基于WiFi的實操場景高清傳播輔助教學裝置

【摘要】本文實現一種先進、便捷的輔助實踐教學工具，基于WiFi的實操場景高清傳播裝置將教員的實際操作演示場景實時、高清地傳播到每個學員的移動終端，既能減輕教員的勞動強度，也能改進學員的學習效果，屬于教學工具的革新。

【關鍵詞】基于WIFi 實操場景 教學裝置

【基金項目】全國教育信息技術研究課題（立項號：136240999）。

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）31-0232-01

實踐教學是各類教學活動中至關重要環節，教員在面授演示實際操作技能過程中，一般采用圍觀方式，學員分組進行，教員需重復多次演示講解，一方面這種重復勞動導致教員勞動強度過大，另一方面，學員集中圍觀，在人數過多情況下，學習效果不佳，特別在大規模集中培訓、實訓的情況下，這種矛盾特別突出，多年的教學實踐總結，認為很有必要開發一套較好解決此矛盾的輔助實踐教學工具。從問題的需求來看，就是要將教員的操作演示場景成像為畫面通過數據傳輸網絡傳播到目前基本上人手一臺的移動終端（手機）顯示，但為了保障較好的學員體驗效果，要求傳輸的畫面播放流暢，分辨率高，同時最好能實現客戶端自適應，能根據終端的網絡環境及軟硬件配置條件，自適應的改變碼流參數，從而滿足系統的用戶滿意率。

“3G實景課堂”采用3G無線視頻傳輸技術將遙遠的生產現場搬進教室，將作業現場實時引入課堂，給學生創建身臨職場的職業氛圍，解決了傳統課堂與生產現場不能同步、互動的問題，該技術我院已申請獲取專利。該技術的缺點在于由于視頻數據量大，3G網絡傳輸數據的成本較高，適用于遠程傳輸場景。針對在局部范圍內，采用WiFi無線數據傳輸方式，可以很好地解決“3G實景課堂”工具成本太高的問題，同時又能很好地解決目前集中實操作演示教學中存在一些突出問題，例如，教員在面授演示實際操作技能過程中，一般采用圍觀方式，學員分組進行，教員需重復多次演示講解，一方面這種重復勞動導致教員勞動強度過大，另一方面，學員集中圍觀，在人數過多情況下，學習效果不佳，特別在大規模集中培訓、實訓的情況下，這種矛盾特別突出，多年的教學實踐總結，認為很有必要開發一套較好解決此矛盾的輔助實踐教學工具，有著廣泛的應用價值。

本裝置分為教員端和學員端兩部分。學員端在通用手機上即可實現，只需安裝輔助教學裝置的客戶端，其提供了相機控制與視頻播放的用戶接口，通過WiFi無線網絡，即可連接教員端，從而可實時觀看通過高清相機獲取的教員操作演示場景。圖中①為用戶發出的相機控制命令，如拍照、錄視頻、應用圖像效果、配置暴光度、調節靈敏度等操作，通過TCP/UDP協議把這些控制信息從學員端傳到教員端。圖中②從教員端傳到學員端的數據流，視頻數據流傳輸采用RTST/RTP協議，傳輸前需在教員端對用高清相機獲取的數據進行編碼（H.264），在學員端對接收的視頻流數據進行解碼后播放。教員端安裝動態主機配置和訪問點服務，實現學員端通過WiFI訪問教員端，同時可實現IP地址的自動設置。針對視頻傳輸場景，用戶體驗的舒適度是十分重要的，為了達到理想的用戶體驗效果，可在教員端根據當前網絡質量狀況，自適應調整編碼參數，實現質量感知的視頻傳輸。

作者簡介：

周啟亞，1980年生，湖南湘鄉人，副教授，高級工程師，主要研究方向：信息安全，機器視覺，鐵道信號。