適應鐵路發展職工培訓需要 利用網絡實現遠程視頻同步教學

近幾年來，隨著鐵路運輸形勢任務的發展和鐵路生產力布局的不斷調整，從2004年到2008年，我段先后與原聊城水電段、兗州水電段、青島供電段合并重組成立了濟南供電段，08年3月21日局界調整，徐州供電段7個車間和一個電力班組劃歸我段管理，至此濟南供電段管轄范圍覆蓋山東省全境，成為濟南鐵路局唯一一個管轄山東省全境的站段。現在的濟南供電段所轄車間共計20個，班組141個，職工3035人。在鐵路局直管站段的形勢下，京滬、膠濟電氣化鐵路的運行，京九電氣化鐵路的開工建設，均使我段的職工培訓工作面臨著壓力與調整，培訓人數由過去的幾百人增加到幾千人，培訓內容由電力內外線為主轉變為接觸網、牽引供電、電力內外線、給水運行知識并重，班組分布點多線長與培訓時間緊、任務重之間的矛盾更加日益突出。這些無疑都是職工教育工作的新變化、新要求、新課題，使我們教育工作面臨新的挑戰。對此，我作出大膽設想，利用現有的段辦公網來實現職工的遠程視頻同步教學，以適應當前鐵路發展下的職工培訓需要。，并據此提出《遠程視頻同步教學系統》這一課題，目的是通過運用網絡技術解決師資缺乏、工學矛盾，最大限度降低培訓成本，確保培訓質量與效率的不斷提升，保證安全生產。該設想已通過論證，并得到了段領導的肯定。

一、課題提出的現實依據

鐵路現有的成熟視頻會議系統使視頻同步教學實現成為可能。視頻會議系統是通過網絡通信技術來實現的虛擬會議，使在地理上分散的用戶可以共聚一處，通過圖形、聲音等多種方式交流信息，支持人們遠距離進行實時信息交流與共享、開展協同工作的應用系統。視頻會議有點像使用電話——除了能看到與你通話的人之外，你能看到他們的表情、肢體語言，及他們對你的言談的反應。人們可以使用同一張數據表或者任何其它PC上的文件，這就像你跟和你所通話的人在同一房間、面對面地工作一樣。視頻會議能使人們更有效的交流，因為可視化的交流是最自然的交流方式。因此看比說更能加深人的理解與記憶，特別是當話題本身就是一個很形象的觀點的時候。視頻技術帶來的“便利、效率的提高、成本的控制”已經深入人心。

我段現有的視頻會議系統是一套運用成熟的電視電話系統，該會議系統有兩套方案互為備用，一套是以鐵路內部辦公網(TMIS)網絡為通道的以威速公司的V2視頻會議軟件為載體的視頻會議系統，該會議系統的服務器設在段部，客戶端安裝在全段各車間會場;第二套是以Internet網為通道的以山大聯潤的視頻會議軟件視維(Super-V)為載體的視頻會議系統，該視頻會議平臺由路局信息中心架設，并在Internet網構建了全天在線公網服務器，使用該系統開電話會議的時候，全段各會場以客戶端身份登錄Internet網的公網服務器即可。這兩套系統一主一備，構成了我段成熟的電視電話會議系統，為《遠程視頻同步教學系統》的實施提供了前提保障。

二、課題的具體實現

遠程視頻同步教學的理念是:現代遠程視頻同步教學是利用現代網絡通訊技術在符合要求的師資資源和不在該師資資源現場的受教育對象之間建立起一種有效的知識信息傳播和交流通道，開展教育培訓活動，使更多的人學到更多的知識。相對于傳統面授教育的現場性、點對點的單一課堂性特點而言，它的特點突出表現在它具有遠程性、點對多點的網絡虛擬課堂性。但遠程視頻同步教學只是現代教育的新的手段和方式，而不是一種新類型的教育，它并不能改變教育的本質概念和目的，即:教育是以傳授人知識、提高人素質、陶冶人性情為基本目的的社會活動。它應該充分發揮現代網絡通訊技術的優勢，將傳統面授教育的全息性、實時性、親近性、雙向交互性優點盡可能地展現出來，在實現大范圍、經常性地普及科學知識的遠程教育目的的同時，全面實現教育本來的基本目的。

實踐遠程視頻同步教學正確理念的物質基礎是建立合理的遠程視頻同步教學平臺標準模式。我段遠程視頻同步教學平臺的建立基礎是鐵路現有的成熟視頻會議系統。視頻會議系統是基于C/S結構的，由客戶端軟件和服務器端軟件組成，是一種基于IP網絡的高可靠性、大容量、高性能的多點實時交互式多媒體通訊系統。任何一個裝有客戶端軟件的終端均可通過局域網LAN或者廣域網WAN與裝有服務器端軟件的專用視頻服務器相連，從而完成各終端間的音視頻實時互動通訊。平臺網絡結構如下圖所示:

在遠程視頻同步教學平臺上可以搭建共享課堂，共享課堂由一個教師講課演播教室和多個學生聽講教室組成，共享課堂內安排一門課程的內容，由一名優秀的老師在演播教室講課，學生分布在演播教室和其它多個遠端聽講教室聽講。我段的遠程視頻同步教學平臺是由一個教師講課演播教室和設立在車間的十九個遠程聽課教室所構成的。

教師講課演播教室組成:由教師用多媒體計算機、交互式紅外書寫屏(PDP)、視頻會議計算機、視頻會議專用帶云臺攝像機、視頻采集卡、數字組合音響、蜂窩式吸音麥克、大屏幕液晶電視等組成。教師用計算機的顯示器用交互式紅外書寫屏(PDP)來代替，老師講課時站在交互式紅外書寫屏前講課，并在書寫屏上直接板書和講解課件，交互式紅外書寫屏替代了傳統的黑板和投影。大屏幕液晶電視安裝在演播教室后端用于向講課老師展示各遠端聽講教室的現場畫面。通過攝像機+視頻采集卡、蜂窩式吸音麥克+音響+聲卡、教師用計算機，老師講課的視頻影像和音頻聲音被按相應的格式采集進計算機;通過交互式紅外書寫屏，老師在書寫屏上的板書內容與老師的演示課件內容融合在一起形成數據格式的文件，錄進計算機并即時反映在計算機顯示屏上。以上視頻、音頻、數據格式的信息在平臺軟件的作用下，通過網絡實時同步地傳向專用服務器并同步地傳向各遠程終端計算機。這樣，老師的影像、演示課件及板書內容可以在遠端學生教室的計算機及大屏幕上實時展現，老師講課的聲音也可以同步地在遠端學生教室的音響上播出。

學生聽講教室組成:聽課教室由視頻會議專用計算機、視頻會議專用帶云臺攝像機、視頻采集卡、數字組合音響、麥克、大屏幕液晶電視等組成。學生聽講教室應用模式:通過聽課教室視頻會議專用計算機接收并播出，老師講課的板書、影像、聲音會分別在大屏幕液晶電視、數字組合音響上播出，學生接收到老師講課的實況;同時，學生端的聽課場景會通過云臺攝像機+視頻采集卡采集，經計算機網絡實時傳送到老師端和選擇打開該教室圖像的其它聽課端;如果學生被同意發言提問，可通過麥克和視頻會議系統桌面手寫白板與老師或主席進行聲音及文字交流。

課堂交互應用模式:一般在講課狀態下，老師擁有主席權，可以根據意愿隨意打開各遠端用戶的圖像;可以指定或同意某個遠端教室終端的發言請求;也可以根據需要，強行斷開某個終端用戶。被選擇打開的遠端教室的聽課場景圖像可以實時地被顯示在演播教室后墻的大屏幕液晶電視上。如果有學生要提問，可以通過本教室計算機前的值班學生向主講老師遠程申請發言(舉手申請發言)，經老師同意后即可通過麥克在座位上與主講老師實時對話交流;學生教室可以申請主席，經老師同意后，可以主持討論，使各學生教室間開展互動討論。

三、課題實現帶來的現實意義

遠程視頻同步教學系統實現的功能有:老師實時講授，學生實時聽課;遠端教室學生可以看見老師，講課老師也可以看見遠端教室的學生;學生現場提問，老師現場答疑;老師與學生、學生與學生之間可以開展雙向交互的實時討論;實時的板書、電子備課文檔的展示與交流。這些功能的實現，使遠程視頻同步教學系統既保持了傳統課堂教學的諸多優勢，又解決了課堂教學對象數量受限、師資不足等缺點。實踐證明，遠程視頻同步教學系統輸出的教學畫面字跡清晰無頻閃，教師授課聲音清晰明了，教師和學生能夠在遠程“虛擬大教室”環境中進行實時的面對面交流，消除了空間和距離的阻隔感覺，達到滿意的現場仿真教學效果。

隨著鐵路發展戰略的積極推進，鐵路企業對職工教育工作的要求將會越來越高，因此，我們只有堅持發展，不斷進步，才能保證職工教育的服務質量。遠程視頻同步教學系統的實現，使我段的職工培訓在確保培訓質量與效率的前提下，通過先進技術解決了師資缺乏、點多線長等工學矛盾，最大限度降低了培訓成本，現該系統已成為我段職工培訓的主要途徑和手段之一，取得了良好的綜合效果。