网络化多媒体教室

摘 要 　网络化多媒体教室集远程设备管理、远程视频监控、远程视频直播、远程视频点播、网络课件录制和网络教学资源管理等于一体,彻底改变了传统多媒体教室在教育教学中的作用.视听媒体和多媒体计算机在教育教学中的应用不仅极大地改变了传统的教学环境,而且也将会对传统的教学模式产生极其深远的影响.

关 键 词 　多媒体　监控　直播　点播　视听媒体

中图分类号：G424 文献标识码：A

1　网络化多媒体教室的发展

当代科学技术的迅猛发展,使得有关音视频、计算机技术、通信技术和智能控制等方面的先进设备不断被引入到教育教学过程中来.不同阶段和不同时期的设备引入都会带来教育教学方法改革和手段的不断更新,逐步提高教育教学质量水平.这些设备的引入主要分为三个阶段：电教室、多媒体教室和网络化多媒体教室.

1.1　电教室（80年代及以前,模拟时代）

电教室也可以称为多功能教室.较为典型的音频设备是录放机和扩音机,视频设备是幻灯机（包括胶片投影仪）、录像机和电视机,通信设备基本没有.电教室的主要作用是减轻教师的劳动强度,在一定程度上丰富教学素材.当时的电教室虽然有多种媒体,但其信息没有数字化,无法集成控制和管理设备,所以它还不是现代意义下的多媒体.

1.2　多媒体教室（90年代,数字时代）

多媒体教室也称数字式多媒体教室.它保留了电教室的某些设备,但同时引入了更多新设备.最典型的设备是数字式投影仪、计算机和控制机,条件较好的学校还会加入网络和闭路电视等相关设备.多媒体教室的主要作用是减轻教师的劳动强度,在更多更大范围内丰富教学素材,让教师充分发挥自己的教学特长和特色,促进教育教学的改革与发展.多媒体教室的主要教学信息都被数字化,主要设备和信息也能进行集中控制.

1.3　网络化多媒体教室（21世纪初,网络时代）

网络化多媒体教室是在多媒体教室的基础上更新和增加软硬设施形成的.网络化多媒体教室最典型的设备是普通网络设备和网络控制机,教学资源的实时采集、后期编辑制作和软硬设备管理平台.随着网络化多媒体教室设备的不断增加,实现的功能也逐步增强,目前比较公认的网络多媒体教室的功能除普通多媒体教室具有的功能外,还应至少具备远程设备管理、教学现场点播和直播、课件合成制作等功能.普通多媒体教室可以相互完全独立地建设,而网络多媒体教室必须备有控制机,且必须使用同一品牌的网管软件.它在教学过程中除具备普通多媒体教室的功能外,还能减轻网管人员的劳动强度,实现无人值守（理想状态下）,扩大授课范围,充分发挥优秀教师作用,弥补师资不足的缺陷；教师间进行协同式教学,提高教学质量；将精品课程整合成网络教学资源,实现全校师生甚至更大范围的资源共享.

2　网络化多媒体教室的组成

九十年代末,用于多媒体教室的教学设备不断增加,许多的电源开关、音量开关、遥控板和许多的信号源等使教师不知所措.为解决该类问题,开始出现中控机来集中管理各种设备,统一切换各种音视频源.进入21世纪,随着高等教育事业的飞速发展,各高校的多媒体教室不断增加,这给多媒体教室的管理又带来困难.从教学和资源使用角度出发,应充分利用多媒体教室,使其在教学中发挥更大的作用.各厂商为了满足学校的管理和使用要求,开始研发各类产品将多媒体教室联网,实现统一管理和集中控制,使得一般多媒体教室逐步向网络化多媒体教室发展.近几年,随着通讯技术的飞速发展,特别是音视频编码算法的进步,才有了目前的网络化多媒体教室.网络化多媒体教室主要由以下几部分组成：

（1）数字网络.通过计算机网络实现多媒体教学的最大障碍在于视频信号的传输（如VOD视频点播）,因为视频信号数字化后数据量非常大.例如,一幅NTSC标准的24位真彩像约占1MB空间,要在计算机上实现全活动的视像,则帧速为30FPS,1秒钟的视频数据约为30MB.若仅依靠常规的存贮技术根本无法实现,更不要说在网络上实时传输了.为此,ISO制定了将动态图像进行压缩的MPEG标准.所以为提高网络数据传送,网速最好能达到100M,交换机到主干网采用光纤接口,交换机支持UDP协议,网络可以跨网段甚至跨校区进行资源访问.

（2）听课教室.它可以接收主播教室的教学现场、点播已存储在录课主机和控制室资源怎么写作器中的课件资源.听课教室基本设备包括数字式投影仪、网络中控机、计算机、扩音设施和钢制讲台等.计算机必须有网卡和声卡,网卡最好有PXE启动芯片便于计算机远程唤醒.其中扩展设备包括远程电子锁及其控件、视频监控摄像头、安防报警模块、IP模块、IC卡模块及读卡器等.

（3）主播教室.该教室主要用于课堂视频场景及VGA画面直播和采集.除具备听课教室的全部设备外,另有一录课主机和云台（或其他摄像机、摄像头等视频输入源）,为达到VGA画面实时采集,录课主机内需有一块VGA采集卡,安装相应软件后,录课主机就相当于一套视频怎么写作器.

（4）控制室.其基本设备有资源怎么写作器（存储课件资源以实现资源点播）、网管怎么写作器（安装网管软件,远程管理和监控各多媒体教室各设备）、画面分割器（通过多画面视频循环监控多个多媒体教室）和等离子电视机等.

3　网络化多媒体教室的功能

（1）远程设备配置检查：检查各多媒体教室主要设备的详细配置信息和使用记录.比如网络中控的品牌与型号,投影仪的品牌与型号、灯泡的使用寿命、开启次数和使用时间等,计算机的详细配置信息等.通过对所有教室的自动扫描,可以生成列表文件进行保存.

（2）远程设备状态检查：检查网络中控、计算机、投影仪和扩音设备等是否打开或关闭.

（3）远程设备控制：通过网络和网络中控机实现对接入网络中控的所有设备进行远程控制,如屏幕的升降、投影仪输入源的切换、音源设备的开、关及音量调节、投影仪的开、关、云台和摄像机远程控制以及计算机远程接管等. （4）远程协助和维护：管理员通过接管教室主机,可以指导教师使用多媒体教室相关设备.同时,教师还可以通过IP（需要扩展设备）与管理员进行沟通,指导多媒体教室相关设备的使用和提供多媒体教室相关技术情况.如果多媒体教室计算机需临时安装某个软件,管理员可以远程发布并安装.

（5）设备使用日志：各教室的网络中控会向控制室发送（有的产品是由网管软件主动收集）主要设备的开、关时间,形成设备使用日志.管理员借助这些日志可以了解设备的使用情况和故障情况,以指导教室资源的建设、多媒体设备的采购和维护人员的工作考核等；远程安全防范是通过网络中控中的远程安防模块和远程视频监视实现对教室设备的安全防范.

（6）远程视频监视（需要扩展设备）：通过安装在教室的摄像机和控制室的多画面分割器,可以在控制室以多画面方式,轮流查看各教室的现场.比如了解师生上课情况、讲台是否打开或关闭,投影仪和幕布等状态.对感兴趣的教室还可以放大全屏观看.安装拾音器可在观看教室画面的同时,听到教室的现场声音.

（7）本地安防报警：通过安防模块,红外装置,门磁装置和微电流闭路保护等设施,在有人非法进入、取下投影仪、撬开控制台等,网络中控都将发出报警声,并将信号传到控制室.

（8）远程安防报警：控制室收到教室的报警信号,将以电子地图形式显示报警位置,提示报警种类,并以声音和闪光通知管理员.在安装一些简单的软硬装置后,安防系统还会以电子邮件、手机短信、传真,甚至打通知有关人员.

（9）实时硬盘录像（需要扩展设备）：通过硬盘录像的软硬设施可以对多画面视频监控的信息进行全程实时录像并保存到存储设备中,在发生问题时,可以读取查阅这些录像资料,以帮助分析.

（10）现场直播和点播：通过主播教室的录课主机（视频怎么写作器）,将主播教室的现场教学以多视频流方式组播到指定听课教室.同时,听课教室也可以申请,点播某个主播教室的教学现场.通过录课主机或资源怎么写作器,用户利用浏览器就可点播已录制好的多视频流课件,并可对任一视频流画面进行放大.

（11）后期课件合成制作：可将已录制好的课件利用相关编辑软件对其进行后期编辑合成,或进行视频格式转换.但是,一旦转换成其他视频格式后,多画面视频流就无法相互切换和放大.

（12）上载与使用教学资源：任课教师根据自身的教学需要可以将各种教学资源通过互联网上载到控制室的资源怎么写作器（需预先向管理人员申请用户名）,然后该教师可在任何教室点播自己已上载的教学资源.另外,控制室也可授权其他教师使用这些资源或将这些资源组播到其他教室,或允许网络上的授权用户实现资源点播.

（13）外部教学资源的使用：除将教学资源上载到控制室的资源怎么写作器进行使用外,还可增加相关设备,如录音带、录像带、VCD机、DVD机和电视信号等来实时音视频组播功能.