音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學中的應用及建設

王童童

一、引言

信息化時代的到來使我國教育體制發生了深刻變革，我國各大教學機構掀起了多媒體網絡輔助教學的高潮。目前，無論是大學還是中學，多媒體網絡輔助教學開展得可謂轟轟烈烈、如火如荼。然而，在這種現象的背后，有許多值得我們冷靜深思并盡快解決的問題。

二、傳統多媒體網絡教學存在的問題

面對迅速興起的多媒體網絡輔助教學，許多教育工作者和學生在思想觀念上準備不足，普遍存在三種錯誤傾向：

1.高估了多媒體網絡輔助教學的作用。多媒體輔助教學有利于提高教學效果和教學質量，具有生動、豐富、即時反饋等特點，可以激發學生的學習興趣，提高學習效率。能夠按照教學過程給學生提供知識內容，舉例說明，進行演示、反復學習，這更有利于學生對知識的理解和鞏固，提高教學質量。但是，多媒體輔助教學不能主動與學生進行面對面的交互，對學生學習狀態不能監控，缺少學習情感交流，學習過程要求學生主動性高，不能形成有效學習壓力。教學效果和質量相比傳統教學方式提高不大。

2.弱化了課堂實時互動的作用。多媒體網絡輔助教學能夠適應學生個別差異，實現因材施教。大量的資源可以豐富學生的知識，學生可以根據自身的興趣、愛好進行廣泛的學習。但是，使用傳統的多媒體網絡輔助教學會弱化學生與教師的實時互動溝通，缺少教師針對學生學習特點的專門性教育。

3.課件內容和質量不高，更新不及時。傳統的多媒體網絡輔助教學教材來源主要分為兩部分，一部分為出版社配套多媒體課件，一部分為授課教師自行制作的多媒體課件。其中，出版社配套多媒體課件內容豐富、形式多樣、質量較高，但是更新不及時，難以根據學生實際進行調整;授課教師自行制作的多媒體課件可以根據學生實際進行修改、實時更新，但是素材少、課件表現形式單一。

三、音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學中的作用

音視頻智能交互及分布式管控平臺是一種通過網絡進行信號傳輸的視頻會議系統。該系統通過輸入節點機即編碼器將視頻信號通過H.264編碼轉化為數字信號，通過網絡傳輸至輸出節點機（即解碼器），轉化為視頻信號，傳輸至顯示設備。其中，系統主控設備為云服務器，用戶可以通過B/S構架訪問云服務器，發出控制指令，云服務器將控制信號發送至輸入節點機與輸出節點機，實現信號的定向傳輸，視頻信號傳輸過程中，不再經過云服務器，直接實現點對點傳輸。

分布式系統的特點：1.采用分布式結構設計，每個輸入輸出節點獨立工作，任意節點故障對其他節點無影響，保障系統整體可靠;2.系統主要由分布式輸入節點、分布式輸出節點、網絡交換機組成，設備種類及數量少，可靠性高;3.系統采用可視化控制，可實現局域網及跨地域的遠端控制，使用操控直觀、簡便。4.系統采用權限管理，管理員可以獨立創建和刪除管理用戶，并對控制行為進行隔離，確保系統操作安全。

教學資源的好壞直接影響著教學水平，如何充分發揮優質教育資源作用是解決教育資源相對不平衡的重要手段。音視頻智能交互及分布式管控平臺可以實現相對穩定的互動大課堂，具備兩大特點：一是面對面的教學特點;二是相對穩定的學習時間。1.面對面的教學特點。音視頻智能交互及分布式管控平臺與傳統多媒體教學平臺及遠程教學平臺不同，它互動性更強、實時性更強、代入感更強。傳統遠程教育平臺屬于一對多的單向傳輸平臺，而智能交互平臺具備將音頻、現場實況、電子白板畫面實時、雙向傳送到多個不同物理空間的功能，學生聽課現場、學生提問等均能夠實時反饋授課教師，提高教師與學生的互動。2.相對穩定的學習時間。目前，網絡手段在教學中的運用能夠在很大程度上開放教學環境、豐富教學內容。信息量的極大豐富，使得學生有了更多的選擇的機會，教師的授課內容通過服務器傳輸到網上，學生可以不受時間限制、不受地點限制進行學習。但是，這種方式使學生學習時間碎片化、學習不夠系統。智能交互平臺的應用，相對其他網絡手段，集中優勢教育資源，以教師實際授課為核心，建立一個多點圍繞的互動大課堂，讓學生事先規劃時間，集中到一個具備傳統學習氛圍的虛擬課堂中。使學生擁有一個相對穩定的學習時間。

四、音視頻智能交互及分布式管控平臺的建設

音視頻智能交互及分布式管控平臺的建設分為兩大部分，分別為網絡基礎建設與多媒體系統建設。

1.音視頻智能交互及分布式管控平臺的網絡基礎建設。由于智能交互平臺傳輸多媒體數據種類多，流量大，因此對網絡設施要求較高。網絡基礎建設應當以干兆網絡為主。其中，干線使用光纜傳輸介質，接入交換機層到節點機應使用6類雙絞線。全節點均為干兆傳輸。

平臺網絡基礎建設過程中，應遵循以下原則：

（1）無瓶頸原則。網絡性能和網絡安全性能取決于網絡通信鏈路中性能最低的那部分設備。因此，要求在進行網絡系統設計時，全局綜合考慮各部分性能，不能只注重局部性能配置，特別是交換機配置。

（2）可用性原則。網絡的可用性指可靠性和穩定性。由于音視頻傳輸數據量大，傳輸時間長，要求網絡系統能長時間高負荷穩定運行，因此需要選取技術成熟、應用主流技術、主流品牌的產品。此外，網絡系統的電源供應也很重要。對于關鍵節，如輸人節點、控制節點，可以配置足夠功率的不間斷電源，保障系統正常運行。

（3）實用性與先進性原則。網絡系統設計時應以實用性為主，在選取具體網絡技術時，要同時考慮當前以及未來一段時間內的主流技術。現階段，系統主要運行在基于IPv4或IPv6的千兆星型網絡結構上。

2.音視頻智能交互及分布式管控平臺的多媒體系統建設。智能交互及分布式管控平臺的多媒體設備主要包含信號編碼、解碼設備及相關控制設備。主要設備連接如圖：

（1）輸入節點機：輸入節點機即編碼器，支持VGA、DVI、HDMI等信號輸入，通過內置芯片將視頻信號轉化為H.264格式的數字信號，通過網絡進行傳輸。

（2）輸出節點機：輸出節點機即解碼器，將H.264格式的數字信號通過內置芯片轉化為視頻信號，通過VGA、DVI、HDMI輸出。

（3）云服務器：嵌入式服務器，協調分布式節點機的運行。控制畫面切換等

（4）控制終端：控制終端通過網絡遠程控制云服務器。

五、結語

音視頻智能交互及分布式管控平臺在教學實踐中能夠充分發揮優質教育資源，將地理上分散的小課堂通過系統整合成一個互動大課堂，解決了傳統多媒體教學互動性差的問題，形成了教師為核心，通過計算機輔助教學的高效遠程教育模式。因此，教學中采用音視頻智能交互及分布式管控平臺具有巨大實踐意義。

參考文獻

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