IP网络视频会议系统及其在远程教育中的应用

苏州丝绸中等专业学校 王琪华

一、引言

随着我国社会与经济的快速发展，人们对于受教育的要求越来越高，教育的规模越来越大，传统的学校教育模式和教学方式已经不能很好地满足人们的需求。这为远程教育的发展带来了新的机遇，同时也提出了更高的要求。

目前，现代远程教育系统的模式主要有三种：(1)基于广播电视的实现方案：系统由主播教室、远程教室和广播电视通信网络组成，多个远程教室的学生可以同时收看相同主讲教师的课程。(2)基于Internet的实现方案：采用浏览器/服务器模型，综合应用Web、ftp、BBS、E-mail等各种Internet服务来满足教学的需要。此系统是非实时的教学系统，学生可以自主的选择时间、地点上网，通过浏览器连接到Web服务器上浏览教学内容、提交完成的作业或向老师提出在学习中遇到的问题。(3)基于网络视频会议的实现方案：系统由主播教室、远程教室和计算机通信网络组成。主播教室中的教师和远程教室的学生之间通过网络视频会议系统进行实时的教学活动，具有双向互动性。[1]由于视频直观、形象、生动、感染力强，借助于网络进行信息的传输，这对于发展远程教育，提高教学质量，是一种较为理想的教学系统。

二、基于IP网络视频会议的现代远程教育技术系统

(一)IP网络视频会议系统的结构

基于IP网络视频会议的现代远程教育技术系统的结构有多种模式，从整体的架构上看，它们的组成大同小异，其区别主要是传输方式的不同，以及多点控制单元(Multipoint Control Unit，简称MCU)的不同。基于IP网络视频会议的现代远程教育技术系统结构如图1所示。

从整体结构上看，基于IP网络视频会议系统主要由授课点、控制中心、教学管理中心以及学习点组成。

授课点是教育信息的始发地，主播教室装有摄像机、话筒等音、视频采集设备，负责将主讲教师的讲授信息经过IP网络传输出去。控制中心是系统的心脏，它由多点控制单元(MCU)和视频会议管理软件组成，对网络管理和系统运行起到监控作用。教学资源管理中心主要是负责记录教学情况，为学生提供必要的学习资源，还可以根据学生的学习需求，实现个别化教学。学习点负责将接收到的信息发送到每个学生使用的电脑上，学生可以通过电脑与教师进行实时的交互，并可以通过网络寻找到更多的教学资源，实现学习的最优化。[2]

(二)系统功能的实现

基于IP的网络视频会议系统采用H.323多媒体通信协议。在主播教室中，当授课老师在讲课时，音频和视频采集设备，就对现场的实况进行录制，经过处理后由IP网络传输到MCU，只要在学生多媒体电脑上安装好系统支持的客户端软件，通过IP网络向MCU进行注册后，成为其中的一员，就可以参与到系统建立的模拟教室，进行课程内容的学习。学生如果要提问或回答问题，他们的图像和声音也会被切换到授课教室和所有其它的学习点。这样，老师就可以通过视频和学生进行“面对面”的交流了。

(三)H.323多媒体通信协议

1996年，国际电信联盟(ITU)制定了H.323标准，涵盖了各种独立设备、个人计算机技术以及各种类型的视频会议系统。它涉及音频、视频以及数据在基于IP的网络上的通信。

基于H.323协议的通信系统由网关、网守、终端、IP网络以及多点控制单元组成。终端是提供实时通信的客户端，必须支持软件控制、编解码等功能。网关用于实现与非H.323终端的连接。网守执行地址的翻译、呼叫控制、带宽控制、域管理等功能。多点控制单元用于支持三点或多点之间的用户会话。[3]

(四)MCU的功能和作用

多点控制单元(MCU)作为整个系统的中心具有管理功能，支持多个教室同时上课、创建新的课堂和删除原有课堂等，保证各个课堂之间互不干扰，每个课堂内部构成一个相对独立的子系统，并对课堂成员及其信息进行管理。同时作为教学组织者控制教学的工具，它在老师和学生的终端建立起一点到多点的联系，以便于组织者实时监控教学的全过程，及时解决教学中出现的各类问题。

三、基于IP网络视频会议的现代远程教育技术系统的功能和特点

基于IP网络视频会议的现代远程教育技术系统，能够模拟传统的课堂教学环境，可以让学生与教师进行实时交互；可以灵活地调用各种学习资料；通过电子黑板，可以向学生公布授课内容，显示实验结果，并可将疑难问题的答案予以公布。从满足应用需求和系统发展角度来看，基于IP网络视频会议的现代远程教学系统需要提供以下功能和特点：

1.友好的人机交互界面。系统的主要应用对象为教与学双方，需要满足不同专业、不同学术层次人员的应用需求，这就需要该系统不仅拥有良好的功能，还需要有大众化、友好的操作界面，使用户能在尽可能短的时间内掌握并熟练使用该系统，减少前期的适应时间。

图1 基于网络视频会议的远程教育技术系统结构图

2.组播功能。组播是一种基于网络硬件设备实现的分组广播的数据传输方式。组播数据传输时，服务器可以将一个数据包通过网络硬件设备复制的方法同时分组发送给多个需要接收的客户端，节目可以在有限的网络主干带宽下实现尽可能多的用户同时在线观看。组播功能可以较大程度的提高系统使用效率，扩大远程教育的规模。

3.良好的兼容和扩展能力。由于教学的复杂性和特殊性，网络视频会议系统在远程教育中的应用还不十分成熟。因此要求系统在组建的时候，要充分考虑其兼容性和扩展能力，避免在后期建设中出现重复投资或浪费资源的现象。

4.完善的管理、控制功能。在整个教学过程中教师要拥有对学生学习的管理控制权限，以保证课堂教学的正常进行。同时拥有完善的管理功能也有助于相关部门对受教育者进行统一管理、规划，尽可能的让受教育者享受优质、高效的教育服务。

四、应用基于IP网络视频会议系统开展远程教育的优势

首先，基于IP网络视频会议系统的建设费用、运行成本都较低廉。在我国大部分地区，高等学校的局域网已经建设并普及，到2005年底，全国已有90%的高校建成校园网[4]。系统的建设是在现有的网络条件下进行，可以节省网络建设的费用。

其次，网络视频会议系统可有效地提高远程教学质量。传统的远程教育模式中，缺少必要的学习指导和监督，学生的学习依赖于其主动性和自制力，同时缺乏必要的视频，使学习显得枯燥无味。基于IP网络视频会议系统的远程教育符合人们的记忆规律。心理学家实验表明，运用听觉、视觉以及视听结合记忆相同的内容，记忆率存在明显差异，结果如表1所示。

由上表可看出，兼用听觉和视觉感受器官接受信息，记忆率最为持久，学习效果最好。网络视频会议系统很好的利用了这一点，视听并用，激发了人的学习潜能，提高了远程教育的教学质量。

五、应用IP网络视频会议系统开展远程教育需要解决的问题

虽然IP网络视频会议技术是发展远程教育的一个很好的选择，但是由于技术条件的限制，其发展还不够成熟，在现代远程教育的应用中还存在以下问题：

1.虽然国家正在进行远程教育标准化的制定，但是还很不完善，存在着各种系统的兼容性问题。没有统一的规范标准制约了大范围的推广与应用，从而影响现代远程教育的发展。

2.网络传输速度得不到保证。由于需要传输的不仅仅是普通的文字资料、简单的课件演示，而且有动态的视频图像、有声音等多媒体信息。这些数据流量大，网络带宽要求高。因此建设高质量的网络，是IP网络视频会议系统在现代远程教育中广泛应用的重要前提。

3.由于我国经济发展的不平衡，以及地理条件的限制，东西部地区远程教育的发展水平差距很大，而且西部多山区，很难在西部地区普及这种网络远程教育模式。[6]

六、结束语

计算机技术、网络技术、视频技术的快速发展与应用，为IP网络视频会议技术在现代远程教育中的应用提供了更广阔的前景，大力发展和应用，可以促进我国教育规模的扩大和教育质量的提高，利于全民综合素质的进步，促进人才竞争力的提升，实现教育的跨越式发展。

[1]刘庆祥.网络视频会议系统——一种现代远程教育解决方案[J].荆州师范学院学报,2002,5:116.

[2]杨军.基于视频会议系统远程虚拟教室的探讨[J].广州航海高等专科学校学报,2004,1:46-48.

[3]辛强,张庆.视频会议技术标准纵览[J].电脑开发与应用,2006,1:36-37.

[4]底洁.科技司长谢焕忠:教育跨越式发展有赖信息化[OL].http://tech.sina.com.cn/it/2006-02-17/1829844778.shtml.

[5]陈琳.现代教育技术(第2版)[M].南京:河海大学出版社,2002,5.

[6]王阿木,赵喜明.视频会议系统及其在远程教育中的应用[J].现代远程教育,2003,2:49-51.