林建南

福建廣播電視大學(xué)南平分校(南平 353000)

雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)，是一種通信承載平臺，它以教育科研網(wǎng)IP 寬帶光纖作為實時交互式音視頻遠程教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常設(shè)計有若干個用以遠程教學(xué)的教室，這些教室分布在不同的地區(qū)，在這些教室中一個作為主授課教室，其他的作為聽課教室。有一位教師在這個主授課教室里講課， 其講課的圖像、聲音可以通過這個雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)實時傳送到各個聽課教室，使得各個聽課教室里的學(xué)生也可以聽到該教師的所講的內(nèi)容。與此同時，各個聽課教室里的情況也可以通過該教學(xué)系統(tǒng)實時的傳送到主授課教室，使得講課的教師也可以隨時了解各個教室里學(xué)生的聽課情況，以此來實現(xiàn)這個所謂的實時交互式雙向視頻教學(xué)。

1 雙向視頻遠程教育設(shè)備的開發(fā)

從結(jié)構(gòu)上劃分，該系統(tǒng)主要包括3 個部分：負責(zé)遠程教學(xué)控制的遠程教學(xué)控制中心系統(tǒng)、主管授課的授課教室系統(tǒng)以及遠程聽課教室系統(tǒng)。教師講課的授課教室與遠程教學(xué)控制中心的距離比較近，其網(wǎng)絡(luò)連接也是采用的局域網(wǎng)，各個聽課教室與遠程教學(xué)控制中心的距離是比較遠的，由于該教學(xué)系統(tǒng)在教學(xué)的過程中需要實時傳輸視頻、音頻等數(shù)據(jù)信息，其網(wǎng)絡(luò)連接一般采用本地ISDN 網(wǎng)，如圖1 所示。

1.1 遠程教學(xué)控制中心系統(tǒng)的設(shè)計

遠程教學(xué)控制中心系統(tǒng)在整個教學(xué)系統(tǒng)中居于核心地位，該系統(tǒng)主要由多點會議控制器(MCU)以及網(wǎng)管工作站兩部分組成。MCU 是遠程教學(xué)控制中心系統(tǒng)的主控制器，它能夠確保各個教室間同時進行相互的圖像通信，在數(shù)字域中實現(xiàn)視頻、音頻以及數(shù)據(jù)信令的切換，從而達到遠程教學(xué)的目的。通過ISDN 網(wǎng)，多點會議控制器與各地的遠程教室建立起實時交互通信，并且經(jīng)過ISDN 王，各個遠程教室的終端設(shè)備均與多點會議控制器建立起通信鏈接，這樣就使得其中任何一個遠程教室，都可以通過多點會議控制器與其余的各個遠程教室，建立起實時交互通信連接。然后整個系統(tǒng)的運行將由網(wǎng)管工作站來控制。

1.2 主管授課的授課教室系統(tǒng)的設(shè)計

負責(zé)授課的教師在這個教室里講課，其講課的聲音、圖像可以實時傳送到各個聽課教室，與此同時，講課教師要隨時了解各個聽課教室里同學(xué)們的聽課情況，以便于對講課的方式方法不斷的調(diào)整，以提高同學(xué)的聽課效率，實現(xiàn)在授課教室里視頻和音頻的實時雙向傳送。

1.2.1 授課教室視頻系統(tǒng)的設(shè)計

在授課教室里，雙向視頻交互式教學(xué)的實現(xiàn)，主要包括電視會議終端、自動跟蹤攝像系統(tǒng)以及電子白板。電視會議終端，是授課教室里的主要圖傳輸設(shè)備，在多點會議控制器的組織下，能夠?qū)崿F(xiàn)多點的圖像通信，最終可以實現(xiàn)遠程教學(xué)的目的。

自動跟蹤攝像系統(tǒng)也是授課教室里的主要設(shè)備之一，它能夠自動跟蹤講課教師，并采集動態(tài)教學(xué)活動，以此作為視頻終端設(shè)備的視頻信號。

電子白板和工作站也是授課教室的核心部分，電子白板是該系統(tǒng)的輸入設(shè)備，通常電子白板是通過串口RS 232 與工作站相連接的，在講課的時候，授課教師可以在電子白板上隨意書寫，其所寫內(nèi)容可以通過電子白板感應(yīng)出來，傳送到工作站中，然后工作站再通過網(wǎng)絡(luò)，將授課教室里電子白板感應(yīng)出的內(nèi)容，傳輸?shù)礁鱾€遠程聽課教室的會議終端上，并且用投影儀投放出來，這樣，教師講課時所書寫的內(nèi)容就會同時顯現(xiàn)在授課教室和各個聽課教室的投影屏幕上。 同樣，聽課的學(xué)生在聽課教室里的電子白板上所書寫的內(nèi)容，也可以在授課教室的投影屏幕上顯示，這樣一來，授課教師和聽課學(xué)生就好像在同一間教室上課一樣， 雖然他們可能在不同的地方，甚至相隔千里，但是卻實現(xiàn)了交互式實時教學(xué)所要達到的目的。

1.2.2 授課教室音頻系統(tǒng)的設(shè)計

既然是上課，就避免不了老師與學(xué)生的互動，當(dāng)然授課教室里要能夠聽到各個聽課教室里學(xué)生的提問，與此同時，也要將授課教師的聲音傳輸?shù)礁鱾€聽課教室里，并且要做到與視頻信號同步進行。因此，鑒于視頻與音頻同步的原則，在將視頻、音頻切換矩陣，切換到一路視頻源的時候，同時將其對應(yīng)的音頻信號調(diào)入調(diào)音臺，話筒將遠程教室里學(xué)生的聲音也輸入到調(diào)音臺，調(diào)音臺里具有兩路編組輸出，第一路編組輸出主要用于，將話筒和音頻、視頻切換矩陣傳輸來的聲音，經(jīng)過混音，然后輸出到電視會議終端，這樣，在各個遠程聽課的教室里就可以聽到授課教室的聲音，音量的大小可以通過音量控制模塊來調(diào)節(jié)。調(diào)音臺的第二路編組輸出主要用于，將電視會議終端輸出的各個遠程教室學(xué)生的聲音以及授課教室話筒輸入的聲音，傳輸?shù)焦β史糯笃?，再?jīng)由音響輸出，其音量也是通過音量控制模塊來調(diào)節(jié)的。

1.3 遠程聽課教室系統(tǒng)的設(shè)計

各個遠程聽課教室只需要接收來自授課教室的音頻、視頻信息，與此同時，將本教室的音頻、視頻信息傳送到主管授課的授課教室就可以了。

1.3.1 遠程聽課教室視頻系統(tǒng)的設(shè)計

同樣，電視會議終端和電子白板也是遠程聽課教室的中心部分，經(jīng)由電視會議終端，可以接收來自遠程授課教室的圖像信息，并且可以顯示在投影屏幕或顯示器上，與此同時，電子白板接收來自遠程授課教室授課教師所書寫的內(nèi)容，本地的圖像信息、書寫的內(nèi)容等也可以經(jīng)由電視會議終端、電子白板以及工作站傳輸?shù)竭h程授課教室，以達到交互式教學(xué)的目的。在這里，教師終端可以接收來自網(wǎng)上的廣播，并且可以點播服務(wù)器的內(nèi)容，同時可以用投影儀投放到投影屏幕上或直接在顯示器上顯示，用于單向教學(xué)。

1.3.2 遠程聽課教室音頻系統(tǒng)的設(shè)計

遠程聽課教室的音頻系統(tǒng)是比較簡單的，只需要把電視會議終端的音頻輸出端連接到功率放大器，然后再連接到音箱，就可以放出授課教室的聲音，另外遠程聽課教室應(yīng)配備適量的話筒，以滿足更多學(xué)生的需求。

2 雙向視頻設(shè)備在遠程教育中的應(yīng)用

2.1 雙向視頻設(shè)備在課堂組織形式中的應(yīng)用

通過雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)，可實現(xiàn)對課堂提問、分組討論等課堂教學(xué)形式的方便管理，有助于教學(xué)效果的提高。在主授課教室教師利用PC 機進行授課的同時，另外多家分教室可以組織學(xué)生進行聽課，節(jié)約資源，節(jié)省時間。在講課的過程中，主教室里的學(xué)生如果有疑問，可以在主教室當(dāng)場提出，教師也可以及時給予解答；當(dāng)然如果分教室的學(xué)生也有問題的話，也可以隨時提出，其問題要經(jīng)由多點會議控制器交換機給予授權(quán)，然后才能將分教室的這一信息傳送到主教室，主教室教師在接收到這一信號時，便可以對其進行解答，因此，在分教室里聽課的學(xué)生的問題，也是可以得到即時地解決的，這種方法還可以讓在主教室里講課的教師，及時得到在分教室里聽課的學(xué)生所反饋的信息。同時，主講教師可以根據(jù)同學(xué)們的反饋，及時調(diào)整教學(xué)方法，使其適合一定的教學(xué)內(nèi)容。當(dāng)然主教室里的學(xué)生和分教室里的學(xué)生也可以事先各自討論，然后再通過雙向視頻直播技術(shù)，雙方進行互動，進而使主教室和分教室學(xué)生之間進行再次的討論。這樣就使得聽課學(xué)生之間的充分交流有了保障，增強了遠程教育的互動性，與此同時也擴大了學(xué)生的參與性。

2.2 雙向視頻設(shè)備在開展遠程會議中的應(yīng)用

在各種會議場合，雙向視頻播出系統(tǒng)顯示出很大的優(yōu)勢。例如主會場可以設(shè)置在主教室里，然后多家分會場可以設(shè)置在各個分教室里，這樣開會就會方便很多，也可以及時、有效的安排部署相關(guān)的工作。

3 雙向視頻遠程教育設(shè)備在遠程教育中的優(yōu)勢

雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)能夠解決了遠程學(xué)習(xí)過程中，師生空間分離不能即時互動等一系列的問題。參與學(xué)習(xí)的人不必集中參加面授，利用雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)的雙向視頻播出技術(shù)來取代面授教學(xué)的過程，使得分隔兩地師生實現(xiàn)零距離授課，節(jié)省時間，節(jié)約資源?？梢云刚垉?yōu)秀教師主持講課，能有效解決邊遠地區(qū)師資匱乏的問題；實現(xiàn)交互式實時教學(xué)，有助于遠程教育的教學(xué)質(zhì)量的提高。實現(xiàn)師生之間的即時互動，在直播學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生可以與老師之間進行同步的交流，老師也能夠及時的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，這樣老師也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時調(diào)整自己教學(xué)方法，有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。與目前遠程教育中非實時的%& 課件相比，它能夠有效的解決早期遠程教育視頻系統(tǒng)中，反饋非常遲緩的問題，有助于教學(xué)效率的提高。通過該系統(tǒng)，也可以實現(xiàn)師生之間的情感交流，師生分離是遠程教育最突出的特點， “目光的接觸”、“用眼睛交流情感” 是老師與學(xué)生之間沒法實現(xiàn)的，而雙向視頻教學(xué)則可以避免上述情況，使老師和學(xué)生交流情感。在雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)中，無論是在主教室還是在分教室的學(xué)生，都可以通過相應(yīng)的設(shè)備進行面對面的交流、互動，更有利于開展學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語

雙向視頻教學(xué)系統(tǒng)將視頻、音頻、數(shù)據(jù)信息等集于一體，充分展示了現(xiàn)代化的通信技術(shù)對人們生活的深遠影響，也使得其在當(dāng)代教育模式中占有極大的優(yōu)勢。該系統(tǒng)在現(xiàn)實生活的應(yīng)用中， 得到了廣大師生的一致好評，節(jié)省時間，節(jié)約資源，能有效解決邊遠地區(qū)師資匱乏的問題，對今后教學(xué)改革和提高教學(xué)質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實意義。

[1]唐偉, 劉藝琴.影響雙向視頻教學(xué)效果因素分析[J].云南電大學(xué)報, 2007, 9(2): 41-44.

[2]畢厚杰, 江濤.寬帶 IP(數(shù)據(jù))和視頻接入技朮[M].北京郵電大學(xué)出社社, 2002.

[3]覃遠霞.網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用[J].商場現(xiàn)代化, 2008(27): 394-395.

[4]寶智.多媒體寬帶網(wǎng)技術(shù)[M].國防工業(yè)出社社, 2002.