基于千兆网络的校园网络视频教学的实现及应用

1、基于千兆网络的校园网络视频教学的实现及应用宋伟奇1，王丽娟2，温晓宇1 （柳州城市职业学院1.信息工程系；2.成教分院，广西 柳州 545002） 收稿日期2009-10-23 修改稿收稿日期2010-05-04作者简介宋伟奇（1976），男，讲师，主要研究方向：计算机网络应用、网络安全、高等教育发展。王丽娟（1978），女，讲师，主要研究方向：数据库开发与数据结构、程序设计；温晓宇（1981），男，助教，主要研究方向：计算机程序开发、网络应用。摘 要：网络视频教学正在以其方便、快捷、灵活等特点成为学校的一种新颖的教学方法和手段。千兆校园网的建设，为网络视频教学提供了流畅、高质的视频教学环境。

2、视频教学也为学校提供了一个开放、交流和共享的平台。关键词：网络视频教学；千兆以太网；视频点播；远程教学 The Realization and Application of the Campus NetworkVideo Teaching which Based on Gigabit EthernetSONG Wei-qi, WANG Li-juan, WEN Xiao-yu(Liuzhou City Vocational College，Liuzhou，Guangxi 545002，China)Abstract：Network video teaching in schools have b

3、een a new method and great way of teaching for its convenience,agility and flexibility. The build-up of kilomega campus network has stored us for high quality teaching environment.It is also an open platform for communication and source-sharing. Key words：network video teaching; Gigabit-Ethernet tec

4、hnology; video on demand; remote teaching 1引言随着高校的扩招，师生比例的严重失调，高校教学资源一度紧张，然而随着网络传输条件的日益成熟，学生对网络学习资源需求的日益增长，将课程制作成网络视频课件供学生下载学习已经成为高校教学的一个重要手段，也为学校提供了基于资源共享的教学方法。网络视频教学是计算机技术、网络通信技术、多媒体技术、电视技术和数字压缩技术等多学科、多领域融合交叉结合的产物。现在高校对网络教学视频资源的建设投入了很高的热情，但由于网络传输速度和网络流量的限制，网络视频教学并不是很流畅，画质也较差，所以网络视频教学在很长一段时间内都固步不前，

5、不能成为有效的教学手段，这些年千兆校园网络的普及为视频点播系统带来了前所未有的网络支持。2网络视频教学的发展趋势随着计算机和互联网的日益普及，各大高校都开通了网上教学进行远程教学。因网络视频同时具备了数据共享、协同工作、视频及音频交互等优点，网络视频教学也成了现代多媒体教学发展的一个热点和亮点。千兆校园网的构建，多媒体教室的应用，为网络视频教学越来越完善，基于千兆校园网的网络视频教学的应用以其无可比拟的优势，正在成为各个高校重点实施的项目，网络视频教学成为一种趋势。3网络视频教学实现的强大基础千兆校园网3.1千兆校园网的建设是网络视频教学的实现基础网络早已成为人们生活的必需品，随着网络在生活、

6、工作和学习中的广泛应用，人们对网速的要求越来越高。高校的网络教学资源的日益丰富和完善，大量数据、语音、图片、影音等多媒体教学资料不断在网上传送，使数据库规模不断增长。网络视频的应用突飞猛进的发展，使得网络终端之间的数据流量呈现与以往不同的爆炸性增长，不仅凸显了广域链路上存在的带宽瓶颈，也使局域校园网络上出现瓶颈，网络带宽升级以迫在眉睫。要使网络视频课堂达到清晰、流畅、音频和图像的高度保真，达到较高的帧率和较低的误码率，必须构建千兆校园网络，实现主干网络达千兆，百兆到桌面。随着千兆网接入成本的下降，技术服务的到位，基于IEEE802.3ab标准的颁布和实施，在原网络的基础上升级到千兆校园网络的时

7、机已经成熟。3.2千兆校园网的解决方案：考虑到成本和校园网的特点，采取将原有计算机网络升级到千兆网的方法。采用传输距离100米的5类或超5类布线，使用10000base-t铜物理层COPPER PHY编解码方式，用扰频技术和网格编码对80MHZ之后的频段进行过滤，并采取一定的措施抵消串扰，为服务器添加千兆网卡，与升级到千兆的以太网交换机以1000MBPS的高速率相连，将网络主干交换机升级至千兆，提高主干网络数据的吞吐量，加快网络传输速度。将快速以太网交换机和中继器之间的100MBPS连接升级或与100/1000MBPS交换机之间的1000MBPS连接，以支持更多交换和共享快速以太网段。最后升级

8、终端，在终端安装10/100MBPS的自适应网卡，以达到百兆到桌面的目的。 4网络视频的格式多样的视频格式为网络视频点播的实现提供了多种选择，目前网络上流行的视频格式有ASF、AVI、NAVI、MPEG、FLV等。4.1 ASF是一种可以直接在网上观看的含音频、视频、图像一级控制命令脚本的文件压缩格式，使用MPEG4的压缩算法，压缩率和图像的质量都很不错。是转为在IP网上传送有同步类系的多媒体数据 图一 千兆校园网构建图而设计的。4.2 AVI和NAVI是由MicrosoftASF压缩算法的修改而来的，它改善了原始的ASF格式的一些不足，拥有更高的帧率。nAVI格式的视频兼容好、调用方便、图象

9、质量好，但尺寸大。4.3 MPEG包括了MPEG-1,MPEG-2和MPEG-4。其中MPEG-1的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影（未视频文件）压缩到1.2GB左右大小。MPEG-2则是应用在DVD的制作（压缩）方面，同时在一些HDTV（高清晰电视广播）和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用面。使用MPEG-2的压缩算法压缩一部120分钟长的电影（未视频文件）可以到压缩到4到8GB的大小（当然，其图象质量等性能方面的指标MPEG-1是没得比的）。MPEG-4是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式可以把一部120分钟长的电影（未视频文件）压缩到300M左右的视频流，可供在网上

10、观看。4.4 DIVX视频编码技术使用MPEG4压缩算法，播放这种编码，对机器的要求不高。 4.5 QuickTime（MOV）是苹果公司创立的一种视频格式，它无论是在本地播放还是作为视频流格式在网上传播，都是一种优良的视频编码格式。3.6REALVIDEO可以在用56KMODEM拨号上网的条件实现不间断的视频播放，实现在网上传输不间断的视频是需要很大的频宽，所以图象质量较差。5视频点播系统在教学中的应用5.1本地课堂辅助教学的应用随着信息的开放，学生掌握的知识越来越广，对教师教学的要求也越来越高，传统的教学方式因为其形式单一、学习被动等缺点早已不能满足教学的需求。利用本地视频点播系统进行辅助

11、教学则可以利用多媒体将图像、声音、文字、动画运用到课堂中来，把枯燥的传统课堂变成生动形象的现代化课堂。不断变换的学习场景，图、文、声想结合的教学形式，能够吸引学生的注意力激发学生的学习兴趣，充分调动学生的积极性，在提高教学质量的同时，也提高了教师的教学水平和教学效率。因为学生不可能当堂掌握课堂的所有知识，课后复习、辅助学习就显的尤其重要。把教师的教案、视听素材、参考资料存储在视频点播服务器中，让学生根据自己的学习情况在课余时间随时点播所需要的内容。如果在设备、技术成熟的条件下，把整个课堂录制下来，对数据进行处理后发布到视频点播服务器中，可以让学生重回课堂，学习知识。其次学校教育不仅仅是专业知识

12、的教育，为了学生的全面发展，学校需要经常组织各种各样的学习，比如安全教育、德育教育、爱国注意教育、模范讲座和大家都关心的心理教育等等，通过视频点播系统，学生在教室里就可以接受教育，既达到了教育的目的，又省时、省力、节约开销。5.2远程视频教学的应用由于社会对知识和人才的需求，使得越来越多的人在业余时间通过网络进行学习和进修，来提升自己的能力和知识储备，以在激烈的竞争中能够脱颖而出。各大学校也在全国范围内开展了远程网络教育，远程网络教育教学主要是利用网络视频教学开展教育教学活动，学生不用奔波在外地的高校，在本地通过网络就能够聆听优秀教师的教学。偏远地区由于学生人数少、比较分散，欠发达地区则由于师

13、资有限等原因，很难组织集中学习，更难请到优秀的老师来上课，通过网络视频共享教学资源，聆听优秀教师上课的课件，解决了师资薄弱的问题，而且也可以解决师资不均的问题。网络视频教学除了在教学中的广泛应用外，在各大企业中也越来越受到关注，政府、行业和企业内部组织员工通过Internet或局域网开展网上学习、在线培训、调查、交流等活动，并且在军政、广电等领域也有广泛的应用。6网络视频教学的优点和意义6.1资源共享现在社会是个开放的社会，封闭就会落后，高校资源共享、资源开放已经成为必然。为了让自己走出去、把先进的教学经验引进来，许多大学都通过网络开放了自己的资源，并共享其它院校的资源取长补短，达到学术交流的

14、目的，从而不断提高自身的教育教学水平。6.2创造了一个没有围墙的学校和传统教学的集中时间、集中地点教学形式不同，网络课件形象生动，突破了时间、空间的限制，学生可以在任何时间上网点击，利用网络视频进行学习和复习。打破了传统意义上的课堂学习。网络课件的形象生动，更能吸引学生的注意力、充分调动学生学习的积极性和主动性，使学生自主学习成为现实。和传统意义上的学生也不同，利用网络视频学习的学生可以不分专业、不论年龄、不问身份，只要想学，都可以平等的使用网络资源进行学习。“活到老，学到老”，网络教学使终生学习和终生教育成为现实。6.3自主学习的实现网络视频点播系统对教学的最大改变之一就是教学主体的变化，由

15、教师教为主，转变为学生学为主。课堂教学资源就在网上，信息量大，交互性强，传递便捷。不需要学校制定详细的课表、安排老师上课；没有学校和家长的督促和监督，完全靠学习者自己制定学习计划、自觉学习、自己检查学习效果，降低了对教师的依赖，把“要我学”变成了“我要学”，只要想学，随时随地都可以学习。这种自主学习方式，有利于培养学生独立自主的人格有利于培养提出问题和解决问题的能力，有利于培养学生自主创新的能力。利用视频点播系统进行网络教学在一定程度上降低了教学成本，节省了教学资源，为教师和学生培养师生感情创造了一个虚拟的平台，为教师提供了更丰富的教学手段，为学生提供了更多学习知识的途径。7结束语在这个教育高度信息化的时代，千兆校园网的建设为网络视频教学资源充分发挥其开放性、交互性和共享性等优点提供了技术