（计算机应用技术专业论文）远程实时教学系统设计与实现.pdf

远程实时教学系统的设计与实现 摘要 本文首先综述了网络远程教学的现状和发展趋势，分析了基于w e b 的远程教学系统的缺陷，探讨了流媒体同步等问题，在此基础上设计 并实现一个远程实时教学系统，使教师和学生间实时地在线交流，达 到面对面的即时效果。 本系统具有以下特点： 所有信息数据的传送都在传输层实现，与在应用层实现相比，不 仅减少了协议层之间流动的时间开销，而且提高了有效数据的传输速 率，有利于实时播放多媒体影音文件。 直接使用u d p 传送流媒体文件，流媒体数据传送采用服务器集中 处理同步方案，客户端采用双缓存机制进行流媒体的接收和播放缓冲， 并使用d i r e c t s h o w 播放流媒体，进一步减少了流媒体的传输和播放延 时。 、伪了减少数据处理延时，在套接字的选用上，没有使用系统提供 、 的套接字封装，而是直接使用了s o c k e ta p i 函数，建立了套接字的消 息传递机制，并利用结构和指针列表进行套接字的动态分配，使服务 器对于客户端的连接数量不受任何限制。y 关键词：实时教学套接字a p i 传输层流媒体d i r e c t s h o w 迅乳荔父名， d e s i g na n dr e a l i z er e m o t er e a l t i m e t e a c h i n gs o f t w a r es y s t e m a bs t r a c t t h i st h e s is g e n e r a l l yd e m o n s t r a t e st h ep r e s e n ta n dt r e n do fn e t w o r k r e m o t et e a c h i n g ，a n da n a l y z e s s t r e a m i n gm e d i as y n c h r o n i z a t i o n ，a n d s h o r t a g e so fr e m o t et e a c h i n gb a s e do nw e b a b o v ea l li n f o r m a t i o n ，w e d e s i g n a n dr e a l i z et h er e m o t er e a l - t i m et e a c h i n gs o f t w a r e s y s t e m t e a c h e r sa n ds t u d e n t sa c h i e v er e a l t i m ei n t e r c o m m u n i c a t i o ni ff a c et o f a c e t h es o f t w a r es y s t e mh a ss u c hc h a r a c t e r is t i csa sf o l l o w ： a 1 1 t h ei n f o r m a t i o ni n c l u d i n gs t r e a m i n gm e d i aa r et r a n s p or t e di n t r a n s p o r t l a y e r i t ss p e e di sm u c hh i g h e rt h a ni na p p l i c a t i o n l a y e rb e c a u s e i tc u t sd o w nt h et i m ei nd a t a p r o c e s s i n g b e t w e e nt w o l a y e r s a n dc a n t r a n s p o r tm o r ep u r ed a t ai ne q u a lt i m e s t r e a m i n gm e d i a sa r et r a n s p o r t e dd i r e c t l yi nu d pp a c k e t s w es e l e c t t h es y n c h r o n i z a t i o no fs e r v e r c e n t r i cm o d e l r e c e i v e dd a t aa r e p u t i n t w ob l o c k so fm e m o r y ，a n dt h e s ea r ec o n s i d e r e da s s a v i n gp o o l a n d p l a y i n gp 0 0 1 p l a y i n gs t r e a m i n gm e d i a u s ed i r e c t s h o w i no r d e rt or e d u c et h et i m eo fp r o c e s s i n gd a t a ，w ed i r e c t l yu s et h e f u n c t i o no fs o c k e ta p i ，a n ds e tu pas e to fm e s s a g em a p i ti sc o u n t l e ss t h a tc l i e n t sc o n n e c tt os e r v e r ，a n dt h i sisr e a l i z e db yu s i n gs t r u c t u r ea n d p o i n t e r k e yw o r d ：r e a l - t i m e t e a c h i n g ，s o c k e ta p i ，t r a n s p o r tl a y e r ， s t r e a m i n gm e d i a ，d i r e e t s h o w ， 独创性声明 本人声明所鳘交的学位论文是本人在导师指导+ f 进行静磷究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加默标注和致辩的地方步 ， 论文中不包禽其他人已经发表或攮写过的研究成槊，瞧不包含为获得 盘越王蝗盎璧 或其他教荐机 母柏学位或证书丽使用避的材料。与我 一髑工作的弱志对本研究所搬的任何贡献均邑在论文中作了明确的说孵 并表示谢意。 学位做黼鹳：潲 箍字日期) 拂年l 瑚薯疆 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒熙王越盍堂有若保留、使用学位论 文的勰定，意较保留并囱国家裔芙部门或机构送交论文的复印 = _ = 和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盒墅玉塑盍登可以游学位论 文的全都戴帮分内容缡入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段像存、虻编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密艋遁阚本授权书) 学使论文非者箍名 签字8 辫：。治壤i 牟 月9 鞋 名： 玩仙 签字匿期加洲南7 嚣 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话 通讯地址越莉雪匣蝴以蜘幽。邮编 协， 莎 渺始， 剜，妒 致谢 首先感谢我的导赌侯整风副教授，健是我学习计算机网络熙启蒙恩 筛，在能的无私奉献和谆谆教导下，使我对网络产生了极大兴趣。现 在我又有幸成为侯老师指导的硕士研究生，在他的大力指导和帮助下， 我的硬士论文才能颓辎遗完成。缝翔途说，在遴彳亍论文研究静时候， 对于选题、程序开发及论文的撰霹等非常茫然，导师帮助定下用 w i n d o w s 套接字开发稷旁豹辩嫉，黠予套接字也是有较艨蘧豹霉蒙， 概念不清、理论不明，编程时感觉无从下平，正是导师的悉心辅导和 帮助，势提出了谗多关键性鸵指导，蠖我渡过7 难关。对于计冀枫掰 络的学习是无黻的，论文做下来之后发现自己辽欠缺粮多，衷心地希 望在以葳的岁月里，逐能够褥到导师的关。晤和帮助。 感谢计算梳与信繇学院、研究生部的领导和老师几年来给予学习 上的帮助和支持。 感落淮枣蠢建设羹员会鞠上海奄信技术研究掰静镁簿器蠲事在我 攻读硕士学位期间给予工作上的帮助和学习上的支持。 还螫感谢校学位她李处长在矮士论文开题时绘予懿关心、支持翘 帮助。 最艨，衷心感谢从百忙中抽出塞贵时间对本论文进行审嚼謦b 评议 的各位专家、擎者和老师稻。 露者 2 0 0 2 年1 1 月 远程实时教学系统的设计与实现 1 1 远程教育 1 1 1 远程教育概念 第一章概述 远程教育是指将课程传送到校园外的一处或多处学员的教育。现 代远程教育则是指通过音频、视频( 直播或录像) 及计算机技术把课 程传送到校园外的教育。在国外，远程教育被称为”虚拟学校” ( v i f t u a ls c h o o l s ) ，也叫”电子学校”( c y b e l - s c h 0 0 1 ) ，与传统远程教 育有很大的不同，它提供了一个虚拟的学习环境，学生可以通过信息 传输媒介进行学习，就像在真正的学校里学习一样。 远程教育是针对如何共享有限的教育资源而提出的，它通过提供 一个虚拟教室，异地教室里的学生通过通信媒介共享教师授课的过程， 同时还可以共享有限的图书资源，给人们提供了一种全新的学习方法 和生活方式。随着计算机信息及网络技术的不断进步和日臻成熟，只 需有一台电脑、一台网络接入设备和一条网络接入线即可成为网上学 生，老师和学生可以很方便地在网上学习与交流，并传送大量的教学 信息，使得基于计算机网络技术的远程教育成为人们接受教育的重要 途径 1 。 1 1 2 远程教育的发展历程 在2 0 世纪早期和中期，远程教育技术( 如收音机和电视) 的特征 是单向传输。这一时期远程教育技术主要用于从老师到学生的信息传 递，没能起到学生之间沟通的作用，仅实现了师生之间有限的交流。 此外，这种传输技术还受到时间的限制( 例如学生们收听收音机和收 看电视节目的时间是预先安排好的) 。 在1 9 6 0 年左右，录像机和有线电视的出现，大大改进了对时间的 依赖性，使远程教育课程传播部分不受时间限制。将录制好的课程内容 的录像带发给学生，使他们可以随时观看。然而，与早期的远程教育 技术相比并没有本质的不同，学生之间、师生之间的交流还是很少。 8 0 年代中期，远程教育开始使用个人计算机技术，不久，又出现 了双向视频会议系统。通过电子邮件、聊天室和电子公告牌进行，老 师和学生之间、学生相互之间可以传送大量较为复杂的信息，信息传 远程实时教学系统的设计与实现 送速度仍然是信息交流的瓶颈。计算机辅助教学、计算机模拟以及其 他通过计算机磁盘、光盘和互联网等途径的电子资源表现出这时期远 程教育的特征。 现在的远程教育技术更加先进。i n t e r n e t 网络和校园网的普及， 师生之间、学生之间的信息交流得到了充分的加强。多媒体数字技术 的引进，使进行交换的信息的数量和种类显著增加，信息更新更快捷， 减少了远程教育对时间和空间的依赖性，使实现真正意义上的虚拟学 校成为可能。 2 3 1 1 3 网络远程教育的优势 同传统教育及广播电视教育方法相比，网络远程教育主要优势如 下： ( 1 ) 满足了教育发展的需要，解决了学校容量不足的困难，适应了 各行业各阶层不同人士终身学习的大趋势。 ( 2 ) 打破了空间局限，使全国各地区的学员在网上就有亲临现场学 习的感受，不必专程到大学课堂上课。 ( 3 ) 通过现场直播的方式进行授课，学生可以实时掌握教学内容， 实现不同地点的学员与教师之间面对面的交流，进行提问、答疑和讨 论，完成教学进度。 ( 4 ) 通过和大学校园网的连接，使大学内已有的设备、资料、图书 等资源得到更加广泛的共享。 ( 5 ) 为以后开展成人终身教育和各行业的培训创造了有利条件 3 。 ( 6 ) 任何人、任何时间、任何地点通过网络可以学习任何课程，在 学习模式上最直接地体现了主动学习的特点，充分体现了发展中的现 代教育和终身教育的基本要求。 ( 7 ) 因特网中信息( 内容) 源与用户、用户与用户之问可以进行全方 位的、能动式的实时互动，使网络教育成为惟一的、真正的在教师与 学生、同学与同学之间，实现双向互动、实时全交互的远程教育方式。 ( 8 ) 计算机网络具有强大的文字、声音、图表、视频、动画等多媒 体信息的制作、存储和远程传输处理功能，并能够运用于网络课程讲 解和知识学习各个环节，使网络教学具有信息容量大、资料更新快、 多向演示和模拟生动的显著特征。 ( 9 ) 计算机网络所特有的信息数据库管理技术和双向交互功能，一 方面，系统对每个网络学员的个性资料、学习过程和阶段情况等可以 实现完整的系统跟踪记录并贮存；另一方面，教学和学习服务系统可 远程实时教学系统的设计与实现 以针对不同学员进行个性化的学习建议、指导教学和应试辅导等，为 个性化教学提供了现实有效的实现途径和条件。 远程学生( 用户) 的咨询、报名、交费、选课、查询、学籍( 历) 管理、作业与考试管理等都可以通过网络远程交互通讯的方式完成。 因此，网络教育是最为完整、高效的现代远程教育方式。 4 1 2 国内外网络远程教育的现状 1 2 1 国内外网络远程教育的发展现状 l 、美国2 0 0 0 年每间教室都联上信息高速公路 在美国，民间大学几乎都建立了校园网，并连上i n t e r n e t ，这些 大学和政府部门、大型组织一起，为美国的中小学师生提供了许多教 学、学习、讨论和交流的园地，并提供了大量的网络资源。与此同时， 美国已经开始把注意力放到中小学校基础设旌的建设上来，美国总统 克林顿于1 9 9 6 年提出了“教育技术行动”( e d u c a t i o r t e c h n o l o g y i n i t i a t i v e ) ，行动纲领指出：到2 0 0 0 年，全美国的每间教室和每个 图书馆都将连上信息高速公路，让每个孩子都能在2 l 世纪的技术文化 方面受到教育。 该行动提出这次挑战的四大支柱是： ( 1 ) 每个学生都能使用到计算机 ( 2 ) 每个教室都连到i n t e r n e t 网上 ( 3 ) 能够与课程紧密结合的优秀教育软件 ( 4 ) 鼓励愿意使用和善于使用新技术进行教育的教师 第l 和第2 个支柱将由美国联邦政府、州政府和当地政府以及企 业联合资助：关于第3 个支柱，克林顿总统已经与各大计算机公司的 首脑们进行了谈话，希望他们能够开发出优秀的教育软件；而为了支 持其第4 个支柱，美国教育联合会等几家著名的全国性教育组织联合 建立“2 l 世纪教师”网络服务，地址为h t t p ：w w w 2 1 c t o r g ，其目 的是“鼓励、组织和支持使用新技术对学生进行革新教育的教师”。该 网络服务预计将培训1 0 万名美国教师，并为参与该项服务的教师提供 交流经验的场所。苹果公司为该组织的教师培训工作设立了专门的网 络服务“2 l 世纪教师工作室”，地址为h t t p ：e d u c a t i o n a p p l e c o m 。 2 、日本借网上教育探索新的教育体制和教育模式 日本前文部大臣木万秀夫曾说：“明治以来，直到目前，我国的社 会和经济的发展非常惊人，为世界所重视。造成这种情况的重要原因， 远程实时教学系统的设计与实现 可归结为教育的普及和发达”也就是后来人们常说的“金蛋作用”。 在因特网时代，日本人不仅在设备投入上大做文章，而且还积极地借 助因特网进行教育革新。1 9 9 5 年5 月，日本文部省和通产省联合实施 了一项在基础教育领域有重大影响的试验研究项目：“l o o 所中小学校 联网试验研究”( 实际参与学校为1 1 1 所) ，该项目不仅使试验学校的 师生了解和学会使用i n t e r n e t ，而且通过一系列科学试验探索新的教 育体制与教学模式，仅在1 9 9 5 年他们就作过南瓜生长模式研究、酸雨 研究、热点新闻论坛等三项试验研究。 3 、英国出台世界上最大的公私合作的教育系统 英国在这方面采取的行动也令人瞩目，从1 9 8 9 年开始，英国在全 国范围内的所有高等学习中实施一项称之为“计算机用于教学创新” ( 简称c t i ) 的庞大项目，其目标是要通过计算机、多媒体与远程通讯 技术相结合( 在当前就是通过i n t e r n e t ) ，实现对高等院校所有学科( 包 括文、理、医学、环境等各个领域) 从教学模式、教学内容到教学组 织形式的彻底变革。该项目动员全国了所有高等院校参与，到目前为 止，已有二十多门学科不同程度地实现了这种变革。该项目对传统教 学的影响及其深远意义，目前不难以估计。但是”c t i ”这个新术语及共 相关的大量刊物早已越出英伦三岛、在整个欧洲及至全世界范围日益 成为人们关注的焦点，则已是不争的事实。 i c l 、s u n 和英国电信( b t ) 都参与了该项计划，因其技术在学校 推广使用，这些公司将受益，政府及企业双方都把该计划的发起视为 一次令人振奋的机会。i c l 公司负责该项计划的戴卫文普瑞称：“对 学校和学生来说，是使用新技术的绝好时机”，英首相布莱尔则称之为： “这是世界上最大的公私合作的教育系统”。 5 4 、国内的网络远程教育发展迅猛 我国远程教育已经经历了三个阶段：第一阶段是函授形式。采用 邮寄文字、印刷品等阅读资料传播知识：第二阶段是运用广播、电视 录像等模拟信号手段进行远程教育；第三阶段是运用计算机网络技术 和多媒体数字技术，在数字化环境下进行交互式的学习。 为实现教育信息化和发展以网络教育为主的现代远程教育，1 9 9 4 年，我国相关部门开始建设中国教育科研计算机网( c e r n e t ) ，如今， c e r n e t 已连接通达7 0 多个城市，7 7 0 多所院校，网络用户人数约1 0 0 万，1 9 9 8 年，国务院转发了教育部制定的面向2 1 世纪教育振兴行动 计划，启动了现代远程教育工程，到目前为止，已经发布多个试用标 准 6 。 教育部已经陆续批准了4 5 所高校设立网络教育学院，开展现代远 4 远程实时教学系统的设计与实现 程教育试点工作，目前，试点高校网络教育学院在校生达2 4 万人，已 开设8 个大类5 1 个专业，组织了近3 0 0 门课程和一批素材库、案例库， 网络教育的覆盖面已达3 1 个省、自治区和直辖市。 7 1 2 2 现有国内外网络教学系统 按照提供的服务划分，网络远程教育系统主要可分为综合远程教 育系统、同步网络教学系统、企业培训学习管理系统、相关软件工具 产品、卫星远程教学系统等。 i 、综合远程教育系统 系统运行大多数要求在宽带网的环境中，适合校园网的建设，如 “g t 2 0 0 0 e d u 远程多媒体教育系统”，其中比较好的有： ( 1 ) 网梯网络教学平台w w w w h a t y o r g ( 2 ) 安博网络教学平台w w w a m b o w c o m c n ( 3 ) g t 2 0 0 0 e d u 远程多媒体教育系统w w w g t h o m e c o m ( 4 ) w is b a n k 网络教学平台w w w c y b e r w i s d o m n e t ( 5 ) 科建远程教育系统w w w c o l le g e s o f t c o b c n 2 、同步网络教学系统 这类产品比较多，有很多比较成熟的系统，支持视频的产品需运 行在宽带环境中。这类产品的功能在浏览器中实现比较困难，所以多 数采用c s ( 客户服务器) 模式构架。 ( 1 ) i c l a s s 一一w w w d i g is u p e r c o m ( 2 ) i n t e r w is e 一w w w i n t e r w is e c o m ( 3 ) m o s e 一w w w v i e w s y s t e m c o m c n 3 、企业培训学习管理系统 企业培训类的教学系统有相对成熟的产品，l o t u s 公司、d o c e n t 公司、s a b a 公司都是很好的平台并配有一定数量的培训l 课程。虽然这 些系统是针对企业或个人培训而定制的，但其中许多功能与远程教育 是相通的。 ( 1 )紫晶系统企业版( w w w o z t i m e c o m ) ( 2 )s o c r a te s i 0 ( w w w 1 2 l e a r n c o m c n ) 系统 ( 3 )w iz b a n k 企业版( w w w c y b e r w is d o m n e t ) 4 、相关软件工具 ( 1 ) m a c r o m e d i a 公司的三个工具软件在课件制作过程中经常使用。 ( 2 ) s t r e a m a n y w h e r e 和课件快手 ( 3 ) 完美课堂交互软件系统( w w w w w w p a t c h c o m ) 1 0 远程实时教学系统的设计与实现 1 3 网络远程教育的发展趋势 信息时代的未来教育，具有创造性、多样性、开发性和个性化的 特点。未来教育发展层次的高低，与教育网络的建设与否息息相关， 落后的教学手段与封闭的教学模式，再也不能适应未来教育的需求。 现在世界上各个国家都非常重视现代远程教育，信息技术高度发达的 国家，在现代远程教育方面进行了大量的研究和试点，例如美国的 i n t e r n e t i i 把远程教育作为主要业务，全美1 0 0 多所著名大学将利用这 一网络开展远程教育【1 1 】。 借助先进的科技和雄厚的经济实力，配备先进的现代远程教育设 备，提供了一流的课程设置和网络电子课件，使现代远程教育具有潜 在发展前景，能为更多学生提供学习机会。一方面，解决大量学生不 能进行全日制学习的困难；另一方面，世界各地大学可以进行合作办 学，实施远程教育，提高教学水平。现代远程教育的特色并不仅在设 备方面，它的特色主要体现在教育的理念、教育思想和管理方面。 目前，在全球范围内远程教育将来的发展趋势是： 1 促进高等学校教育教学改革。政府或学校修订相应的办学规定 和政策以开展现代远程教育，网上教学将包括所有办学形式。 2 促进名牌大学建立一流的现代远程教育设施，提供一流的网络 课件制作平台、网络课件和课程设置。 3 促进学校与企业合作，以市场为导向，为企业培训急需的复合 型人才。 4 促进校际间的强强联合和资源共享 8 。 5 促进虚拟技术的应用，主要利用图形、图象等多媒体形式来模 拟各种实验过程，完全实现实时交互式远程教学，应用人工智能技术 “因人施教”“自动答疑”。 6 远程教育将是面向群体和个人的终生教育 9 。 1 4 论文主要内容及系统设计特点 本文对网络实时教学进行了比较深入的研究。针对基于w e b 的远 程教学系统缺陷，设计并实现了一个基于传输层的远程实时教学系统， 它是基于w e b 的远程教学系统的有力补充。系统设计具有以下特点： 1 、所有信息数据的传送都是在传输层实现。与在应用层实现相比， 不仅减少了数据在协议层之间流动的时间开销，而且提高了有效数据 的传输速率，这样在不改变网络硬件设施的情况下，使实时播放多媒 6 远程实时教学系统的设计与实现 体影音文件的效果更好。 2 、直接使用u d p 传送流媒体文件。流媒体数据传送采用服务器集 中处理同步方案，客户端采用双缓存机制进行流媒体的接收和播放缓 冲，并使用d i r e c t s h o w 播放流媒体，进一步减少了流媒体的传输和播 放延时。 3 、使用套接字编程时没有使用系统提供的封装，不仅进一步减少 了网络数据处理时间，而且使得程序易于移植。同时实现了套接字的 动态分配，服务器端对于客户端的连接数量可以不受任何限制。 4 、教学信息以实时方式传递到客户端，输入的字符立即在所有的 客户端显示，客户端的输入数据也可以立即在所有用户终端显示，达 到面对面交流的实时效果。 论文分为六章，主要内容如下： 第一章简述远程教育的定义、发展历程和网络远程教育的优势， 介绍了国内外网络远程教育的现状和未来发展趋势。 第二章对网络教学系统的分类进行了比较。对建构主义网络教学 模式进行了研究，分析教学互动在远程教学中的重要性和基于w e b 教 学系统的缺陷，进一步提出了远程实时教学的解决方案，同时对流媒 体等相关技术进行了简单介绍。 第三章介绍了远程实时教学系统的总体设计。包括系统的功能及 客户端和服务器端的用户界面和应用程序总设计。 第四章详细介绍了远程实时教学系统的实现。包括s o c k e ta p i 套接字的消息传递的建立和消息传递函数设计，利用多线程技术同时 处理文件传输和同步对话等多种信息，以及应用程序非正常退出、意 外关机与复位的套接字的处理。 第五章实现s o c k e ta p i 套接字的动态分配以及使用d i r e c t s h o w 播放流媒体文件，将文件以二进制方式在传输层直接传送，包括如何 传送多个w i n d o w s 格式文件名和文件长度值的高效传输。 第六章：与h t t p 传送方式比较，进行了实际运行数据的对比。总 结存在的问题，提出了系统进一步的改进。 7 远程实时教学系统的设计与实现 第二章远程实时教学解决方案 2 1 网络远程教学系统的分类及比较 2 1 1 网络远程教学系统分类 目前网络远程教学系统主要分为三类： 1 、基于w e b 教学系统 也称为异步远程教学系统。采用大型w e b 服务器和数据库服务器 作为远程教学服务器，将所有功能都集成在w e b 中，用户采用w e b 浏 览器连接到服务器上浏览教学内容，进行各项教学活动。 通过该系统，教师可以方便地制作课件、备课、回答学生问题、 批改学生作业等教学活动；学生可以方便地上自习课、做作业、参加 测试；提供完善的用户管理、课件内容管理功能：具有可靠的安全性， 用户权限可以严格限制，每个用户只能访问他应该访问的内容；可进 行测试并半自动阅卷，记录学生成绩并同时通知教师。 基于w e b 的远程教学系统的最大特点是对学生的终端要求很低， 学生可以自由选择时间地点上网，因此，这类远程教学系统的学生规 模可以很大，非常适合于自学型、普及型的远程教学应用。 2 、实时交互式远程教学系统 为交互、实时、多点的应用系统，利用基于包交换或使基于电路 交换的通信网络，采用相应的网络产品，将多个物理上独立的教学点 有机地连接到一起，完成实时、交互和多点的多媒体通信和控制功能 从而实现实时的多媒体教学。 在实时远程教学活动中，参加这次教学活动的所有教学点的学生 均能实时听到教师的讲解，同时可以通过流媒体看到教师的多媒体数 据内容，各教学节点的学生均可以实时向教师提问，教师可咀实时地 回答该学生的问题，教师在授课过程中也可以要求任一节点的任一学 生实时地回答问题。 3 、基于点播的远程教学系统 主要用于按需检索观看教学资料片进行学习，教学资料片存储在 视频服务器上。教学资料片可以是实时教学内容的录像，也可以是从 已有录像带、v c d 、i ) v d 等现有片源直接导入的视频资料。视频服务器 能支持多种压缩编码格式的视频文件，不同接入带宽的用户可根据实 际能力选择相应的编解码格式来进行视频文件的编解码的处理。儿“o 远程实辩教学系缓鞠羧诗与实瑷 2 1 + 2 基于w e b 教学系绕的不足 鏊于w e b 的网络远程教商系统将浆皴领域的翔识按照教学目标原 理组织成若干知识聚集模块，形成层次化、网状化结构，做成页式或 脚本式课件，在i n t e r n e t 上激用浏览器、电子邮件、电子公告叛、新 阉缓等形式实瑰拜雩窆上穗鼹猿立魏教学攘式【8 】。一方夏霉浚纛分发挥 教师的作用和潜能，如教师缀成专家组，共同回答学生的问慰、组织 教学内释及组建问题库：另一方面，学缴可以在不同时间、不同地点 选择不同内容自主学习，为学生提供更为广阔的学习空间。憾宅具有 下翻姣赢： 1 教学站点怒静态的，学习资源一放上去，一段时间内很少变更。 2 不能根据每个学生的敷体情况和自身条件因材施教和安排学习 进度 1 2 。 3 答疑效率低下。在学习过程中不可避免豹癸疆到瑟难阉题，答 疑很脊必要，通过答疑教师研以掌握学生知识的薄弱点。在提出的疑 难问题中有6 0 一7 0 内容实质上是相同的 l3 ，为了掇高答疑的效率， 另癸建立基于a s p 动态交互c l 】、基于e - m a i l 的叁动答疑 1 5 1 6 】等系 统。纛论哪种方式，首先是麓断了教耀与学生匏壹绞交流，其次鑫动 系统充分考虑了教师的主动立场，而忽略了学生的主体地位。 4 交互界面设计、交互方式和学习兹的情感因索是影响学习的外 部环壤鞠素。藏蛞戆学习谤壤可以激发学习者参与攘索学习与交流， 在网络远程教育中，具傣体现为交互界褥的艺术性、独特性、生动往、 内容的丰富性以及给学习者提供的交互方式的灵活多样性。学习者情 感因索也是影响学习与交流的重要因素，在基于w e b 的网络学习环境 中，一甥都是应羧方式，软芝太与太瑟瓣瑟交流馕薅因素戆影螭，毒 对会翻缺乏兴趣或遇到困难不知所措导数信心不足衙主动放弃。 5 网络传输速度影响交甄活动。在网络教学环境中，保持甄动的 顺畅、持续是取得良好学习效果的重要湖索，信息双方反馈交滤困难、 不及辩筏或延逮熬蹩决定互凌毯劣豹关镰蘑在。 2 2 远程实时教学的重要性 2 2 1两络教学懿建稳主义教学撰式 建构主义也称为结构主义，它是由瑞士学者让皮亚杰最早提出 来的，健认为智慧本质上是一秘对环境的适应，是一嵇能动的适应。 9 远程实时教学系统的设计与实现 建构主义学习理论主要有三个基本观点：第一、学习是一种意义建构 的过程，学习者在学习新的知识单元时，通过个体对知识单元的经验 解释从而将知识转变成了自已的内部表述：第二、学习是一种协商活 动的过程：第三、学习是一种真实情境的体验，学习的目的不仅仅是 要让学生懂得某些知识，而且要让学生能真正运用所学知识去解决现 实世界中的问题。 在一般的教学过程中包含教师、学生、教科书和媒体等四个因素， 这四个要素相互关联、相互作用形成的稳定的教学模式。传统的教学 模式是以教师为中心，教师是知识的传播者和灌输者，学生处于被支 配地位，是外界刺激被动的接受者和灌输对象，教科书是学习内容的 载体，教学媒体则是教师向学生灌输的方法与手段。 建构主义的网络教学模式把学生、教师、教学信息、学习环境作 为信息化教育教学模式的四个要素，这四个因素相互作用、相互联系 成为稳定的网络教学模式结构。网络教学模式可描述为：以学生为中 心，学习者在教师创设的情境、协作与会话等学习环境中充分发挥自 身的主动性和积极性，对当前所学的知识进行意义建构并用其所学解 决实际问题。在这种模式中，学生是知识的主动建构者和应用者，教 师是教学过程的指导者与组织者，意义建构的促进者和帮助者，信息 所携带的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象， 学习环境包括“情境”、“协作”、“会话”等要素，隋境必须有利于学 生对所学内容的意义建构，协作发生在学习过程的始终，学习小组的 成员之间可以通过会话协商共同完成学习任务。 在这种模式中，媒体不仅用来帮助教师进行教学，而且用来帮助 学生查询资料、搜索信息、进行协作学习和会话交流，作为学生主动 学习、协作式探索、意义建构、解决实际问题的认知工具。教师和学 生是互动关系，教师给予学生引导和帮助，同样教师可在教学过程中 吸收到许多新的教学信息，正所谓教学相长。 建构主义的“刺激一认识一反应”理论框架是创新教育的根本也是 网络教学应遵循的理论模型，其核心在在本质突出了学生的主体地位， 同时，强调教师的环境创建以及教学的互动i i 3 一。 2 2 2 网络教学中的教学交互 教学交互是教学过程中主体之间或主客体之间的相互影响、相互 作用、相互理解。教学交互可根据教学活动中的主客体关系分为：( 1 ) “人一人”，是指教师与学生、学生与学生之间的交互；( 2 ) “人一内 1 0 远程蜜时教学系统的设计与实现 套”，这是搔学习滔魂中学霹蠢与教学内容戆交互。投据教学溪凌串主 窖律关系发生豹簧撵方式分灸：( 1 ) 壹援交互，太与天在溪鞠中逶 童 矮簸避行交互；( 2 ) 闻接交鬣，入与a 在活动孛不接皴毽邋道按拳媒 体进行交互 1 7 。 在传统的教室中，教师可以聆听学生们发言，洞察他们想法的由 来，看到其合理性和局限，引导学生看到与其观点相矛盾的观点和事 实，从学习者的见解出发进一步进行提炼和概括，组织学生j 款行讨论， 通过合作解决问题、小组讨论、意见交流、游戏、辩论等形式，促进 学习者之间的沟通，使学习糟学会理清、表达自己的见解，学会聆听、 理解他人的想法和相互接纳、赞赏、争辩、互助，能够不断地对自己 和剐人的看法进茸亍反思和谨剡。艇有这一切都是在教师与学生、学生 与学生之闻壹接交互中发擞瓣，教灏与学生之闻的交滚十分充分。 在藉终嚣凌中，教学缺少了事蜜豹矗接交流凝会，足乎掰蠢教学 交互罄是囊矮诗霎机鬻终送行静闻接方式。溺络教学交互主簧蠢两类： 教学性互动活动与社会性蠢动活动。教学往互动活动主要毡镄：获取 教学资源、链接内容、下载倍息、发布信息等，给学习者提供了动态 的信息控制能力和控制学习情景，同时，信息组织形式可供学习者随 时调用信息资源，允许学习者按照自己的方式去探索信息。根据自己 考虑问题的方式去建构知识。社会性互动指人与人之间的炎流满动， 是指用电子邮件、新闻组、公告板或网络音视频等交流手段与他人进 行交流活动，通过这些交流活幼，学习者和教学者之间，学习磷和学 习者之间可以进行提阉、阐餐、讨论、辩论和协商，从而有效地实现 与链人协作与交流。 1 7 】 2 。2 。3 运程实癌教学瓣黧黉健 在网络远程教学中，察时教学是一种重要的教学模型。燕时教学 是指教师和学生在指定的时间，通过i n t e r n e t 建立一组网络滤接，模 仿面对面的教学形式，使教师和学生有实时交互信息的能力。教师、 学生在实时教学系统中既是源点亦是终点，他们之间通过i n t e r n e t 提 供的网络通讯实现实时教学信息的交互、在线交流与反馈，选刹面对 面交流的即时效果。远程实时数学可以达到如下的教学效果： ( 1 ) 现实环境的真实体验。建构主义学习要求的知识的建构怒在情 境中进幸亍积极的连接和反思j 建摆的结果，所产生的知识是大脯的产品， 是学习者来蠡于情境瓣经黢及瓣情壤勰释懿结果，这些经验熊够在学 霹臻凌遴憝够在寞实世赛舔壤审懑劐。瑟远程实霹教学系绫瑟耧设的 邋程实时教学系统的设计与实现 情境能褥现实整界环境审酌特薤尽可能患实缝薅黼在学习环境中。 ( 2 ) 交互的及时性、可感知性和自然性。远程实时教学系统具备共 事的信毖资源、交互工舆稠学习交闻，交噩售息誊室、效果良好。教 师授课静雨容或多媒体影音栽实时地发送到各连接的蠲户( 学生) 端， 学生与学生之间、教师与学生之间的交互信息可同时被所有连接终端 接收到，铁面达到教学交方式戆灵活多撵往和交互对象的多样性， h w n d ，w m f i l e s e n d o v e r ，s e n d f i l e s ，p o r t ) ； 第一个参数表示要传递到的视图类的旬柄，第二个参数是传递的 消息，第三和第四个参数是w i n d w o s 消息函数可以传递的两个参数。 5 、结束辅助线程 用g e t e x i t c o d e t h r e a d ( ) 函数获得线程退出码，t e r m i n a t e t h r e a d ( ) 函数结束进程。这两个函数的原型如下： b o o lg e t e x i t c o d e t h r e a d f h a n d l eh t h r e a d ，线程函数句柄，一般指线程名 l p d w o r d l p e x i t c o d e 收到的退出码地址指针 ) ； bo olt e r m i n a t e t h r e a d h a n d l eh t h r e a d ，同上 d w o r dd w e x i t c o d e退出码 举例如下： l p d w o r d l p e x i t c o d e g e t e x i t c o d e t h r e a d ( s e n d f i l e t h r e a d ，l p e x i t c o d e ) t e r m i n a t e t h r e a d ( s e n d f i l e t h r e a d ，l p e x i t c o d e ) ； 3 7 远程实时教学系统的设计与实现 二、界面线程 界面线程和辅助线程不同，辅助线程在后台运行，当进行两点的 实时对话时，必须要另外使用一个对话框，而且不能影响主线程的运 行，这时必须使用界面线程。 插入新m f c 类，命名为c t w 0 p o i n t t a l k ，基类是c w i n t h r e a d ，其 他接受缺省值，这样就定义了一个界面线程。 界面线程的启动，使用下列函数： c w i n t h r e a d + a f x b e g i n t h r e a d ( c r u n t i m e c l a s s + p t h r e a d c l a s s ， i n tn p r i o r i t y = t h r e a d p r i o i t y n o r m a l ， u i n tn s t a c k s i z e = 0 ， d w o r d d w c r e a t e f l a g s = 0 ， l p s e c u r i t y a r r i b u t e s l p s e c u r i t y a t t r s = n u l l l 上面已经定义了界面线程函数，在程序中可以如下启动线程： a f x b e g i n t h r e a d ( r u n t i m ec l a s s ( c t w o p o i n t t a l k ) ， t h r e a d p r i o r i t y n o r m a l ，0 ，0 ， n u l l ) ： 同步对话窗口的启动在类c t w o p o id t t a l k 的in i t i n s t a n c e ( ) 中完 成，如下： b o o i 。c t w o p 0 i n t t a l k ：i i q i t i n s t a n c e ( ) c p o i n t t a l kp t a l k ： m p m a in w n d = & p t a l k p t a l k d o m o d a l0 ： r e t u r nf a l s e ： m p m a i n w n d 是c w in t h r e a d 类的成员变量，在这里被 c t w o p o i n t t a lk 继承，并将c p o i n t t a lk 指针赋给了它，所以当线程启 动的窗口c p o in t t a l k 被关闭时，界面线程也随之终止。界面线程用 p o s t q u i t m e s s a g e 0 函数终止，可以在进程任何地方使用。 4 2 异常关闭处理 服务器端和客户端的非正常关闭有两种情况：1 、用户在使用应用 程序时没有断开连接就直接退出了应用程序；2 、计算机突然断电或人 为地复位了计算机。如果上述意外发生，对方( 服务器端或客户端) 得不到及时通知，可能仍然要试图与另一方通信，这将产生错误，可 能会导致程序的正常运行。 远程实时教学系统的设计与实现 下面就如何处理非正常关闭作一简单介绍。 4 2 1 非正常退出应用程序 ( 1 ) 服务器端处理 在视图类增加o n d e s t r o y 0 函数，该函数首先判断服务器端的运行 状态，如果已经停止运行，则退出该函数，否则向所有连接的客户端 发送服务器端已经关闭的消息，以便客户端作出相应处理。程序如下： v o i dc m a i n t a i n v i e w ：o n s t 0 p s e r v e r ( ) i f ( m c o n n e o t f l a g = = f a ls e ) r e t u r n ： c 1 0 s e s o c k e t ( ml is te n s o c k e t ) ： w h il e ( i m c l ie n t s o c k e t l is t is e m p t y ( ) ) m c o m m a n d = s e r v e r c l o s e ： c s t r i n gs t r m s g ： st r m s g + = m c o m m a n d ： s t r m s g + = “服务器停止服务! ”： i n tn s ize = s t r m s g g e t l e n g t h ( ) ： c l i e n t i n f o * m c li e n t = ( c l i e 阿i n f 0 十) m _ c li e n t s o c k e t l is t r e m o v e h e a d ( ) ： s o c k e t p s o c k e t = m c l i e n t 一 s ： i f ( s e n d m s g ( p s o c k e t ，s t r m s g ，n s i ze ) = = s o c k e t e r r o r ) a f x m e s s a g e b o x ( “信息更新错误”) ： c 1 0 se s o c k e t ( p s o c k e t ) ： d e le t em c l ie n t ： ( 2 ) 客户端处理 与服务器端类似，添加o n d es t r o y ( ) 函数，该函数首先判断客户端 连接状态，然后向服务器端发送客户端退出的消息。 v o i dc m a i n t a i n v ie w ：0 n d e s t r