IPTV在现代远程教育中的应用研究

2012-12-14俞建华

中国远程教育 2012年1期

□ 俞建华

IPTV在现代远程教育中的应用研究

□ 俞建华

随着计算机网络技术、通讯技术、数字电视技术的不断发展，IPTV技术已逐步向现代远程教育领域渗透。远程教育技术的发展历史和IPTV的应用现状表明，IPTV的发展应该成为构建全民终身学习的学习型社会的推动力之一。本文首先介绍了IPTV技术的定义、服务方式和技术特点，分析了IPTV应用于现代远程教育的重要意义。最后，基于实例探讨了IPTV技术在远程教育系统（频道）中的设计与实现，重点阐述了台州电大IPTV教育频道的网络架构、栏目划分、资源组成、应用情况、存在问题和远景展望。

IPTV；现代远程教育；应用研究

一、引言

远程教育起源于19世纪中叶，是以印刷教材为主要学习资源、以邮政传递书写作业和批改评价为主要技术特征的函授教育；20世纪上半叶，在印刷教材和邮政传递的基础上，形成以广播、电视、录音录像和电话为传播媒体的新型远程教育；20世纪末，形成以计算机多媒体和网络等数字化手段为主的现代远程教育[1]。远程教育的发展史，也是远程教育技术的发展史。

随着全球范围内通信基础设施和网络技术的飞速发展，家庭带宽成本的迅速下降和用户数快速增加，一种以电信网络和电视网络的融合为基础，以个性化、交互性、多媒体化为特征的IPTV新技术走向前台，发展过程经历了IPTV1.0、IPTV2.0至以高清互动视频为主的IPTV3.0时代。2008年底全球IPTV用户总数达到了2170万，比2007年增长了63%。2010年底中国IPTV用户数已经突破800万户，2011年中国IPTV用户数将突破1200万户，估计增长50%左右[2]。

目前，国家教育规划纲要已出台，终身教育和学习型社会的思想也已深入人心，因此，探索IPTV技术广泛应用于现代远程教育是一个值得研究的课题。

二、IPTV技术

1.定义

IPTV即交互式网络电视或宽带电视，是利用宽带网基础设施，以多媒体计算机、手机或机顶盒加上电视机作为主要终端设备，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，通过互联网IP协议向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式数字媒体服务的崭新技术[3]。

2.技术特点

IPTV技术是一项系统性技术，它能使音视频节目或信号，以IP数据包的方式，在不同物理网络中，被安全、有效、保质地传送和分发给不同用户。IPTV的三种基本技术是视频数字化、传输IP化、播放流媒体化。IPTV技术从应用实现的角度看，包含三个部分：播出与传输、接收终端和运营支撑系统。

IPTV技术特点主要表现在以下三个方面：一是用户可以得到高质量（接近DVD水平的）数字媒体服务，二是用户可有极为广泛的自由度选择宽带IP网上各网站提供的视频节目，三是实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。IPTV采用的播放平台将是新一代家庭数字媒体终端的典型代表，它能根据用户的选择配置多种多媒体服务功能，包括数字电视节目、可视IP电话、DVD/VCD播放、互联网游览、电子邮件，以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能。

3.服务优势

IPTV既不同于传统的模拟有线电视，也不同于经典的数字电视。IPTV有效地将电视、通讯和计算机三个领域结合在一起，融合了传统电视和互联网的相关特性，是传统电视和电信新兴业务的结合体。用户在家中可以有三种方式享受IPTV服务：一是计算机，二是网络机顶盒加普通电视机，三是手机。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络教学资源。

IPTV是利用计算机或机顶盒加电视完成接收视频点播节目、视频广播及网上冲浪等功能。它采用高效的视频压缩技术，使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近DVD的收视效果（通常DVD的视频流传输带宽需要3Mb/s），对今后开展视频类业务（如因特网上视频直播、远距离视频点播、节目源制作等）进行现代远程教育来讲，有很强的服务优势，是一个全新的技术概念。

经过多年的发展，IPTV的音频/视频编码技术、流媒体传输技术、数字版权管理技术、接入及终端技术等趋向完备，IPTV系统架构和分层技术趋向合理，各厂商的IPTV解决方案和各运营商的业务运营方案已趋向成熟。目前我国通信事业正在迅猛地发展，用户对信息服务的要求越来越高，特别是宽带视频信息，可以说中国已基本具备了大力发展IPTV的技术条件和市场条件。

三、IPTV应用于现代远程教育的意义

目前，现代远程教育主要利用互联网进行教育、教学活动，具有交互性、网络化、实时性、综合性和适应性的特征。但是，建立在网络技术、多媒体技术、双向电子通信等技术基础上的现代远程教育，与普通教育相比，一直没能转化为实践上的明显技术优势，教育技术运用手段单一，仅使用互联网技术进行远程教学，学习者在转变学习习惯和提高学习能力方面仍存在着诸多困难。随着IPTV应用于现代远程教育，IPTV已经成为现代远程教学和开放教育文化相互融合的有效载体之一，拓宽了现代远程教育的内涵，延伸了现代远程教育的手段，是打造学习型社会的一种创新模式。

IPTV技术应用于现代远程教育的意义主要体现在以下几个方面：

一是丰富了教学渠道。现代远程教育弥补了传统教育中教育资源分布不均衡的缺陷，同时也摆脱了地域和时间的限制。互联网中的信息量大，内容更新快，教学资源丰富，但教学渠道相对单一。IPTV应用于远程教学，又增加了一个教学渠道，使教学资源呈现更为丰富，可满足不同地区、不同年龄、不同层次的学习者认知要求，同时以图、文、声等多重刺激吸引学习者的注意力，提高学习兴趣，使学习者更容易掌握所学的知识，激发学习的积极性。

二是加强了师生交互[4]。加强远程教育的互动能力，可以发扬教师言传身教的作用和学习者之间的交流互通，有效提高学习者的学习能力和适应社会的能力，促进学习者的全面发展，达到教育的最终目的。除了互联网技术外，IPTV技术将会提高现代远程教育的互动能力，使现代远程教育不仅是传输信息和促进知识教育的技术环境，而且使学习主体在电视环境中主动建构知识结构和知识意义的同时，更自然地建构人的素质智能，创造更加适合学生的教育环境。

三是改变了学习习惯。目前，中国人均看电视时间约3小时/天，低于日本和美国的人均数，且大部分时间是收看娱乐节目，用于学习的时间比例极少。相对欧美发达国家的国民素质，我国的整体国民素质还处于较低水平，大学文化水平人数还不到国民人数的10%。通过收看IPTV的学习资源，学习者可以更加便捷地根据个人需要有选择地学习，有了更大的学习与思考空间和学习自由度，进而改变学习习惯。

四是凸显了个性化服务与选择。现有的远程教学，一定程度上可以认为是静态教学，尚未实现“因人施教和因材施教”，对学习者学习效果的评价手段单一，学习课程基本相同，和国外开放大学的个性化教学差异较大。应用IPTV，可运用数据库技术对每个学习者的个人资料和学习情况实现完整的记录，结合采用互联网的网上学习记录，为个性化教学提供了现实有效的实现途径和条件。

四、基于IPTV的远程教育系统（频道）设计与实现

（一）台州电大IPTV教育频道的网络架构

台州电大IPTV教育频道是台州电大和台州电信校企合作的产物。该频道由台州广播电视大学主办、台州电信协办，既是实现台州市打造学习型社会和服务型社会的一种创新模式，也是台州电大、台州电信校企合作的一种共赢模式。台州电大IPTV教育频道的网络架构如图1所示。

台州电大IPTV教育频道功能模块由以下组成：一是节目提供系统，主要完成节目的数字化，即节目的编码压缩、转换和传送，使原始节目成为能够在IP网络上传输的数字节目；二是内容管理系统，主要功能是对IPTV的节目和内容进行管理，包括内容审核、内容发布、内容下载、用户管理及用户认证计费等；三是流媒体传送系统，主要包括设备中心／边缘流媒体服务器和存储分发网络；四是城域网接入系统，主要为IPTV终端提供接入功能，使STB(Set-Top-Box)能够顺利接入到IP网络，主要采用xDSL和LAN接入方式；五是IPTV终端，可分为三种形式，即PC平台终端、IP-STB平台终端和手机平台终端；六是运营支撑系统，完成IPTV的业务受理、用户管理、计费管理、账务管理、资源管理、ICP(Internet Content Provider)管理、产品管理、工单管理以及内容服务访问控制等功能，是IPTV系统实现“可运营、可管理”的关键。

图1 台州电大IPTV教育频道网络架构

（二）教育频道的栏目与资源

1.栏目

台州电大IPTV教育频道分开放教育（视频）、社区教育（视频）、继续教育（文字、图片）和校园文化四个部分，其中校园文化细分为校园新闻（文字、图片）、教学信息（文字、图片）、招生信息（文字、图片）、培训信息（文字、图片）、师生风采（视频）、校园专题（视频）和社科大讲堂（视频）七个部分，栏目架构如图2所示。

图2 台州电大 IPTV教育频道栏目架构

首页栏目有：开放教育、社区教育、继续教育、校园文化。

一级页面中开放教育栏目有：会计、工商管理、市场营销、金融、法学、行政管理、商务英语、汉语言文学、学前教育、教育管理、广告学、电子商务、信息管理、计算机科学、建筑工程、数控机械；社区教育栏目有园艺技术、乡镇企业管理、社区学习园地、农业技术指导；继续教育栏目有：研究生教育、函授教育、特色教育、岗位培训；校园文化栏目有：校园新闻、教学信息、招生信息、培训信息、师生风采、校园专题、社科大讲堂。

二级页面为对应专业的课程列表、相关视频列表或文字图片列表，如会计专业有：管理学基础、基础会计、人力资源管理、会计学、西方经济学等课程。

三级页面为课程视频页面列表、部分视频播放页面或文字图片信息显示页面。

2.资源

目前，台州电大IPTV教育频道可提供的视频资源有：开放教育视频约2315课时，RM格式视频容量约130GB，如管理学基础、西方经济学、高级日常英语等课程的讲课视频；社区教育视频约1243课时，RM格式视频容量约40GB，如学画、学做菜、插花等教学视频；校园文化中“教师风采”视频约10GB，主要是本校教师所录制的教学视频；校园文化中“校园专题”视频约4GB，主要是校园活动、校庆活动所录制的视频；校园文化中“社科大讲堂”视频约20GB，主要是从中央电视台教育频道所录制的视频。

（三）应用中存在的问题及其远景展望

1.问题

为了推广IPTV教育频道在师生中的应用，了解师生对教育频道的需求状况，以制定教育频道的宣传和使用方案，2011年3月在台州电大200位教师和100位学生中进行试用，并进行问卷调查。问卷调查结果如表1所示。教师认可推广的占83%，基本认可的占12%，不认可的占5%；学生认可推广的占76%，基本认可的占16%，不认可的占8%。师生在问卷调查中反映了较多的问题，如栏目划分不够清晰、层次太多，部分栏目不能返回上一页，视频资源不够清晰，内容不够丰富，IPTV每月使用费太贵等。

表1 问卷调查结果数据

根据师生的问卷调查结果，总结了IPTV教育频道主要存在的三大问题：

一是高清视频资源匮乏。从现有视频资源清单看，各类视频资源分类较为完善，能基本满足开放教育和社区教育的需要。实际上，电大现有各种视频资源采用的是VCD格式制作，视频质量相对较差，大部分资源较为陈旧，无法与IPTV要求的视频格式（MPEG4或H.264）对接。现有视频资源中2008年后的资源较少，采购DVD格式（MPEG4或H.264）视频资源也很少。如何不断补充新的高清教学视频资源，是IPTV教育频道建设中的一个核心问题。

二是视频资源存储空间需求巨大。电信IPTV的未来，是高清视频。若假设每课时视频为500MB，则4000课时的视频空间为2TB。目前，台州电大各类视频资源全部转化为IPTV上可用的视频格式，估计需要存储空间约2TB。按业务量的要求，台州电信对台州电大IPTV教育频道只能提供较少的存储空间，离2TB存储空间的差距很大。要提供如此大的视频资源存储空间，是需要台州电大、台州电信协作解决的难题。

三是学习留痕功能有待完善。IPTV技术已能够实现用户使用频道及视频资源点播情况的记录，对用户进行收费。如何在此基础上进一步进行技术开发，以根据远程教育对学习者学习过程考核的需要进行考核？如何利用IPTV技术和IPTV教育频道记录学习者的学习过程，使之成为学习者学习过程考核的一个重要依据，也是学习者个性化学习的重要支撑？这就要求IPTV教育频道具有较为详细的留痕功能，以满足现代远程教育教学考核的需要。

2.展望

面对IPTV教育频道应用中存在的诸多问题，似乎IPTV技术很难适用于现代远程教育，但从多视角深入分析，可以认为IPTV技术必将是现代远程教育的重要支撑技术之一。

从IPTV技术发展的视角看，国内外IPTV用户将会每年成倍的增长，国内广电数字电视和电信IPTV之间的矛盾会随着市场化进程而逐步得到解决。另外，台州电信IPTV每月使用费已经降到15元/月，若不计宽带月使用费，已低于台州广电数字电视22元/月的使用费，故全国各地IPTV月使用费也应能降到每个远程学生所能接受的范围。

从计算机存储技术和网络技术发展的视角来看，视频资源存储空间和点播带宽需求在一至二年后可能就不是问题了。互联网存储将会越来越便宜，目前一个硬盘已能容纳1TB至2TB的存储空间。互联网的带宽也会进一步拓展，国内通信运营商的总宽带将会成倍增加，十兆到户在一线城市已经成为现实。

从国内电大系统为主的开放大学建设雏形来看，必将以丰富开放大学的教学资源为突破口，以互联网、IPTV高清电视、手机相互融合的教学平台为支撑，着力构建新型的、世界一流的中国开放大学。因此，对建设中国开放大学来说，IPTV教育频道应能够发挥其重要的作用。