即时与随选之整合学习环境

1、即時與隨選之整合學習環境LearningWeber-A Live & On-Demand Training & Learning Environment陳麗馨*, 黃悅民*國立中正大學資訊管理研究所 研究生 lisachen*國立成功大學工程科學研究所 教授 .tw目前資訊科技的發展，對教育模式產生很大的影響，在學習環境、教育體制、教學內容等都有突破性的改變，尤其在寬頻技術及高速網路發展快速的情況下，遠距教學提供的隨選課程，不受時間、空間限制，就可完成課程的學習，對強調終生學習的現代人是非常重要的發展，因此本文最主要目的是在網際網路的環境

2、下，設計一套完整的電子化學習平台，具備高親和力的使用者介面、簡易之教材製作工具及完善的管理機制，讓老師可以很輕易地製作出具吸引力的的教材，讓學生在遠距教學的學習環境中，達到更好的學習效果。Recently, the computer information technology has made significant impacts on many aspects of the teaching system, such as learning environment, content presentation, and so on. Especially, with the support

3、 of broadband and high-speed networking, one can accomplish the learning via course-on-demand anywhere and anytime. In other words, the Internet has become an important knowledge source for modern people. In this article, we elaborate the work of developing a web-based learning system, named Learnin

4、gWeber, which consists of a complete learning platform, a high user-friendly interface, an easy authoring tool, and an efficient management subsystem. It is hoped that LearningWeber can facilitate instructors teaching courses easily and provide students learning them more efficiently.關鍵字: 遠距教學、隨選視訊、

5、多媒體、教材製作1 引言目前資訊科技的發展，對教育的模式產生很大的影響，就學習環境而言，改變傳統老師的教學方式，在教材的呈現上更具多變性，學生透過多媒體教材的引導，提高學習興趣及學習效率。學生運用網路的便利，輕鬆地獲得教育資源，老師可運用多媒體工具編輯教材，利用教材資料庫集中管理教材內容，經由人性化的使用者介面、互動式教學方式、即時學習評量，提供學生自我學習的網路化教學環境。就教育體制而言，一般民眾在離開學校後，常被工作佔去大部份時間，雖有進修意願，在以工作為重而且時間、空間難以配合的情況下，也只得放棄，在寬頻技術及高速網路發展快速的情況下，遠距教學提供的隨選課程，不受時間、空間限制，就可完成

6、課程的學習，對強調終生學習的現代人是非常重要的發展。遠距教學方式的缺點就是老師與學生之間無法面對面溝通，老師無法知道學生是否專心於課程學習，學生無法直接發問，而且長時間坐在電腦前面觀看教材，很容易分心，老師要如何設計一份內容豐富並具吸引力的教材，並且能由學生的學習過程中，了解其學習狀況及成果，因此本研究最主要目的是在網際網路的環境下，設計一套完整的電子化學習平台，具備高親和力的使用者介面、簡易之教材製作工具及完善的管理機制，讓老師可以很輕易地製作出具吸引力的的教材，讓學生在遠距教學的學習環境中，達到更好的學習效果。This work is partially sponsored by Zen

7、Technologies Inc.(.tw) under grant No. NCKU-C89-B1162 文獻探討2.1 遠距教學(Distance instruction)遠距教學係指運用現代傳播科技(電腦、網際網路、視訊會議設備及視訊整合系統)來傳授知識和技能的一種教學方式，它是教育體制的一部份，有別於傳統教學模式，在遠距教學的過程中，可綜合其特質為：(1) 老師與學生有學習上的距離。(2) 以媒體為溝通的橋樑。(3) 有效果的教材設計及教學規劃。(4) 以學生為中心的學習過程設計。(5) 無遠弗屆的學習方式。遠距教學是結合資訊與網路通訊的技術，提供一個不需要與老師面對面的互動式學習途徑

8、，教育部之遠距教學先導系統的規劃中，將遠距教學系統大致分為(註1)：(1) 即時群播系統：老師在主播教室上課，學生在遠端教室聽課，雙方可以做即時交談及問答。(2) 虛擬教室系統：系統運用一套教學管理系統，模擬實際上課方式，如：老師授課、安排考試、學生問答等，老師及學生在任何時間都可透過網路連結教室，作課程之授課及學習。(3) 課程隨選系統：學生可在電腦上依個人之學習速度操控播放過程及時間，進行遠距教學，因此課程隨選系統是一種突破時間限制與強調學生自主性的遠距教學方式。2.2 隨選視訊系統(Video On Demand)隨選視訊系統依使用者的範圍可區分為區域隨選視訊系統及廣域隨選視訊系統，區域

9、隨選視訊系統涵蓋一個小範圍，如：機關、學校、組織、圖書館等，必須在Intranet的環境下作業，廣域隨選視訊系統則涵蓋一個開放的大範圍，可以在Internet環境下作業，隨選視訊系統的媒體儲存端以及使用者端分散在兩地，其間必須有適當的通訊網路，此通訊網路要有較大的頻寬，足以容納許多頻道共同傳遞。(註2)隨選視訊系統具備之特性：(1) 需能播放語音及視訊的系統。(2) 播放MPEG1視訊流為1.5Mbps，一個小時的檔案約675MB，在Internet上無法播放，必須在Intranet的範圍中，搭配高速網路環境，可達到高品質的視訊效果，若須在Internet環境下播放，則須將影像壓縮成Low b

10、itrate的檔案格式，利用Real Server或Microsoft Media Server架構，以利於窄頻環境播放。(3) 媒體伺服器播放系統，運用Streaming技術，讓使用者點選影像檔案時，不需要如傳統的傳輸方式等待檔案下載至本地端硬碟中才開始播放，Streaming技術是在使用者點選後，先下載一部份便開始播放，一邊播放一邊下載，下載完畢亦播放完畢，因此不會有等待的感覺。2.3 Web-Based 影音與教材同步播放機制2.3.1 即時與同步多媒體資料目前在即時及同步運用之技術大致為：即時資料流通訊協定(Real Time Streaming Protocol，RTSP)、同步多媒

11、體統合語言(Synchronized Multimedia Integration Language, SMIL)、HTML+TIME等幾個方向，並運用影音及訊息的呼叫達到雙方互動的功能，並可以LIVE方式即時轉播影音至使用者遠端之流覽器。目前串流伺服器以Real Server與Microsoft Windows Media Server為兩大主流架構，並各自提供所屬的影像製作工具及剪輯工具，產生之影像檔案配合網頁及相關語法的控制可在網路上以串流方式播放影像及動態教材同步之功能，很適合運用於遠距教學平台之伺服器需求。2.3.2 SMIL之運用SMIL是由W3C所宣佈的網路多媒體語言，以XML為

12、基準，可整合影像、聲音、文字與圖片，經由簡單的語法組合，即可製作出豐富的動態多媒體網頁，它可控制多媒體播放的時間、位置、方式等，SMIL可以簡單的文字編輯程式來編輯其語法，可支援多種檔案格式，如：RA、RM、AU、WAV、AVI、MPEG、JPG、文字等，但目前只有Real System G2可以串流方式播放SMIL檔。遠距教學系統網路硬體上的架構大致趨於成熟，較具可塑性的部份是軟體功能及教材製作，目前大部份的內容都著重於靜態的教材呈現或教學影片之播放，雖然配合多媒體的效果，教材播放時仍缺乏在影片與教材內容上的互動性，以及對教材內容的主控性，教材內容的缺乏，主要原因是老師必須了解相關媒體製作工

13、具而且花費許多時間才可製作出豐富的教材，否則只能播放教學影片或較靜態的講義，對學生而言，在電腦前看教材將更容易分心，無法達到效果，因此必須定義一套配合遠距教學之電子化學習平台LearningWeber，規劃完整的學習環境及學習評量模式以改善上述之問題。3 系統設計與功能說明3.1 需求分析本系統可以四個角度來探討系統之流程及功能：以教務管理的角度：須經由以下之流程，開立課程、建立老師資料、選擇課程師資、開放學生選課、建立學生名單、管理學生資料、管理老師教材、管理課程作業與試卷、管理學生作業與考試結果、安排學習活動、各類事項公告等。以老師的角度：每一課程須完成以下之作業，課程通知、得知學生名單、

14、準備教材、準備參考資料、出作業、改作業、出考卷、改考卷、回答學生問題、參與學生討論、學生學習評量等。以學生的角度：須完成以下作業，選課、上課、向老師發問、與同學討論、找參考資料、寫作業、考試、獲得成績、參與活動等。以課程規劃的角度：老師上課教材可分為即時教學及隨選教材，老師之課程若採即時教學方式，則必須以攝影機將老師上課畫面經由Media Server 將影像廣播至學生端，並在觀看之流覽器畫面上輔助文字教材，即時教學須先規劃時間表，並通知學生上課時間，以便學生在時間內上線觀看。若為隨選課程，則老師須先準備好影像及教材內容再以教材製作工具將兩者結合，並可在流覽器中呈現，隨選課程則不受時間之限制。

15、即時教學之影像可同步錄製成影像檔，並將它上傳至教材資料庫中，即可成為隨選課程，供學生事後觀看。3.2 系統架構本系統Learning Weber採用Microsoft Windows Media Server為串流伺服器，為配合在Internet上傳送影像及教材資訊，本系統將視訊流壓縮為ASF格式，並可直接以Microsoft Media Player播放，並運用Microsoft 提供之Windows Media SDK 7協助開發影音控制功能，並藉由HTML、JAVA Script、ASP、VB、VC+等語言設計本系統，搭配Microsoft SQL Sever 2000為後端資料庫管理系

16、統。 圖一、硬體架構3.3 教材製作流程老師可經由不同週邊設備將影像擷取進來或者準備現成的檔案，並將準備好的PowerPoint或HTML或文字檔、圖片等檔案，經由製作工具結合影像與教材內容，並上傳至教材資料庫中，本流程可讓老師在local電腦中將教材準備好後再連上Internet上傳教材。圖二、教材製作流程3.4 功能設計本系統大致可分為以下幾個主功能：教務管理：管理課程、學生、老師、教材、作業、成績等相關資料。教材製作：產生以流覽器為觀看介面的電子書，並能產生靜態文字與教學圖片之教材以及提供老師教學影像錄製、編輯互動之教材。老師可在影片播放時嵌入幾個時間點，在各個時間點設定要連接之教材內容

17、，內容可以是本文檔、PowerPoint、HTML網頁或圖片檔，系統產生一個Script File記錄時間標記，並與影像同步。表一、Script File;PropertiesTitle: test Video and htmlAuthor: Copyright:Description:Rating: ;Markersstart_marker_table00:00:00.0 marker100:00:04.0 marker200:00:06.0 marker3end_marker_table ;Script Commandsstart_script_table00:00:00.0 URL te

18、st1.htm00:00:04.0 URL test2.htm00:00:06.0 URL test3.htmend_script_table課程播放(同步/非同步)：LIVE同步播送課程可提供學生由流覽器觀看老師LIVE上課情形，系統可設定該課程之影像來源，並將影像廣播至學生端。隨選課程將教材製作工具所完成之教材資料上傳至資料庫中，並利用流覽器將影像與教材內容同步自動播放，學生可分章節或段落指定流覽位置。語音線上會談：利用語音MCU(Multiple Control Unit)之技術，在即時課程中，學生可即時發問，老師與學生可在網際網路上直接以麥克風交談，增進雙方之互動關係，並可提供多人會談，輔助即時教學效果。題庫製作：建立各課程之題庫，有選擇題、是非題、問答題、影片題等供老師選擇，各試題可設定其難易等級供老師出題時參考。線上測驗：學生在規定的時間範圍內，自行線上考試，並由系統自動記分，並將成績轉入該學生之資料中。數位圖書館：以數位圖書館的概念，集中管理老師教材、參考資料、技術文件等，並提供檢索工具以利查詢。個人工具箱：提供筆記本、電子郵件、行事曆等工具，記錄個人學習筆記及行程記載，並提供線上呼叫器做一對一的討論。討論區：