通故障排除方法。在中控講臺醒目位置張貼設備操作規程和多媒體值班室的聯系電話，方便教師遇到困難時及時聯系多媒體教室管理員。

(6) 組織學校設備處、計算機中心和授課教師認真學習《采購法》。多媒體設備使用者對教學設備的優、缺點最有發言權，教學設備、耗材及零配件的采購一定要征求使用者和設備維護者的意見。特別是多媒體管理員，他們對設備的各項技術指標和性能非常熟悉，關心最新的前沿科技與設備，會對采購設備提出中肯的意見與建議，是書寫購買設備和配件需求書的首選者。學校設備處采購時要進行市場調查和質量論證，要從教學使用效果、便于管理等方面選擇設備和招標采購，從源頭上杜絕因質量不符合要求或不適用、不配套而引發的使用、維修等一系列問題[11]。

(7) 為了使多媒體教室管理員各盡所能地發揮作用，由技術骨干擔任各棟教學樓多媒體教室管理部的組長，合理安排管理員的工作，既包括多媒體設備的管理、升級和維修工作，也包括多媒體設備的清潔與衛生工作，如中控臺內部的清潔和防鼠。

3　技術要點和創新

3.1多方案的定時開機功能

單一開機方案總是存在出故障的可能，而全校的教學工作不允許因設備開機失敗而受到影響。因此，增加一套備用方案才是科學、合理的。本校采用遠程喚醒和網線控制電腦開關兩種開機方法，它們同時出錯的可能性極小，從而保證了多媒體教學順利進行。

(1) 遠程喚醒。系統的定時執行任務模塊利用云服務器端智能模塊讀取課程表和校園一卡通數據庫，通過校園網向各個多媒體教室的計算機發送指令。當網絡中的計算機處于關機狀態時，唯一能識別其身份的只有其所帶網卡的物理地址，即媒體訪問控制(MAC)地址?？梢詮谋镜赜嬎銠C向網絡中需要開機的計算機發送一個基于MAGICPACKET標準的喚醒數據包，該數據包中含有欲被喚醒電腦所帶網卡的物理地址[12]。

(2) 網線控制電腦開關。遠程喚醒開機需要網絡通暢，一旦網絡故障就無法實現遠程開機。單獨拉線或者利用原來網線8條線中的2條線連接到計算機開關，控制按鈕集中放在多媒體教室值班室，通過弱電的短接來控制計算機開關，可以彌補遠程喚醒方法的失敗。

3.2陰極鎖的設計

經過現代化改造的不銹鋼中控臺，其上蓋多由電控鎖控制。很多高校采用的電控鎖是斷電開門型的陽極鎖。當學校供電因故障中斷時，電控鎖就處于開鎖狀態，設備安全性不好。如果增加UPS設備，也會增加設備購置和維護成本。因此，改進的多媒體教室管理方案改進了電控鎖的設計，應用了通電開門型的陰極鎖。平時，在無需用電的情況下，中控臺上蓋被陰極鎖鎖上。上課時，通過云服務器遠程開啟供電裝置，中控臺上蓋的陰極鎖打開；上課結束后則遠程斷電，鎖上中控臺上蓋。這也符合用電安全的原則。

3.3巧用串口與網口捕獲技術

多媒體中控設備的配套軟件一般是通用性好、專用性差。為了能夠充分發揮中控設備的強大功能，往往需要二次開發控制軟件。軟件控制原理是通過控制面板或控制軟件向中控發送控制指令，中控再控制連接其上的投影機、電動幕布、麥克風、功放、展臺等多媒體設備。

如果學校使用的是直接由電腦串口連接中控的方案，則如何獲取串口控制的指令碼成為二次開發的關鍵；如果學校使用的是電腦通過網絡控制中控的網絡模塊的方案，則需要捕獲網口數據包以得到控制各種多媒體設備的指令碼。

在串口捕獲上，使用了CommMonitor這款優秀的串口監視軟件，它適用于偵測、逆向分析串口通信協議，對調試軟件非常有幫助；而在網口捕獲上，使用了SmartSniff這款TCP/IP數據包捕獲軟件來檢查網絡傳輸的數據信息，它的雙層界面顯示了捕獲的數據包和在ASCII或者十六進制格式下的詳細的信息。

3.4計算機鎖屏代替IC卡方案

如果學校還沒有校園一卡通的改造計劃，則可以考慮一種簡單、高效的網絡控制方案，用計算機鎖屏的方式來代替IC卡管理以節約成本。本校理工樓多媒體教室就采用了這種方案：多媒體設備利用機械鎖鎖在中控臺內部，授課教師不能接觸到。操作按鈕移植到臺面上，且中控臺上蓋一直是開啟的。

上課前，云服務器提前開啟計算機，計算機處于鎖屏狀態，授課教師必須輸入自己的賬號和密碼，才能遠程登錄服務器數據庫以驗證身份和課程表信息。教師通過身份驗證則解鎖，否則需要檢查是否走錯教室或者臨時上課卻沒向教務部門申請。

為防止黑客惡意攻擊或學生破解鎖屏狀態，需要鎖屏程序有3個功能：(1)實現對計算機屏幕的全屏覆蓋性鎖定，屏蔽Windows桌面及包括任務管理器在內的其他程序的運行和顯示；(2)鎖定或限制用戶對鍵盤、鼠標的使用，主要是防止用戶利用Windows操作系統熱鍵非法進入；(3)保護鎖屏程序自身不被用戶強行關閉[13]。

利用鉤子技術屏蔽系統熱鍵(如Alt-Tab、Alt-Esc、Alt-F4、Windows-Key等)比較容易實現。但屏蔽Ctrl-Alt-Delete鍵有一定難度。本校在軟件開發時使用C#作為編程語言，思路為：利用Timer控件定時檢測、遍歷進程和停止任務管理進程，以達到防止利用Ctrl-Alt-Delete鍵調出任務管理器來強行關閉鎖屏進程的行為。

4　實踐效果

改進的多媒體教室管理系統在本校第二教學樓、理工樓和星湖校區17號樓投入使用，取得初步的成效。

2011年10月前，學校多次調研，計劃按傳統的方案進行改造，但由于成本太高而最終擱置了改造計劃。2011年11月—2014年6月，筆者開發了云模式的多媒體教室自動化管理系統，并提出改進的多媒體教室管理方案，按階段改造了5棟教學樓的多媒體教室。傳統改造方案所需資金與應用新方案的實際建設所用的資金進行對比，從改進前、后的維修、維護和人力資源數據進行分析可以看出，改進的管理方案已經取得一定的成效，系統的研制和推廣成本較低，而帶來的經濟效益卻顯著[14](見表1)。目前，后續經費還未到位，預計全面改造完成后，可以實現一個人管理一棟樓的目標。

表1　管理方案改進前后對比

5　結語

改進的多媒體教室管理方案重在“量體裁衣”，自主開發云模式自動化管理系統，并按階段應用于實踐。新的管理方案初步取得了成效，不但降低了多媒體教室的建設成本和設備的維修成本，還大大減輕了管理員的工作量，節約了人力資源。技術的更新帶來管理手段的改革，規范化了授課教師、學生、教務部門、多媒體教室管理部門等多方的行為，保障了多媒體教學的順利進行。

References)

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Explorationonanimprovedmanagementplanofmultimediaclassroom

JiaoFei

(EducationTechnologyandComputerCenter,ZhaoqingUniversity,Zhaoqing526061,China)

Aimingataseriesofproblemsinmanagementofschoolmulti-mediaclassroom,anautomaticmanagementsystemformulti-mediaclassroombasedoncloudmodelisdeveloped.Thissystemusesdesktopvirtualizationtechnologybasedonthecampusnetwork.Itmakesfulluseoftheexistingequipmentandthesoftwarewasdevelopedindependently.Thesystemwasappliedtopracticalworkaccordingtothestage.Theeffectofsystemapplicationwasanalysised.Withthediffusionandapplicationofthesystem,itwillfacilitatetheschoolmanagementandimprovetheworkefficiencyofadministrators.Italsocansavealotofhumanandfinancialresources.

cloudmode;desktopvirtualization;multi-mediaclassroommanagement

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.039

2015- 10- 30修改日期：2015- 12- 07

廣東省肇慶學院2014年校級科研基金項目青年項目(201426)資助

焦飛(1980—)，男，河南虞城，碩士，講師/實驗師，主要研究方向為數據挖掘、軟件工程.

E-mail：huangtw_zq@126.com

TP273.5

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1002-4956(2016)5- 0151- 04