區域共建共享實驗課程資源平臺的研究與設計

郭陽勇，魏 娟，孫連海

區域共建共享實驗課程資源平臺的研究與設計

郭陽勇1，魏 娟2，孫連海1

（1. 成都師范學院 計算機科學學院，四川 成都 611130；2. 成都師范學院 教務處，四川 成都 611130）

實驗課程資源共建平臺包括便攜式多功能終端、人機交互系統及實驗課程資源共建軟件系統。通過便攜式多功能終端的人機交互系統，實現實驗課音視頻采集、投影等功能；通過RFID身份認證登錄實驗教學資源共建軟件系統；通過實驗課程資源軟件系統實現區域內高校師生共建實驗課程資源。平臺為各高校教師共建一門實驗課程提供了一個接口，有利于整合實驗課程優質資源，打造精品實驗課程。

實驗課程資源；實驗平臺；便攜式多功能終端

實驗教學離不開實驗課程軟硬件資源的支撐。目前多數高校在硬件實驗資源上投入較大，而實驗課程軟件資源的開發相對薄弱。為此，成都師范學院計算機學院實驗中心以打造優質實驗課程為目標，研發能夠在院內與院外、校內與校外共建共享的實驗教學資源應用平臺。

1 共建共享實驗課程資源平臺的設計思想

高校需要建設更多的優質實驗課程，其核心是提升實驗課程資源的質量。優質的實驗課程資源需要實驗設備生產商和高校共同參與建設。而在實驗課程建設過程中，避免實驗課程教學資源的低水平重復建設，集中各校優質教學團隊共同建設精品實驗課非常重要。同時，實驗教學資源（特別是課堂資源）采集成本高，也阻礙了課程資源的建設。共建共享實驗課程資源平臺以區域內高校共享優質實驗教學資源為目的，通過平臺提供一體化的資源采集編輯設備，各高校協作共建同一門實驗課程資源[1-3]。

（1）建設區域型的實驗課程聯盟。由于學校類型、培養目標及所在區域等屬性的不同，各高校對實驗課程教學及配套資源的要求各異。由于缺乏基于實驗課程資源的共建共享機制，即使開設同一門實驗課程，很多高校也會獨立開發實驗項目，導致實驗課程資源在各個高校重復建設。共建區域型實驗課程資源平臺，能有效解決對實驗課程資源共享的個性化需求。所謂區域型，一是基于課程實驗設備的區域型，即實驗設備由高校和同一設備提供方組成共建實驗課程團體，一般由實驗設備提供方發起；二是基于行政區域劃分的區域型，即同一省、市、區（縣）等轄區內高校組成的共建實驗課程聯盟；三是同類型或者同層次的高校組成共建實驗課程聯盟[4]。

（2）協作化共建優質實驗課程師資團隊。共建優質實驗課程師資團隊，是區域型實驗課程資源平臺建設的基礎。對于同一門實驗課程，課程資源建設發起方負責組建教師團隊，團隊成員來自區域內各高校。在課程建設中，由課程資源建設發起方協調聯系團隊成員。

（3）建立一體化實驗課程資源采集平臺。一體化的實驗課程資源采集終端給資源采集帶來便利。通過可移動的便攜式實驗教學資源終端設備，能夠方便教師采集、編輯實驗課程音視頻和文本資源，減輕了教師對實驗課程資源采集和制作的負擔，減少了資金投入[5-6]。

（4）基于定量評價的激勵機制。對實驗教學資源的評價及激勵機制能促進資源的進一步優化，對共建用戶的實驗資源進行定量評價。平臺對提供優質實驗資源的用戶給予更多共享資源的權限，激勵共建用戶在平臺上提供優質資源。

2 共建共享實驗課程資源平臺的功能設計

共建共享實驗課程資源平臺主要由實驗室便攜式多功能終端、人機交互系統及實驗課程資源共建共享軟件系統3部分組成。平臺的主要功能模塊包括實驗課堂直播錄播、共建共享高校實驗課程聯盟組建[7]、優質實驗課程師資團隊組建、實驗課程資源共建[8]、實驗共建資源評價。

2.1 平臺結構

平臺由便攜式共建資源多功能終端、人機交互系統、共建共享實驗資源系統3個部分組成。

便攜式共建資源多功能終端包括音視頻采集模塊、投影模塊、RFID身份識別模塊、顯示模塊、主機、存儲器、音響功放模塊及電源模塊等，實現音視頻交互、課堂投影、身份認證等功能。

人機交互系統包括身份認證、投影管理、音視頻采集管理及音響功放管理等功能。通過RFID模塊實現教師身份認證，合法教師用戶具有使用便攜式多功能終端的權限，通過人機交互系統管理投影、音視頻采集及音響功放，實現實驗課堂教學互動及課堂的音視頻錄播直播。

共建共享實驗資源系統包括云端視頻直播服務器、點播視頻服務器、數據庫及共建共享軟件服務器（共建共享實驗資源后臺與前端）等部分，主要功能包括學校及用戶管理、視頻管理、視頻直播管理、共建資源管理、共享資源管理等。

2.2 平臺工作模式

平臺主要包括音視頻、圖片、文本等資源。就共建資源而言，根據是否使用共建資源多功能終端，平臺有兩種工作模式。

工作模式A：有便攜式多功能終端模式。如圖1所示，即通過便攜式多功能終端對實驗課堂直播錄播的模式。教師用戶通過RFID身份認證，自動登錄人機交互系統和共建共享軟件系統。直播時，通過人機交互系統管理便攜式終端采集編輯實驗課堂的音/視頻資源，上傳至共建共享軟件系統視頻直播服務器，區域內用戶對直播可見。而錄播是通過便攜式終端采集音/視頻資源保存在本地，編輯后可以上傳到共建共享軟件系統的點播視頻服務器。

圖1 共建實驗課程資源工作模式A（課堂直播）工作流程圖

工作模式B：無便攜式多功能終端模式。如圖2所示，即實驗課程非自制音視頻資源建設模式。合法共建資源用戶登錄共建共享軟件系統，創建或者編輯共建課程文本、圖片、音視頻（非自制）等資源。

圖2 共建實驗課程資源工作模式B工作流程圖

兩種共建模式豐富了實驗資源建設手段，滿足了實驗資源建設易用性的需求，對培養用戶習慣使用該平臺起到促進作用。

3 資源共建平臺的實現

3.1 便攜式多功能終端

根據對視頻質量和投影效果要求的不同，開發設計了2套便攜式多功能終端：一是投影和音視頻采集模塊分離的便攜式多功能終端，可以選擇核心參數更高的投影設備及視頻采集設備；二是全功能的便攜式多功能終端，投影及音視頻采集設備已集成于系統中，不能自主選擇。

3.2 人機交互系統

人機交互系統基于Windows CE 7.0嵌入式操作系統，設計和實現了用戶身份認證、音視頻采集、投影及功放音響管理等功能，實現了實驗課堂人機交互。便攜式多功能終端開機后，人機交互系統自動運行，打開登錄界面、用戶掃描RFID卡、合法用戶登錄系統主界面。主界面下可以管理投影儀、選擇并運行不同的攝像頭、管理功放與音響以及進行電源管理。

3.3 共建共享軟件系統

共建共享軟件系統采用Java技術，并使用J2EE平臺的開源框架及MySQL數據庫，實現實驗課堂直播、實驗課程共建等基于云服務器的軟件應用[9-10]。用戶登錄后首先進入共享主界面，可以共享具有自身權限的所有實驗課程資源，可以進行共建實驗課程的建設與管理，實現實驗課程直播、錄播及資源共建。

（1）實驗課堂的直播及錄播實現。平臺直播采用騰訊云直播LVB技術，視頻直播推流及播放SDK采用騰訊云直播提供的API開發包。直播采用頻道模式，用戶創建頻道，獲取推流碼進行推流，并用獲取到的下行播放地址進行播放。平臺的錄播采用騰訊云點播VOD技術，為實驗課堂的音視頻錄播資源提供上傳、存儲管理、自動化轉碼處理、加速播放、媒體資源管理等功能[11-12]。教師用戶在共建共享軟件系統創建實驗項目，然后開通該實驗項目的直播后，在確定的時間段就可以進行實驗課堂的直播。系統自動向實驗項目的直播對象發送直播的通知信息。在直播過程中，用戶可以觀看直播、在線即時交流、下載直播文件資源及對直播評價等。直播結束后，直播視頻直接轉 成點播視頻并存儲于點播視頻服務器，用戶可以看視頻回放。

（2）共建共享實驗課程資源實現。共建共享實驗課程資源系統采用分布式云服務架構，實驗課程資源共建軟件實現對Java Web服務器（內容服務器、直播視頻服務器、點播服務器等）的管理。用戶登錄管理后臺，可創建新的學校，在所建學校下可創建實驗課程并組建共建團隊，共建團隊成員登錄后臺可共同建設該實驗課程資源[13]。

4 結語

區域型共建共享實驗課程資源平臺從區域、便捷、共建、共享等維度出發，意圖為高校實驗課程提供更好的教學環境，提升高校實驗課程教學質量。平臺的實驗課程便攜式多功能終端和人機交互系統，滿足了區域內高校教師、學生及實驗設備提供方通過平臺共建共享實驗課程的需求。

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Research and design of co-construction platform for regional experimental curriculum resources

GUO Yangyong1, WEI Juan2, SUN Lianhai1

(1. School of Computer Science, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China; 2.Teaching Affairs Department, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China)

The co-construction platform for experimental curriculum resources includes portable multifunctional terminal, human-machine interaction system and experimental course resources co constructing software system. Through the man-machine interaction system of a portable multi-function terminal, the functions of audio and video acquisition and projection in experimental courses are realized. Through the RFID authentication, a software system for the co-construction of the experimental teaching resources can be logged in, and through the experimental curriculum resources software system, the co-construction experimental curriculum resources for regional university teachers and students can be achieved. The platform provides an interface for teachers to build an experimental course, which is conducive to integrating high-quality resources of experimental courses and creating excellent experimental courses.

experimental curriculum resources; experimental platform; portable multi-functional terminal

G482

A

1002-4956(2019)12-0127-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.030

2019-06-13

2019-08-13

教育部產學研協同育人項目（201702093008）；四川省科技廳應用基礎項目（2019JY0129）；四川省2018—2020年高等教育人才培養質量和教學改革項目（JG2018-887）；成都師范學院質量工程項目（2018XJCXCYK03）

郭陽勇（1974—），男，四川通江，碩士，副教授，主要研究方向為普適計算、物聯網應用技術。E-mail: yangyong388@sina.com