面向對象的干部網絡教育平臺的設計與實現

冀翠萍

【摘要】文章在“以用戶為中心”的理念指導下，在分析用戶需求和學習特性的基礎上，以構建符合干部網絡學習的模式為主線，選用FlashMediaSystem為流媒體解決方案，構建干部網絡教育平臺。平臺集中了多渠道的網絡教育資源，進行資源編碼、Web內容管理等預處理后通過點播、直播提供給平臺用戶，并采用內容分發和負載均衡技術將平臺繼續延伸。分角色設計的網絡學習流程以及在網絡學習支持服務特別是資源檢索、評價與推送機制上的初步應用都使用戶獲得良好的網絡學習體驗。今后平臺還需在學習者與資源、與管理者的互動機制上做進一步研究。

【關鍵詞】面向對象；流媒體；FLV

內容分發；網絡學習支持

【中圖分類號】G40－057【文獻標識碼】A【論文編號】1009－8097（2012）12－0107－05

一、前言

干部網絡教育是適應網絡時代干部教育現代化、信息化發展要求的新型培訓方式，能夠有效突破傳統教育的時空局限，實現干部教育的常態化和多樣化。全國農村黨員干部學習平臺、黨校系統遠程教育平臺、干部學習網等層出不窮，圖、文、聲、像并茂的多媒體學習資源撲面而來，學員在欣喜網絡學習平臺建成的同時，也在埋怨平臺上教育資源的單調匱乏、網絡學習體驗不好、學習支持服務不足。干部網絡教育的對象不同于一般的在校學生，學習對象的年齡梯度較大，信息技術的運用能力參差不齊，學習上既有個人業務能力提升也有人事部門統一組織的需求，因此干部網絡教育平臺的構建除了要借鑒現有網絡學習平臺的技術和模式外，重點是以干部為對象突出自己的特色。

當前，全國各地已先后建立了一些干部網絡教育的平臺。“上海干部在線學習城”是我國最大的省市級別干部在線學習網站，其“學習中心”模塊通過教育超市、互動天地、在線考場、學習銀行、網上辦班、教管中心等在網上實現教、學、考、管全過程管理。“云南省干部在線學習學院”除了提供完善的學習、考核功能外，還推出了適于移動學習的手機平臺。“浙江領導干部網絡學院”提供了大量的視頻點播資源，并且享受中國移動無線書城的所有圖書。“山東干部學習網”課程資源涉及11個板塊，能夠滿足不同層級、不同行業、不同類別干部的共性和個性需求。上述四個平臺在全國干部網絡教育中具有較大影響力，為當地的干部教育培訓工作提供強有力的技術支持。但是總結發現存在以下問題。

1、學習模式較單一

這些平臺都采用實名注冊管理制，這樣可以對學員的學習內容、時間以及日志等進行記錄、分析，適合于人事部門組織的統一培訓和學習；而普通游客用戶無法使用各點播資源，資源利用的廣度和深度上不足。

2、學習資源以點播為主

當前的網絡學習資源大多存儲在本地服務器，并以點播的形式提供給學員，即使一些重要的會議現場、課堂教學也是先錄播后點播，網絡直播手段的缺失，導致重要信息及資源的滯后，在學習資源實時性上不足。

3、學習支持服務不足

大部分平臺都提供了學習、考核、管理的功能，實現了完整的在線學習流程。但是在基于資源內容的分析上還不突出，對學員學習特征的跟蹤上不夠完善，沒有形成面向對象的個性化學習資源推送。

4、技術平臺通用性差

音視頻作為主要的學習資源形式，要經過特殊的壓縮編碼，才能以流媒體的形式在網絡上傳輸。各平臺采用的流媒體方案不同，對客戶端插件的要求也不同，學員的體驗效果就存在差異。如“山東干部學習網”要求客戶端播放器為WindowsMediaPlayer，瀏覽器為IE7.0，操作系統為WindowsXP，技術平臺的局限性顯然打擊了學員的學習熱情。

本文在堅持“以用戶為中心”的現代教育教學理念下，通過對干部學員的學習需求和特點進行分析，以網絡學習模式的構建為主線，借鑒優秀的平臺技術和管理經驗，提出建設面向對象的干部網絡教育平臺。平臺選用FlashMediaSystem流媒體解決方案，客戶端無需做特定配置，通過瀏覽器即可實現點播、直播，從操作流程、學習資源、網絡速度等方面提供良好的用戶學習體驗。干部網絡教育平臺的建設不僅是課堂教學的有利補充，也使得個性化自主學習成為現實，在探索新型教學模式及課堂教學改革方面具有積極意義。

二、面向對象的干部網絡教育平臺設計

1、網絡學習流程的設計

根據對干部在線學習現狀的調研，我們發現主要有兩大類對象：具有明確學習任務的對象和尋找感興趣內容的對象。各地人事部門會定期組織干部進行有目標的網絡學習，他們通常具有明確的學習內容、學習要求，平臺要對該類用戶提供跟蹤管理機制，需要該類用戶進行基本信息的注冊，每次學習時要登錄到平臺中，我們稱之為“注冊用戶”。除此之外，還有一些黨員干部沒有明確的學習任務，只是在平臺上尋找各種資源以提升個人工作能力，他們對感興趣的資源會分配較多的學習時間，我們稱之為“游客用戶”。這兩類用戶學習的任務不同，我們提供的管理策略也不同，自然網絡學習的流程就不同，如圖1。

對于注冊用戶，平臺在其注冊時記錄他們的學歷、專業、職務、崗位、培訓期數、興趣等信息，用戶登錄后平臺根據注冊信息自動推送學習資源。用戶可以從推送的資源中進行選擇性學習，平臺會記錄學習內容、資源使用時間、使用次數等過程信息，如果在推送資源中未發現學習目標，平臺會提供全文檢索功能，根據關鍵詞檢索到目標學習資源。在學習過程中，每個資源還提供評價功能，用戶可進行打分及資源評價。平臺收集學習過程信息、資源使用信息、資源評價信息，建立針對性的數據模型，通過有效的數據分析手段對資源進行屬性和權重標志，優化個性化學習資源推送的結果。

對于游客用戶，用戶可以在平臺首頁的“最新資源分類推薦”、“精品資源分類推薦”中尋找自己感興趣的內容，如果未發現目標，可以使用資源檢索功能進行簡單的主題檢索，對感興趣的資源進行學習。平臺通過Cookies信息記錄資源使用的時間和次數，這將影響到“精品資源分類推薦，中的資源排序。

2、平臺總體架構

我們以服務應用為目的，以業務流程為內容，以技術支撐為手段，設計干部網絡教育平臺的總體架構（如圖2），架構以分層、分模塊的形式為我們說明每個層面需要做的工作。

對學習對象和學習流程進行分析的基礎上，以何種手段呈現我們提供的學習資源是平臺建設需重點關注的問題。視頻點播與網絡直播是當前干部網絡學習的主要手段，我們設計平臺中的點播資源以優化的資源分類目錄樹結構形式呈現，這樣用戶可以根據需求點播自己感興趣的資源，而會議、報告、活動等現場實況通過網絡直播的形式傳輸出來，以便于不在現場的用戶能夠及時了解活動內容。

三、流媒體關鍵技術分析

在數據網絡上傳輸媒體流，需要解決從音視頻源的編碼／解碼、存儲，到網絡端的媒體服務、媒體流傳輸，到用戶端的播放等一系列問題。目前，主流的流媒體服務器有：微軟的WindowsMediaServer，RealNetworks公司的HelixServer，QuickTime公司的QuickTimeServer和Adobe公司的FlashMediaServer（簡稱FMS），其比較分析如表l。

1、音視頻源編碼／解碼

從流的角度來講，流媒體技術要求音視頻壓縮不僅是高效的，還必須是碼率可調整的，即音視頻數據只壓縮一次，但可以多個幀率、空間分辨率或視頻質量進行解碼，這樣數據在進行傳輸時就能根據網絡帶寬的變化進行一定的調整，從而使一個碼率可調整的碼流支持所有用戶。

MPEG是運動圖像壓縮算法的國際標準，通過減少運動圖像中的冗余信息達到壓縮目的。MPEG-4是以多媒體應用為主要目標，采用基于內容的可精細擴展壓縮編碼方法，在交互性、帶寬自適應性、抗誤碼性、高效壓縮等方面具有很大優勢，MPEG-4既提供了DVD級的圖像質量，文件又大大減小，適合于網絡視頻的傳輸與應用。

H.264是由JVT組織提出的下一代視頻壓縮編碼標準，同MPEG-4一樣，H.264也是基于塊的混合編碼，但它采用了一些技術改進，如通過幀間預測和運動補償消除時域冗余，經過變換編碼消除頻域冗余等，這些技術大大提高了編碼性能，其壓縮效率是MEPG-4的2倍左右。H.264因其高壓縮性和高可靠性已成為網絡流媒體普遍采用的格式。

2、媒體流傳輸的質量控制

流式文件網絡傳輸的質量直接影響著整個流媒體應用系統，它不同于傳統的TCP技術，有專用的傳輸協議系統。

（1）實時傳輸協議RTP

RTP通常是在一對一或者一對多的情況下傳輸數據流，根據時間信息實現流的同步。RTP與HTTP、FTP不同，后兩者可完整地下載整個流媒體文件，而RTP是以恒定的速率在網絡上傳輸，客戶端按照這種速度接收數據，當媒體畫面播放過后，一般不可以再回退重復播放。

（2）實時流協議RTSP

RTSP協議是一個應用層協議，主要用于控制實時數據的發送，其本身并不傳輸數據，必須依賴于下層傳輸協議RTP、TCP或UDP等。RTSP與RTP最大的區別在于RTSP是雙向實時數據傳輸協議，允許客戶端向服務器端發送請求，提供諸如播放、暫停、快進等多個交互式操作。

（3）媒體服務器協議MMS

MMS協議是微軟公司定義的用來訪問及接收WindowsMedia服務器中ASF文件的協議，廣泛用于MicrosoftMedia的流媒體服務器。MMS會話使用TCP連接發送和接受媒體控制命令，使用UDP或TCP連接分流數據。

（4）實時消息傳輸協議RTMP

RTMP協議是建立在TCP協議或者輪詢HTTP協議之上，是一種專門在客戶端和服務器端高效傳輸視頻、音頻和數據的一種TCP／IP協議。RTMP協議就像一個用來裝數據包的容器，這些數據可以是SWF格式的數據，也可以是FLV中的音視頻數據。

在流媒體傳輸協議領域，開放的HTTP、RTP、RTSP和RTMP協議族是跨平臺的唯一選擇，MMS協議顯然不具備跨平臺的能力。因此，目前一般采用RTMP協議來傳輸控制信息，用RTP、RTSP等網絡協議傳輸實時流媒體數據。

3、客戶端播放方式

通過表1中的客戶端播放方式的比較分析可以看出，前3種技術具有明顯的排他性，特別是客戶端播放器要選擇專有軟件，這不僅會造成資源浪費、系統冗余，同時由于多個播放器的兼容問題還可能造成程序沖突，影響整個系統的穩定性。而FMS采用的是FlashPlayer，FlashPlayer是世界上使用最廣泛的軟件平臺，覆蓋超過所有互聯網終端的98％，并且能夠跨操作系統和瀏覽器運行，解決了其他流媒體系統挑選播放器的問題。FLV視頻具有壓縮率高、文件體積小、加載速度快的特點，在保證圖像質量的前提下，對服務器負載和網絡帶寬壓力較小，適合網絡傳輸和觀看；除此之外，一般FLV包在SWFPLAYER的殼里，可以很好地保護原始地址，使得用戶不容易下載，起到保護版權的目的。

縱觀對關鍵技術的分析可以看出，FlashMediaSystem在媒體編碼壓縮算法、網絡傳輸協議以及客戶端播放程序的選擇方面能夠真正做到跨平臺、跨媒體，具有更好的通用性。根據本平臺視頻服務即時性和用戶多樣性的需求，選用FlashMediaSystem作為流媒體解決方案。

四、基于FMS的干部網絡教育平臺實現

如圖2中“業務平臺”所包含內容。首先，平臺要進行內容節目源的采集，包括點播內容和直播信息：其次，對采集到的資源進行加工處理，形成完整的資源頁面：再次，這些資源頁面推送或分發到用戶端供用戶學習；最后，在用戶學習過程中提供全文檢索、資源評價及資源推送等支持服務。

1、音視頻資源采集

干部網絡教育平臺上用于點播的音視頻資源來源渠道主要有：一是購買的時評、講座、報告等音像資料，這類資源大多存儲在VCD或DVD光盤上；二是錄制的中央黨校遠程課程，以MPG文件存儲在本地磁盤上：三是我校錄制的精品課程，以AVI文件存儲在本地。.mpg、.avi、.vob等文件體積較大，不適合在窄帶網絡上傳輸，需要在不影響視頻清晰度的情況下，轉換成適合窄帶傳輸的流媒體格式。本平臺采用的FLV壓縮編碼是在JoboshareVideoConverter基礎上二次開發的，能夠支持主流視頻格式間的自由轉換，相關參數如表2。

平臺中的“視頻庫”模塊，實現對音視頻資源的采集管理。上傳本地存儲的MPG、AVI文件，選擇上傳文件的發布點并編輯文件基本信息，系統會自動調用FLV壓縮編碼程序進行轉碼工作，轉碼完成后將生成的FLV文件存儲在發布點下，音視頻資源庫中相應記錄文件的名稱、大小、播放長度、創建時間等信息，這樣就完成了音視頻資源的采集工作。

平臺通過“自動直播存儲模塊”實現電視直播、錄播及課堂直播。我們架設采集工作站并配置Osprey高性能音視頻采集卡，在采集有線電視信號的同時進行編碼處理，將模擬信號轉換為H.264視頻流存儲到本地或輸出。目前已接入中央綜合、中文國際等8路電視信號，接入禮堂、學術交流中心、多媒體教室等4路課堂信號，相關參數如表3。

除此以外，平臺對于同一音視頻節目源，提供多種采集壓縮策略，可設置64K－128K、128K－256k、300K、500K等不同碼流。這樣，用戶在學習或收看節目時，平臺會根據用戶的實際帶寬情況自動選擇適合的碼流進行播放，對不同接入環境的用戶都具有良好的適應性。

2、內容管理系統

“視頻庫”里存儲了大量的音視頻資源，這些資源要以有意義的方式提供給用戶，還需經內容管理系統的加工制作。內容管理系統能夠實現對各種非結構化或半結構化資源的采集、管理、利用及傳遞，并將這些內容有機地集成到結構化數據的智能環境。視頻點播、網絡直播內容都需要通過網站頁面的方式進行資源推送，內容管理系統在應用視圖上接收信息發布的輸入，將文字、圖片、視頻、音頻、FLASH等存儲在數據庫或物理文件中，而頁面的設計存儲在模板里，通過將內容與設計分離的方式實現對資源的靈活管理。

平臺通過“模板管理”實現對不同級別頁面的設計管理，如：主頁面、資源目錄頁、資源詳情頁等使用不同的頁面模板，美工人員可以隨時根據需要設計并發布各類頁面模板。采編人員利用“稿件庫”進行寫稿，選擇要發布的資源，并標記資源的標題、時間、主講人、摘要、稿圖、來源、關聯稿件等描述信息，選擇使用的頁面模板，稿件編輯完成后，內容管理系統利用組件以及基于消息的頁面生成機制生成靜態資源頁面。這樣在頁面上加載的音視頻資源及其屬性信息以整體有意義的形式傳達出來。

按照角色分配機制進行內容管理，使得平臺采編人員只需專注于資源的整合及資源的發布，美工人員只需從事專業的頁面設計工作，管理人員則統籌系統搭建和站點運行工作，這種分工負責機制不僅能夠建立有效的業務流程，而且使得建設者有精力關注于資源內容本身。

3、內容分發網絡與負載均衡

傳統的Client／Server部署模式，是由服務器根據用戶的請求向用戶發送其請求的媒體內容。這里，干部網絡教育平臺要滿足不同層次不同地域用戶的訪問需求，客戶端數目及訪問量較大，中心服務器會出現帶寬瓶頸、單點故障、可擴展性差等問題，因此必須探索新的部署模式。內容分發網絡CDNt（ContentDeliveryNetwork），是在接近用戶的業務提供點設立若干內容服務器，采用智能化策略將用戶需要訪問的內容及時推送到距離用戶最近、服務質量最好的節點，在各分支內容服務器間實施流量負載均衡，可有效解決由于網絡帶寬小、用戶訪問量大等原因造成的用戶訪問響應速度慢的問題。

平臺部署如圖3，利用虛擬化存儲平臺（VMwareESX）和西校區服務器設備，構建內容分發節點的流媒體緩存服務器，當流媒體系統有多個并發用戶時，根據內容分發策略，系統自動將遠端用戶分發到邊緣節點上，由流媒體緩存服務器提供流媒體訪問。這種基于集中式服務的部署模式能夠加速流媒體分發，實現直播、點播等業務，也是當前廣播電視運營商提供流媒體業務分發和傳送的主要渠道。本平臺將云計算與內容分發技術相結合，可以優化資源及服務提供的效果，提升干部網絡教育平臺運行水平。

4、網絡學習支持

在干部網絡教育中，內容資源的開發為網絡學習準備了條件，而學習支持服務才是網絡學習順利發生和有效達標的根本保證，因此，建立完善的網絡學習支持服務系統才是平臺得以推廣和應用的根本所在。

（1）站內檢索管理

在平臺首頁及目錄頁中呈現的資源畢竟是有限的，要從海量的學習資源中找到我們感興趣的，必須借助資源檢索工具。利用平臺存儲的資源標題、關鍵字、主講人、專業、時間、內容等結構化數據，進行基于數據庫的站內檢索。通過web檢索入口，平臺提供簡單檢索、模糊檢索、組合檢索等多種檢索機制，由于站內檢索的數據容量有限，加之數據索引等機制引入，因此檢索速度快，查準率高。

（2）資源評價管理

網絡資源評價有一套完整的體系，而針對于該平臺來說，用戶對資源質量最有發言權。平臺建立資源評價管理機制，注冊用戶學習完某一資源后，要對資源進行打分評價，系統記錄分值情況，并進行綜合比較，根據打分評價的結果進行資源推介。游客用戶以及未進行學習的注冊用戶都無權進行資源評價，這樣在一定程度上保證了打分結果的公正性。

（3）個性化學習資源推送

平臺除了記錄注冊用戶的基本信息外，還通過用戶日志記錄所有訪問序列，包括：學習內容、學習時間、資源打分情況等，這些代表了用戶感興趣的事務，平臺通過數據挖掘技術將這些事務轉化為知識，從網絡資源庫中向用戶推送個性化學習資源。

五、結論

本文提出的干部網絡教育平臺是在充分尊重“以用戶為中心”的現代教育教學理念下，在調研分析用戶學習需求和學習特性的基礎上，以構建符合干部網絡學習的模式為主線，選用成熟、適用的流媒體解決方案構建的。平臺集中了多渠道優秀的網絡教育資源，進行資源預處理后通過點播、直播以流媒體形式提供給平臺用戶，分角色設計的網絡學習流程使用戶獲得良好的學習體驗。

本平臺在網絡學習支持服務方面已做了相關探索，建立了資源檢索、評價及推送機制，但是這些應用在學習者、管理者與資源上的互動還不夠。學習者是網絡學習的主體，資源是網絡學習的對象，資源的質量如何，學習者最有發言權，因此本平臺下一步的研究重點是深化三者問的互動機制，挖掘學習日志中對資源推薦有影響的有效因素，優化資源推送的效果。干部網絡教育平臺的建設不僅是課堂教學與培訓的有利補充，也使得個性化自主學習成為現實，推動網絡教育在新型教學模式及課堂教學改革方面的作用。