IP網絡視頻會議系統及其在遠程教育中的應用

蘇州絲綢中等專業學校 王琪華

一、引言

隨著我國社會與經濟的快速發展，人們對于受教育的要求越來越高，教育的規模越來越大，傳統的學校教育模式和教學方式已經不能很好地滿足人們的需求。這為遠程教育的發展帶來了新的機遇，同時也提出了更高的要求。

目前，現代遠程教育系統的模式主要有三種：(1)基于廣播電視的實現方案：系統由主播教室、遠程教室和廣播電視通信網絡組成，多個遠程教室的學生可以同時收看相同主講教師的課程。(2)基于Internet的實現方案：采用瀏覽器/服務器模型，綜合應用Web、ftp、BBS、E-mail等各種Internet服務來滿足教學的需要。此系統是非實時的教學系統，學生可以自主的選擇時間、地點上網，通過瀏覽器連接到Web服務器上瀏覽教學內容、提交完成的作業或向老師提出在學習中遇到的問題。(3)基于網絡視頻會議的實現方案：系統由主播教室、遠程教室和計算機通信網絡組成。主播教室中的教師和遠程教室的學生之間通過網絡視頻會議系統進行實時的教學活動，具有雙向互動性。[1]由于視頻直觀、形象、生動、感染力強，借助于網絡進行信息的傳輸，這對于發展遠程教育，提高教學質量，是一種較為理想的教學系統。

二、基于IP網絡視頻會議的現代遠程教育技術系統

(一)IP網絡視頻會議系統的結構

基于IP網絡視頻會議的現代遠程教育技術系統的結構有多種模式，從整體的架構上看，它們的組成大同小異，其區別主要是傳輸方式的不同，以及多點控制單元(Multipoint Control Unit，簡稱MCU)的不同。基于IP網絡視頻會議的現代遠程教育技術系統結構如圖1所示。

從整體結構上看，基于IP網絡視頻會議系統主要由授課點、控制中心、教學管理中心以及學習點組成。

授課點是教育信息的始發地，主播教室裝有攝像機、話筒等音、視頻采集設備，負責將主講教師的講授信息經過IP網絡傳輸出去。控制中心是系統的心臟，它由多點控制單元(MCU)和視頻會議管理軟件組成，對網絡管理和系統運行起到監控作用。教學資源管理中心主要是負責記錄教學情況，為學生提供必要的學習資源，還可以根據學生的學習需求，實現個別化教學。學習點負責將接收到的信息發送到每個學生使用的電腦上，學生可以通過電腦與教師進行實時的交互，并可以通過網絡尋找到更多的教學資源，實現學習的最優化。[2]

(二)系統功能的實現

基于IP的網絡視頻會議系統采用H.323多媒體通信協議。在主播教室中，當授課老師在講課時，音頻和視頻采集設備，就對現場的實況進行錄制，經過處理后由IP網絡傳輸到MCU，只要在學生多媒體電腦上安裝好系統支持的客戶端軟件，通過IP網絡向MCU進行注冊后，成為其中的一員，就可以參與到系統建立的模擬教室，進行課程內容的學習。學生如果要提問或回答問題，他們的圖像和聲音也會被切換到授課教室和所有其它的學習點。這樣，老師就可以通過視頻和學生進行“面對面”的交流了。

(三)H.323多媒體通信協議

1996年，國際電信聯盟(ITU)制定了H.323標準，涵蓋了各種獨立設備、個人計算機技術以及各種類型的視頻會議系統。它涉及音頻、視頻以及數據在基于IP的網絡上的通信。

基于H.323協議的通信系統由網關、網守、終端、IP網絡以及多點控制單元組成。終端是提供實時通信的客戶端，必須支持軟件控制、編解碼等功能。網關用于實現與非H.323終端的連接。網守執行地址的翻譯、呼叫控制、帶寬控制、域管理等功能。多點控制單元用于支持三點或多點之間的用戶會話。[3]

(四)MCU的功能和作用

多點控制單元(MCU)作為整個系統的中心具有管理功能，支持多個教室同時上課、創建新的課堂和刪除原有課堂等，保證各個課堂之間互不干擾，每個課堂內部構成一個相對獨立的子系統，并對課堂成員及其信息進行管理。同時作為教學組織者控制教學的工具，它在老師和學生的終端建立起一點到多點的聯系，以便于組織者實時監控教學的全過程，及時解決教學中出現的各類問題。

三、基于IP網絡視頻會議的現代遠程教育技術系統的功能和特點

基于IP網絡視頻會議的現代遠程教育技術系統，能夠模擬傳統的課堂教學環境，可以讓學生與教師進行實時交互；可以靈活地調用各種學習資料；通過電子黑板，可以向學生公布授課內容，顯示實驗結果，并可將疑難問題的答案予以公布。從滿足應用需求和系統發展角度來看，基于IP網絡視頻會議的現代遠程教學系統需要提供以下功能和特點：

1.友好的人機交互界面。系統的主要應用對象為教與學雙方，需要滿足不同專業、不同學術層次人員的應用需求，這就需要該系統不僅擁有良好的功能，還需要有大眾化、友好的操作界面，使用戶能在盡可能短的時間內掌握并熟練使用該系統，減少前期的適應時間。

圖1 基于網絡視頻會議的遠程教育技術系統結構圖

2.組播功能。組播是一種基于網絡硬件設備實現的分組廣播的數據傳輸方式。組播數據傳輸時，服務器可以將一個數據包通過網絡硬件設備復制的方法同時分組發送給多個需要接收的客戶端，節目可以在有限的網絡主干帶寬下實現盡可能多的用戶同時在線觀看。組播功能可以較大程度的提高系統使用效率，擴大遠程教育的規模。

3.良好的兼容和擴展能力。由于教學的復雜性和特殊性，網絡視頻會議系統在遠程教育中的應用還不十分成熟。因此要求系統在組建的時候，要充分考慮其兼容性和擴展能力，避免在后期建設中出現重復投資或浪費資源的現象。

4.完善的管理、控制功能。在整個教學過程中教師要擁有對學生學習的管理控制權限，以保證課堂教學的正常進行。同時擁有完善的管理功能也有助于相關部門對受教育者進行統一管理、規劃，盡可能的讓受教育者享受優質、高效的教育服務。

四、應用基于IP網絡視頻會議系統開展遠程教育的優勢

首先，基于IP網絡視頻會議系統的建設費用、運行成本都較低廉。在我國大部分地區，高等學校的局域網已經建設并普及，到2005年底，全國已有90%的高校建成校園網[4]。系統的建設是在現有的網絡條件下進行，可以節省網絡建設的費用。

其次，網絡視頻會議系統可有效地提高遠程教學質量。傳統的遠程教育模式中，缺少必要的學習指導和監督，學生的學習依賴于其主動性和自制力，同時缺乏必要的視頻，使學習顯得枯燥無味。基于IP網絡視頻會議系統的遠程教育符合人們的記憶規律。心理學家實驗表明，運用聽覺、視覺以及視聽結合記憶相同的內容，記憶率存在明顯差異，結果如表1所示。

由上表可看出，兼用聽覺和視覺感受器官接受信息，記憶率最為持久，學習效果最好。網絡視頻會議系統很好的利用了這一點，視聽并用，激發了人的學習潛能，提高了遠程教育的教學質量。

五、應用IP網絡視頻會議系統開展遠程教育需要解決的問題

雖然IP網絡視頻會議技術是發展遠程教育的一個很好的選擇，但是由于技術條件的限制，其發展還不夠成熟，在現代遠程教育的應用中還存在以下問題：

1.雖然國家正在進行遠程教育標準化的制定，但是還很不完善，存在著各種系統的兼容性問題。沒有統一的規范標準制約了大范圍的推廣與應用，從而影響現代遠程教育的發展。

2.網絡傳輸速度得不到保證。由于需要傳輸的不僅僅是普通的文字資料、簡單的課件演示，而且有動態的視頻圖像、有聲音等多媒體信息。這些數據流量大，網絡帶寬要求高。因此建設高質量的網絡，是IP網絡視頻會議系統在現代遠程教育中廣泛應用的重要前提。

3.由于我國經濟發展的不平衡，以及地理條件的限制，東西部地區遠程教育的發展水平差距很大，而且西部多山區，很難在西部地區普及這種網絡遠程教育模式。[6]

六、結束語

計算機技術、網絡技術、視頻技術的快速發展與應用，為IP網絡視頻會議技術在現代遠程教育中的應用提供了更廣闊的前景，大力發展和應用，可以促進我國教育規模的擴大和教育質量的提高，利于全民綜合素質的進步，促進人才競爭力的提升，實現教育的跨越式發展。

[1]劉慶祥.網絡視頻會議系統——一種現代遠程教育解決方案[J].荊州師范學院學報,2002,5:116.

[2]楊軍.基于視頻會議系統遠程虛擬教室的探討[J].廣州航海高等專科學校學報,2004,1:46-48.

[3]辛強,張慶.視頻會議技術標準縱覽[J].電腦開發與應用,2006,1:36-37.

[4]底潔.科技司長謝煥忠:教育跨越式發展有賴信息化[OL].http://tech.sina.com.cn/it/2006-02-17/1829844778.shtml.

[5]陳琳.現代教育技術(第2版)[M].南京:河海大學出版社,2002,5.

[6]王阿木,趙喜明.視頻會議系統及其在遠程教育中的應用[J].現代遠程教育,2003,2:49-51.