热点聚焦：基于直播平台授课的在线网络教学探讨

胡相龙

摘要：在强大的在线教育硬需求推动下，线上教育、在线学习、直播授课、网络教学成为2020年上半年中国教育领域最大的网络焦点和流量热词。在线网络教学应时代发展的脚步，目前需要着力解决信息安全、高稳定性与低延迟性的问题，其中加密协议的优化及在线教学基本硬件支持是关键。针对目前在线网络教学存在的不足及实践中遇见的问题，用虎牙直播平台为代表具体测试了直播所需的硬件条件，对主流网络教育平台加密协议进行了考量，探究了基于直播平台授课的具体应用。利用直播的方式进行教学，将优质的教育资源与现代教育技术有机融合，将构建起教育“学+教+考”的全生态链，深度变革我国传统教育教学模式，进而成为全球在线教育的一个先行典范。

关键词：网络教学;直播平台;加密协议;硬件支持;“学+教+考”三位一体生态链

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）03-0113-03

1 背景

本文就网络教学的软件及硬件设备问题开展探究工作，对网络教学平台进行了详细的分析和探讨，找出了相关问题的存在。总结了影响网络教学平台的应用的成效因素，最后对网络教学的不足和优势进行了概述。网络教育应网络时代背景产生，是教育传承的重要方法，展望未来，它的发展对于教育行业至关重要。

2 直播授课发展背景

2.1 在线网络教学的快速发展

2020年上半年，在教育部的统筹安排下，全国所有高等院校、中小学均全面推进网络教学、开展线上授课工作。在此过程中，依托超新星学习通、腾讯会议、钉钉、微信课堂、乐课网等一大批内容优质、信息安全、运行稳定的网上直播机构及免费平台的强大助力及网络工作者们的辛勤贡献，给学生们提供了良好的网络环境，通过线上学习很好地解决在线授课教学困境线上教育、在线学习、网络教学成为2020年上半年中国教育领域最大的焦点和最热的热词[1]。根据CNNIC的统计数据，如图1所示，2020年间网络直播用户出现了井喷式增长，2020年6月达到56230万人，比2019年6月的43322万人增长了29.8%，这其中，大中小学生的网络教学、在线学习是一个主要原因。

2.2 线上教学师资方面的研究

教师作为网络教学的主体，是推动网络教学发展的关键要素之一，教师的授课方法经验都与学生知识的获取及知识的理解程度有着巨大的关联。网络直播过程中，播讲者自身的教学经验是很重要的，教学经验的不足，很难把话讲清楚，也没办法精准的把握到文中的难重点。从而影响到听课者对知识点的吸收。线上教学的氛围也很重要，这个也需要授课者去带动，我们线下的课程一般是40分钟。老师能够清楚地看到学生注意力是否集中，是否在听课。而线上这些我们都没办法直观了解到学生课堂专注度，只能看直播间内学生的弹幕互动，举手回答问题数大概了解。据网上统计所得，一个人盯着屏幕看，注意力一般都只有二十分钟左右，一旦超过这个时长，注意力就会分散。比较好的氛围可以把注意力相对的延长，直播授课也要注意时长的问题，这需要老师把握好哪个时间段讲重难点才能促使孩子更好的学习[2]。通过线上学习很好地解决在线授课教学困境，实现了不返校但不停教，不返校但不停学。

3 在线网络教学——直播平台面临的问题与解决

3.1 安全问题

在线网络教学因为市场刚需的原因获得了爆炸性的增长，彻底解决了多年来线网络教学有温度无沸点、“只闻楼梯响不见人下来”的窘迫局面，但与此同时也暴露出不少网站或在线教学平台因访问量突然激增而不堪重负乃至出现大规模、间歇性崩溃的问题，且师生信息安全保障不够。早期的在线网络教学直播平台，各种请求协议参数信息往往缺乏有效加密。师生双方在直播时处于同一服务器上，教师在线授课，数据发出，通过基本tcp/ip协议、封装，然后广播给每个学生，此时，只需要抓个包，利用探针技术就可以轻松解析出mac地址，还可逆行推导甚至攻击直播网站主体，导致严重的网络安全问题。

3.2 加密困境

早期线上教学直播市场混乱、监管不到位，缺乏政策规范与指引，未能形成完整的[3]“直播+教育+考试”网络教学生态链，平台的专业性与稳定性也参差不齐，不少平台在直播时推送广告，内容品质不佳、风险防控意识不强，在线网络教学行业生态不良。早期的网络直播教学平台使用chap加密认证即挑战握手协议，3次报文交互，互相匹配，类比tcp3次握手，匹配请求报文和回应报文，其帧头比常规的多一个字段。使用chap认证方式，可以在链路建立之后的任何时候重复进行。由于被认证方加密后才能传输有效避免了被恶意破解，这种加密方式保障和提高了信息的安全性，但是不足之处在于其无法保障视频直播教学的连续性和流畅性，因为这样的加密方法难免会降低视频传输速度。相较于文字加密，视频直播连续实时、信息容量十分巨大，因而传统的加密算法如DES、chap等难以达到视频直播对加密算法所要求具备的加密速度。而且网络直播教学还要求师生不时多人多场景实时互动，显然，这对加密算法的要求更高。

3.3 解决方案

那有没有一种既满足速度又能保障信息安全的加密算法呢？答案是肯定的。以钉钉为例[4]，它运用RC4是流加密算法，如图2。该算法的主要用途是对视频流进行在线加密在初始被广泛应用于無线通信系统中在今年又在平台授课中起重要作用.它的特点是对称加密算法利用初始化和伪随机生成算法既保障了直播信息的安全，又满足了师生实时互动的要求。其实钉钉除消息会在服务端经过加密再发送到客户端外，网课的视频直播也是经过加密再传送到学生端的。

4 在线网络教学——基于直播平台的技术支持

在平台支持下，在线网络教育结合物联网、VR等高新技术及手段，拓展了课堂的宽度和深度。以计算机课程为例，在线教育实现了网上电脑云组装技术、通过线上云课堂，观看清华北大等名校的实验课程，直接将实验室分享出来，人人都能参与其中，有效地激发了学生对计算机的兴趣，为未来的学习打下了基础。同时，它不限于理论知识的传授，更以寓教于乐的方式大大提升了学生的动手能力，将复杂的理论知识可视化，学生们通过网上实验后能更好地理解信息理论知识。如图3。