羅來(lái)俊,朱永文， 何 敏

（1.江西理工大學(xué) 軟件學(xué)院， 江西 南昌 330013； 2.焦點(diǎn)科技股份有限公司， 江蘇 南京 210027）

基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享技術(shù)研究

羅來(lái)俊1,朱永文2， 何 敏1

（1.江西理工大學(xué) 軟件學(xué)院， 江西 南昌 330013； 2.焦點(diǎn)科技股份有限公司， 江蘇 南京 210027）

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享技術(shù)能方便的實(shí)現(xiàn)教育資源的遠(yuǎn)程共享，從而能讓優(yōu)質(zhì)教育資源在更大的范圍內(nèi)發(fā)揮其價(jià)值.本文從教育資源共享的需求出發(fā)，對(duì)教育資源的共享技術(shù)進(jìn)行了分類探討，重點(diǎn)討論了網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播、交互式網(wǎng)絡(luò)視頻共享等技術(shù).

教育資源；網(wǎng)絡(luò)；共享；視頻點(diǎn)播

1 引言

優(yōu)質(zhì)教育資源是每位求學(xué)者都希望獲得的，但從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，優(yōu)質(zhì)教育資源相對(duì)于廣大的求學(xué)者，往往表現(xiàn)出一定的稀缺性，這在一定程度上制約了教育的均衡發(fā)展，影響了教育質(zhì)量的普遍提升.我國(guó)人口眾多、地域廣闊，各地的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平存在一定的差異.整體而言，不發(fā)達(dá)地區(qū)的教學(xué)質(zhì)量明顯落后于發(fā)達(dá)地區(qū).而一個(gè)地區(qū)教學(xué)質(zhì)量的普遍提升涉及師資、硬件以及教學(xué)理念等多方面的因素，大部分欠發(fā)達(dá)地區(qū)教育質(zhì)量的提升難以一蹴而就，利用傳統(tǒng)方法難以在短時(shí)間內(nèi)讓教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生充分享受到優(yōu)質(zhì)的教育資源.

2013年 6月中國(guó)神舟十號(hào)航天員在天宮一號(hào)為全國(guó)青少年進(jìn)行了一次太空授課，全國(guó)數(shù)千萬(wàn)名師生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直播、衛(wèi)星電視等平臺(tái)同步收看了此次太空授課，從中我們看到了教育資源共享的魅力與良好的發(fā)展前景.當(dāng)前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國(guó)得到了飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，各類各層次的學(xué)?；旧隙冀尤肓艘蛱鼐W(wǎng)，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已經(jīng)具備.如果我們將教育發(fā)達(dá)地區(qū)的優(yōu)質(zhì)教育資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享，就可以讓教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生很快地享受到優(yōu)質(zhì)教育資源，有利于縮小地區(qū)間教育質(zhì)量的差距.利用網(wǎng)絡(luò)還可以方便地實(shí)現(xiàn)發(fā)達(dá)地區(qū)教育資源的優(yōu)化配置，既節(jié)省了教育投入成本，又能最大限度地發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教育資源的價(jià)值.因此，利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)優(yōu)質(zhì)教育資源進(jìn)行共享，可以在教育活動(dòng)中發(fā)揮獨(dú)特的作用.本文將對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的探討.

2 教育視頻點(diǎn)播技術(shù)

在教育資源方面，優(yōu)秀教師的示范性教學(xué)是一種典型的優(yōu)質(zhì)教育資源，如果將示范性教學(xué)過(guò)程錄制下來(lái)，制作成相關(guān)的教學(xué)視頻并發(fā)布到網(wǎng)上，異地學(xué)生就能利用網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播這些視頻，通過(guò)這種方式可以讓更多的學(xué)生享受到優(yōu)質(zhì)的課堂教育.同時(shí)，通過(guò)視頻點(diǎn)播技術(shù)學(xué)生可以對(duì)視頻進(jìn)行反復(fù)觀看，更加有利于學(xué)生攻克難點(diǎn)知識(shí).因此，基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)視頻點(diǎn)播是優(yōu)質(zhì)教育資源共享的重要內(nèi)容.教育視頻點(diǎn)播包括了視頻資源的采集與處理、流媒體視頻服務(wù)器的構(gòu)架、視頻點(diǎn)播的使用與管理等技術(shù)環(huán)節(jié).

2.1 教學(xué)視頻的采集與處理

為了保證視頻與音頻的高質(zhì)量，在實(shí)際操作中應(yīng)該采用高質(zhì)量的攝像機(jī)進(jìn)行視頻的采集.剛采集下來(lái)的視頻即原始視頻不適合直接放到網(wǎng)絡(luò)上，因?yàn)樵家曨l所占容量較大，點(diǎn)播這樣的視頻會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬造成巨大沖擊，容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，導(dǎo)致視頻播放不流暢.因此，原始視頻在發(fā)布前必須進(jìn)行壓縮處理，在不影響播放效果的前提下盡量讓視頻所占的容量減小.對(duì)于共享的視頻不能簡(jiǎn)單地以WEB文件共享的方式放到網(wǎng)絡(luò)上，那樣在訪問(wèn)時(shí)會(huì)把整個(gè)視頻都下載下來(lái)，而且只能等到視頻完全下載到本地后才能播放，觀看視頻前要等很長(zhǎng)時(shí)間，不便于學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí).因此，我們應(yīng)該采用實(shí)時(shí)的流媒體視頻點(diǎn)播技術(shù)，用戶在很短的時(shí)間等待后就可以觀看視頻，無(wú)需等待視頻完全下載，用戶端也無(wú)需準(zhǔn)備較大的儲(chǔ)存設(shè)備.流媒體視頻點(diǎn)播技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前視頻點(diǎn)播領(lǐng)域的主流技術(shù).通常我們可以將原始視頻轉(zhuǎn)變?yōu)?ASF、RM、MPEG、AVI等流媒體文件格式，這些格式的文件制作可在對(duì)原始視頻壓縮處理時(shí)直接轉(zhuǎn)換到位.

2.2 流媒體視頻服務(wù)器的構(gòu)架

前期制作好的教學(xué)視頻只有合理地加載到流媒體服務(wù)器上才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)播.因此，構(gòu)架一個(gè)功能完善、可靠的流媒體服務(wù)器是十分必要的，流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的工作模式如圖1所示.對(duì)于流媒體服務(wù)器的選擇應(yīng)該充分考慮其對(duì)于視頻的兼容性，即該服務(wù)器能夠讓絕大多數(shù)的視頻都能在其服務(wù)器上被點(diǎn)播.比如可以選擇HelixServer來(lái)構(gòu)建流媒體服務(wù)器，HelixServer提供了對(duì)RM、RMVB、MPEG、ASF、WMA等幾乎所有流媒體格式文件的支持.HelixServer具有配置簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的配置就可以成功構(gòu)架一臺(tái)優(yōu)秀的流媒體服務(wù)器，當(dāng)然用戶也可以根據(jù)自己的具體情況選擇適合自己需要的流媒體服務(wù)器.在對(duì)流媒體服務(wù)器上的視頻進(jìn)行點(diǎn)播時(shí)，應(yīng)注意訪問(wèn)流媒體視頻與訪問(wèn)普通WEB頁(yè)面在URL方面的區(qū)別，比如，我們所創(chuàng)建的教學(xué)視頻網(wǎng)站的域名為jxustsc.vidio.com，前期制作的《C語(yǔ)言》視頻教學(xué)視頻文件放在HelixServer主目錄的C_YUYAN子錄中，《C語(yǔ)言》視頻教學(xué)內(nèi)容包括：第一章C語(yǔ)言概述.RM、第二章基本語(yǔ)法.RM等等.以訪問(wèn)第一章C語(yǔ)言概述.RM為例，訪問(wèn)該流媒體視頻資源的通用URL格式為：rtsp://jxustsc.vidio.com/C_YUYAN/第一章C語(yǔ)言概述.RM.如果此時(shí)訪問(wèn)的是WMV格式的視頻文件，則訪問(wèn)的URL格式為：mms://流媒體服務(wù)器地址:1755/子文件夾/流媒體文件名.WMV.因此對(duì)于不同格式的視頻，點(diǎn)播時(shí)應(yīng)正確使用相關(guān)的URL.

2.3 視頻點(diǎn)播的使用與管理

為各個(gè)教學(xué)點(diǎn)提供視頻點(diǎn)播服務(wù)，不僅要提供流暢的教學(xué)視頻，還要方便各個(gè)教學(xué)點(diǎn)的使用與管理，因此利用 WEB開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)一個(gè)相關(guān)的視頻點(diǎn)播 WEB網(wǎng)站管理系統(tǒng)是十分必要的.比如可以利用 ASP+SQL、JSP+SQL等語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)，視頻點(diǎn)播網(wǎng)站工作流程如下圖所示.

圖1 流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的工作模式

圖2 視頻點(diǎn)播網(wǎng)站工作流程

如圖所示，用戶通過(guò)流媒體服務(wù)器域名或者IP就能訪問(wèn)視頻點(diǎn)播服務(wù)的主頁(yè)面.對(duì)于普通的新用戶要先注冊(cè)并等待管理員審核之后才能激活并使用自己的賬號(hào)，已經(jīng)擁有賬號(hào)的普通用戶登陸后，就可以瀏覽并使用視頻點(diǎn)播服務(wù)器提供的相關(guān)服務(wù)，比如可以使用視頻點(diǎn)播、公告瀏覽、資料下載、用戶留言等功能.資料下載功能主要是提供與相關(guān)視頻配套的電子課件，當(dāng)然其它的電子資源也可以通過(guò)該WEB管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共享.管理員除了享有普通用戶的權(quán)利外，還可以實(shí)現(xiàn)公告管理、視頻管理、下載管理、留言管理以及用戶管理等功能.我們還可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求增加網(wǎng)站的其它功能，比如：點(diǎn)擊排行、流量管理等.

2.4 基于 P2P的點(diǎn)播技術(shù)

在視頻點(diǎn)播中，若教學(xué)點(diǎn)數(shù)量眾多且每個(gè)教學(xué)點(diǎn)的用戶數(shù)又較多，如果各教學(xué)點(diǎn)同時(shí)點(diǎn)播視頻資源，將對(duì)流媒體服務(wù)器造成巨大壓力.流媒體服務(wù)器要正常工作，其硬件必須是高端的配置，而且必須為該服務(wù)器配備高帶寬的網(wǎng)絡(luò)連接.但隨著后期用戶數(shù)量的進(jìn)一步增加，依然可能出現(xiàn)中心服務(wù)器不能滿足用戶正常點(diǎn)播需求的情況.

為了有效解決上述問(wèn)題，我們可以考慮將 P2P技術(shù)融入到視頻點(diǎn)播當(dāng)中.P2P（peer-to-peer）技術(shù)又稱為對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播技術(shù)，視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中的所有用戶計(jì)算機(jī)包括服務(wù)器以地位對(duì)等的關(guān)系相互存在，對(duì)于其中的用戶計(jì)算機(jī)，既可以作為數(shù)據(jù)的訪問(wèn)者，又可以作為數(shù)據(jù)服務(wù)的提供者，各客戶機(jī)通過(guò)彼此交換信息，以維護(hù)與其它對(duì)等方之間的連接關(guān)系，從而不用把數(shù)據(jù)訪問(wèn)的壓力集中在流媒體服務(wù)器上面.基于P2P技術(shù)的視頻點(diǎn)播工作模式如圖 3所示.

圖 3 基于 P2P技術(shù)的視頻點(diǎn)播工作模式

3 交互式網(wǎng)絡(luò)視頻共享技術(shù)

在遠(yuǎn)程教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，有時(shí)需要實(shí)現(xiàn)各教學(xué)點(diǎn)間的實(shí)時(shí)交流、實(shí)時(shí)互動(dòng)以及現(xiàn)場(chǎng)答疑等功能，這就必須采用交互式網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng).該系統(tǒng)的原理與視頻會(huì)議系統(tǒng)類似，系統(tǒng)能把遠(yuǎn)端的視頻、聲音、文本等多種信息從一個(gè)教學(xué)點(diǎn)傳送到另一教學(xué)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)教學(xué)點(diǎn)間實(shí)時(shí)的視頻教學(xué)，輕松地將示范性教學(xué)的課堂實(shí)時(shí)地?cái)U(kuò)展到各教學(xué)點(diǎn).交互式網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)根據(jù)其使用方式又分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng).點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，所用設(shè)備相對(duì)較少，但僅僅能用于兩個(gè)教學(xué)點(diǎn)之間的互動(dòng)教學(xué).多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)則可應(yīng)用于2個(gè)以上教學(xué)點(diǎn)間的視頻教學(xué)，是目前使用較多的一種方式，但其配置相對(duì)復(fù)雜，所用設(shè)備也較多，其中的關(guān)鍵設(shè)備是MCU，它處在整個(gè)系統(tǒng)的核心位置，通常放置在主教學(xué)場(chǎng)地，該設(shè)備與其它各分教學(xué)點(diǎn)的設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連，MCU能方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)教學(xué)點(diǎn)間的視頻控制.MCU的作用類似于一個(gè)信息交換機(jī)，它將來(lái)自各教學(xué)點(diǎn)的信息流經(jīng)過(guò)同步分離后，抽取出音頻、視頻等信息，再將各個(gè)教學(xué)點(diǎn)的信息送入同一種處理模塊中，完成相應(yīng)的視頻與音頻的混合或切換、數(shù)據(jù)廣播與路由選擇以及場(chǎng)點(diǎn)控制等過(guò)程，最后將各教學(xué)場(chǎng)點(diǎn)所需的各種信息重新組合起來(lái)，送往各終端系統(tǒng)設(shè)備中.通常情況下，MCU將主教學(xué)點(diǎn)的視頻場(chǎng)景作為其余各分教學(xué)點(diǎn)接收的畫面，各分教學(xué)點(diǎn)都能同步看到主教學(xué)點(diǎn)的教學(xué)畫面.如果有某一個(gè)分教學(xué)點(diǎn)有人要發(fā)言，則可以通過(guò) MCU將該分教學(xué)點(diǎn)的視頻轉(zhuǎn)播給其余各教學(xué)點(diǎn)，交互式網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的設(shè)備連接關(guān)系如下圖所示.

圖4 交互式網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的設(shè)備連接關(guān)系

4 結(jié)束語(yǔ)

利用基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享技術(shù)能方便地實(shí)現(xiàn)教育資源的異地共享，進(jìn)而有效地提升教育資源的利用率，增進(jìn)地區(qū)間的教育交流與協(xié)作，補(bǔ)充教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)可用的優(yōu)質(zhì)教育資源.本文從教育資源共享的需求入手，分類討論了利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)教育資源共享的相關(guān)技術(shù).隨著國(guó)務(wù)院《關(guān)于大力推進(jìn)信息化發(fā)展和切實(shí)保障信息安全的若干意見(jiàn)》的發(fā)布，用戶接入因特網(wǎng)的速度將大幅提升，這必將會(huì)促進(jìn)基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展.當(dāng)然，在教育資源共享的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)一些新的問(wèn)題，這就需要我們投入更多的精力，找到有效的解決方法，使更多優(yōu)質(zhì)教育資源能更加方便、快捷、高效地為更多的學(xué)習(xí)者提供幫助.

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G43

A

1673-260X（2014）08-0015-03

江西省教育科學(xué)規(guī)劃課題基金項(xiàng)目（12YB132）；江西理工大學(xué)教學(xué)改革課題（XJG-2011-53）