远程教育.doc

目前全国各地均有一些名校的网校学习卡在销售，得到了学生和家长的认可。但是这里面确实隐含一个问题，北京的名师是否能解决所有地区孩子的需求？答案是否定的。国家提倡教育资源本地化，提倡均衡教育。一个地区必然有数个名校，一个地区必然有一批名师，他们是当地学生最崇拜的，他们的教学最受欢迎。沈阳珠江五校的孩子说，“我们的老师最好，我要看我们老师的所有课程”。现在，各地考试和教材体系均为本地化，网络教学必然要适应这个形势，建立自己的网络学校必然会弥补资源本地化这个空白。（2） 提高教师信息技术水平学校开展网校活动，教师会积极参与，必然积极学习先进的课件制作技术，网络教学技术，教案编辑技术等，也必然会充分利用网络查找资源和交流教学，学校的教师信息化技术水平会大大提高。沈阳珠江五校通过开展远程教育，教师们备课水平提高很快，部分教师原来Word文档的制作尚且困难，现在各种备课工具运用自如。（3） 实现学生远程学习近期北京市教委在推进一项计划，就是在全市进行远程教育：高中课改高二年级的学生将可以通过网上选修完成部分学科的学习，届时学生将可以“在家上课”，高中教学将实现虚拟课堂与现实课堂齐头并进。北京市正在建设的高中“空中课堂”，高中的语文、数学、地理、历史、音乐五个学科都开发了网上选修模块，通过网络及传媒手段，突破学校教学时空限制，为课改后学生的选修提供便利。这是远程教育在基础教育领域的一次大突破。面向新时代的学生，不可能远离网络生存这个历史趋势。现在他们学会网络学习，学会正确利用互联网，为将来工作和学习起到启蒙和至关重要的作用。而且，学生通过网络，大大提高了学习效果，是课堂学习的很好补充，家长也可以通过网络课程的引导，参与辅导孩子学习过程，一举多得。详见北京娱乐信报（ 2009-4-15）/view.asp?id=310895（4） 建设过程简单方便学校如果自己建设自己的网络学校，需要解决的问题会有很多，如在电脑配置，网络技术，网站申请等多方面的问题，而现在这些问题学校都不用担忧，因为我们会帮学校建立属于自己的网络学校，给学校提供网络平台，建立属于每个学校不同特色的个性化网络学校。并且我们有专门的技术人员帮助学校维护自己的网校，为学校提供足够数量的课件制作工具，同时会对学校的一些老师和学生进行制作工具和网站管理上的培训，既简单又方便易学。（5） 社会效益一个学校在本地区可能知名，但通过网络，名声可得到扩散，校园文化得到宣传，这是打造名校的一个积极手段。校长们都有服务社会的良知和责任感，一个名校在一个地区，已经对社会发展起到了非常积极的作用，如果能通过网络服务于更多地区的学校和学生，将是校长们的职责和使命。我们深深体会到这些学校领导的眼光和境界，他们敏锐地感觉到，开展远程教育是实现均衡教育的一次大胆实践，是推进学校的理念、文化、创新、特色、经营等再次突破的有益努力，也是在社会突发事件中延续教学的一个很好的途径。网校采用最先进的技术平台，将传统课堂搬到互联网上，这一个“搬”字，凝聚了全体教师的辛勤汗水和无穷智慧，通过“搬”，人们会惊喜地看到，中国互联网这个虚拟世界里出现了新一批充满活力和社会责任感的学校，优秀的教育教学资源和服务得以在更广泛的范围内传播，优秀教师得以在互联网上再次脱颖而出。“Q学堂”、“Q学舟”、“Q名师”一个个充满创意的概念将不断冲击人们的心智。（6） 实现优秀资源共享教师的优秀教学资源，可以服务千里之外的学生，教师就是学生心目中的明星。一个教师制作的精美课件，像一把金钥匙，讲述的是一个主题，可以帮助解决一个学习的疑惑，影响一批学生，当这些学生走入社会，此时获得的智慧将被成千上万倍地放大。一个优秀的学校在互联网上安家，打破了时空对教育资源的局限，将有无数的学校和学生得到这个学校的帮助，这个名校在用自己最靓丽的姿态造福于社会。（7） 实现家校互通建立网校，家长可以清楚了解学校的教学进度和要求，可以沟通信息，提交自己的希望和需求，了解班主任的指导，也促进了学校和教师了解家长的心声，这种家校互动，充分利用了网络的特性，建立及时的沟通桥梁。教师布置的学习内容，家长随时了解，一目了然，指导孩子更具有针对性。（8） 打造绿色上网环境借助我公司家长助手工具，屏蔽掉一些不健康的网站登录窗口，使孩子上网过程中不受侵害，也同时不占用家长的监控时间。使网络真正成为孩子自主学习的工具。（9） 课程的安全课程的安全很重要，它保证了课程的不可复制性，避免在区域中课程外传所造成的不必要损失，每一个用我们工具制作的课程都自动完成了加密，没有网站管理员的授权，其他人无法转载或是将课程随意公布，学校也可以将课程设定为只允许本校学生和教师浏览。同时网站中各种角色权限的分配也可指定专人进行管理，各类资讯的上传也经过后台的审核才能发布，这些功能都保证了有效和安全。 轻松拓展教学空间通过互联网络，可以将学校的教学现场传送到网络延伸的地方。一堂正在首都远程授课教室进行的课程，不仅这个教室的学生可以学习，在其它城市远程教室的同学同样可以学习，在学生的家用电脑上也可以直播授课进程，甚至在地下铁也可以通过手机进行学习。 拥有多媒体教学媒介教学的媒介不再仅仅是现场老师的活动和普通书本，而是实时或非实时传递的教学图像、语音、数据的媒体流，录制的媒体文件，编制好的教学PPT文档，教学演示Flash动画，各类学科电子书籍等，所有这些，都可以成为教学媒介，任由选择。 提升社会平均教学水平师资力量薄弱地区的学生和教师，可以通过中兴远程教育系统享有与都市相当的学习资源和授课资源。借助中兴远程教育系统，可以有效发展当地基础文化教育、职业技能教育甚至远程学位教育，从而全面提升全民平均文化水平，从基本层面带动社会进步。 共享国际化教学资源能够与国际标准远程教育系统互通的中兴远程教育系统，可以将世界连接进来，在享有国际化教学资源的同时，也将向世界展现当地教学特色、分享教学经验、沟通教学理念，与世界教学同步。远程教育背景 信息化已经成为当今社会发展的必然趋势。网络作为教育行业信息化的一项重要内容，不仅能够帮助学校快捷地实现信息检索、信息发布和信息交流，同时还能够直接帮助教师，为教学、管理、科研服务。信息化是教育跨越式发展的助推器。教育行业担当着为国家输送掌握信息技术合格人才的重任，而信息化教育则是获取新知识最快捷、最高效的手段。因此，实施教育信息化，把信息技术广泛应用于教育教学领域，改变传统的教育模式，提高教学质量，更好的发挥学生的创造能力是搞好信息技术教育的必要保证。 “现代远程教育工程”被教育部定为振兴教育的六大工程之一，这个系统包括硬件支撑、软件支撑、教学资源三个部分，近几年得到蓬勃发展。目前全国已有46所高校开展了现代远程教育项目。在西方发达国家，网络远程教育已成为一种非常重要的教育模式，但在国内，目前的应用领域主要是高校的学历教育和中小学的课后辅助教育，与发达国家存在一定的差距，需要各相关行业的参与。到2010年，我国要基本形成多规格、多层次、多形式、多功能、具有中国特色的终身教育体系，发展现代远程教育已成为一种不可阻挡的发展趋势。前一阶段SARS的流行，使得远程教育的重要性得到了充分的发挥和发展。 教育信息化的基本特征是开放性、共享性、交互性与协作性。从教学网、校园网到城域网的整个脉络发展中，需要越来越多的参与者。目前，国内的许多系统集成商都有硬件背景，但缺乏软件研发能力，系统软件不得不选用第三方软件。这样不但为今后的服务带来问题，而且容易发生责任不清现象，使软件和硬件不能达到最佳结合效果。所以在信息化建设过程中，教育机构、硬件厂商、方案供应商和系统集成商完全可以合作，共同开拓市场，优势资源共享。这样的方案设计会非常科学化，不但会提高实际进度和效率，而且成本也能大大降低。 随着教育信息化市场的成熟和规范，只靠做硬件集成“一条腿”走路的厂商和力量弱小的公司会举步艰难，携手教育机构必然成为明智商家的选择。在远程教育方面，也只有走广泛的合作之路才能实现资源共享，有效地盘活资源，才能使远程教育有声有色地发展下去。 2.曙光TC1700在远程教育中的应用 在远程教育中网络化是基础，服务器硬件是平台，应用是关键，信息化是目标。随着信息化的深入展开，教育行业特性在信息化进程中的引领作用突现：教育机构产品选购理性化、解决方案个性化、厂商服务策略本土化等策略的实施，使得远程教育在使用上得到了极大的提高和应用。目前 技术创新远程教育的基石 市场竞争远程教育的动力 文化模式远程教育的土壤 2.1. 方案综述 目前教育现有的IP城域网，设立1个中心节点，通过1000M链路或者DDN专线连接电信网；其分中心节点位于区级教育局，通过100M链路连接电信IP网。各中心、分中心分别下连相应的学校。除了实现传统的Internet应用外，还提供电视会议、远程教育等组播应用。在教育城域网中心设置唯一Internet出口，分别连接教育网CERNET和电信163网络，其它分中心及学校不具有Internet出口。 在本着可靠性、稳定性、适应性、开放性、安全性和可扩充性的原则下，我们的提出基于曙光TC700超级服务器产品的设计特点如下： (1) 简单接入，轻松管理 (2) 实时监控，预先报警 (3) 超强负载，稳定运行 (4) 随需而制，弹性扩展 2.2. 拓扑结构 2.3. 方案描述 远程教育提供了不受时空限制的教育传递方式，促进了高等教育规模的扩大和适应性的提高，同时，由于其对软件、硬件技术的依赖性，为信息技术公司的发展提供了市场。近年来，国内出现了许多专门开展基于技术的远程教育的公司，他们和网络厂商，硬件厂商合作，软件厂商合作一同合作，统一提供给用户一个完整的平台，并逐渐形成各自突出的开发和服务领域。 远程教育的目的是通过网络结构，对学生进行知识普及。当前，远程教育的硬件平台已初具规模。其网络目前都采用星型网络拓扑结构。随着学生人数的增加以及网络应用的复杂化，现有网络已经不能满足应用需求。随着教育信息化建设的快速发展，教育城域网的建设已经从一个单纯关注互通性、关注性能的阶段转移到关注整网的安全性、可管理性。 2.3.1.简单接入，轻松管理 随着服务器设备和网络设备的增多，学校老师更多的希望采用更为简单方便的接入方式，轻松进行日常管理。这样即节约资源有有利于老师把日常经历放到她的教学应用上，更好的利用网络的交互功能，开展网络教育，实现和学生的更好的交互，从而达到教学的目的。 曙光公司的TC1700产品内部自称一套局域网络，对外只需要一根线就可以和外界网络连通，实现简单接入。在管理上，曙光TC1700图形化的管理界面使得用户操作简单明了，对机群系统的掌握和控制尽在小小的鼠标之中，简单方便，快捷。 2.3.2.实时监控，预先报警 网络设备的增多，服务器数量的增多使得硬件出状况的频率会增大，对于一个市、区县的网络中心来说如此众多的设备如何能够监控其运行状况，如何预先报警将具有非常重要的意义。曙光TC1700系统利用简单直观的管理工具来管理整个集群，使得系统管理员可以从多台服务器重复、单调的管理工作中解放出来，极大地提高了工作效率。曙光TC1700服务器的监控工具可以监控到整个集群的软硬件运行状态，如：整个系统工作环境，各节点CPU和内存的使用率，网络流量，各节点主板温度、CPU温度，机箱风扇转速、CPU风扇转速，主板电压、CPU电压等等，还包括系统配置，技术服务热线电话等等相关信息，使系统管理员对各节点的情况一目了然。监控工具同时提供了报警功能，当出现故障点时(如温度异常、风扇停止转动等)，可以及时提醒系统管理员进行处理，避免或减少系统故障和由其引起的用户损失。系统规模越大，系统管理和监控的效率越高。 曙光TC1700的监控、管理技术不仅可以用于日常的系统管理和维护上，在一些应用环境下还可以产生出乎意料的效果。例如对IDC应用，租用节点的用户可以不麻烦系统管理员，直接通过IDC服务商提供的电话线拨入TC1700系统上，查询自己租用的节点工作是否正常。如果发现CPU、Memory、网络等系统资源繁忙，则可以向IDC服务商申请对节点升级；如发现节点内部温度、电压、风扇等出现异常，则可以要求IDC系统管理员立即检查和修复等，极大地减少了直接进行系统管理的工作量。我们的报警系统还可以通过电话的方式直接把监控到的硬件信息故障进行自动报警。 2.3.3.超强负载，稳定运行 对于很多网络设备和服务器来说，如果能够承受住瞬时和部门的压力极限，那是体验服务器最终要的指标。服务器基本上是长时间于开机及运行状态或者根本不关机，对服务器的稳定性有更加严格的要求，即对服务器随时高低温启动、节能管理、电源管理、内存管理以及持续工作不死机的要求非常严格，这些因素必须是在产品系统设计中考虑的因素，同时在机器生产时采用48小时动态考机才能发现潜在的影响系统稳定性的因素； 远程教育在教课的时候瞬时启动访问量会增加很多，根据这种情况，我们会在有些访问频繁的地区的服务器，一方面通过负载均衡分担其流量，一方面可以通过优化服务器内核使得系统资源得到释放，以抵抗外界的瞬时的大量负载，提高服务器的反应速度。提升系统稳定性，通过提高电源负载能力和抗电压波动，改进了电源的性能，同时减少了静电，进行了系统化的散热通风设计，全面提高了系统稳定性； 2.3.4.随需而制，弹性扩展 目前很多硬件提供厂商只提供自己的产品，没有帮助用户把整体解决方案一起做下来，而且网络设备，服务器设备，软件产品分别采购，到用户现场进行磨合，这样就把很多风险无形之中加到了客户身上。由于远程教育的体现是在应用的过程中随着人数的增加可能随时增添设备，同时希望兼容以往的应用系统。这样就需要有一个整体解决方案，随着客户的需要定制服务器，同时服务器具有很强的扩展性，能够满足客户今后的弹性扩展的需要。 曙光TC1700的集群式架构决定了其具有优异的动态扩展性。根据用户应用需要，可以选择扩展能力很强的通用节点。尤其需要指出的是，TC1700的动态伸缩性非常强。用户如果需要减少节点数目，可以随时指定节点与整个系统隔离；用户如果需要扩展节点，只需稍微变更配置文件即可完成；对于LINUX通用节点，用户甚至可以使用TC1700提供的节点自动安装功能，TC1700会为用户自动安装(包括操作系统)和配置应用节点。 曙光公司提供即插即用的操作界面，此工作完成以后，用户将可以不通过显示设备即可为服务器配置网络，保证整个已经配好应用的集群服务器在用户现场即插即用。届时，曙光TC1700服务器将全面具备“节点自动安装、系统自由伸缩、集群即插即用”的动态扩展能力。 3.总结 远程教育的学生在学习过程方面，容易获得技术恐惧：学生因不熟悉要使用的媒体而产生技术障碍；交互困难；缺乏面对面交互，学生不习惯通过媒体的交互；已经设计完成的学习材料、学习环境等不适应特定的学生的学习风格；学生不适应独立与自治的学习方式：不习惯自学的学习方法，学习进度控制不好，不能坚持学习，对学习进展的水平不了解；学习内容上的困难：学生在学习过程中不能在内容上得到教师的直接和持续的指导，造成部分学生认知上的困难；工作、生活与学习的冲突：工学矛盾使学习者不能长时间专注个人的学习。如果想获得比较好的学习效果消除学生的紧张情绪，必须在总体方案上将网络系统，服务器平台和软件系统做成一个统一的系统，无论系统升级扩容都不会对学生产生影响，这样对学生来讲就是一个统一的系统对外提供服务，这样学生就会慢慢消除其对技术的恐惧心里，把精力集中在学习上。远程教育教学平台解决方案2004-6-13 17:15:00以信息技术促进教育方式的变革，提升整体教育水平，成为世界教育发展的主流趋势，各发达国家和发展中国家对此都给予高度的关注，并积极推动，产业化发展势头迅猛。远程教育是信息技术在教育领域应用的重要体现，是教育发展的热点领域。太极计算机股份有限公司在大量的教育信息化实践中，对远程教育的特点、规范具有较深刻的理解和把握，并不断挖掘提炼，成功地策划、开发了太极远程教育教学平台系列软件产品，形成了完整的远程教育教学平台解决方案。太极远程教育教学平台包括三个方面：面向教师、学生和管理人员的开放的、集成的、安全的、个性化的满足教、学、管理和服务要求的现代化教学与管理支撑平台；建立教育信息与资源的构建与集成的框架；在此平台和框架之上建设和集成一系列精品课程，形成一套比较完整、开放的体系。 该平台具有如下特点：（1）集成性集成性包括教学信息、教学资源的集成，以及各类教学软件系统的集成 。教学信息、教学资源的集成构建校内、校际、院校与社会各界统一的授权共享的基础教育信息集成环境；教学软件系统的集成使各类教学软件构成协同的运作体系。（2）开放性在系统功能上可以随着教育改革的需求变化灵活的扩充和变动，在信息内容上各系统之间能够方便地沟通。 （3）安全性采用综合的信息安全处理技术，构建一个包括数据安全、应用安全的分层安全体系，保证系统的安全稳定运行。（4）个性化指根据教师、学生和管理人员不同用户的个性需求，为用户提供不同的授权服务。（5）标准化、规范化国际及国内相继发布了一系列信息技术在教育领域的应用标准，这些标准对教育软件的发展的起到了很好的规范与引导作用。本平台遵循中国现代远程教育技术标准体系，符合该标准体系的如下应用标准：CELTS-1系统架构与参考模型规范、CELTS-2术语规范、CELTS-3学习对象元数据规范、CELTS-9内容包装规范、CELTS-10 练习/测试互操作规范、ELTS-11 学习者模型规范、CELTS-13 学生身份标识规范、CELTS-14 学力定义规范、CELTS-17 平台与媒体标准引用规范、CELTS-20 计算机教学管理规范、CELTS-31 教育资源建设技术规范。下面从三个方面对该平台进行介绍。1：教育信息集成与资源构建的框架体系支持远程教育的教学与管理活动的信息种类复杂、形式多样、维护与管理方法千差万别，这使信息的有效访问、利用和维护变得十分复杂。如何为各类人员（如教师、学生和管理人员）提供不同来源信息实时的、集成化的统一访问，而不必关心各类信息的实际存放位置、形式和维护方式，就是教育信息集成框架体系所要解决的问题。通过教育信息集成框架，教学与管理支撑系统能按照其本身的功能需要，灵活地构建信息的结构和表现，能按照各自的需要从教育信息集成框架中实时获取所需要的任何信息，并能进行任意的更新。访问、更新的进行可以完全不用关心实际所操作的信息的物理存放位置、管理方法（如不同的数据库系统等）、信息形式（如关系数据库、文本文件、页面文件等）和连接方式。教育资源的种类多种多样，通过统一的资源构建框架体系，遵循国家教育信息化相关标准，为教育资源的交换和共享提供支撑环境。各类教学资源，可以按照此框架提供的构建、装配和连接规范，形成可动态扩充、可互换、可集成的教学资源系统。教育信息集成及资源构建框架体系以太极公司开发的企业级信息集成软件系统（VEII）为支撑平台，并遵循远程教育相关规范。如图1。图1 教育信息集成及资源构建框架体系太极VEII为多源教育信息的集成和统一的元数据管理提供了一个开放的快速部署环境。在需要的时候，各类应用能以其需要的形式快速访问所需要的信息。VEII使业务应用软件开发人员只关注于业务表现所需的抽象数据形式，不必关心实际数据形式和访问细节。支持结构化和非结构化的信息源，例如，关系数据、图像, e-mail 信息,、电子表格、流数据、HTML文档、XML文档等，信息源类型可无限扩展。同时，可只通过一个查询完成对所有包括信息的访问，并保持局部信息源信息形式与存储位置的独立性。VEII主要由如下部分组成：（1）Integration Engine：执行基于XML的分布式查询处理。包括查询请求的分解、子查询的路由、集成数据、缓冲（存储）数据、查询结果的XML形式格式化以及结果的返回处理等。（2）Cache： 用于优化系统性能。在不需要实时数据的情况下，将数据视图缓存以提高响应时间。（3）Metadata Viewer：将各类教育信息资源进行集成化建模，以支持单点的数据访问应用开发。教育信息元数据提供元数据格式属性的定义、调整和查询，并提供集成化信息模型与局部信息源的映射转换规则定义。（4）Native Access Adapter：将Integration Engine 与多个不同的数据源连接，这些数据源包括：RDBMS (包括 data warehouses)、messaging servers、flat files、 XML以及应用程序。 （5）Integration Builder：主要进行构建集成的XML Views、在数据源之间进行/生成连接、对数据进行过滤与排序 、对数据元素定义功能与计算函数、输出集成结果等。（6）Link FrameLink Frame用于处理存于不同数据源中的相同数据的一致性问题。2：教学与管理支撑平台教学与管理支撑平台以教育信息集成与教育资源的集成框架为基础，为教与学、管理与服务、评价与决策提供完善的模式、方法和手段。主要包括：（1）基础教学与管理平台建立包括学籍管理、课程管理、教学计划管理等的教务管理系统；建立包括排课管理、选课管理、教材管理、试题库管理、注册管理、考务管理、成绩管理、毕业资格审查等的教务运行系统；建立包括教师管理与查询、学生管理与查询等支持个性化功能需求的信息服务系统。建立与教务系统紧密集成，满足教学管理办公需求的移动的行政办公系统。基础教学与管理平台充分考虑数据的完备性和准确性原则，采集并保留各种相关数据，为统计分析等提供数据基础。（2）远程教学软件平台利用网络资源，提供跨区域的网上教学模式和教学环境，建立数字化的课堂、数字化的考场、 数字化的辅导室和资料室。同时，结合虚拟现实以及流媒体等技术手段，实现身临其境、直观真实的三维表现效果、视听表现效果。根据不同类别的学员，结合学员的选择，自动生成并更新符合学员各自需要的内容。如图2。远程教学软件平台包括：远程学习、远程辅导、远程讨论、远程考试、远程管理、资料中心和个性内容设定等七大部分内容。远程学习：按照教学大纲的要求，组织编排课程内容的学习。包括课程学习、课程点播、课程广播、作业自动生成、作业自动批改、数字教案和虚拟三维课件教学。远程辅导：提供单独辅导、群组辅导和智能化自动答疑。远程考试：包括生成试卷、自动判卷和成绩管理。远程讨论：包括一对一讨论、分组讨论和白板交流等。资料中心：包括资料全文检索系统、资料调阅系统和资料提供系统。远程管理：包括用户管理、权限管理、内容管理、学籍管理、毕业管理。个性内容设定：包括课程选择、辅导内容选择、资料选择、界面内容与布局设定等。学员登录成功后，能在系统授权的范围内，选择课程、资料、教师等，并能进行内容与布局的表现设定，将个人的选择与设定结果保存，这样，每个学员都会有一个适合自己学习需要的网上课堂。（3）精品课程建设与集成以教学资源框架体系为平台，建立与集成精品课件与电子教案资源库，形成动态扩充的精品资源集。精品课程资源库的建设，在课件形式上，遵循国际流行的课件标准；在建设方法上，以教学资源框架平台体系所提供的构建第一章 前言 IP远程教学系统是把IP视频技术、视频和音频数据的压缩及解压处理技术、互联网应用技术相结合，把影视、图形、图像、声音、动画以及文字等各种多媒体信息及控制实时动态地引入教学过程的一种专用电脑网络教学平台，是利用计算机技术、网络技术、多媒体技术进行现代化教学活动的一个系统概念。有了它，教师可以通过电脑，利用图形、动画乃至声音、音乐、影带、VCD以及多媒体教学软件等先进手段在广域网上进行远程教学活动，具有多媒体广播教学（屏幕广播、音视频广播），由教师对学生机进行屏幕监视、语音监听、单独对讲、讨论发言、转播示范及远端复位、遥控辅导、答题示范、语音分组讨论等多种教学功能，它不仅改变了传统的教学模式，将电脑教学的功能变得多样化，老师不必再花费很多时间写黑板，或是来回巡视教室，而且学生也不必再挤在一个教室或会议室，围在小小的屏幕前观看老师的示范，任何联网的计算机都可以成为互动的教学终端，实现了集体教学，分组练习与个别辅导的教学环境，使普通的电脑与高级演示、视听、语音教学融于一体。它较传统教学方式更加现代社会对教育的高效、方便、频繁交流的需要。随着如今网络的高速发展，IP远程教学系统将是人们学习的一种重要手段。 第二章 用户需求分析 2.1 实时双向交互 能实现主播室与远端教室进行实时双向交互，包括视频、音频、图片和 文字，主要表现在以下几个方面： a) 在视频方面，教师能够把自己的视频广播到教室中，或者广播某个 学生端的视频；教师广播自己视频时，也可以监视某个学生的视频。 b) 在音频方面，教师能把自己的声音广播出去，同时可以允许某个学 生说话，或者同时允许两个学生广播声音；在系统没有语音广播时 ，教师、学生之间可以私聊，可以一对一，也可以一对多。 c) 在文字交互方面，教师和学生可以用文字交互系统交流，允许对全 体人员或对某个用户交流。另外，还有消息系统，可进行文字交流。 d）在图片交流方面，教师在讲课过程中，可以采用课件或者一个图片来跟学生一起探讨，教师和学生都可以同时在图片上进行操作，达到双方更好的沟通。 2.2 屏幕白板广播 实时情景教学系统中，采用屏幕广播能把教师的计算机屏幕广播出去。在主播教室，学生可以在教师授权下，一起在白板上写字、画图或粘贴等，并可以传给其他学生。教师也可以在屏幕广播中播放课件，达到实时讲课的效果。 2.3 传输质量较好 实时情景教学系统的视频传输，质量稳定，在匹配的带宽条件下，视频图像连续，声音与视频完全同步，网络延迟不到1秒。比如，要传输相当与VCD质量的图像，我们建议使用512Kbps的带宽。 2.4 提问方式 教学点可以利用音频和文字的方式向老师提问。在前面已经提到，主播室能与各教学点音视频、文字交互，教学点可以通过发出提问请求，在老师许可的情况用语音提出问题。或者直接通过消息发送来提问。教师端在接收到学生提问后，会有对话框提示，教师可以选择提问的学生，并允许发言。学生在被允许发言时，系统会弹出对话框，提醒学生发言。 2.5 网络传输方式。 实时情景教学系统能够支持局域网、互联网、VPN虚拟专用网、卫星网等。 2.6远程辅导操作 教学系统中，教师可以把自己机器上的应用程序共享给某个学生，并把操作过程广播所有同学。教师也可以遥控学生的机器，共同操作学生的程序。 2.7 权限管理 我们的教学系统中，可以对教师、学生上课的权限进行控制，通过管理者程序来设定用户登陆的名字、密码和教室的权限。另外，在学生上课过程中，还可以临时处理不遵守课堂纪律的学生，把学生踢出教室。 2.8 实时录制 在使用实时情景教学系统时，在按下主控模式按钮后，教师的上课一切操作都被录制下来，形成一个可流式点播的课件。再次播放该课件时，以前的上课过程将被还原出来。另外，学生在教师的允许下也能录制课件。 第三章、系统概述 3.1 系统总体结构 远程教学系统是由视频服务器（MCU）、客户端（包含教师端和学生端）组成，根据远程教育实际工程的需要，还可以用二级服务器来增加允许同时在线人数。该系统架构于互联网或者是局域网传输平台上，有较强的适应性，能够在20K以上的不同带宽环境下运行。其系统结构图如下（图3-1）： 从上图总可以看出，教师可以任意位置进行讲课，通过网络将采集到的讲课视音频传送到视频服务器，然后在分发到每个学生电脑上。 3.2 工作范围 远程教学系统 可以工作在局域网、城域网、广域网、互联网上，连接方式可以从PSTN、ISDN、以太网、xDSL到T1、SDH等各种形式，支持透过网关、NAT（网络地址转换）、代理、防火墙、路由器等。 3.3 系统需求 远程教学系统分为服务管理中心(Conference Management Center)服务、流媒体服务(Streaming Server)服务、最终用户端软件（AVCLASS）。直播服务(Live Caster)。 远程教学系统的教学中心服务模块,需要一个静态IP地址，如需要支持Internet，则需要Internet合法地址。其对网络要求较低，但如果用户量较大,需较大的内存,较好的性能. 远程教学系统的流媒体服务服务(Streaming Server)模块(等同于MCU)可以分布在许多网络节点上，相互进行实时视频/音频/白板/文件/数据流的交换、转播。其智能流技术保证使网络上的流数量和带宽降到最低。流媒体服务服务负担所有的流的转发，所以对服务器的内存要求较高，建议配备1GB以上内存。流媒体服务服务对网络带宽要求也较高，得益于视频压缩技术的发展，其性能会自动提高。目前通常一个桌面流大约60Kbps, 一个教室流大约200Kbps，一个声音流约8或16Kbps.(注：8Kbps=1KBps)。 3.4 加密远程教学系统利用多重加密手段保证应用的安全性： 1、 WEB页面数据传输加密： HTTPS、SSL、MD5、DES128方式 2、 视频/数据流和信令加密：MD5、DES128方式 3.5工作模式 远程教学系统的流媒体服务服务模块(等同于MCU)可以分布在许多网络节点上，相互进行实时视频/音频/白板/文件/数据流的交换、转播。其智能流技术保证使网络上的流数量和带宽降到最低。 1、单服务器简单模式：单一子网，所有客户端均处于同一子网，但通过流媒体服务进行转播，发送端PC仅输出1路视频流。流媒体服务服务器向大量接收者发送视频流。（如图所示，每终端发送1路，接收2路） 在上图中，不同颜色的线表示从不同的终端发送出来的视音频流，教师在讲课的时候，将视音频流发送给中心服务器，由中心服务器进行转发到每个学生；在老师和学生进行实时交流的时候，学生也将自己的视音频发送到中心端服务器，中心端服务器再转发给老师，也同时可以转发给其他的学生。 2、单服务器复杂模式：多个子网，某几个子网流媒体服务。同一子网内部的数据流模式和简单模式相同。不同子网间的数据流，将通过流媒体服务进行转播。呼叫中心根据流媒体服务所在子网进行判断，将远端服务请求发送至代理。由代理转发不同子网间数据。(下图所示。左边流媒体服务进3路，出9路到右边的网关，右边的网关9进，出9路到3台终端，如果每加一个最终用户，则网关增加3路流。) 3、多服务器模式：多个子网，所有子网均有流媒体服务。所有子网间数据流量均能通过代理进行转发，流媒体服务使网络数据流量最优。(左边流媒体服务进3路，出3路到右边的流媒体服务，右边的流媒体服务进3路，出9路到3台终端，如果每加一个最终用户，则网关增加3路流输出，但代理之间仍保持3路流不增加。) 典型的远程教育直播模式。多个子网，由一个教师端和若干个学生端组成，链路中间由多个流媒体服务连接，所有子网间数据流量均能通过代理进行转发，流媒体服务同时使用组播方式进一步使网络数据流量减小。(下图所示。左边发送端发送1路到流媒体服务，左边流媒体服务出3路到右边的3个流媒体服务，对应若干观众。无论加多少最终用户，流媒体服务网关也不增加流输出，代理之间仍保持3路流不增加。) 3.6 视频常用格式 编号 分辨率及侦数 占用带宽 1 167*144 1-30fps 30-60Kbps 2 240*180 1-30fps 50-100Kbps 3 320*240 1-30fps 80-200Kbps 4 352*288 1-25fps 120-500Kbps 5 640*480 1-25fps 500-3000Kbps 6 720*576 1-25fps 1000-8000Kbps 3.7 系统主要功能 实时授课系统：教师的音视频、教师用的桌面、电子白板、屏幕视频、屏幕幻灯、实物展示台、整个教室场景等音视频通过网络直播，远程的学员可以通过电脑观看到整个教学过程，或者把这些直播的信息通过投影仪放大，让更多的学员集体学习。系统支持多路视频信息的输入。 课堂教学实况录制：教师授课的音视频与电子教案可以在同步教学过程中实时地加工成课件，同时也能方便地在课后将这些课件制作成交互式多媒体课件，成为可共享的精品课件，或刻成光盘发行 音视频交互答疑：提供在线音视频、文本交流功能。支持广域网教师以及学员与学员之间的交流，学生可以向教师提问。 系统特征：引入了统一的身份认证与授权管理机制；并对不同条目实现了搜索引擎功能，根据运行平台的不同，用户可分为以下五类，管理员，机构管理员，教师，学员，旁听者； 教师拥有的功能：接受学员的提问或者拒绝学员的提问；启动和关闭白板，锁定白板内容，对白板进行各类操作（如：图形输入，文字输入，保存白板文件，打开白板文件，插入各类图像和文字文件（有上限）；屏幕视频（同步显示教师的桌面操作），屏幕幻灯（控制式的显示教师的桌面操作）；修改主屏幕的学员视频窗口的排列个数；能使用文字交流； 学员功能：向教师请求提问，得到同意后学员视频在主屏幕下的视频窗口处显示；在白板上进行各类操作；能使用文字交流； 旁听者：接受主持人的视频和转发的视频，可同步看到白板操作；能使用文字交流。 3.8 系统主要功能界面 其中左上角的视频为教师视频，右下方的窗口为学员窗口，学员窗口上为白板，图中的小框为工具条。学员界面和教师界面相同。 3.9、系统功能特点 我们把远程教学系统中的主体部分定义为实时交互的情景教学系统 实时交互的情景教学系统是一整套提供实时的远程教学服务的系统软件，它采用音视频交互系统、文件共享交互系统、电子白板、BBS系统等多种系统的整合，为教师与学生提供了方便、适用交流工具。它是学校的教室课堂在互联网上的延伸，突破了教室空间的概念，它把教师和学生紧密联结在一起。实时交互的情景教学系统不仅是先进的计算机科学和技术体现，更重要的是能够为远程教育提供一个符合信息化教育规律，真正高效的现代化教学手段。 该系统特点是： （1）通过各种现代远程教育教学的交互手段，保证现代远程教育得以方便、顺利实施。 （2）为各远程教育机构，提供切实可行的远程教育操作平台，解决远程教育过程中可能遇到的实际工程上的问题。 （3）通过学生状态记录系统、网络测试、作业机制等系统，系统地记录学生学习的过程、态度、积极性和平时测试成绩，为远程教育提供一个适应素质教育的公正的学习评价系统。 （4）采用统一、完整的界面，教师和学生都在同一个登录界面下以不同的身份登录，教师能够教师界面下完成其教学所需的一切操作，学生也能够通过学生界面完成学习所需的一切联结。 （5）通过先进的课件流多路广播技术，最大限度地利用教师的劳动成果，让更多的学生参加教师的教学活动。 （6）通过提供最能体现网络特色的主控式的教学模式，改变传统教学中强迫式教学方式，增强学生在学习过程中的主动性。 （7）支持多教室、多科目的同时教学。 （8）能实现PowerPoint分页同步浏览，其他能形成IE浏览的 （9）有较严格的系统权限管理和认证管理。 实时交互的情景教学系统是由服务器、客户端（包含教师端和学生端）组成，根据远程教育实际工程的需要，我们还设计了服务器集群和二级服务器来增加允许同时在线人数。该系统架构于互联网或卫星的网络传输平台上，有较强的适应性，能够在40K以上的不同带宽环境下运行。其系统结构图如下（图3-1）： 实时交互的情景教学系统拓扑图（图3-1） 3.10、系统的性能特点 l 采用先进的MPEG4实时软件压缩视频算法，允许视频从25kbps到1Mbps的质量，512k即可达全屏25帧MPEG-I的播放质量。 l 支持G723.1, G721, G723等音频压缩算法，允许6.4kbps到40kbps的语音质量，可达到原声音质 l 512kbps以上带宽即可实现基本实现视频、音频、电子白板、屏幕的零延迟传输 l 在56kModem上可达到电话级音质、实时小窗口视频，电子白板，网络课件的同步 l 单服务器：支持25个教室、500人同时在线 第四章、系统实现功能 一、课件教学功能 a) 课件列表：教师可将上课所需的图片、各种office文档、网页课件等多媒体资源装入课件列表，在上课时实现主控式同步浏览。 b) 课件同步：系统能将课件自动压缩上传服务器，教师和学生可以同步以网页的方式浏览。另外，系统也可以让学生自动下载课件到本地，教师与学生同步浏览时，直接打开本地文件，不用访问服务器，可以提高课件访问速度，节省网络带宽。 c) 录制播放功能：教师和学生都能根据自己的需要进行现场课程的录制，教师端还支持已录制的课件再次广播。教师可以允许或禁止学生录制课件。 d) 课件点播：教师能将制作好的课件、视频，远程上传到服务器，供学生自主学习时点播，具体点播权限由点播系统管理员来控制。 二、交互教学功能 e) 音视频交互系统： 教师能够把自己的视频广播到教室中，或者广播某个学生端的视频；在教师广播自己视频时，也可以监视某个学生的视频。 教师能把自己的声音广播出去，同时可以允许某个学生说话，或者同时允许两个学生广播声音；在系统没有语音广播时，教师、学生之间可以私聊，可以一对一，也可以一对多。 教师端有学生举手状态的显示框，教师可以选择举手的学生，并允许发言。学生在被允许发言时，系统会弹出对话框，提醒学生发言。（语音教学、师生对讲） 文字交互系统：在文字讨论区，教师、学生可以与全体人员或某个人进行文字交谈，当选择对一个人发送信息时，其他教室成员则看不到。文字交互系统中还有关于老师操作信息的系统提示 f) 教室公告，如教师允许某人发言、教师允许某人录制课件等。另外，系统还有词典过滤功能，可以过滤那些经常出现的不文明的词汇。 g) 白板交互系统：教师和学生可以同时在白板上画图、写字、粘贴图片、粘贴编辑好的图形等，并且所有的人都能看到；教师可以对白板使用权限进行控制，可以允许或禁止其他人使用白板。 h) 消息系统：消息发送、一对一的交流，提供消息收发的管理机制 i) 学生示范：上课模式下，主持人允许他人进行视频、音频等进行广播，允许电子举手。 j) 程序共享：教师能够将一些教学辅助程序的操作权开放，让学生和教师共同操