薛勝蘭

（韓山師范學(xué)院 教育技術(shù)系，廣東 潮州 521041）

基于移動終端的實驗室遠(yuǎn)程可視指導(dǎo)的構(gòu)建與應(yīng)用*

薛勝蘭

（韓山師范學(xué)院 教育技術(shù)系，廣東 潮州 521041）

在實驗室開放管理中，通過智能手機(jī)、PDA等移動終端構(gòu)建實驗室雙向可視通話系統(tǒng)，實現(xiàn)隨時隨地的遠(yuǎn)程可視實驗指導(dǎo)，對加強(qiáng)實驗管理、提高開放效益有很大的幫助，在構(gòu)建雙向可視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行遠(yuǎn)程實驗指導(dǎo)的應(yīng)用分析。

實驗指導(dǎo)；遠(yuǎn)程可視；應(yīng)用分析

在實驗室開放管理中，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與智能手機(jī)結(jié)合，構(gòu)建實驗室遠(yuǎn)程雙向可視對話系統(tǒng)，教師不僅能隨時獲得實驗室內(nèi)的實時畫面，掌握運(yùn)行情況，而且當(dāng)學(xué)生在實驗過程中碰到問題時，通過雙向可視系統(tǒng)向教師請教，實驗操作顯示在教師的手機(jī)上，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實驗指導(dǎo)、答疑、回放。智能移動終端的移動性和便攜性對實驗室管理、實驗教學(xué)有很大的幫助。[1]

隨著科技的發(fā)展，傳輸移動視頻數(shù)據(jù)的傳輸帶寬不斷提升，流量資費(fèi)、電子產(chǎn)品的價格持續(xù)下降；同時，軟硬件設(shè)備不斷智能化，技術(shù)門檻越來越低，遠(yuǎn)程雙向可視系統(tǒng)構(gòu)建幾乎是“零施工、零維護(hù)”，實驗室管理員、教師，不需要專業(yè)人員的幫助，就能實現(xiàn)對所管轄實驗室的遠(yuǎn)程雙向可視管理。[2]

一、系統(tǒng)的構(gòu)結(jié)原理

1.系統(tǒng)通訊

遠(yuǎn)程可視輔導(dǎo)系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是位于實驗室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)和位于教師端的手機(jī)、平板電腦等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，各自的攝像頭，分別攝錄實驗場景和教師端的圖像，通過互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)通道，顯示在各自的屏幕上，語音也是通過各自的話筒拾音、傳送，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程可視指導(dǎo)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、移動終端必須與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，否則會出現(xiàn)離線而無法通訊的情況。但是，連接在校園網(wǎng)上的計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等設(shè)備，要聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)，都要通過校園網(wǎng)計費(fèi)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)本身不能直接登錄校園網(wǎng)計費(fèi)系統(tǒng)，常用的做法是，實驗室內(nèi)增加無線路由器與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)連接，并通過與此路由器相連的計算機(jī)，登錄計費(fèi)系統(tǒng)，保證網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，視頻通話信號才能通過校園網(wǎng)的計費(fèi)網(wǎng)關(guān)。

2.系統(tǒng)組建

（1）硬件安裝

目前，實驗室內(nèi)基本具備校園網(wǎng)絡(luò)端口，只需要一臺無線路由與校園網(wǎng)連接，就能完成實驗室內(nèi)WiFi信號的覆蓋；網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)安裝簡單，采用WiFi無線連接，只需要提供電源即可。在網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)上安裝SD卡，用于存儲錄像；網(wǎng)絡(luò)配置、分段錄像時長等設(shè)置，按使用說明書進(jìn)行具體操作。

（2）軟件安裝

在移動終端安裝免費(fèi)App軟件2cu，蘋果IOS用戶可以到蘋果商店App Store中下載，安卓用戶可以到谷歌官方網(wǎng)站Google play中下載；2cu是專為移動終端開發(fā)的應(yīng)用程序，它采用P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻通話、視頻錄像等功能。[3]

在手機(jī)上安裝、運(yùn)行2cu軟件，輸入需要訪問網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)的3C ID號（隨機(jī)配送）、訪問密碼，設(shè)置綁定手機(jī)號碼、郵箱等，圖2是我院教育技術(shù)學(xué)專業(yè)實驗室在手機(jī)上的管理界面，通過添加“聯(lián)系人”增加已安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的實驗室名稱，即可實現(xiàn)對實驗室的遠(yuǎn)程監(jiān)控、雙向視頻通話、視頻回放、遠(yuǎn)程設(shè)置等。需要注意的是，移動終端上2cu軟件必須運(yùn)行，否則會因不在線，實驗室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)無法與移動終端通訊，為了避免這個問題，可以把移動終端2cu軟件設(shè)置為 “開機(jī)啟動”，即手機(jī)開機(jī)自動啟動軟件，保證能隨時聯(lián)通。

圖2 手機(jī)端程序界面

二、應(yīng)用分析

以教育電聲技術(shù)實驗室中的實驗項目為例，進(jìn)行遠(yuǎn)程實驗指導(dǎo)、實驗回放的應(yīng)用分析。

1.遠(yuǎn)程實驗指導(dǎo)

例如，學(xué)生在進(jìn)行“電聲系統(tǒng)的組建與調(diào)試”實驗，當(dāng)遇到問題時，利用網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)，撥通指導(dǎo)教師手機(jī)上2cu軟件注冊的ID號，學(xué)生端網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)屏幕上顯示教師的圖像。同時，教師端的手機(jī)上顯示學(xué)生實驗過程的畫面，學(xué)生實驗過程展示在教師手機(jī)上，進(jìn)行雙向可視交流，中景或全景攝像較大的畫面，能顯示整個實驗的全貌，可以了解學(xué)生實驗步驟、系統(tǒng)組裝是否正確；特寫攝像畫面，可以觀察實驗的細(xì)節(jié)，如設(shè)備端口標(biāo)注、旋鈕位置、器皿刻度等。學(xué)生在實驗過程中，常碰到組建的電聲系統(tǒng)無聲問題，指導(dǎo)教師通過手機(jī)顯示畫面，第一步檢查系統(tǒng)中話筒、播放器、功放、音箱之間的連接是否正確，可以讓學(xué)生端著網(wǎng)絡(luò)電話攝像機(jī)，按信號流向，掃攝各個端口的連線、接插件是否正確；第二步掃攝各設(shè)備的按鍵、旋鈕、開關(guān)的位置是否正確，教師結(jié)合手機(jī)上顯示的畫面，能很快發(fā)現(xiàn)問題，并同步給予語音指導(dǎo)。

在遠(yuǎn)程雙向可視輔導(dǎo)過程中，為了讓教師在手機(jī)上能看清楚實驗的細(xì)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)攝錄的畫面很重要，如下幾點(diǎn)需要注意：①為了保證教師端圖像的清晰度，實驗室內(nèi)應(yīng)光線充足，攝像機(jī)應(yīng)順光方向放置、避免逆光。②強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)屏幕的顯示，調(diào)整好拍攝位置、角度，有利于指導(dǎo)教師端得到需要的畫面；同時，在實驗指導(dǎo)過程中，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生按需要調(diào)整攝像機(jī)位置；為了方便攝像機(jī)移動，最好配置可移動三腳架。③作為適于實驗室應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)可視電話攝像機(jī)，應(yīng)內(nèi)置可充鋰電池、無線網(wǎng)絡(luò)通信（WiFi），沒有網(wǎng)線、電源線的束縛，方便在實驗室內(nèi)移動，易于攝錄到教師端需要的畫面。④移動終端應(yīng)具備前置攝像頭，便于將教師端的圖像傳給學(xué)生，實現(xiàn)雙向可視。

2.遠(yuǎn)程實驗回放

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)支持大容量內(nèi)存卡，利用工作之余、旅途閑暇的時間，在手機(jī)上回放學(xué)生實驗過程，從而發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題。

在本實驗項目中，通過回放發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在實驗操作中存在拉扯電纜、搖動接插件等一些平時實驗教學(xué)中容易忽視的問題；同時，可以把典型的實驗視頻拷貝出來，在課堂上回放，具有更強(qiáng)的說服力，對實驗教學(xué)有很好的指導(dǎo)作用?；胤挪僮鞅容^簡單，只要點(diǎn)擊圖2中的“回放”，就會顯示按時間排序的視頻文件，點(diǎn)播即可。

3.遠(yuǎn)程實驗監(jiān)控

手機(jī)隨時遠(yuǎn)程監(jiān)控實驗室內(nèi)部情況，劃動屏幕能使鏡頭上下左右移動，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)的云臺功能，可以遠(yuǎn)程抓拍現(xiàn)場圖片，保存在手機(jī)上，用于教學(xué)展示或取證。實驗時的出勤率、實驗中的學(xué)習(xí)態(tài)度、實驗后的儀器設(shè)備歸位、線材收整情況、離開時門窗電源是否關(guān)閉等細(xì)節(jié)，都盡在掌握中，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的工作習(xí)慣。

作為院系實驗室的分管領(lǐng)導(dǎo)，可以將所管轄的實驗室添加到手機(jī)上集中管理，各實驗室安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)后，對實驗室的視頻監(jiān)控、與管理人員的通話、視頻回放，都只需點(diǎn)擊屏幕上的對應(yīng)按鍵即可實現(xiàn)，隨時掌握實驗的出勤、開放、安全、衛(wèi)生等情況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

三、結(jié)束語

在實驗室內(nèi)配置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，不僅能通過手機(jī)對實驗室進(jìn)行監(jiān)控，隨時掌握內(nèi)部情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程可視實驗指導(dǎo)。通過對不同類型的信號通道3G、WiFi，普通信號強(qiáng)度下，在手機(jī)上表現(xiàn)為畫面和語音清晰流暢、聲畫同步，對遠(yuǎn)程可視指導(dǎo)、答疑取得較好的實際效果，對提高實驗室使用效益、減輕實驗教師的工作負(fù)擔(dān)有一定的作用。

[1]於秋萍,孫見君,吳志威.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實驗室開放管理[J].實驗教學(xué)與儀器,2014(5):66-67.

[2]崔瑞琳.移動互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控應(yīng)用分析[J].電信技術(shù),2013(2):9-11.

[3]韓金輝.從視頻監(jiān)控深度應(yīng)用淺析智能高清監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國公共安全(綜合版),2010(8):139-142.

（編輯:王天鵬）

G482

A

1673-8454（2015）13-0082-02

教育部2013年度人文社會科學(xué)研究規(guī)劃青年基金課題“移動學(xué)習(xí)教學(xué)游戲積件的設(shè)計與開發(fā)研究”（13YJC880056）。