高校云直播教學(xué)平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

沈 菁

（紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 紹興 312000）

0 引言

在線教學(xué)平臺(tái)的局限性不僅表現(xiàn)在技術(shù)層面，也涉及實(shí)際應(yīng)用方面。一些平臺(tái)盡管方便易用，但由于對教師信息技術(shù)素養(yǎng)的要求較高，并不適合所有教師使用。另外，在選課人數(shù)較多的情況下，這些平臺(tái)可能無法提供足夠的支持，從而影響教學(xué)效果。同時(shí)，平臺(tái)也難以滿足板書的需求。這些問題在一定程度上限制了在線教學(xué)平臺(tái)的發(fā)展和應(yīng)用。云直播教學(xué)平臺(tái)是一種基于云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過實(shí)時(shí)直播和互動(dòng)交流的方式進(jìn)行教學(xué)的新型平臺(tái)。

1 云直播教學(xué)平臺(tái)概況

1.1 云直播教學(xué)平臺(tái)的概念

云直播教學(xué)平臺(tái)是一種基于云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的教育平臺(tái)，通過直播技術(shù)，實(shí)時(shí)傳遞教師和學(xué)生的互動(dòng)交流，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、在線輔導(dǎo)等功能。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，云直播教學(xué)平臺(tái)具有實(shí)時(shí)性、互動(dòng)性、便捷性等特點(diǎn)，能夠更好地滿足現(xiàn)代教育的需求。

1.2 云直播教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用場景

應(yīng)用場景可以通過以下環(huán)節(jié)設(shè)置。第一，云直播教學(xué)平臺(tái)可以應(yīng)用于課堂教學(xué)，將教師授課的過程實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳遞給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育與傳統(tǒng)課堂教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。第二，云直播教學(xué)平臺(tái)可以為學(xué)生提供在線輔導(dǎo)，教師可以在平臺(tái)上實(shí)時(shí)解答學(xué)生的問題，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)。第三，云直播教學(xué)平臺(tái)可以應(yīng)用于各類培訓(xùn)課程，如職業(yè)技能培訓(xùn)、語言培訓(xùn)等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程培訓(xùn)的便捷性和高效性。第四，云直播教學(xué)平臺(tái)還可以用于學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)學(xué)術(shù)研究成果的傳播，推動(dòng)學(xué)術(shù)進(jìn)步。

1.3 云直播教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢

直播數(shù)據(jù)平臺(tái)的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下4 個(gè)方面。第一，實(shí)時(shí)性。云直播教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的互動(dòng)交流，使學(xué)生和教師之間的溝通更加便捷高效。第二，互動(dòng)性。云直播教學(xué)平臺(tái)提供了多種互動(dòng)方式，如文字聊天、語音交流、視頻互動(dòng)等，增強(qiáng)了學(xué)生和教師之間的交流和互動(dòng)。第三，便捷性。云直播教學(xué)平臺(tái)突破了時(shí)間和空間的限制，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地獲取優(yōu)質(zhì)教育資源，降低了教育成本。第四，多樣化。云直播教學(xué)平臺(tái)支持多種教學(xué)內(nèi)容和方式的呈現(xiàn)，如幻燈片（Power Point，PPT）、視頻、音頻等，能夠滿足不同類型學(xué)生的需求[1]。

2 高校云直播教學(xué)平臺(tái)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

2.1.1 易用性原則

易用性是任何產(chǎn)品都必須考慮的重要原則，云直播教學(xué)平臺(tái)也不例外。一個(gè)平臺(tái)如果使用不簡便，就會(huì)讓用戶產(chǎn)生厭煩心理，最終導(dǎo)致平臺(tái)使用率下降，甚至無人問津。因此，在設(shè)計(jì)過程中，必須考慮用戶的應(yīng)用頻率、使用習(xí)慣等多方面要素，并進(jìn)行流程簡化，提高平臺(tái)的易用性。設(shè)計(jì)人員需要了解和掌握使用人群的使用特點(diǎn)、使用習(xí)慣和知識(shí)結(jié)構(gòu)等，并將其融入設(shè)計(jì)中。

2.1.2 穩(wěn)定性原則

穩(wěn)定性是云直播教學(xué)平臺(tái)的核心要素之一，教學(xué)平臺(tái)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效果。如果平臺(tái)經(jīng)常出現(xiàn)故障，就會(huì)影響教師和學(xué)生的正常使用，降低教學(xué)效果。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮平臺(tái)的穩(wěn)定性，避免因技術(shù)原因?qū)е缕脚_(tái)崩潰或運(yùn)行不流暢等問題。具體而言，設(shè)計(jì)人員需要從技術(shù)層面和管理層面兩個(gè)方面入手。在技術(shù)層面，主要采用先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)和備份機(jī)制，保證平臺(tái)的穩(wěn)定性和可靠性。在管理層面，主要加強(qiáng)平臺(tái)的維護(hù)和管理，及時(shí)解決出現(xiàn)的問題。

2.1.3 安全性原則

安全性是云直播教學(xué)平臺(tái)必須考慮的重要因素之一。教學(xué)平臺(tái)涉及大量的學(xué)生和教師個(gè)人信息、教學(xué)資源等內(nèi)容，如果安全性得不到保障，就會(huì)給用戶帶來很多麻煩。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮平臺(tái)的安全性，采用先進(jìn)的安全技術(shù)和手段，如數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、訪問控制等，確保平臺(tái)數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。同時(shí)，需要建立完善的安全管理制度，加強(qiáng)對用戶的管理和監(jiān)督，確保平臺(tái)使用的安全性和合法性。

2.1.4 擴(kuò)展性原則

擴(kuò)展性是云直播教學(xué)平臺(tái)的重要原則之一。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用水平的不斷提高，教學(xué)平臺(tái)也需要不斷升級(jí)和改進(jìn)。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮平臺(tái)的擴(kuò)展性，采用模塊化設(shè)計(jì)、接口開放等技術(shù)手段，方便平臺(tái)的升級(jí)和擴(kuò)展。設(shè)計(jì)人員需要考慮到未來可能出現(xiàn)的需求變化和技術(shù)升級(jí)等因素，為平臺(tái)的擴(kuò)展留出足夠的空間和接口，并加強(qiáng)與其他相關(guān)系統(tǒng)的整合和對接，實(shí)現(xiàn)資源的共享和互換[2]。

2.2 體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

云直播平臺(tái)設(shè)計(jì)既要重視統(tǒng)一性，又要兼顧安全性，資源共享的基本前提就是數(shù)據(jù)安全，因此必須進(jìn)行以下3 個(gè)方面的設(shè)計(jì)。第一，通過完善的身份認(rèn)證體系，保證資源的訪問用戶必須完成認(rèn)證和授權(quán)。第二，進(jìn)行資源管理體系的建設(shè)，確保在資源管理中能夠根據(jù)一定的流程并考慮權(quán)限和角色的不同實(shí)施管理，如視頻、課程、教室、租戶等相關(guān)資源。第三，借助構(gòu)建的視頻服務(wù)體系進(jìn)行相關(guān)操作的自動(dòng)化處理，包括視頻流采集、編碼、傳輸、解碼和播放等。云直播平臺(tái)由云直播網(wǎng)站、聯(lián)邦身份認(rèn)證體系、統(tǒng)一資源管理體系及通用視頻播放服務(wù)等核心部分構(gòu)成，如圖1 所示。

圖1 云直播平臺(tái)的總體架構(gòu)

2.2.1 云直播網(wǎng)站

云直播網(wǎng)站是普通用戶訪問直播云平臺(tái)的門戶，為用戶提供課程展示、課程播放和交流互動(dòng)等前臺(tái)功能。

2.2.2 聯(lián)邦身份認(rèn)證體系

云平臺(tái)在用戶通過認(rèn)證后會(huì)獲取并授權(quán)用戶，使其能夠訪問課程和視頻資源。認(rèn)證方式通常有兩種，一種是集中式的統(tǒng)一身份認(rèn)證，另一種是分布式的聯(lián)邦身份認(rèn)證。考慮到云平臺(tái)用戶來自全國高校，具有兩方面顯著的特點(diǎn)。一方面，用戶數(shù)量龐大，包括484 300 000 名學(xué)生和25 500 000 名教師。另一方面，針對不斷變化的用戶身份屬性，以及畢業(yè)生離校和新生入學(xué)每天百萬量級(jí)的實(shí)際情況，實(shí)施統(tǒng)一的身份認(rèn)證難度極大，最理想的方式就是聯(lián)邦身份認(rèn)證機(jī)制。

2.2.3 統(tǒng)一資源管理體系

第一，租戶管理。使用該直播平臺(tái)的學(xué)校和機(jī)構(gòu)都為平臺(tái)的租戶，允許在云直播平臺(tái)開設(shè)課程的先決條件是申請和審核通過。租戶管理的責(zé)任范圍是有效處理開通申請，以及維護(hù)租戶基本信息和認(rèn)證信息等。第二，課程管理。該模塊主要申請和審批課程，對課程基本信息、選課名單和課程表信息實(shí)施維護(hù)，并有效管理回放視頻等。

2.2.4 通用視頻播放服務(wù)

通用視頻播放服務(wù)的存在，使得課程直播云平臺(tái)將遠(yuǎn)程直播教學(xué)覆蓋到全國。這種平臺(tái)服務(wù)模式下，未掌握IT 技巧的教師只需按照常規(guī)方式進(jìn)行線下教學(xué)就能夠同步線上教學(xué)。同時(shí)，遠(yuǎn)程直播學(xué)習(xí)只需借助訪問云直播平臺(tái)的網(wǎng)站就能實(shí)現(xiàn)，避免學(xué)生安裝客戶端軟件，大幅提升教學(xué)和學(xué)習(xí)的效率與質(zhì)量[3]。

3 高校云直播教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用分析與實(shí)踐

3.1 應(yīng)用分析

3.1.1 應(yīng)用場景

高校云直播教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用場景主要包括直播授課、錄播回放、討論互動(dòng)和作業(yè)測評(píng)等。通過平臺(tái)，教師可以進(jìn)行實(shí)時(shí)授課，學(xué)生可以隨時(shí)回看課程錄像，教師與學(xué)生可以互動(dòng)交流，完成作業(yè)和測評(píng)。平臺(tái)還可以為教師提供教學(xué)評(píng)價(jià)服務(wù)，為學(xué)校和相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)支持。

3.1.2 用戶分析

高校云直播教學(xué)平臺(tái)的用戶主要包括教師、學(xué)生和管理員。教師作為平臺(tái)的直接使用者，對平臺(tái)的功能和性能有著較高的要求。學(xué)生是平臺(tái)的最大用戶，對平臺(tái)的使用體驗(yàn)和教學(xué)效果具有直接影響。管理員負(fù)責(zé)平臺(tái)的管理和維護(hù)，需要保證平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性。針對不同用戶的需求和特點(diǎn)，平臺(tái)應(yīng)提供個(gè)性化的服務(wù)和支持。

3.1.3 數(shù)據(jù)分析

高校云直播教學(xué)平臺(tái)可以收集大量的數(shù)據(jù)，包括用戶數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、教學(xué)資源數(shù)據(jù)等。通過分析這些數(shù)據(jù)，可以了解平臺(tái)的運(yùn)行狀況和教學(xué)效果，為學(xué)校和相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)支持。通過對用戶行為的分析，可以發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題和不足，為改進(jìn)教學(xué)提供依據(jù)[4]。

3.2 應(yīng)用實(shí)踐

高校云直播平臺(tái)已為眾多院校和機(jī)構(gòu)提供了錄播和直播服務(wù)，包括某些大學(xué)和國家體育總局等。平臺(tái)的總視頻點(diǎn)擊量已經(jīng)達(dá)到9.77×106，高峰時(shí)段在線觀看人數(shù)達(dá)到26 833 人。該平臺(tái)正在全力打造一個(gè)安全、穩(wěn)定、通用的網(wǎng)課直播云服務(wù)平臺(tái)，并且已經(jīng)收到了良好的反饋[5]。

通過自主開發(fā)云直播平臺(tái)，某大學(xué)計(jì)算中心基于研究提出的建設(shè)計(jì)劃，已于2019 年6 月1 日正 式上線云直播。云直播無須教師和學(xué)生額外學(xué)習(xí)IT 技術(shù)或安裝任何客戶端軟件即可進(jìn)行直播教學(xué)，能夠?yàn)椴煌_放程度的課程提供技術(shù)保障并支持課程觀摩模式。系統(tǒng)還支持CARSI跨校聯(lián)邦身份認(rèn)證，方便兄弟院校接入平臺(tái)。

高校云直播為全校必修課的高等數(shù)學(xué)提供了在線直播教學(xué)服務(wù)，此服務(wù)深受12 個(gè)班級(jí)共1 652 名學(xué)生的喜愛。該模式利用一間教室和13 位老師的組合，通過在線直播平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)組織，減輕了教師的軟硬件壓力，使他們能夠?qū)Ｗ⒂诮虒W(xué)工作。云端平臺(tái)能夠順暢加載PPT，學(xué)生們得以享受到如同線下課堂一樣真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

在2021 年7 月，國家體育總局為了提升體育行業(yè)從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)，開展了線上理論培訓(xùn)班。這個(gè)培訓(xùn)班采用云直播的方式進(jìn)行，是體育行業(yè)內(nèi)權(quán)威的國家職業(yè)資格在線培訓(xùn)實(shí)例。這個(gè)在線平臺(tái)上建立了完整的繼續(xù)教育在線課程體系，只有報(bào)名并通過審核的人員才能觀看視頻。這樣的視頻流方式具有更高的安全性和用戶私密性要求，使得整個(gè)培訓(xùn)過程更加嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范。

4 結(jié)語

高校云直播教學(xué)平臺(tái)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用對于提升教學(xué)質(zhì)量、降低教學(xué)成本、提升師生互動(dòng)效果、助力教學(xué)改進(jìn)等方面具有重要作用。通過對高校云直播教學(xué)平臺(tái)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用分析，得出以下結(jié)論：云直播教學(xué)平臺(tái)能夠通過實(shí)時(shí)互動(dòng)、資源共享等功能，提高教學(xué)效果、降低教學(xué)成本并實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的整合；平臺(tái)采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全的技術(shù)支持。未來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，云直播教學(xué)平臺(tái)將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。