在線教育的建議與設計

李偉健　羅嘉龍　陳建東　蘇煜輝

摘要：在線教育發展如火如荼，筆者通過分析當下在線教育平臺，發現目前在線教育存在著不足。該文以C/S體系結構設計客戶端和后臺服務器，實現用戶在觀看在線教育視頻中標記筆記，筆記共享和拓展知識的及時推送功能。通過該設計，減少當前在線教育平臺“扁平化”的教育模式，防止用戶“被動”觀看視頻，提高用戶學習效率。

關鍵詞：在線教育;現狀;問題

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）02-0130-03

Abstract： The development of online education is in full swing. By analyzing the current online education platform， the author finds that there are deficiencies in the current online education. In this paper， client and background server are designed Based on C / S architecture to realize the function of marking notes， sharing notes and expanding knowledge in time when users watch online education video. Through this design， the current online education platform "flat" education mode is reduced， the user "passive" video watching is prevented， and the user learning efficiency is improved.

Key words： online education; current situation; problems

在線教育其通行概念約在10年之前提出來[1]，如今互聯網的飛速發展，在線教育被越來越多的用戶所接受。本文首先介紹在線教育的定義和現狀，然后分析在線教育的優點：更靈活的時間，更公平的教育。緊接著通過分析當前在線教育平臺，指出目前在線教育的不足之處：用戶難以邊看視頻邊做筆記，筆記很難對應到視頻的相應位置，視頻的拓展性較低。之后針對這些不足，提出本文作者的見解與設計：“立體化”視頻播放器，旨在增強用戶在線學習的體驗，提高用戶的學習效率。

1 在線教育概述

在線教育即通過以互聯網為媒介的教育方式，用戶使用互聯網進行學習，教師則通過互聯網進行知識的傳遞。

2 在線教育的現狀

近年來，隨著網絡技術的不斷提升，我國在線教育得到飛速地增長，人數比例呈現增長趨勢。在2014年中國在線教育用戶規模只有5000萬，而到2018年大致達到14000萬人[2] （圖1）。根據艾媒咨詢數據顯示，預計在2020年中國在線教育用戶規模將達2.96億人。

3 在線教育的優點

在線教育有別于傳統學校的教學模式。在線教育突破了時空的限制，利用互聯網的靈活性，能讓用戶自主把握學習進度、安排好時間，滿足用戶學習的個性化需求。通過對網絡教學視頻的共享，滿足廣大用戶對高品質教育日益增長的需求， 讓用戶享受更好更公平的教育。

4 目前在線教育的缺陷

隨著在線教育規模的不斷增長，越來越多互聯網公司開始建立在線教育平臺。而筆者通過分析市面上的在線教育平臺，以騰訊教育課堂和網易云教育平臺為例，發現當下在線教育平臺存在的不足。

目前在線教育平臺中，平臺以提供教學視頻為主，用戶大多數通過觀看教學視頻進行學習。但單純地觀看教學視頻容易造成用戶的“被動”學習，長時間學習容易導致用戶犯困，學習效率低下，學習效果不佳。原因如下所述：

4.1 用戶難以邊看視頻邊做筆記

在觀看教學視頻時，用戶常常只有一臺設備，而觀看視頻時常常以全屏模式進行觀看，這樣無法對視頻的關鍵知識點做好標記。部分用戶會選擇在后臺開啟記錄型軟件（例如某些筆記軟件）以便記錄視頻重點，但是需要用戶反復地切換軟件，很容易使用戶疲勞，并且耗費時間。

4.2 筆記很難對應到視頻的相應位置

很多知識必須配合視頻老師的講解才能更好地深入了解。若用戶單純在第三方的筆記軟件進行筆記的記錄，在課后復習期間，很難找到筆記對應視頻的時間點。

4.3 視頻的拓展性較低

當教學老師想在視頻中添加有關拓展知識的網址時，常常因傳統視頻的“扁平化”而無法有效地把拓展知識添加到教學視頻當中去，只能把相關知識點放在視頻之外的地方，這樣容易導致用戶在觀看完視頻后忘記這一拓展的知識點。

5 針對當前在線教育的設計

5.1 “立體化”在線教育視頻播放器

針對現在在線教育的“扁平化”缺陷，提出“立體化”在線教育的設計思想。即用戶能在教學視頻中交互，進行筆記的記錄，筆記的共享和拓展知識的及時推送。

通過用戶與視頻軟件的互動，讓用戶在觀看途中能方便地記錄筆記，減少用戶“被動”觀看視頻的情況，提高用戶的學習效率。

5.2 整體設計

整體基于三層C/S體系結構。三層C/S結構是在傳統的C/S結構（客戶端/數據庫服務器）基礎上添加一個或多個中間層（中間層服務器和數據庫服務器合稱為后臺），客戶端負責顯示與用戶交互的界面及少量的數據處理工作。客戶端將請求提交給中間層服務器，中間層服務器進行相應的業務處理，再將處理結果反饋給客戶端[3]。

隨著電腦和平板的普及，C/S體系結構能讓用戶更好地體驗服務，能夠實現復雜的應用構造，能讓用戶做更加具體，更加清晰的筆記，并且能在本地更快地處理好數據，減少服務器負擔。

客戶端負責顯示視頻內容并且實現筆記內容標記的功能，生成配置文件并上傳至服務器。通過安裝客戶端，即使在網絡不佳的情況下仍能讓用戶有較良好的體驗，甚至能在沒有網絡的情況下，通過本地緩存，仍能觀看視頻，記錄筆記或者查詢筆記。

中間層服務器負責第三方視頻網站的接入，提供視頻數據流，處理用戶配置文件的上傳與下載以及包含對數據庫服務器的操作。

數據庫服務器主要保存用戶信息和用戶筆記的配置文件相關信息。

由于視頻數據可以由第三方視頻教育平臺提供。第三方視頻教育網站只需要提供視頻數據，而筆記等數據則存儲在后臺服務器上。這種“分離”方式能讓各個教學網站的用戶使用，提高這一功能的推廣率。

5.3 客戶端設計

客戶端類似于普通的視頻播放器，但是在其中加入更多的功能（圖2）。在全屏模式下，左側有選擇做標記的符號，右側有輸入框可對標記進行注釋，而下方可以對視頻的進度進行標記，標記書簽。

用戶觀看視頻時，當看到重點時，可以移動鼠標到屏幕左側，此時視頻將暫停播放，屏幕左側會彈出標記框，供用戶選擇（圖3）。

用戶選擇標記后可以拖動該標記到想要標記的地方，在某處停留極短時間后將以該位置進行標記，繼續拖動鼠標將對標記進行放大，完成標記后在標記的右上方和中上方會有個小叉叉，當用戶覺得該筆記內容已經消失時，可點擊右上方的小叉叉關閉該標記，若用戶需要刪除該標記，可以點擊中上方的小叉叉進行標記的刪除（圖4）。

當用戶觀看完視頻后或中途退出時，詢問是否保存筆記，若保存筆記，客戶端將上傳配置文件。

客戶端在準備播放視頻時，從服務器中獲取配置文件并解析，當視頻播放到對應標記的時間點時顯示筆記。

用戶可以在自己的主界面上看到自己觀看過的教學視頻，并且能查看到每個視頻對應的筆記總覽，當用戶點擊某條記錄時，視頻可以直接跳轉到該記錄的時間點。

用戶可以緩存視頻和配置文件，以便在網絡不通暢或離線狀態下仍能繼續學習。

5.4 視頻處理

在線教學視頻的作者可以在錄制好的視頻后通過對視頻進行添加“氣泡”實現知識的拓展或者資源的共享，用戶可根據自身的需求是否要點擊該氣泡（圖5）。該數據的存儲使用另外的配置文件，當客戶端加載視頻時，同樣加載和解析該配置文件。

5.5 數據的處理

數據由配置文件存儲。客戶端首先生成配置文件，每個配置文件對應一個視頻。配置文件記錄開始時間，結束時間，標記的類型，標志開始的位置和標記結束的位置（圖6）。當用戶按下鼠標選擇標記后，拖動標記到目標位置后短暫停留，以此時間點和坐標點作為開始時間和標志開始的位置。當用戶松開鼠標時，以此作為標志結束的位置，當用戶按下標記右上角的小叉時，則以此作為標記結束的時間點。

通過使用配置文件記錄而不使用數據庫對時間點的記錄，可以大幅度減少對數據庫系統的開銷，盡可能地降低了服務器的負載。

5.6 中間層服務器設計

中間層服務器響應客戶端的各種請求。通過部署Nginx服務器，反向代理中間層服務器，以應對高并發場景。服務器通過創建線程循環監聽來自客戶端的HTTP請求，將響應分配至Application Server進行處理。

當用戶點擊某個在線教育視頻時，客戶端向中間層服務器提出請求，中間層服務器通過接口從第三方在線教育平臺獲取視頻流后，使用HTTP/TCP協議的漸進式下載方式向客戶端提供視頻流。

當客戶端上傳或加載筆記時，客戶端向中間層服務器提出請求，客戶端上傳筆記配置文件至中間層服務器并檢查其合法性或從中間服務器下載。確認無誤后對數據庫服務器進行操作，保存相關信息（圖7）。

5.7 數據庫服務器設計

數據庫服務器基于Centos操作系統，由Centos負責進行資源的調度。使用連接池技術和內存數據庫Redis作緩存大幅度提高數據庫的性能[4]。使用MySql作為數據庫，保存用戶信息，觀看的視頻的記錄以及上傳的筆記文件的配置信息。

6 結論

通過設計用戶在觀看教學視頻時記錄筆記的功能，增加用戶的“互動性”，提高學習效率，防止“被動”地看視頻，并且記錄的筆記能在日后的復習中能快速找到，提高用戶的復習效率。

參考文獻：

[1] 百度百科—在線教育.

[2] 樂靜宜.我國在線教育市場發展現狀及未來趨勢研究[J].課程教育研究，2019（26）：255-256.

[3] 滕英巖.基于J2EE三層體系結構的研究與應用[J].遼寧稅務高等專科學校學報，2002（05）：35-37.

[4] 陳玲.基于nginx、tomcat、redis的高性能Java Web開源架構[J].計算機光盤軟件與應用，2014，17（22）：296+298.

【通聯編輯：梁書】