基于网络的教育资源共享技术研究

罗来俊,朱永文， 何 敏

（1.江西理工大学 软件学院， 江西 南昌 330013； 2.焦点科技股份有限公司， 江苏 南京 210027）

基于网络的教育资源共享技术研究

罗来俊1,朱永文2， 何 敏1

（1.江西理工大学 软件学院， 江西 南昌 330013； 2.焦点科技股份有限公司， 江苏 南京 210027）

随着计算机网络技术的飞速发展，基于网络的教育资源共享技术能方便的实现教育资源的远程共享，从而能让优质教育资源在更大的范围内发挥其价值.本文从教育资源共享的需求出发，对教育资源的共享技术进行了分类探讨，重点讨论了网络视频点播、交互式网络视频共享等技术.

教育资源；网络；共享；视频点播

1 引言

优质教育资源是每位求学者都希望获得的，但从现实情况来看，优质教育资源相对于广大的求学者，往往表现出一定的稀缺性，这在一定程度上制约了教育的均衡发展，影响了教育质量的普遍提升.我国人口众多、地域广阔，各地的经济社会发展水平存在一定的差异.整体而言，不发达地区的教学质量明显落后于发达地区.而一个地区教学质量的普遍提升涉及师资、硬件以及教学理念等多方面的因素，大部分欠发达地区教育质量的提升难以一蹴而就，利用传统方法难以在短时间内让教育欠发达地区的学生充分享受到优质的教育资源.

2013年 6月中国神舟十号航天员在天宫一号为全国青少年进行了一次太空授课，全国数千万名师生通过网络直播、卫星电视等平台同步收看了此次太空授课，从中我们看到了教育资源共享的魅力与良好的发展前景.当前，计算机网络技术在我国得到了飞速发展与广泛应用，各类各层次的学校基本上都接入了因特网，基础网络平台已经具备.如果我们将教育发达地区的优质教育资源进行网络共享，就可以让教育欠发达地区的学生很快地享受到优质教育资源，有利于缩小地区间教育质量的差距.利用网络还可以方便地实现发达地区教育资源的优化配置，既节省了教育投入成本，又能最大限度地发挥优质教育资源的价值.因此，利用网络对优质教育资源进行共享，可以在教育活动中发挥独特的作用.本文将对基于网络的教育资源共享技术进行相关的探讨.

2 教育视频点播技术

在教育资源方面，优秀教师的示范性教学是一种典型的优质教育资源，如果将示范性教学过程录制下来，制作成相关的教学视频并发布到网上，异地学生就能利用网络点播这些视频，通过这种方式可以让更多的学生享受到优质的课堂教育.同时，通过视频点播技术学生可以对视频进行反复观看，更加有利于学生攻克难点知识.因此，基于网络的教学视频点播是优质教育资源共享的重要内容.教育视频点播包括了视频资源的采集与处理、流媒体视频服务器的构架、视频点播的使用与管理等技术环节.

2.1 教学视频的采集与处理

为了保证视频与音频的高质量，在实际操作中应该采用高质量的摄像机进行视频的采集.刚采集下来的视频即原始视频不适合直接放到网络上，因为原始视频所占容量较大，点播这样的视频会对网络带宽造成巨大冲击，容易造成网络拥塞，导致视频播放不流畅.因此，原始视频在发布前必须进行压缩处理，在不影响播放效果的前提下尽量让视频所占的容量减小.对于共享的视频不能简单地以WEB文件共享的方式放到网络上，那样在访问时会把整个视频都下载下来，而且只能等到视频完全下载到本地后才能播放，观看视频前要等很长时间，不便于学生进行网络学习.因此，我们应该采用实时的流媒体视频点播技术，用户在很短的时间等待后就可以观看视频，无需等待视频完全下载，用户端也无需准备较大的储存设备.流媒体视频点播技术已经成为了当前视频点播领域的主流技术.通常我们可以将原始视频转变为 ASF、RM、MPEG、AVI等流媒体文件格式，这些格式的文件制作可在对原始视频压缩处理时直接转换到位.

2.2 流媒体视频服务器的构架

前期制作好的教学视频只有合理地加载到流媒体服务器上才能实现远程点播.因此，构架一个功能完善、可靠的流媒体服务器是十分必要的，流媒体视频点播系统的工作模式如图1所示.对于流媒体服务器的选择应该充分考虑其对于视频的兼容性，即该服务器能够让绝大多数的视频都能在其服务器上被点播.比如可以选择HelixServer来构建流媒体服务器，HelixServer提供了对RM、RMVB、MPEG、ASF、WMA等几乎所有流媒体格式文件的支持.HelixServer具有配置简单的特点，经过简单的配置就可以成功构架一台优秀的流媒体服务器，当然用户也可以根据自己的具体情况选择适合自己需要的流媒体服务器.在对流媒体服务器上的视频进行点播时，应注意访问流媒体视频与访问普通WEB页面在URL方面的区别，比如，我们所创建的教学视频网站的域名为jxustsc.vidio.com，前期制作的《C语言》视频教学视频文件放在HelixServer主目录的C_YUYAN子录中，《C语言》视频教学内容包括：第一章C语言概述.RM、第二章基本语法.RM等等.以访问第一章C语言概述.RM为例，访问该流媒体视频资源的通用URL格式为：rtsp://jxustsc.vidio.com/C_YUYAN/第一章C语言概述.RM.如果此时访问的是WMV格式的视频文件，则访问的URL格式为：mms://流媒体服务器地址:1755/子文件夹/流媒体文件名.WMV.因此对于不同格式的视频，点播时应正确使用相关的URL.

2.3 视频点播的使用与管理

为各个教学点提供视频点播服务，不仅要提供流畅的教学视频，还要方便各个教学点的使用与管理，因此利用 WEB开发工具开发一个相关的视频点播 WEB网站管理系统是十分必要的.比如可以利用 ASP+SQL、JSP+SQL等语言来实现网站的开发，视频点播网站工作流程如下图所示.

图1 流媒体视频点播系统的工作模式

图2 视频点播网站工作流程

如图所示，用户通过流媒体服务器域名或者IP就能访问视频点播服务的主页面.对于普通的新用户要先注册并等待管理员审核之后才能激活并使用自己的账号，已经拥有账号的普通用户登陆后，就可以浏览并使用视频点播服务器提供的相关服务，比如可以使用视频点播、公告浏览、资料下载、用户留言等功能.资料下载功能主要是提供与相关视频配套的电子课件，当然其它的电子资源也可以通过该WEB管理系统实现共享.管理员除了享有普通用户的权利外，还可以实现公告管理、视频管理、下载管理、留言管理以及用户管理等功能.我们还可以根据现实需求增加网站的其它功能，比如：点击排行、流量管理等.

2.4 基于 P2P的点播技术

在视频点播中，若教学点数量众多且每个教学点的用户数又较多，如果各教学点同时点播视频资源，将对流媒体服务器造成巨大压力.流媒体服务器要正常工作，其硬件必须是高端的配置，而且必须为该服务器配备高带宽的网络连接.但随着后期用户数量的进一步增加，依然可能出现中心服务器不能满足用户正常点播需求的情况.

为了有效解决上述问题，我们可以考虑将 P2P技术融入到视频点播当中.P2P（peer-to-peer）技术又称为对等互联网络技术，是一种新型的网络数据传播技术，视频点播系统中的所有用户计算机包括服务器以地位对等的关系相互存在，对于其中的用户计算机，既可以作为数据的访问者，又可以作为数据服务的提供者，各客户机通过彼此交换信息，以维护与其它对等方之间的连接关系，从而不用把数据访问的压力集中在流媒体服务器上面.基于P2P技术的视频点播工作模式如图 3所示.

图 3 基于 P2P技术的视频点播工作模式

3 交互式网络视频共享技术

在远程教学过程当中，有时需要实现各教学点间的实时交流、实时互动以及现场答疑等功能，这就必须采用交互式网络视频系统.该系统的原理与视频会议系统类似，系统能把远端的视频、声音、文本等多种信息从一个教学点传送到另一教学点，实现多个教学点间实时的视频教学，轻松地将示范性教学的课堂实时地扩展到各教学点.交互式网络视频系统根据其使用方式又分为点对点和多点视频会议系统.点对点系统配置简单，所用设备相对较少，但仅仅能用于两个教学点之间的互动教学.多点视频会议系统则可应用于2个以上教学点间的视频教学，是目前使用较多的一种方式，但其配置相对复杂，所用设备也较多，其中的关键设备是MCU，它处在整个系统的核心位置，通常放置在主教学场地，该设备与其它各分教学点的设备通过计算机网络互连，MCU能方便地实现多个教学点间的视频控制.MCU的作用类似于一个信息交换机，它将来自各教学点的信息流经过同步分离后，抽取出音频、视频等信息，再将各个教学点的信息送入同一种处理模块中，完成相应的视频与音频的混合或切换、数据广播与路由选择以及场点控制等过程，最后将各教学场点所需的各种信息重新组合起来，送往各终端系统设备中.通常情况下，MCU将主教学点的视频场景作为其余各分教学点接收的画面，各分教学点都能同步看到主教学点的教学画面.如果有某一个分教学点有人要发言，则可以通过 MCU将该分教学点的视频转播给其余各教学点，交互式网络视频系统的设备连接关系如下图所示.

图4 交互式网络视频系统的设备连接关系

4 结束语

利用基于网络的教育资源共享技术能方便地实现教育资源的异地共享，进而有效地提升教育资源的利用率，增进地区间的教育交流与协作，补充教育欠发达地区可用的优质教育资源.本文从教育资源共享的需求入手，分类讨论了利用网络实现教育资源共享的相关技术.随着国务院《关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见》的发布，用户接入因特网的速度将大幅提升，这必将会促进基于网络的教育资源共享技术的进一步发展.当然，在教育资源共享的过程中也会出现一些新的问题，这就需要我们投入更多的精力，找到有效的解决方法，使更多优质教育资源能更加方便、快捷、高效地为更多的学习者提供帮助.

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G43

A

1673-260X（2014）08-0015-03

江西省教育科学规划课题基金项目（12YB132）；江西理工大学教学改革课题（XJG-2011-53）