基于流媒体技术构建第三代远程教育系统

邱潇钰　刘川　陈宏志

摘 要：基于流媒体的远程教育是一个突破时空界限，有别于传统的教学模式，它可以轻易扩大教学规模，随时随地的进行交互式教学。流媒体是一个实时，无需等待下载的网络传送技术。在该文中，为基于流媒体的远程教育引入了统一的网络构架和用户功能模块，并且展望了基于流媒体技术的远程教育的将来发展方向。

关键词：远程教育 流媒体技术 教学模式

中图分类号：TP181 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0120-02

中医药远程教育[1-2]（The Distance Education of Traditional Chinese Medicine），又称中医药远距教学、是指使用电视及互联网等传播媒体的教学模式，可以使中医药从业人员在不离开本地、不离开工作岗位、及不影响日常的医疗活动的情况下，将他们吸引到中医药教学中来。至今为止，远程教育已经历了由19世纪中叶兴起的函授教育、20世纪初兴起的广播电视教育，20世纪末期出现的双向交互网络教育等三个发展阶段。

第三代成人教育是未来教育的发展趋势，也是成人高等教育的一种重要形式和发展方向。据有关部门的统计，现有中医药从业人员已达上千万人。如果以第一、二代成人教育方式吸纳这么多的人来学习是可想而不可及的。因此，招生范围之广泛、教育之便捷的第三代成人教育体系成为中医药成人教育发展的主流方向。大力开办中医药第三代远程教育可容纳最广泛的生源，从而使中医药教育的办学规模获得空前的发展。

尤其是在远程教育中，流媒体有着广泛的应用，并切实影响着远程教育的发展。国内关于流媒体在远程教育中应用的研究也有很多，并取得了一定的成果。第三代远程教育已经在全国范围内广泛开展，这对网络的传输协议提出了更高的要求。流媒体技术可以使多媒体上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的传输协议，对第三代远程教育提供了坚实的运行环境。流媒体传输就是把连续的声音和图像信息经过压缩处理后放到网站服务器上，用户端在播放之前并不下载整个多媒体文件，只是将开始的部分内容存储到系统缓冲区，当网络实际连线速度小于播放所耗用资料的速度时，播放程序就会取出这段缓冲区内的内容，避免播放的中断，以保证播放的品质。流式传输则把多媒体信息通过服务器向用户实时地提供，客户端边接收数据边播放。流媒体改变了传统互联网只能表现静态文字和图片的缺陷，可提供真正互动的视频课堂，并对大规模的并发点播。

下面该文将对流媒体技术进行说明，并且针对我校开展第三代远程教育构架了网络模型。

1 流媒体的技术原理与播放方式

流媒体是从英语Streaming Media中翻译而来。它是一种可以使音频、视频和其它多媒体在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术，流媒体技术运用特殊的数据压缩和传输技术，使音频和视频文件体积变得很小，很适合在网络上发布。

1.1 流媒体的技术原理

流式传输的实现需要缓存。因为Internet以包传输为基础进行断续的异步传输，对一个实时AN源或存储的AIV文件，在传输中它们要被分解为许多包，由于网络是动态变化的，各个包选择的路由可能不尽相同，故到达客户端的时间延迟也就不等。

为此，使用缓存系统来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，从而使媒体数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。通常高速缓存所需容量并不大，因为高速缓存使用环形链表结构来存储数据：通过丢弃己经播放的内容，流可以重新利用空出的高速缓存空间来缓存后续尚未播放的内容。

相对于传统的网络媒体播放方式，流媒体技术有如下特点：

（1）启动延时短。当用户点击播放链接时，只需要一段较短的预置时间，文件就开始播放了。

（2）存储空间小。不需要将多媒体文件全部下载到本地再播放，而是采用边传输边播放方式，播放过的信息即予以丢弃，因此，只需在本地启用一个很小的临时存储空间，流媒体在远程教育系统中的应用。

（3）所需带宽小。由于多媒体文件经压缩后体积大大缩小，所以传输的带宽要求也较低，在网络环境下甚至用Modem拨号上网的用户也可进行视频点播。

（4）可双向交流。流媒体服务器与用户端媒体播放器之间的交流可以是双向的，服务器在传送数据时还可接收用户发送来的反馈信息，在播放期间双方一直保持联系。用户可以发出播放控制请求，服务器可自动调整数据发送。

（5）保护知识产权。在保护知识产权方面，流媒体技术使得用户不能随意下载网络媒体资料文件，不能随意传播独特的媒体内容，这对于媒体资源的产权达到了一定的安全保护作用。

随着新技术的发展，流媒体技术解决了传统网络媒体播放方式的弊端，它不仅在速度上优于传统方式，更重要的是在保护知识产权，弥补远程教学不足方面提供了有效的解决方案。

2 远程教育的功能分类

（1）远程教育网基本设计思想

管理员完成用户、角色和权限的管理，进行系统设置和维护、网络性能管理和安全管理。学生通过学生子系统，进入到远程教学系统中去选择专业，选择专业中的课程，选择任课教师和辅导教师，选择课件进行学习；学生的学习过程中，通过评估系统，学生可以随时对教师、课件和系统进行评估，随时提出自己的意见和建议。教师通过教师子系统进行在线辅导答疑，通过电子邮件和学生交流，上传电子教学讲义，布置作业，发布教学信息，查看和修改个人信息，通过评估系统进行自我评估等活动。

（2）远程教育网具体功能分类

①系统管理模块

超级管理模块只有具有高级权限的用户才可以使用，用来管理注册用户的资料，密码等。网站内置完整的用户管理系统。每个用户的完整资料由数据库Users.mdb 中的Users表组成。其中包括用户的基本资料如UserID、权限、密码等。endprint

②新闻论坛模块

新闻论坛模块有一个BBS系统和一个论坛系统组成，它构成网站的信息发布系统。只有拥有高级权限的用户才可以发布论坛，拥有低级权限的用户可以发布新闻。

3 课程教学模块

课程教学模块由课件开发系统，在线课堂，教学评价系统组成。

3.1 课件开发系统，

课件开发系统可以将培训讲师的影音、现场实况及讲义文稿快速、 自动地整合为同步的多媒体课件；同时具有完善的内容编辑、影音剪接、课程发布、后期合成等功能，并能自动输出成网页或是光盘，远端用户通过IE浏览器以及MediaPlayer即可轻松观看，极大方便学员学习。

3.2 在线课堂

由远程教育网站，在线学习平台，在线课堂支持系统等组成。

目前在线课堂提供的网上教学信息，主要包括教学组织管理信息、课程信息、教学动态、辅导信息、和其他的教务管理信息。教学组织管理信息包括教学计划、专业教学实施方案、课程教学设计方案、课程介绍及各种教学过程中的通知、通告等，主要用于对教学过程的总体指导，教学的组织管理安排等。课程信息、教学动态辅导信息是指按照教学进度要求，及时提供给学生的有针对性的导学信息，包括各章节教学内容的重点、难点讲解提示，同步的作业与测验题和解析等。其他教务信息还包括班级活动，网校活动的通知，学生学习、生活动态介绍等。

3.3 教学评价系统

教学评价系统由学生评估和教师评估组成。

学生评估：可以让学生随时随地通过互联网对学校教学总体评估，对每一位教师教学单独评估。可以设定多级评价指标内容；根据每项指标的重要程度设置不同的权重，计算出最后得分。科学的统计方法：统计时可以选择门槛式或比例式两种记录筛选方式；可以指定各选项（例如A、B、C）分别代表的分数。

教师评估：主要是教师对教师所授课程的指标评估。同时处理多种参评层次，例如校领导、督导组、其他教师等，并可以分别指定不同的权重计算综合成绩。

4 远程教育的发展展望

4.1 人工智能

如果远程教育系统内嵌了专家系统，则系统可以根据网上学生的反馈自动变更整个教育过程，如重放教学录像，改变问题的难度，详细解释某些概念，改变测验难度等，远程教育系统的模块就象一个经验丰富的教师，对不同的学生因材施教，这就是人工智能远程教育系统ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由来。人工智能远程教育系统对每一个受训者建立一个环境，记载他的学习过程、进度提示等。人工智能远程教育系统还很容易从一个学习领域移植到另一个领域，如何减少开发人工智能远程教育系统的费用，如何构造专家系统使人工智能远程教育系统的优越性更显著地表现出来，是现在人工智能远程教育系统的两大困难。人们正在开发一些方便的开发工具，简化整个人工智能远程教育系统的开发过程。在这方面，人工智能远程教育系统还有很长的路要走。

4.2 CSCW 技术

远程教育网必须支持学生与教师在网上进行信息交流，如师生间的网上对话（CHAT）、学生提问与教师回答（Q&A）、学生组内组间讨论（Discuss）等，所以在远程教学中必须用到CSCW技术.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某些任务。网络信息交流和协同则以电子白板为基础的，电子白板是师生间、学生间的计算机交互窗口，分为公用白板（public）和私有白板（private）。在授课时，工作站设有一个公有白板（在服务器上开辟的一缓冲区），每个学生（包括教师）可以看到该区域内容，并可在其上发布讨论和交流的信息。另外，教师和学生还可以单独拥有自己的私有白板，模拟笔记本的功能，仅供自己使用。

5 结语

该文采用了流媒体技术来传送远程教育的数据，并使基于流媒体技术的远程教育取得了良好的效果。不过此问题还有很多值得改进的地方，在今后的工作学习中，结合其他优秀的技术，还可以进一步的优化传送效果，使远程教育网呈现更好的性能。

参考文献

[1] 王永辉，冯丽樱.远理学习支持服务文化的视角[J].中同远程教育，2007（5）：2.

[2] 马良生.远科教育的实践与研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint

②新闻论坛模块

新闻论坛模块有一个BBS系统和一个论坛系统组成，它构成网站的信息发布系统。只有拥有高级权限的用户才可以发布论坛，拥有低级权限的用户可以发布新闻。

3 课程教学模块

课程教学模块由课件开发系统，在线课堂，教学评价系统组成。

3.1 课件开发系统，

课件开发系统可以将培训讲师的影音、现场实况及讲义文稿快速、 自动地整合为同步的多媒体课件；同时具有完善的内容编辑、影音剪接、课程发布、后期合成等功能，并能自动输出成网页或是光盘，远端用户通过IE浏览器以及MediaPlayer即可轻松观看，极大方便学员学习。

3.2 在线课堂

由远程教育网站，在线学习平台，在线课堂支持系统等组成。

目前在线课堂提供的网上教学信息，主要包括教学组织管理信息、课程信息、教学动态、辅导信息、和其他的教务管理信息。教学组织管理信息包括教学计划、专业教学实施方案、课程教学设计方案、课程介绍及各种教学过程中的通知、通告等，主要用于对教学过程的总体指导，教学的组织管理安排等。课程信息、教学动态辅导信息是指按照教学进度要求，及时提供给学生的有针对性的导学信息，包括各章节教学内容的重点、难点讲解提示，同步的作业与测验题和解析等。其他教务信息还包括班级活动，网校活动的通知，学生学习、生活动态介绍等。

3.3 教学评价系统

教学评价系统由学生评估和教师评估组成。

学生评估：可以让学生随时随地通过互联网对学校教学总体评估，对每一位教师教学单独评估。可以设定多级评价指标内容；根据每项指标的重要程度设置不同的权重，计算出最后得分。科学的统计方法：统计时可以选择门槛式或比例式两种记录筛选方式；可以指定各选项（例如A、B、C）分别代表的分数。

教师评估：主要是教师对教师所授课程的指标评估。同时处理多种参评层次，例如校领导、督导组、其他教师等，并可以分别指定不同的权重计算综合成绩。

4 远程教育的发展展望

4.1 人工智能

如果远程教育系统内嵌了专家系统，则系统可以根据网上学生的反馈自动变更整个教育过程，如重放教学录像，改变问题的难度，详细解释某些概念，改变测验难度等，远程教育系统的模块就象一个经验丰富的教师，对不同的学生因材施教，这就是人工智能远程教育系统ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由来。人工智能远程教育系统对每一个受训者建立一个环境，记载他的学习过程、进度提示等。人工智能远程教育系统还很容易从一个学习领域移植到另一个领域，如何减少开发人工智能远程教育系统的费用，如何构造专家系统使人工智能远程教育系统的优越性更显著地表现出来，是现在人工智能远程教育系统的两大困难。人们正在开发一些方便的开发工具，简化整个人工智能远程教育系统的开发过程。在这方面，人工智能远程教育系统还有很长的路要走。

4.2 CSCW 技术

远程教育网必须支持学生与教师在网上进行信息交流，如师生间的网上对话（CHAT）、学生提问与教师回答（Q&A）、学生组内组间讨论（Discuss）等，所以在远程教学中必须用到CSCW技术.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某些任务。网络信息交流和协同则以电子白板为基础的，电子白板是师生间、学生间的计算机交互窗口，分为公用白板（public）和私有白板（private）。在授课时，工作站设有一个公有白板（在服务器上开辟的一缓冲区），每个学生（包括教师）可以看到该区域内容，并可在其上发布讨论和交流的信息。另外，教师和学生还可以单独拥有自己的私有白板，模拟笔记本的功能，仅供自己使用。

5 结语

该文采用了流媒体技术来传送远程教育的数据，并使基于流媒体技术的远程教育取得了良好的效果。不过此问题还有很多值得改进的地方，在今后的工作学习中，结合其他优秀的技术，还可以进一步的优化传送效果，使远程教育网呈现更好的性能。

参考文献

[1] 王永辉，冯丽樱.远理学习支持服务文化的视角[J].中同远程教育，2007（5）：2.

[2] 马良生.远科教育的实践与研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint

②新闻论坛模块

新闻论坛模块有一个BBS系统和一个论坛系统组成，它构成网站的信息发布系统。只有拥有高级权限的用户才可以发布论坛，拥有低级权限的用户可以发布新闻。

3 课程教学模块

课程教学模块由课件开发系统，在线课堂，教学评价系统组成。

3.1 课件开发系统，

课件开发系统可以将培训讲师的影音、现场实况及讲义文稿快速、 自动地整合为同步的多媒体课件；同时具有完善的内容编辑、影音剪接、课程发布、后期合成等功能，并能自动输出成网页或是光盘，远端用户通过IE浏览器以及MediaPlayer即可轻松观看，极大方便学员学习。

3.2 在线课堂

由远程教育网站，在线学习平台，在线课堂支持系统等组成。

目前在线课堂提供的网上教学信息，主要包括教学组织管理信息、课程信息、教学动态、辅导信息、和其他的教务管理信息。教学组织管理信息包括教学计划、专业教学实施方案、课程教学设计方案、课程介绍及各种教学过程中的通知、通告等，主要用于对教学过程的总体指导，教学的组织管理安排等。课程信息、教学动态辅导信息是指按照教学进度要求，及时提供给学生的有针对性的导学信息，包括各章节教学内容的重点、难点讲解提示，同步的作业与测验题和解析等。其他教务信息还包括班级活动，网校活动的通知，学生学习、生活动态介绍等。

3.3 教学评价系统

教学评价系统由学生评估和教师评估组成。

学生评估：可以让学生随时随地通过互联网对学校教学总体评估，对每一位教师教学单独评估。可以设定多级评价指标内容；根据每项指标的重要程度设置不同的权重，计算出最后得分。科学的统计方法：统计时可以选择门槛式或比例式两种记录筛选方式；可以指定各选项（例如A、B、C）分别代表的分数。

教师评估：主要是教师对教师所授课程的指标评估。同时处理多种参评层次，例如校领导、督导组、其他教师等，并可以分别指定不同的权重计算综合成绩。

4 远程教育的发展展望

4.1 人工智能

如果远程教育系统内嵌了专家系统，则系统可以根据网上学生的反馈自动变更整个教育过程，如重放教学录像，改变问题的难度，详细解释某些概念，改变测验难度等，远程教育系统的模块就象一个经验丰富的教师，对不同的学生因材施教，这就是人工智能远程教育系统ICAI（Intelligent Computer–Aided Instructional System）的由来。人工智能远程教育系统对每一个受训者建立一个环境，记载他的学习过程、进度提示等。人工智能远程教育系统还很容易从一个学习领域移植到另一个领域，如何减少开发人工智能远程教育系统的费用，如何构造专家系统使人工智能远程教育系统的优越性更显著地表现出来，是现在人工智能远程教育系统的两大困难。人们正在开发一些方便的开发工具，简化整个人工智能远程教育系统的开发过程。在这方面，人工智能远程教育系统还有很长的路要走。

4.2 CSCW 技术

远程教育网必须支持学生与教师在网上进行信息交流，如师生间的网上对话（CHAT）、学生提问与教师回答（Q&A）、学生组内组间讨论（Discuss）等，所以在远程教学中必须用到CSCW技术.CSCW （computer supported cooperative work）也就是研究如何利用计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某些任务。网络信息交流和协同则以电子白板为基础的，电子白板是师生间、学生间的计算机交互窗口，分为公用白板（public）和私有白板（private）。在授课时，工作站设有一个公有白板（在服务器上开辟的一缓冲区），每个学生（包括教师）可以看到该区域内容，并可在其上发布讨论和交流的信息。另外，教师和学生还可以单独拥有自己的私有白板，模拟笔记本的功能，仅供自己使用。

5 结语

该文采用了流媒体技术来传送远程教育的数据，并使基于流媒体技术的远程教育取得了良好的效果。不过此问题还有很多值得改进的地方，在今后的工作学习中，结合其他优秀的技术，还可以进一步的优化传送效果，使远程教育网呈现更好的性能。

参考文献

[1] 王永辉，冯丽樱.远理学习支持服务文化的视角[J].中同远程教育，2007（5）：2.

[2] 马良生.远科教育的实践与研究[M].合肥安徽人民出版杜，2007.endprint