楊定中， 羅惠平

(1.中南民族大學(xué) 實驗教學(xué)中心， 武漢 430074; 2.中南民族大學(xué) 管理學(xué)院， 武漢 430074)

?

高標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)教育模式開發(fā)及應(yīng)用

楊定中1*， 羅惠平2

(1.中南民族大學(xué) 實驗教學(xué)中心， 武漢 430074; 2.中南民族大學(xué) 管理學(xué)院， 武漢 430074)

網(wǎng)絡(luò)電視作為一種新型現(xiàn)代媒體，以其操作便捷、內(nèi)容豐富及互動交流等優(yōu)勢，成為現(xiàn)代教育教學(xué)新的學(xué)習(xí)方式.當(dāng)前E-Learning系統(tǒng)普遍存在內(nèi)容結(jié)構(gòu)單一、教學(xué)資源凌亂、重用性與共享率不高、個性化學(xué)習(xí)需求難以滿足等問題.本研究從網(wǎng)絡(luò)電視與精品課程資源的整合應(yīng)用、精品課程知識點虛擬切片、切片檢索學(xué)習(xí)模式以及切片檢索學(xué)習(xí)過程中知識點獲取、學(xué)習(xí)習(xí)慣及交互環(huán)境等多角度構(gòu)建了面向知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視切片檢索學(xué)習(xí)系統(tǒng)，實現(xiàn)了低成本、支持IPv4/IPv6協(xié)議高標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)虛擬切片學(xué)習(xí)平臺，并利用這一平臺從知識管理的視角分析了精品課程知識點虛擬切片檢索學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)教育模式的異同.該研究為構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)電視切片檢索學(xué)習(xí)模式與精品課程資源整合應(yīng)用提供良好技術(shù)支持與平臺服務(wù).

知識管理； 虛擬切片； 切片檢索學(xué)習(xí)； 精品課程整合與應(yīng)用

目前我國E-Learning學(xué)習(xí)平臺已成多樣化的發(fā)展趨勢，但大多數(shù)平臺只是各種相關(guān)課程資源的簡單堆砌，教學(xué)資源缺乏必要的邏輯性和系統(tǒng)性，不能滿足不同層次和知識水平的學(xué)生學(xué)習(xí)，系統(tǒng)功能僅停留在較為低端的應(yīng)用上，缺乏知識管理理念的指導(dǎo)及學(xué)習(xí)環(huán)境的支持.當(dāng)前精品課程資源因過于分散形成信息孤島，而且缺乏好的支撐應(yīng)用平臺與學(xué)習(xí)模式.怎樣使廣大教師和學(xué)生能夠方便、快捷地享用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，構(gòu)建面向知識管理的精品課程學(xué)習(xí)環(huán)境平臺及學(xué)習(xí)應(yīng)用模式是一個有效途徑[1-2].網(wǎng)絡(luò)電視作為新的公共媒體平臺，其面向知識管理的學(xué)習(xí)應(yīng)用模式尚處于初級階段.那么，如何構(gòu)建面向知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)虛擬切片學(xué)習(xí)平臺以及如何利用此系統(tǒng)與精品課程有機整合來開展虛擬切片檢索學(xué)習(xí)以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率，挖掘其應(yīng)該具有的教育潛能和教育價值是新時代亟需開發(fā)的課題.

1 系統(tǒng)開發(fā)原理及功能

1.1 系統(tǒng)開發(fā)原理

目前，傳統(tǒng)的高校網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)平臺播出形式是：校內(nèi)節(jié)目點播+電視臺節(jié)目直播的模式，采用RM格式和ASF格式相結(jié)合的編碼、解碼技術(shù)，實現(xiàn)流媒體點播和直播應(yīng)用[3].與它們不同的是本系統(tǒng)采用是m3u流媒體格式，可以接收轉(zhuǎn)發(fā)并二次壓縮網(wǎng)絡(luò)流，支持IPv4/IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)視頻點播與直播應(yīng)用，其系統(tǒng)基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示.從圖1中可知，信號采集服務(wù)器對包括有線電視/衛(wèi)星電視信號在內(nèi)的信號源進(jìn)行編碼和解碼，使其能在互聯(lián)網(wǎng)上傳播的流媒體.高性能的服務(wù)器從信號采集服務(wù)器上獲取流媒體信號，再通過支持流媒體服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)轉(zhuǎn)播.

圖1 網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)功能

從圖1可看出，系統(tǒng)平臺是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成.在硬件方面，主要有兩部分，分別是信號采集服務(wù)器和支持千兆網(wǎng)卡的大型高性能服務(wù)器.軟件方面為支持流媒體服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)電視虛擬切片學(xué)習(xí)系統(tǒng).其中系統(tǒng)分為5大模塊，分別是服務(wù)器模塊、視頻資源制作模塊、資源選擇交互模塊、學(xué)習(xí)交互模塊及虛擬切片模塊.

1.2.1 服務(wù)器模塊 從服務(wù)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及遠(yuǎn)程控制角度來考慮，選擇Linux作為其操作系統(tǒng)，后臺數(shù)據(jù)庫使用MYSQL5.0數(shù)據(jù)庫.從技術(shù)角度來說，需要將硬件的配置及連接按科學(xué)合理的思路搭建好，譬如：服務(wù)器需配置視頻源或節(jié)目源輸入輸出串流格式和進(jìn)程端口號，交換機需配置IPv6協(xié)議，以確保校園網(wǎng)系統(tǒng)平臺同時支持兩種業(yè)務(wù)流的承載和互通.

1.2.2 視頻資源制作模塊 該模塊主要是用來制作流媒體視頻文件，其方法為在高性能服務(wù)器上通過VIM編輯并輸入相應(yīng)的命令行，以IPv6網(wǎng)絡(luò)為例說明其IPv6資源制作過程，指令如下：

new tv10 broadcast enabled loop

setup tv10 input "http://[2001:da8:8000:6003::192]:3068 :http-caching=5000"

setup tv10 output #duplicate {dst=std{access=http，mux=ts，dst=:2009}}

指令中new 后面tv10為網(wǎng)絡(luò)資源新建名.其中，input后面為IPv6服務(wù)器的輸入源地址及緩沖時間，output后面為IPv6服務(wù)器的輸出地址、訪問協(xié)議、流格式及輸出地址的端口號.

1.2.3 資源選擇模塊 服務(wù)器資源選擇模塊是在程序中定義了一個交互式的列表選項，選項中 value屬性值是服務(wù)器地址，資源列表onChange事件調(diào)用函數(shù)doPlayer(this.value)對用戶選擇資源作出事件處理，doPlayer(this.value)函數(shù)首先檢測信號源并獲取資源列表地址，當(dāng)信號源或節(jié)目資源存在時正常播放節(jié)目源，否則系統(tǒng)提示相應(yīng)的錯誤信息.如圖2所示為服務(wù)器系統(tǒng)節(jié)目源輸出的錯誤信息窗口界面，其中，210.42.159.3為服務(wù)器地址，2009為資源進(jìn)程端口，從源碼中分析可知，對應(yīng)的資源為tv-10.其資源選項事件處理主要源碼如下：

onChange="doPlayer(this.value);"

〈value=http://210.42.159.3∶2009〉tv-10

function doPlayer(targetURL)

{ var vlc=getVLC("vlc");

vlc.playlist.items.clear();

var itemId=vlc.playlist.add(targetURL);

if( itemId !=-1 )

{ vlc.log.verbosity=1;

vlc.log.messages.clear();

vlc.playlist.playItem(itemId);

}

else

{vlc.log.verbosity=-1;

alert("can not play at the moment !");

}

};

圖2 服務(wù)器資源選擇交互信息窗口

1.2.4 學(xué)習(xí)交互模塊 學(xué)習(xí)交互環(huán)境已成為影響數(shù)字化學(xué)習(xí)活動的關(guān)鍵因素之一，它不僅涉及到數(shù)字化學(xué)習(xí)中師生間與學(xué)生間共同構(gòu)建的“學(xué)習(xí)情境”，而且還影響到數(shù)字化學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)氛圍.從認(rèn)知心理、認(rèn)知習(xí)慣等方面看，應(yīng)通過信息技術(shù)呈現(xiàn)出契合學(xué)習(xí)者需求的便于協(xié)作和會話交流的學(xué)習(xí)環(huán)境及交互通道,創(chuàng)造數(shù)字化學(xué)習(xí)中師生之間、學(xué)生之間多元即時互動的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)氛圍[4].從技術(shù)上來說，本系統(tǒng)以嵌入式方式通過API接口引入微博與微視應(yīng)用服務(wù)，將微博、微視與傳統(tǒng)的BBS論壇結(jié)合起來，其主要源碼如下：

function doSearch() {

if(trim($('frmsearch').q.value)==' ')

{ alert('請輸入搜索關(guān)鍵字');

return false;

}

frmsearch.submit();

}

〈form id="frmsearch" name=" ModuleName " action="http://www.google.cn/search" onsubmit="doSearch(); return false;" method=get target="google_window"〉

〈input type=radio value=Twitter name=ModuleName〉微博

〈input type=radio value=Microvideo

name=Module Name〉微視

〈input type=radio value=BBS

name=ModuleName〉論壇

從程序中可看出，學(xué)習(xí)者選擇板塊，輸入關(guān)鍵字，通過提交按鈕onSubmit調(diào)用doSearch()函數(shù)在站內(nèi)進(jìn)行包括微視等學(xué)習(xí)資源在內(nèi)的多元互動與交流.

1.2.5 虛擬切片模塊 虛擬切片是應(yīng)用數(shù)字技術(shù)將有組織的圖像記錄、儲存，并用適當(dāng)?shù)臑g覽軟件還原，在計算機上模擬顯微鏡進(jìn)行切片觀察[5].技術(shù)上是通過切片軟件把視頻文件切割成時間短文件小的微視頻片段，并對微視頻片段進(jìn)行主題或關(guān)鍵字文字編輯打點.切片打點后的微視頻可十分直觀的將帶有主題打點標(biāo)記的知識點微課資源呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者面前.虛擬切片技術(shù)對原物理文件的完整性并不損壞.

2 系統(tǒng)的實現(xiàn)及性能分析

平臺系統(tǒng)在應(yīng)用環(huán)境中開發(fā)、測試和實現(xiàn)，其基本軟硬件環(huán)境如表1所示.

表1 網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)虛擬切片學(xué)習(xí)平臺軟硬件測試環(huán)境

通過分析其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量圖在一定程度能夠反映出學(xué)習(xí)者的使用情況和服務(wù)器運行情況.在學(xué)習(xí)過程中采集了本系統(tǒng)其中一路信號的月網(wǎng)絡(luò)流量圖，如圖3所示.從圖3中可以看出，月流量分布均衡，平均入口流量為44.18 M，出口流量為9.75 M，從月入口流量的峰值為621.20 M可以分析出，系統(tǒng)每路信號按照TS流碼率為3 Mbps的標(biāo)清格式輸出，則可以統(tǒng)計出此期間平臺系統(tǒng)數(shù)字化學(xué)習(xí)的最大學(xué)習(xí)人數(shù)近210人.服務(wù)器運行的最大進(jìn)程數(shù)為9個，對于出口帶寬為1 G校園網(wǎng)來講，服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)載平均僅占其出口寬帶資源1%.

圖3 系統(tǒng)月流量圖

3 系統(tǒng)與精品課程資源整合及切片檢索學(xué)習(xí)

3.1 基于知識管理的電視系統(tǒng)與精品課程資源的組織整合

與精品課程資源的組織整合，就是把大量分散的異構(gòu)無序的優(yōu)質(zhì)課程進(jìn)行合理有機整合，建立學(xué)科課程之間以及課程內(nèi)部知識間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，使之系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化.各學(xué)科課程之間組織整合，本科按照工學(xué)、理學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、文學(xué)、管理學(xué)、歷史學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、兩課、文化素質(zhì)教育、哲學(xué)等 13個一級學(xué)科，73類二級學(xué)科類別分類，高職高專按照20個專業(yè)大類和86個專業(yè)類分類.每個學(xué)科層次中，相同學(xué)科類別與層次的課程按照申報時間先后順序進(jìn)行歸類.學(xué)習(xí)資源分布按照學(xué)科層次及類別建立歸屬來源直觀、層次結(jié)構(gòu)分明、清晰可折疊的目錄樹，歸類于資源列表欄.

3.2 基于精品課程知識點切片劃分理論

知識點是信息組織與傳遞的基本單元，對知識點的合理劃分直接影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果與認(rèn)知結(jié)構(gòu).知識點劃分太細(xì)，則顯得太繁雜，不利于學(xué)習(xí)者把握課程知識結(jié)構(gòu)體系；知識點劃分太粗，涵蓋的內(nèi)容太多，難以體現(xiàn)課程內(nèi)容知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系及邏輯關(guān)系.

知識點理論認(rèn)為，知識的細(xì)化并沒有改變知識的組織結(jié)構(gòu).一般來說，知識的細(xì)化應(yīng)保持知識點的局部完整性，要遵循一定的教學(xué)規(guī)律及有利于組織教學(xué).知識點細(xì)化的粒度應(yīng)根據(jù)一定的教學(xué)策略或經(jīng)驗、教學(xué)目的和教學(xué)對象等進(jìn)行[6].

3.3 基于精品課程知識點切片劃分實踐操作

基于知識管理的精品課程虛擬切片技術(shù)上是對精品課程知識點按邏輯順序以時間序列進(jìn)行虛擬切片，實現(xiàn)知識點與視頻進(jìn)度的直接關(guān)聯(lián)[7]，完成將物理視頻切片成邏輯上局部完整連續(xù)、時間上以知識點標(biāo)記的微課片段，其實踐操作是先將需要切片的精品課程文件導(dǎo)入切片軟件，軟件分為自動切片和手動切片，其中，自動切片需定義切片的時間段長度、文件大小及切片塊數(shù)，手動切片可任意的確定切片文件的起止時間段及切片塊數(shù).如圖4所示，系統(tǒng)為某視頻課程知識點虛擬切片運行實況截圖，從圖4中可以看出，視頻虛擬切片從當(dāng)前時間點開始劃分，知識點視頻片段分割為5塊，每塊的起止時間在視頻進(jìn)度條中以拖放進(jìn)度標(biāo)簽的形式標(biāo)示出來，點擊分割按鈕系統(tǒng)可依據(jù)知識點劃分理論自動完成知識點虛擬切片.

圖4 知識點虛擬切片實況圖

精品課程知識點的切片是根據(jù)學(xué)科精品課程中每講知識點間的邏輯關(guān)系結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)目的及對象選擇自動或手動切片塊數(shù)及時間段長短來進(jìn)行知識點的虛擬切片，完成知識點邏輯上的虛擬切片后，需按照見名知義的原則給知識點切片文件打點命名存儲于對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中.

3.4 基于知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)切片檢索學(xué)習(xí)

基于知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)切片檢索學(xué)習(xí)是以網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)為核心平臺進(jìn)行基于學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、合作互助的學(xué)習(xí)方式，支持學(xué)習(xí)者自主與探究行為的發(fā)生，它是將電視模式與精品課程資源管理模式緊密結(jié)合形成的一種數(shù)字化學(xué)習(xí)應(yīng)用模式.

在該平臺的數(shù)字化學(xué)習(xí)中，傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)模式依然發(fā)揮著它獨特的作用，而虛擬切片數(shù)字化學(xué)習(xí)彌補了傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的不足，很好地保持了教與學(xué)的完整性和連續(xù)性，充分地發(fā)揮了教師的知識點引導(dǎo)作用，極大地促進(jìn)了數(shù)字化資源的利用、選擇與共享.避免了由于使用新技術(shù)教學(xué)而割裂課程學(xué)習(xí)的問題.傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)自然地與虛擬切片數(shù)字化學(xué)習(xí)有機結(jié)合地起來，共同構(gòu)成整個課程教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵要素[8].不可否認(rèn)，傳統(tǒng)教學(xué)有其自身的優(yōu)點，個性化學(xué)習(xí)與合作互助模式則能把數(shù)字化學(xué)習(xí)優(yōu)勢與傳統(tǒng)班級教學(xué)的優(yōu)勢很好地結(jié)合起來.也就是說，將傳統(tǒng)教學(xué)與面向知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視切片學(xué)習(xí)有機結(jié)合起來不僅能提升學(xué)生能力和學(xué)習(xí)效率[9]，還能更好地適應(yīng)現(xiàn)有的教學(xué)傳統(tǒng)和學(xué)習(xí)傳統(tǒng).眾所周知，傳統(tǒng)的在線學(xué)習(xí)平臺側(cè)重于教學(xué)內(nèi)容的傳遞，注重顯性知識的整體性、系統(tǒng)性、邏輯性、編碼化；而基于知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視切片檢索學(xué)習(xí)除了具備傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)平臺的功能外，它將課程知識點與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣、認(rèn)知習(xí)慣及認(rèn)知心理等非理性因素結(jié)合起來，并通過學(xué)習(xí)者普遍接受網(wǎng)絡(luò)電視這一娛樂形式，將單一的、零散的學(xué)習(xí)走向基于知識管理的知識點學(xué)習(xí)，進(jìn)一步走向自適應(yīng)的數(shù)字化切片檢索學(xué)習(xí).傳統(tǒng)的E-Learning學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者按照樹狀結(jié)構(gòu)的課程章節(jié)路徑依次學(xué)習(xí)各教學(xué)單元的內(nèi)容[10]，而基于知識管理的虛擬切片檢索學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者通過虛擬切片中一個縮略的知識點標(biāo)注導(dǎo)航圖十分直觀準(zhǔn)確地對知識檢索學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)方式既為學(xué)習(xí)者提供針對性的視頻片段學(xué)習(xí)，又保證了知識的局部完整性.并且學(xué)習(xí)者還可通過微博同步服務(wù)與BBS異步交流來拓展學(xué)習(xí)活動的開展，使各種學(xué)習(xí)資源及學(xué)習(xí)經(jīng)驗在學(xué)習(xí)者之間自動流轉(zhuǎn)[11].不僅如此，師生與學(xué)生間從不同角度和層面通過同步服務(wù)與異步互助交流不斷地積累了大量的處于零亂狀態(tài)新的學(xué)習(xí)資源，通過對新學(xué)習(xí)資源的分類歸納，使之結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化，從而形成師生共建的一個寶貴課程知識庫[12].知識庫作為課程電子筆記的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包含了豐富的隱性知識，學(xué)習(xí)者結(jié)合課程中顯性知識對其加工使用，以此促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu).

4 結(jié)語

本文構(gòu)建了面向知識管理的網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)虛擬切片學(xué)習(xí)平臺并與精品課程進(jìn)行有機的整合及虛擬切片應(yīng)用，實現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)電視系統(tǒng)為支撐平臺的虛擬切片檢索學(xué)習(xí)應(yīng)用模式，但如何對應(yīng)用效能進(jìn)行全面、客觀、有效的評價尚有待于進(jìn)一步研究.

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Development and application in education model HD and SD platform of network TV system

YANG Dingzhong1， LUO Huiping2

(1.Experimental Teaching Center， South-Central University for Nationalities， Wuhan 430074;2.Management School， South-Central University for Nationalities， Wuhan 430074)

Network television as a new type of modern media， with its convenience in operation， abundance in content， and the advantages of the interactive environment， is becoming a new approach to learning modern education teaching. The current E-Learning system has universal problems such as the simplification of content and structure， disorders of teaching resources and low reusing and sharing of teaching resources， lack of personalized learning and education， and so on. The present study constructs knowledge management-oriented virtual slice learning model of network television education system including the integration application of network television and excellent curriculum resources， virtual slice of key knowledge point in high-quality courses， application model and knowledge resource acquisition in slice retrieval， study habits， interactive environment， etc. and realizes digital virtual slice learning platform of a low-cost HD and SD network television system supporting IPv4/IPv6 protocol. The similarities and differences about how to manage knowledge between the virtual slice retrieval learning of excellent courses knowledge and traditional educational model are investigated by this platform. This study provides a good technical support and platform services not only for constructing virtual slice retrieval learning mode of network TV system， but also for intergration and application of high-quality courses．

knowledge management; virtual slice; slice retrieval learning; integration and application of high-quality courses

2014-06-22.

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(CZQ12018).

1000-1190(2015)01-0073-05

G431

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*E-mail: yydz0790@sina.com.