区域共建共享实验课程资源平台的研究与设计

郭阳勇，魏 娟，孙连海

区域共建共享实验课程资源平台的研究与设计

郭阳勇1，魏 娟2，孙连海1

（1. 成都师范学院 计算机科学学院，四川 成都 611130；2. 成都师范学院 教务处，四川 成都 611130）

实验课程资源共建平台包括便携式多功能终端、人机交互系统及实验课程资源共建软件系统。通过便携式多功能终端的人机交互系统，实现实验课音视频采集、投影等功能；通过RFID身份认证登录实验教学资源共建软件系统；通过实验课程资源软件系统实现区域内高校师生共建实验课程资源。平台为各高校教师共建一门实验课程提供了一个接口，有利于整合实验课程优质资源，打造精品实验课程。

实验课程资源；实验平台；便携式多功能终端

实验教学离不开实验课程软硬件资源的支撑。目前多数高校在硬件实验资源上投入较大，而实验课程软件资源的开发相对薄弱。为此，成都师范学院计算机学院实验中心以打造优质实验课程为目标，研发能够在院内与院外、校内与校外共建共享的实验教学资源应用平台。

1 共建共享实验课程资源平台的设计思想

高校需要建设更多的优质实验课程，其核心是提升实验课程资源的质量。优质的实验课程资源需要实验设备生产商和高校共同参与建设。而在实验课程建设过程中，避免实验课程教学资源的低水平重复建设，集中各校优质教学团队共同建设精品实验课非常重要。同时，实验教学资源（特别是课堂资源）采集成本高，也阻碍了课程资源的建设。共建共享实验课程资源平台以区域内高校共享优质实验教学资源为目的，通过平台提供一体化的资源采集编辑设备，各高校协作共建同一门实验课程资源[1-3]。

（1）建设区域型的实验课程联盟。由于学校类型、培养目标及所在区域等属性的不同，各高校对实验课程教学及配套资源的要求各异。由于缺乏基于实验课程资源的共建共享机制，即使开设同一门实验课程，很多高校也会独立开发实验项目，导致实验课程资源在各个高校重复建设。共建区域型实验课程资源平台，能有效解决对实验课程资源共享的个性化需求。所谓区域型，一是基于课程实验设备的区域型，即实验设备由高校和同一设备提供方组成共建实验课程团体，一般由实验设备提供方发起；二是基于行政区域划分的区域型，即同一省、市、区（县）等辖区内高校组成的共建实验课程联盟；三是同类型或者同层次的高校组成共建实验课程联盟[4]。

（2）协作化共建优质实验课程师资团队。共建优质实验课程师资团队，是区域型实验课程资源平台建设的基础。对于同一门实验课程，课程资源建设发起方负责组建教师团队，团队成员来自区域内各高校。在课程建设中，由课程资源建设发起方协调联系团队成员。

（3）建立一体化实验课程资源采集平台。一体化的实验课程资源采集终端给资源采集带来便利。通过可移动的便携式实验教学资源终端设备，能够方便教师采集、编辑实验课程音视频和文本资源，减轻了教师对实验课程资源采集和制作的负担，减少了资金投入[5-6]。

（4）基于定量评价的激励机制。对实验教学资源的评价及激励机制能促进资源的进一步优化，对共建用户的实验资源进行定量评价。平台对提供优质实验资源的用户给予更多共享资源的权限，激励共建用户在平台上提供优质资源。

2 共建共享实验课程资源平台的功能设计

共建共享实验课程资源平台主要由实验室便携式多功能终端、人机交互系统及实验课程资源共建共享软件系统3部分组成。平台的主要功能模块包括实验课堂直播录播、共建共享高校实验课程联盟组建[7]、优质实验课程师资团队组建、实验课程资源共建[8]、实验共建资源评价。

2.1 平台结构

平台由便携式共建资源多功能终端、人机交互系统、共建共享实验资源系统3个部分组成。

便携式共建资源多功能终端包括音视频采集模块、投影模块、RFID身份识别模块、显示模块、主机、存储器、音响功放模块及电源模块等，实现音视频交互、课堂投影、身份认证等功能。

人机交互系统包括身份认证、投影管理、音视频采集管理及音响功放管理等功能。通过RFID模块实现教师身份认证，合法教师用户具有使用便携式多功能终端的权限，通过人机交互系统管理投影、音视频采集及音响功放，实现实验课堂教学互动及课堂的音视频录播直播。

共建共享实验资源系统包括云端视频直播服务器、点播视频服务器、数据库及共建共享软件服务器（共建共享实验资源后台与前端）等部分，主要功能包括学校及用户管理、视频管理、视频直播管理、共建资源管理、共享资源管理等。

2.2 平台工作模式

平台主要包括音视频、图片、文本等资源。就共建资源而言，根据是否使用共建资源多功能终端，平台有两种工作模式。

工作模式A：有便携式多功能终端模式。如图1所示，即通过便携式多功能终端对实验课堂直播录播的模式。教师用户通过RFID身份认证，自动登录人机交互系统和共建共享软件系统。直播时，通过人机交互系统管理便携式终端采集编辑实验课堂的音/视频资源，上传至共建共享软件系统视频直播服务器，区域内用户对直播可见。而录播是通过便携式终端采集音/视频资源保存在本地，编辑后可以上传到共建共享软件系统的点播视频服务器。

图1 共建实验课程资源工作模式A（课堂直播）工作流程图

工作模式B：无便携式多功能终端模式。如图2所示，即实验课程非自制音视频资源建设模式。合法共建资源用户登录共建共享软件系统，创建或者编辑共建课程文本、图片、音视频（非自制）等资源。

图2 共建实验课程资源工作模式B工作流程图

两种共建模式丰富了实验资源建设手段，满足了实验资源建设易用性的需求，对培养用户习惯使用该平台起到促进作用。

3 资源共建平台的实现

3.1 便携式多功能终端

根据对视频质量和投影效果要求的不同，开发设计了2套便携式多功能终端：一是投影和音视频采集模块分离的便携式多功能终端，可以选择核心参数更高的投影设备及视频采集设备；二是全功能的便携式多功能终端，投影及音视频采集设备已集成于系统中，不能自主选择。

3.2 人机交互系统

人机交互系统基于Windows CE 7.0嵌入式操作系统，设计和实现了用户身份认证、音视频采集、投影及功放音响管理等功能，实现了实验课堂人机交互。便携式多功能终端开机后，人机交互系统自动运行，打开登录界面、用户扫描RFID卡、合法用户登录系统主界面。主界面下可以管理投影仪、选择并运行不同的摄像头、管理功放与音响以及进行电源管理。

3.3 共建共享软件系统

共建共享软件系统采用Java技术，并使用J2EE平台的开源框架及MySQL数据库，实现实验课堂直播、实验课程共建等基于云服务器的软件应用[9-10]。用户登录后首先进入共享主界面，可以共享具有自身权限的所有实验课程资源，可以进行共建实验课程的建设与管理，实现实验课程直播、录播及资源共建。

（1）实验课堂的直播及录播实现。平台直播采用腾讯云直播LVB技术，视频直播推流及播放SDK采用腾讯云直播提供的API开发包。直播采用频道模式，用户创建频道，获取推流码进行推流，并用获取到的下行播放地址进行播放。平台的录播采用腾讯云点播VOD技术，为实验课堂的音视频录播资源提供上传、存储管理、自动化转码处理、加速播放、媒体资源管理等功能[11-12]。教师用户在共建共享软件系统创建实验项目，然后开通该实验项目的直播后，在确定的时间段就可以进行实验课堂的直播。系统自动向实验项目的直播对象发送直播的通知信息。在直播过程中，用户可以观看直播、在线即时交流、下载直播文件资源及对直播评价等。直播结束后，直播视频直接转 成点播视频并存储于点播视频服务器，用户可以看视频回放。

（2）共建共享实验课程资源实现。共建共享实验课程资源系统采用分布式云服务架构，实验课程资源共建软件实现对Java Web服务器（内容服务器、直播视频服务器、点播服务器等）的管理。用户登录管理后台，可创建新的学校，在所建学校下可创建实验课程并组建共建团队，共建团队成员登录后台可共同建设该实验课程资源[13]。

4 结语

区域型共建共享实验课程资源平台从区域、便捷、共建、共享等维度出发，意图为高校实验课程提供更好的教学环境，提升高校实验课程教学质量。平台的实验课程便携式多功能终端和人机交互系统，满足了区域内高校教师、学生及实验设备提供方通过平台共建共享实验课程的需求。

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Research and design of co-construction platform for regional experimental curriculum resources

GUO Yangyong1, WEI Juan2, SUN Lianhai1

(1. School of Computer Science, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China; 2.Teaching Affairs Department, Chengdu Normal University, Chengdu 611130, China)

The co-construction platform for experimental curriculum resources includes portable multifunctional terminal, human-machine interaction system and experimental course resources co constructing software system. Through the man-machine interaction system of a portable multi-function terminal, the functions of audio and video acquisition and projection in experimental courses are realized. Through the RFID authentication, a software system for the co-construction of the experimental teaching resources can be logged in, and through the experimental curriculum resources software system, the co-construction experimental curriculum resources for regional university teachers and students can be achieved. The platform provides an interface for teachers to build an experimental course, which is conducive to integrating high-quality resources of experimental courses and creating excellent experimental courses.

experimental curriculum resources; experimental platform; portable multi-functional terminal

G482

A

1002-4956(2019)12-0127-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.12.030

2019-06-13

2019-08-13

教育部产学研协同育人项目（201702093008）；四川省科技厅应用基础项目（2019JY0129）；四川省2018—2020年高等教育人才培养质量和教学改革项目（JG2018-887）；成都师范学院质量工程项目（2018XJCXCYK03）

郭阳勇（1974—），男，四川通江，硕士，副教授，主要研究方向为普适计算、物联网应用技术。E-mail: yangyong388@sina.com