高校跨平臺可視化綜合管理系統設計

程海波 李俊峰

摘要：全國高校因發展水平的不同，對于信息化建設的投入也有差別，但是各個高等院校多年以來基本上都將多媒體教室建設作為學校信息化建設的重點。本文主要論述了在多媒體教室建設過程中如何將異構的各個子系統通過架構設計實現統一管理和維護，最終實現直接為一線教師、學生服務，全方位推動教學設備管理、教學過程管理和教學資源管理的改革，幫助學校促進教學環境的改善和提升、教學手段的革新和教學質量的提高。

關鍵詞：可視化;多媒體教室;統一管理;異構平臺

中圖分類號：TP27? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0219-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 研究背景

隨著知識經濟和知識社會的發展，目前全球已經逐漸已進入以IT信息技術為核心內容的知識經濟時代，在當今的社會信息技術已經開始引領著全球經濟與社會發展的創新和變革。中國在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中就非常明確提出“信息技術對教育發展具有革命性的影響，必須予以高度重視”。在這輪以信息化為核心的創新和變革中，高等教育也必須并正在發生的改變，利用信息化手段發展現代教育是必由之路。在新形勢、新挑戰、新任務面前，所有的高校信息化工作者和教育管理者都必須清楚的認識信息化建設的重要性和緊迫性。全國高校因發展水平的不同，對于信息化建設的投入也有差別，但是各個高等院校多年以來基本上都將多媒體教室建設作為學校信息化建設的重點。但是我們都知道多媒體教學是隨著計算機技術、網絡技術、數據技術不斷變化發展的，全國高校基本上都在探索研究應該用什么樣的方式來實現教育管理現代化、教學手段多樣化、教學設備智能化。

2 研究現狀

根據國內目前多媒體教學的研究情況，我們知道此類的研究已經開展了有很多年，并且也有了一定的成果和經驗。 為此對于國內多媒體教學研究的現狀要進行一定的分析，這樣能夠比較好的借鑒國內已有的成果同時避免出現不必要的失誤。

與傳統的多媒體教學研究不同，本次課題內容中不僅僅只關注單獨的多媒體教室的建設， 重點是如何將多媒體教室和教學資源進行整合，如何將教室內的多個異構的獨立系統統一管理，發展成為以資源庫為核心的可視化綜合管理平臺。本論文所研究的可視化綜合教學管理平臺是在傳統的多媒體教學系統的基礎上集標準化考場、常態化錄播和軟件教學平臺等技術的綜合平臺。

3 研究內容

本論文的研究內容是基于江西中醫藥大學的可視化教學管理系統的項目來進行的。

江西中醫藥大學目前共有5棟教學樓其中在用的165間多媒體教室，其中有18間語音室、7間計算機房為學校公共機房、6間實踐實訓教室、9間PBL研究性教學教室，除此之外在圖書館有建有1間報告廳和1間神曲廳（大禮堂）。以上所述的教室都具有學校的教學相關功能，因此需要進行統一規劃建設，需要對教室內的所有設備大道集中自動控制，并對教學環境進行改造，實現可視化教學管理平臺的統一管理，使得每一個教室達到標準化考場、常態化錄播、主動式教學教室、研究性教學等異構功能。

江西中醫藥大學的綜合可視化管理系統建設遵循“先進、實用、安全、可靠、經濟、易擴展、易維護和高性價比”的相關原則。在系統設計時關鍵是要建立相關標準，特別是各異構系統之間的控制和相關通訊接口必須符合統一的互聯標準及技術協議的要求。同時綜合可視化管理系統還要具有學校課堂錄播、互動教學應用，在線輔導課程應用等功能，隨著互聯網的發展學生智能手機的普及，該平臺要能夠支持網絡的直播、轉播、點播、傳送、發布、管理、評價、公共課、教師技能提升等多種功能，方便學生學和老師教。

本系統的建設，目的是直接為一線教師、學生服務的，同時能夠大大減輕多媒體教學環境管理和維護人員的工作量，又能夠為教學管理和質量評價人員提供一個統一軟硬件平臺，實現全方位推動教學設備管理、教學過程管理和教學資源管理的改革，幫助學校促進教學環境的改善和提升、教學手段的革新和教學質量的提高。

項目通過在教室安裝網絡中控、攝像機、編碼器、IP電話、拾音器，采集各個教室的音視頻信號，通過網絡上傳到管理中心形成標準化考場、可視化教室、常態化錄播教室、主動式教學教室、研究性學習教室等相應的功能教室;在管理中心配置相應的顯示大屏、管理軟件、資源軟件、教學評價軟件以及教學專網等形成整個教學智能化的系統平臺。并且通過和學校教務系統、網絡學習平臺、身份認證、一卡通的對接，實現教學資源的高度整合。

4 可視化綜合教學管理平臺的功能分析和設計思路

4.1 功能分析

根據可視化綜合教學管理平臺的需求分析和設計思路，整個平臺的功能設計如下圖所示：

4.2 設計思路

本項目的建設思路是解決以往在多媒體教室建設過程中各個系統相互割裂開來，無法統一使用和管理的問題，同時全方位推動教學設備管理、教學過程管理和教學資源管理的改革，真正實現打通教室內的各個異構系統，促進教學環境的改善、教學手段的革新和教學質量的提升。

整個系統依托學校強大的網絡，每一個教室音視頻都通過網絡匯集到中心服務器群，在教學管理中心統一調度管理，形成一個基于網絡的大型可視化教學管理系統。

用戶使用不同的終端，通過瀏覽器訪問統一的Web應用平臺，Web應用平臺根據用戶不同的請求協調下面各種不同功能的服務器回應用戶的請求。前端各種教室通過網絡將各自的媒體流推送到不同的服務器，各種功能不一樣的服務器之間由Web應用平臺的底層中控服務來統一調度，合理安排資源。應用流程圖如下。

江西中醫藥大學標準可視化教室共計196間，62間作為常態化錄播教室使用，可視化教室系統前端攝像機與錄播系統共用，126間教室作為可視化教室并具備標準化考場功能，并加裝老師定焦攝像機接入標準化考場系統。在中心機房部署一套流媒體協議轉換服務，把標準化考場服務器獲取到的所有媒體流全部轉換為錄播系統的媒體流，并不影響到標準化考場系統的原有構架和使用。

江西中醫藥大學此類教室共計62間，每間配置一臺嵌入式硬件編碼器采集老師授課電腦VGA、老師高清視頻，通過網絡把相關視頻媒體流推送到服務器提供給用戶使用;學生攝像機共用標準化考場高清攝像機，老師攝像采用云臺攝像機，并配置老師圖像跟蹤系統實時跟蹤拍攝老師上課的場景;整個教室覆蓋4只指向性麥克風收集老師和學生的聲音，后端使用智能混音器來優化聲音效果。真正做到老師學生不佩戴任何物品的常態化教學。

5 測試及使用情況

江西中醫藥大學可視化綜合教學管理平臺歷經一年多的施工和調試，目前已經正式的投入使用，截止到2018年12月底，共實現21494門課程的錄制工作，保存可供老師和學生點播的視頻資源398TB，通過本平臺制作MooCs課程5門。整個系統運行和使用狀態良好，基本上達到了設計方案中所需的功能要求。

6 展望

江西中醫藥大學目前正在進行“智慧校園”的建設工作，通過云計算、物聯網、大數據等先進的技術手段通過對信息的多層次處理，對學校教學、科研、管理、生活、文化等各方面需求做出智能響應，智能化服務，提高學校教學科研水平、管理效率和社會服務能力。具體表現為無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的校務治理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活。而可視化教學管理平臺將作為智慧校園的一部分為學校的教育現代化提供好的基礎。

參考文獻：

[1] 姜艷玲.運用多媒體教學課件優化課堂教學[J].中國電化教育，2001（6）.

[2] 金智勇，盧子洲.可視化多媒體教室網絡群控系統的組建實踐[J].電化教育研究，2009（8）.

[3] 孫東陽.多媒體教室用戶人機界面研究[J].電化教育研究，2010（6）.

[4] 吳華，趙敘，武艷.數字多媒體課件的設計與應用探究[J].電化教育研究，2009（8）.

[5] 謝盛嘉.基于數字化校園的多媒體教室綜合管理系統[J].現代計算機：專業版，2010（1）.

【通聯編輯：唐一東】