多校區視頻交互教學系統的構建和使用分析

【摘 要】隨著高校教育網的發展，大學校園的拓寬，需要引進一種新的教學系統來方便師生的教學工作。本文介紹了復旦大學多校區視頻交互教學系統的建設和使用，并且通過調查問卷方式總結了師生對于該系統的認可和不足之處，為今后的進一步發展提供了必要的依據。

【關鍵詞】交互教學 組播 調查問卷

一、發展視頻交互教學系統的背景

進入21世紀以后，隨著我國大學校園的發展，以前規劃的校區已經遠遠跟不上學校的需求。而城市的開發已經阻礙了學校的主校區向周邊的拓寬能力，于是很多學校只能在遠離主校區的地方建設分校區。校區之間的距離和大學普遍開展的通識教育之間產生了很大的矛盾，這就需要一種新的教學系統能夠解決這種空間距離造成的阻礙。通過分析教與學的需要，我們認為這套新系統應該要具備下面幾個功能：

1.能夠將教師現場授課視頻和音頻傳送到其他校區教室實現實時直播授課，視音頻要同步，聲音要清晰；

2.通過系統服務器的控制， 能夠按需設置某教室為教師端或學生端；

3.學生和教師之間建立視頻連接，實現教師實時答疑；

4.管理人員能夠通過監控系統實時觀察各個校區的系統和收看情況，并且能通過該系統遠程協助。

二、構建多校區視頻交互教學系統

2008年，我們和某公司根據上述的功能分析，設計了一套多校區視頻交互教學系統。該系統是在原有的錄播系統的基礎上增加了交互教學功能。新的系統主要是由課程錄播系統、流媒體服務器、網絡視頻服務器和后臺監控服務器等四個部分組成。

（一）課程錄播系統

課程錄播系統主要是由全自動錄播操作臺、全自動錄播編輯機、圖形圖像工作站、輸入/輸出及多媒體設備和超聲波定位系統構成。

（二）網絡視頻服務器

網絡視頻服務器是一種對音視頻數據進行編碼處理并完成網絡傳輸的專用設備，從而實現遠程監控的功能。由于它具有獨立完成網絡傳輸功能，不需要另外設置計算機，故其能實現簡單的IP方式組網，是傳統的模擬監控所無法實現的。每部網絡視頻服務器具有網段內唯一IP地址，通過網絡連接方便對該設備（IP地址）進行控制管理，也即通過IP地址識別、管理、控制該網絡視頻服務器所連接的視頻源。根據這些體特點，本系統中，網絡視頻服務器用來提供后臺監控服務器的畫面、上課實時交互的視音頻和上課前準備直播的畫面。

（三）流媒體服務器

流媒體服務器的主要功能是以流媒體傳輸協議（RTP/RTSP、MMS、RTMP等）將視頻文件傳輸到客戶端，供用戶在線觀看；也可從視頻采集、壓縮軟件接收實時視頻流，再以流媒體傳輸協議直播給客戶端。本系統利用流媒體服務器的第二個功能將主講教室的上課視頻實時直播給各個分校區。而流媒體向外播放的方式有三種：單播、廣播和組播。因為組播具有節省服務器負載和不受客戶接入端帶寬的限制，所以我們決定采用組播的方式進行直播。但是因為組播沒有糾錯機制，發生丟包錯包后難以彌補，網絡不暢就會造成拖屏的現象，所以課前可以使用MCastTest20這個軟件來進行組播丟包率的測試，該軟件包括發送端和接收端，可以設置不同的組播地址、端口、帶寬和測試包尺寸。由于本系統每個校區的教室中都有錄播系統，都能錄制出流媒體視頻文件，我們可以通過流媒體服務器選擇發送的流媒體源來設置教師端。根據這個原理我們設計出一套流媒體源的選擇軟件，根據實際課程的安排，通過這套軟件設置哪間教室提供流媒體源（教師端），哪間教室需要接受這些流媒體（學生端）。

（四）后臺監控服務器

考慮到人工利用效率的問題，我們只是在一個校區設置了后臺管理中心。而對于其他校區系統的管理，我們主要通過后臺監控服務器。該服務器不僅有監控管理的功能，還能開啟和關閉其他校區的多媒體設備。

三、多校區視頻交互教學系統的應用

自從該系統2008年下半年投入使用，通過前期開展大型講座的測試，我們摸索出一套該系統的應用流程。目前主要投入到本科生通識課程的教學中來。

（一）課程的編排

每個學期開始前，學校教務處會選擇一些廣受歡迎名師的通識教育課程作為交互教學課程，這些課程會固定安排在設有多校區視頻交互教學系統的教室里，各校區學生根據就近原則進行選課。

（二）老師和助教的培訓

分校區收看端的學生管理主要是由助教負責，正式上課前一周，我們會把助教集中起來進行培訓，主要講解系統的基本操作和一些常見問題的處理。如學生端提問需要助教在教室電腦上敲擊F1等。第一周的上課前，我們工作人員也會告知老師該系統的注意事項：教師講臺站位和鏡頭切換的關系、鼠標點擊和分校區學生端收看到PPT內容的關系和話筒如何開關。

（三）后臺管理

后臺管理人員會提前半個小時開啟系統，開啟后初步觀察各校區系統運行情況，同時根據課程安排設置教師端和學生端，打開學生端收看軟件，進入準備直播的狀態。

（四）正式上課

上課鈴聲打響后，工作人員在后臺摁下錄制鍵，學生端收看軟件進入正在直播狀態。根據預設策略，分校區學生端能及時收看到老師的PPT或黑板內容。分校區學生端如果有問題可以通過敲擊鍵盤上F1鍵進行提問，這時教師電腦上右下角會出現一個對話框，對話框上會顯示是哪個校區的學生提問，老師通過對話框上的同意/不同意鍵選擇是否和該校區學生進行互動。如果老師選擇同意，教師電腦左上方會出現分校區的畫面，分校區學生可以通過錄播系統上的鵝頸話筒與老師進行“面對面”交流。

四、師生使用反饋

為了了解教室學生對該系統的意見，我們專門制作了調查問卷，從課程教學方式、系統使用和助教管理三個方面征求，最后共收到有效問卷50份（老師11份，學生39份）。匯總結果如下：

（一）所有的師生都認可這套系統的穩定性，45.5%的老師都認為這樣的教學方式很好，而肯定這樣教學方式的學生超過了總數的89%。有超過36.7%的老師知道所有的功能，大部分老師只知道“跨校區提問”以及“在線收看”功能，不知道“課程錄像”這一功能。另一方面，超過46%的學生說出了這套系統的所有功能，剩下的學生中有超過80%不知道“課程錄像”這一功能。

（二）超過72%的教師及超過69%的學生認為，此套系統可以方便師生，并加大各校區間的交流；而36.4%的教師以及41%的學生甚至認為，其他的通識課程也完全可以嘗試這套系統。另外，超過54%的老師以及69%的學生認為“名師講座”“專題報告”等學習交流活動也可以通過這套系統進行。

（三）本學期各校區助教都能認真負責地履行他們的職責，總體滿意率超過87%。而對于突發狀況，也能令人滿意地解決，滿意率達到69%。更重要的是，不僅有賴于復旦通識教育網站，助教們也能夠及時傳達教師的信息及通知，不讓分校區的同學感到不便，滿意率超過74%。

通過分析調查問卷，我們發現還存在一些亟待解決問題，例如由于網絡不穩定造成的卡屏現象，由于老師和助教每學期的更新造成他們對系統功能了解不多等。

五、未來發展趨勢

由于影響本系統運行的最大因素就是網絡問題，而目前我國正在加大對于高校和中小學網絡建設的投入，通過建設教育系統內的交互教學系統，可以部分解決我國高校中小學師資分配不均的矛盾。

目前我國網絡用戶不斷的增長，目前中國已經是全球網絡用戶最多的國家，網絡帶寬也不斷的增加，通過交互教學系統，可以讓學校教育資源更好地為社會服務。

【參考文獻】

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