网络教育平台的建设

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网络教育平台的建设

张澜宇，张翼飞 吉林大学数学学院

【摘要】高等学校网络教学已经成为传统教学的有效补充之一, 网络教学可分为自主式远程教学和实时在线远程教学和实时在线远程教学, 各种类型网络教学所需要的条件不同, 网络教学从根本改变了传统的教学方法和手段, 甚至改变整个教育思想, 突破教育的时间和空间的限制, 使学生有更大的学习灵活性。本文通过研究与分析现阶段国内高校的技术能力与基础建设水平，网络教学所需的软硬件资源，规划了三种可行的高校网络教学系统。 【关键词】网络教学 硬件环境 资源平台 网络教学资源的建设对于丰富教学内容、 促进教学改革、 提高教学质量实现教育技现代化和教育信息化起着积极作用。通过运用网络教学资源、 教师可以快速获取课程资源信息, 增加教学容量, 充实和拓展教学内容, 学生对知识可以有更好的理解和应用。国家中长期教育改革和发展规划纲要指出。加快教育信息化基础设施建设。促进教学内容、 教学手段和方法现代化。 充分利用优质资源和先进技术, 创新运行机制和管理模式, 整合现有资源, 构建先进、 高效、 实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及, 推进数字化校园建设, 实现多种方式接入互联网。 强化信息技术应用。提高教师应用信息技术水平, 更新教学观念, 改进教学方法,提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、 自主学习, 增强运用信息技术分析解决问题能力。

目前, 高等学校网络教学已经成为传统教学的有效补充之一, 网络教学可以通过校园网为在校学生提供另一种学习的方法, 突破传统面授教育的局限, 使教育与学习更具灵活性, 而且有利于对学生能力的培养及个性的发展, 提供了师生交流的新途径。网络教学平台的构建是实现网络教学的基础。在教学过程中, 想要更好的实现教学资源的共享、 个性化教学的实施以及教学质量的提高。只有充分利用校园网的软硬件资源, 建立基于校园网的教学支撑平台才行。

一、 网络教学分类

网络教学可分为自主式远程教学和实时在线远程教学。自主式远程教学是将教学内容以视频文件方式存放在 W e b服务器上, 学生以点播的方式自主学习; 实时在线远程教学是以通过网路以视频直播的方式将教师和学生连接在一起。 二、 网络教学资源平台建设的原则

首先, 要为教学服务, 满足教学需要, 实用为主。建设网络教学资源平台的目的是要为教服务, 所以无论在内容还是功能上都充分考虑教学的需求, 使教师、 学生能方便、 及时、 便捷地获取信息。其次, 教学资源建设要有规范性。教学资源平台的建设必须符合教学规律, 对资源种类、 文件格式等进行定义时要根据统一的规范来制定, 符合国家标准。这样才能在进行资源统筹、 资源交流与共享时具有可行性。各种类型网络教学对于硬件环境和技术人员的管理水平所需要的条件是不同的。

1 . 自主式远程教学的网络教学方式, 要求用户在客户机上通过浏览器程序 ( 如 I E , F i re Fo x等 ) 访问应用服务器 ( W e b服务器 ) , 再通过应用服务器调出在数据服务器 ( Data 服务器 ) 中用户所需的视频文件 ( 如图 1 ) 。 图 1

由此可见, 最重要的硬件为 Data服务器与 W e b服务器。其中 Dat a服务器是用来保存视频文件、 模拟仿真素材库等资源的存储服务器, 而且需要保持较高的数据安全保障和读取速率, 又由于这些文件一般比较大。建议使用 RA I D5( Re dunda n t A r ra y of I ne x p e ns i v e D i s k s中文为廉价冗余 ) 磁盘阵列以在保持较高磁盘空间利用率的同时保障数据安全保障

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和读取速率。RA I D 通过在多个硬盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量, 而且在很多 RA I D 模式中都具有较为完备的相互校验 / 恢复的措施, 甚至是直接相互的镜像备份, 从而大大提高了 RA I D 系统的容错度, 提高了系统的稳定冗余性。

W e b 服务器则需要直接面对因特网, 因此最好配备外部防火墙设备以及防盗链措施。同时整个视频点播系统还需要足够的带宽支持才能够使用户达到较流畅的观看水平, 计算带宽的公式为:

文件比特率 ( kb p s) x最大点播人数 = 所需带宽 ( kbps)

同时为了保障系统各个部分能够长久平稳的运行, 需要有熟悉网络、RA I D 及防火墙方面的专业人士维护整个系统。

2 . 使用实时在线远程网络教学方式, 将教师授课视频通过摄像头、 视频播放设备、 麦克风及采集设备采集下来后, 转换成数字信号, 利用 W i n do w s M e d i a编码器把从音频或视频卡中输入的音频、 视频内容转换为实况WMV 流, 以数据包的形式通过网络传输。W i ndo w s M e d i a编码器将实况音频和视频内容转换成 WMV 流以后将其通过某个端口进行分发。再通过W i ndo w s M e d i a服务器来接受发送出来的音频、 视频信号。利用 W i ndo w sM e d i a 服务器的工作机制再发送给客户端。由于整个过程是实时的。客户端根据 mm s协议, 便可获得实况直播的信号, 以组播的方式发送到远程学生的电脑里 ( 如图 2 )。 图 2

用户进入直播页面后, 可以通过视频窗口观看到直播画面, 并且可以通过交互系统对讲授者提出问题。主持人看到用户提交的问题后, 筛选摘取有针对性的问题提交给讲授者, 讲授者可以针对问题进行解答, 这样就实现了用户、 主持人、 讲授者的互动功能。在直播结束后还可以根据情况提供点播功能, 允许用户点播回顾所有的教学活动, 可以对活动中的发言、提问及表现等进行分析和评价。有利于开展教学讨论和总结经验。从而实现了音视频、 图形图像、 文字于一体的动态的、 实时的网络媒体教学环境。在所有步骤中摄像和采集的质量决定着整个直播的质量, 为了保证摄像的质量最好有专用的录播教室和高品质的摄像机以及专业的视频采集卡并且由专业技术人员进行操作使用。由于直播方式是通过组播将信号发送到学生的电脑里, 所以与点播相比占用的带宽资源比较少。同时如果需要实现教师与学生的随时互动则还需要另外建立媒介来进行交流, 比如通过建立仅限校内使用的聊天室, 教师一边通过网络进行授课, 同时还可以一边通过聊天室了解学生的反馈情况。 3.基于P2P的网络教学

基于 P 2 P 的网络教学系统设计方案的原则是用户既作为客户端又作为服务端而存在 ，视频点播系统的用户作为资源消费者的同时也是资源的提供者。

作为视频点播系统的用户他提供的共享资源为一个对等点( Pee r ) ，以I P多播方式对网络上的任何用户发送 自己的共享资源 ， 这个发布包括了本机地址 、主机名 以及一个通信 端口等信息。凡是对此信息有兴趣的其他对等点( Pee r )从服务器获取到该信息后 ，便可以取出其中包含的信息 ( 主机名 、端口号等) ，并与该对等点建立一个通信通道实现数据流 传输 ，从而实现视频播放。但 由于通过I P多播方式发送的数据包是非正式的 、无连接的 、不可靠的 ，对等点之 的互相发现并 交互也是不可靠的 ，所以在设计时仍需设定一个服务 器端 ，服务器端收集各个注册用户共享的视频资源信息以及该机相关其他信 息 ，在其 他用户点播该机资源时提供相关信息 ，使点播某视频的用户和提供该视频的用户群之间形成交互。当然 ，服务器也存放一定数量的视频向用户提供视教学资源，同时也实现如用户注册等传统c／s结构中服务器端的功能 。（如图3）

这样 ，整个系统由于视频服务的分散化而不至于给服务器端造成沉重的负担 ，同时我们可以从服务器和 Q o S ( 服务质量)最好的其他用户获取自己所需的视频资源 ， 并且能够保证本机播放视频的灵活性和稳定性 ，从而解决 了视频点播系统的片源、稳定性及瓶颈等

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问题

总的来说点播对于电脑技术专业人员, 服务器质量, 网络带宽方面以及影音资料的累积、 素材库建设要求比较高。而直播则在这些方面要求较少, 但是同点播相比需要对摄像方面的要求则比较高。而P2P系统的性价比则是最好的，同时它对于服务器安全的要求也是最高的。 三、 结束语

网络教学作为传统教学的有效补充能提高教学效率, 节约教学资源,使有限的教学投入发挥最大的效益, 最主要的是根本改变了传统的教学方法和手段, 甚至改变整个教育思想, 突破教育的时间和空间的限制, 使学生有更大的学习灵活性。

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