熱點聚焦：基于直播平臺授課的在線網絡教學探討

胡相龍

摘要：在強大的在線教育硬需求推動下，線上教育、在線學習、直播授課、網絡教學成為2020年上半年中國教育領域最大的網絡焦點和流量熱詞。在線網絡教學應時代發展的腳步，目前需要著力解決信息安全、高穩定性與低延遲性的問題，其中加密協議的優化及在線教學基本硬件支持是關鍵。針對目前在線網絡教學存在的不足及實踐中遇見的問題，用虎牙直播平臺為代表具體測試了直播所需的硬件條件，對主流網絡教育平臺加密協議進行了考量，探究了基于直播平臺授課的具體應用。利用直播的方式進行教學，將優質的教育資源與現代教育技術有機融合，將構建起教育“學+教+考”的全生態鏈，深度變革我國傳統教育教學模式，進而成為全球在線教育的一個先行典范。

關鍵詞：網絡教學;直播平臺;加密協議;硬件支持;“學+教+考”三位一體生態鏈

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）03-0113-03

1 背景

本文就網絡教學的軟件及硬件設備問題開展探究工作，對網絡教學平臺進行了詳細的分析和探討，找出了相關問題的存在。總結了影響網絡教學平臺的應用的成效因素，最后對網絡教學的不足和優勢進行了概述。網絡教育應網絡時代背景產生，是教育傳承的重要方法，展望未來，它的發展對于教育行業至關重要。

2 直播授課發展背景

2.1 在線網絡教學的快速發展

2020年上半年，在教育部的統籌安排下，全國所有高等院校、中小學均全面推進網絡教學、開展線上授課工作。在此過程中，依托超新星學習通、騰訊會議、釘釘、微信課堂、樂課網等一大批內容優質、信息安全、運行穩定的網上直播機構及免費平臺的強大助力及網絡工作者們的辛勤貢獻，給學生們提供了良好的網絡環境，通過線上學習很好地解決在線授課教學困境線上教育、在線學習、網絡教學成為2020年上半年中國教育領域最大的焦點和最熱的熱詞[1]。根據CNNIC的統計數據，如圖1所示，2020年間網絡直播用戶出現了井噴式增長，2020年6月達到56230萬人，比2019年6月的43322萬人增長了29.8%，這其中，大中小學生的網絡教學、在線學習是一個主要原因。

2.2 線上教學師資方面的研究

教師作為網絡教學的主體，是推動網絡教學發展的關鍵要素之一，教師的授課方法經驗都與學生知識的獲取及知識的理解程度有著巨大的關聯。網絡直播過程中，播講者自身的教學經驗是很重要的，教學經驗的不足，很難把話講清楚，也沒辦法精準的把握到文中的難重點。從而影響到聽課者對知識點的吸收。線上教學的氛圍也很重要，這個也需要授課者去帶動，我們線下的課程一般是40分鐘。老師能夠清楚地看到學生注意力是否集中，是否在聽課。而線上這些我們都沒辦法直觀了解到學生課堂專注度，只能看直播間內學生的彈幕互動，舉手回答問題數大概了解。據網上統計所得，一個人盯著屏幕看，注意力一般都只有二十分鐘左右，一旦超過這個時長，注意力就會分散。比較好的氛圍可以把注意力相對的延長，直播授課也要注意時長的問題，這需要老師把握好哪個時間段講重難點才能促使孩子更好的學習[2]。通過線上學習很好地解決在線授課教學困境，實現了不返校但不停教，不返校但不停學。

3 在線網絡教學——直播平臺面臨的問題與解決

3.1 安全問題

在線網絡教學因為市場剛需的原因獲得了爆炸性的增長，徹底解決了多年來線網絡教學有溫度無沸點、“只聞樓梯響不見人下來”的窘迫局面，但與此同時也暴露出不少網站或在線教學平臺因訪問量突然激增而不堪重負乃至出現大規模、間歇性崩潰的問題，且師生信息安全保障不夠。早期的在線網絡教學直播平臺，各種請求協議參數信息往往缺乏有效加密。師生雙方在直播時處于同一服務器上，教師在線授課，數據發出，通過基本tcp/ip協議、封裝，然后廣播給每個學生，此時，只需要抓個包，利用探針技術就可以輕松解析出mac地址，還可逆行推導甚至攻擊直播網站主體，導致嚴重的網絡安全問題。

3.2 加密困境

早期線上教學直播市場混亂、監管不到位，缺乏政策規范與指引，未能形成完整的[3]“直播+教育+考試”網絡教學生態鏈，平臺的專業性與穩定性也參差不齊，不少平臺在直播時推送廣告，內容品質不佳、風險防控意識不強，在線網絡教學行業生態不良。早期的網絡直播教學平臺使用chap加密認證即挑戰握手協議，3次報文交互，互相匹配，類比tcp3次握手，匹配請求報文和回應報文，其幀頭比常規的多一個字段。使用chap認證方式，可以在鏈路建立之后的任何時候重復進行。由于被認證方加密后才能傳輸有效避免了被惡意破解，這種加密方式保障和提高了信息的安全性，但是不足之處在于其無法保障視頻直播教學的連續性和流暢性，因為這樣的加密方法難免會降低視頻傳輸速度。相較于文字加密，視頻直播連續實時、信息容量十分巨大，因而傳統的加密算法如DES、chap等難以達到視頻直播對加密算法所要求具備的加密速度。而且網絡直播教學還要求師生不時多人多場景實時互動，顯然，這對加密算法的要求更高。

3.3 解決方案

那有沒有一種既滿足速度又能保障信息安全的加密算法呢？答案是肯定的。以釘釘為例[4]，它運用RC4是流加密算法，如圖2。該算法的主要用途是對視頻流進行在線加密在初始被廣泛應用于無線通信系統中在今年又在平臺授課中起重要作用.它的特點是對稱加密算法利用初始化和偽隨機生成算法既保障了直播信息的安全，又滿足了師生實時互動的要求。其實釘釘除消息會在服務端經過加密再發送到客戶端外，網課的視頻直播也是經過加密再傳送到學生端的。

4 在線網絡教學——基于直播平臺的技術支持

在平臺支持下，在線網絡教育結合物聯網、VR等高新技術及手段，拓展了課堂的寬度和深度。以計算機課程為例，在線教育實現了網上電腦云組裝技術、通過線上云課堂，觀看清華北大等名校的實驗課程，直接將實驗室分享出來，人人都能參與其中，有效地激發了學生對計算機的興趣，為未來的學習打下了基礎。同時，它不限于理論知識的傳授，更以寓教于樂的方式大大提升了學生的動手能力，將復雜的理論知識可視化，學生們通過網上實驗后能更好地理解信息理論知識。如圖3。