校园网在线答疑平台研发

蒋逸凡 刘长平 魏 星

（北京科技大学计通学院，北京 100083）

校园网在线答疑平台研发

蒋逸凡 刘长平 魏 星

（北京科技大学计通学院，北京 100083）

] 网络答疑系统作为网络教育体系中不可或缺的一个重要部分，它的发展和完善成了计算机领域内的研究热点。本文首先分析了国内部分高校传统教育模式下答疑现状以及存在的一些问题，再根据网络教育发展中的需求，提出了基于P2P的实时答疑系统的设计方案。系统实现了多种信息资源的共享，使老师与学生可以“面对面”地进行交流。

计算机；网络；答疑

1 问题与需求

目前，各高校在教学过程中，均安排有答疑环节，主要工作是针对学生在学习中遇到的问题进行解答，以便及时解决学生在课堂教学和课后练习中未能理解和掌握的概念和方法问题，从而缩短学习时间、提高教学效率、快速解决学习中的难点，答疑是提高教学效果的一个重要环节，答疑工作开展得好与坏直接影响到教学质量。

但近年来，答疑环节逐步萎缩，有的课程已经取消此环节。主要原因如下：

(1)教室资源有限，教师和学生定时、定点答疑这种形式需占据教室、办公室等资源；

(2)教师因出差、不住校内等诸多因素难以保证定时定点答疑；

(3)学生常常不愿意为1、2个问题去固定地点答疑，因而遇到问题往往选择放弃；

(4)对同一个问题老师要回答若干次，答疑效率低。由此可见，原有教学答疑模式难以满足现有的教学模式需求，答疑模式亟待改革。

事实上，目前绝大多数在校学生均在宿舍拥有台式电脑，或携带笔记本电脑（智能手机）去教室或图书馆自习，加之校园网覆盖等条件具备，我们针对上述问题与需求，研发了校园网在线答疑平台，用计算机和网络技术架起老师与学生之间的桥梁，从而根本上解决教学答疑中的问题，实现教学信息化。其必要性显而易见。

目前，许多院校已有自己的网络答疑平台，不管是同步答疑平台，还是自动答疑平台，都是基于文字和语音，没有充分发挥出计算机多媒体应有的作用；另外，一些实验性的教学课程，文字与语音既不直观，效率又低，很难真正做到答疑解惑。

为解决上述问题，我们初步在校园网内搭建了在线网络答疑平台。在这个平台下，教师和学生可以在家或宿舍里进行不同地点、实时“面对面”的交流，避免路途奔波，节省大量时间和精力，提高学习的主动性、及时性、快捷性，从而充分达到提高学习效率、降低教学成本的目的；解决了教室资源严重不足等诸多问题。总之，网络答疑平台改变传统教学答疑形式，改善教学方式，提高了教学效果。

2 技术方案设计及研发

2.1 软件体系结构

Client/Server是当前数据库应用程序中较为流行的一种结构方式，其最大特点是将计算机工作任务分别由客户端和服务器端来共同完成，这样有利于充分、合理利用系统资源。本系统中不仅涉及文字和语音信息，而且还会用到视频等信息，每个用户既有可能是服务器，也可能是客户端，所以系统结构我们采用C/S模式。

2.2 系统总体结构

（1）文字信息的多对多传送

（2）语音信息的多对多传送

（3）视频信息的多对多传送

（4）计算机屏幕信息的多对多传送

（5）文件信息的多对多传送

（6）计算机屏幕的录制与播放

（7）视频信息的录制与播放

（8）远程协助

图2 系统登录界面

图3 系统应用界面

3 答疑平台技术特征

本项目利用计算机技术和网络技术，使多机进行语音、视频、计算机屏幕和数字文件的信息交流。本项目具有如特点：

（1）“内网”之间的互访

通常情况下，学生在宿舍里使用无线路由器连接到校园网上。在校园网内，形成许多不同的“内网”，这些“内网”之间互相访问，必需在校园网内建立专用服务器，作为客户之间的桥梁，并利用网络“打洞”技术，打通“内网”与“内网”之间的通路，使得“内网”之间可以互相访问。

（2）多对多的信息传送

网络服务方式有两种，一种是B/S方式，另一种是C/S方式。B/S方式主要工作是在服务器上完成，信息是由服务器发往客户端单向过程，如视频会议系统。而C/S方式主要工作是由服务器和客户端共同来完成，信息流是双向流动，如QQ系统。在本系统中，由于每个用户既是信息提供者，又是信息使用者，所以我们采用是C/S方式。在这种方式下，客户端之间通信时需要建立大量的通道。

10000-19999用于声音

20000-29999用于屏幕

30000-39999用于摄像

40000-49999用于文件

50000-59999用于远程协助

理论上讲本系统每个群最多99个学生可以同时进行通讯。以声音通道为例：

学生甲学生乙学生丙……

学生甲10101 10102 10103……

学生乙10201 10202 10203……

学生丙10301 10302 10303……

……

（3）音频信息的传送

作为网络答疑平台，语音和视频信息实时传送是不可缺少的一个重要环节。在保证实时性的前提下，确保信息的完整性（不丢包）。

发送端：录音（0.2秒）→发送

接收端：接收→播放

为了减少对网络的压力，发送端录音后，判断是否有语音信息来决定是否发送。

（4）视频信息的传送

视频信息量非常庞大。1024*768一幅画面不压缩占据3.75MB，压缩后只占200多KB，所以，需要进行压缩后传递数据。

发送端：截屏→发送

接收端：接收→播放

为了提高传输效率、节省硬盘存储空间，我们采用了两种技术手段：

1）我们把屏幕分成10*8的矩阵，矩阵中哪个画面发生改变，就传送哪个画面，这就大大减少对网络的压力。

2）当画面有变化时，才进行保存或传输，大大提高了硬盘存储效率。

（5）数字文件信息的传送

文件传送与语音、视频不同。对于前者来说，在保证信息完整的前提下，尽量减少传送时间；对于后者来说，速度是第一位，信息完整性放在第二位，传送过程中丢失几个数据包，不会影响大局。

（6）用实名信息进行登录

本系统采用的技术与QQ相同，但它们所面对用户群是不同。在QQ上与人交流时，必须征得对方同意，交流对象是我们的亲人或“朋友”，所以QQ号就像我们的手机号一样，属于个人隐私，对外不公开。而本项目所面对用户群是那些天天与我们接触的人群，不是我们的亲人，也不是我们的朋友。我们与他们朝夕相处，与他们打交道占据了我们三分之一的时间，他们就是我们的同事或同学。人名是一种公开的资源，不像手机号、QQ号具有隐私性，在与他人建立联系时，使用人名既不涉及对方隐私，又不浪费过多资源。

（7）采用P2P技术

本系统采用P2P技术，所有信息交流都是多对多。它与网上视频会议系统不同，视频会议系统采用B/S方式，在这种方式下，语音和视频信息只能从服务器向客户端单向传送。而本系统采用C/S方式，我们所使用的计算机既是服务器，又是客户机，既能发送信息，也能接收信息。

本系统是一个多对多的系统，每个学生端网络环境不同，在通讯前需经打洞处理。

（8）对无效信息的过滤

本系统使用到声音和视频信息，信息量非常大，且实时性强，对网络要求比较高，在某些特定情况下，必须采取有效措施对无效数据进行过滤，才能使系统正常运行。因此在数据传送前先对数据有效性进行判断，有效信息传送，无效信息不传送，从而大大提高系统的效率，并减少对网络的压力。

4 答疑平台应用情况及辐射效应

校园网在线答疑平台应用效果在于有效节约时间和空间，跨越空间进行多对多“面对面”的交流，多样化交流提高了答疑的质量和效率，将网络与教学有机地结合起来，从而达到信息化教学的目的。本项目已进入测试阶段的最后阶段，测试结果表明已达到预期的目标。

4.1 降低教学中的时间和空间成本

老师和同学不必集中到教室，在家或宿舍就可以“面对面”地进行交流，节省了大量时间；减少教室资源的占用，有效节省空间；如果在答疑环节上，每位学生每天哪怕节省一分钟，全校学生一年累计起来，效果也是相当可观的。

4.2 老师与学生“面对面”地进行交流

计算机和网络技术普及的今天，老师和同学在校园网内可以跨越空间进行多对多“面对面”的交流。传统的方式下，老师一次只能与几个同学进行面对面的交流；而在这个平台下，老师可以与三、五十个同学同时进行交流，比起传统答疑方式，不仅大大提高答疑的效率，而且改善了答疑效果。

4.3 信息交流的多样性

交流不仅可以使用文字、语音和视频，还可以使用计算机屏幕和文件；必要时老师还可以利用计算机远程协助，控制学生端的计算机，对学生进行“手把手”地教学。

5 结论与展望

目前，答疑平台研发已入进测试后期阶段。在不同的网络环境下，网络形式不同，带宽不同，形成网络状况不同，面对这些不同网络环境，我们进行了大量（30台电脑）的测试，其稳定性、可靠性和实用性均达到预期目标。本系统操作简单、使用有效，运行结果良好。

目前，本软件只适用于校园网内。如果将其拓展到互联网上，可发挥更大的作用。另外，它不仅可以用到教学上，还可以在多个领域有更大的发展空间，如监控、桌面到桌面的办公自动化等，应用前景广阔。

[1]张银．答疑系统学习机制的分析与思考[J]．中国远程教育，2006(2)：37．

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[3]张健．新浪怎么“爱问”百度“知道”什么[J]．电脑爱好者，2005(23)：6．

[4]王燕．网络教学平台中辅导答疑系统的研究与设计——以西部某高校为研究个案[D]．华东师范大学，2006．

[5]刘国丽，李玉海，郭淑霞，等．网络教学平台的设计[J]．中国电化教育，2004(5)：77-79．

[6]韦素媛，宁超，张世英．Web环境下的智能网络教学系统[J]．计算机工程与应用，2003(35)：155-157．

Design of the Online Q&Aplatform in Campus Network

Jiang Yifan Liu Changping Wei Xing
(University of Science and Technology Beijing,Bejing 100083)

As an important part in network education system,Q&A system has become the research hotspot in the computer field.This article firstly analyzes the status and existing problems of the Q&A system in colleges and universities under the traditional education pattern.Then,according to the requirements of network education development,it proposes the design scheme of realtime Q&A system based on P2P.This system implements resources sharing of a variety of information,making teachers and students communicate“face to face”.

computer;network;Q&A

TP311.52

A

1008-6609(2016)05-0036-04

蒋逸凡，男，北京人，本科，高级工程师，研究方向：计算机网络技术及应用。