新媒体环境下高校多媒体远程教育辅助系统设计研究

2023-05-03刘玲

新闻研究导刊 2023年3期

摘要：文章针对高校多媒体服务器负载压力较差的问题，研究并设计了一种新的多媒体远程教育辅助系统。本系统的开发目的是充分利用宽带资源，将远程教育辅助系统应用引入信息化教学手段中，在丰富远程教学方式的同时，简化系统的使用过程，实现推广远程教学、为学生提供更多学习机会的目的。基于这种需求，文章研究分析新媒体环境下高校多媒体远程教育辅助系统的需求，设计教学前台功能模块图，并且从综合扩展元数据方法、改进链接分析的PageRank方法以及页面与主题相关性判别设计三方面设计软件算法，实现新媒体环境下高校多媒体远程教育辅助系统设计。通过对系统主要界面和媒体负载服务器压力的测试和分析，对该体系的性能实施的可靠性和效率进行了检验，在测试后，该系统当上传带宽为0.3M/S左右，S1曲线变化较小，S2处于中等变化状态，S3的变异幅度最大。S3所设定的滞后上界值最大，接近于一个稳定的状态，测试结果验证了该系统具备可行性和有效性。

关键词：新媒体环境；高校多媒体；多媒体远程教育辅助系统；PageRank方法；综合扩展元数据方法；主题相关性判别

中图分类号：TP311.52 文献标志码：A 文章编号：1674-8883（2023）03-0169-04

一、引言

随着计算机网络的发展，现代远程教育技术的灵活性、便利性、可靠性和兼容性越来越受到人们的重视。调查显示，远距离教学与常规教学相比，其效果并不差。相对于传统教育而言，现代远程教育技術突破了时间和空间的限制，为学生获取知识提供了新的途径。在此基础上，教师与学生、教师之间的沟通，可以实现远程、大范围的互动，提升学生的想象力和创造力。

为了方便实施网上教育，教师要像学生那样可以在系统内任意分散，不受限于场所，必须有一个中介节点来进行协调和管理，这就要求系统具有灵活、开放、实用、操作简单等特点，这就使系统的开发工作更加困难。

二、新媒体环境特征

相对于传统媒体而言，新媒体则突出表现为信息内容丰富、信息传播广泛以及信息价值多重等特征。

新媒体能够为用户提供各种各样的信息，并实现全球信息资源的共享，可以说，新媒体在信息内容储量及丰富程度方面占有极大的优势。从表现形式来看，信息内容不再局限于文字这一形式，还有声音、图像等丰富多样的内容。信息来源和信息内容也呈现多样化特征，新媒体所传播的信息内容涉及社会各个领域。总之，新媒体时代的新闻内容是非常丰富和多样化的。

另外，依托互联网与通信卫星设备的新媒体完全打破了信息传播的时空限制，很大程度上扩大了信息传播的范围，提高了人们获取信息的便捷性。新媒体环境下，拥有相应信息接收设备的用户可以随时随地获取自己需要的信息。而新媒体所表现出的这种突破地域、打破时间限制的特性，也在很大程度上促进了网络信息的传播，从而使不同地域、不同种族间的交流更加便捷，这为更大范围的信息检索与查询提供了便利。

三、高校多媒体远程教育辅助系统的开发与实现

（一）系统设计

计算机是高校实现多媒体远程教育辅助系统的物质基础，在进行辅助教学的过程中，计算机是教师与学生之间的交流媒介[1]。所有的教学管理都是为了教学过程服务，因此本系统中将教学管理功能当作后台来看待，而教师和学生的教学功能则看作前台[2]。为了方便说明，系统的模块图也将系统分为前台和后台分别进行说明。

系统的教学前台部分如图1所示。

教学前台为登录界面，在此可进行选择登录为教师或者是学生身份。

1.教师模块

远程授课模块：视频授课在此模块中完成，教师登录后选择相应的教学班然后进入授课环节。

教学资源管理模块：教师在此模块中对教学班所教学的课程上传和管理相应的教学资源，如教案、课件等。

教学交流模块：教师在课余时间使用此模块提供的论坛功能与学生进行线上交流，对学生进行辅导或者答疑。

成绩管理模块：教师在期末对本学期教学班内的学生进行教学评定，并给出评定结果。

2.学生模块

远程授课模块：学生在指定的时间段能登录，并通过教学班的选择进入相应的实时性教学环节。

教学资料阅览单元：本模块为学生提供与老师有关的资料，供同学们浏览、下载。

教学交流模块：学生在课余时间通过非实时的形式与教师进行讨论或提问。

分数查询：学生能够对自己的全部考试成绩进行询问。

（二）软件设计

在本系统中，最核心的部分就是对已经采集下载的页面中提取出来的URL和内容进行主题相关性判别。

1.综合扩展元数据方法

虽然现有的元数据微积分算法都不太理想，但是在HTML标签的其它基础上，若能基于对象的信息进行有效的引导，那么就可以将标签和元数据区分开来，将所有的标签资讯称为HTML扩充元资料[3]。利用扩充元数据进行语义关联加权的方法，其算法如下。

2.改进链接分析的PageRank方法

PageRank查找方法之前就提到了，该方法能有效帮助网页搜寻者确定关键网页，将其放在搜寻结果之前，此算法定义如下。

假定一个网页A上的内容是T1，T2，…，Tn，C（A）是从起点到另一个网页的连接数量，F（A）是网页的PageRank数，d是一个衰减系数（一般设置在0.85），那么算法如下。

通过查阅资料及对比数据发现，虽然这种PageRank算法对发现比较重要的页面具有很强的判断能力，但是它发现的页面主要是针对一个比较广泛的主题，而不是基于具体主题。

在使用这种PageRank方法进行计算时，由于网页的PageRank数值和其它网页组的链接有很大的关联，那么在收集时会有一个网页组被许多不相干的话题引导到网页的PageRank，比一个网页上有一小部分与主题有关的网页的PageRank更大，则会导致“主题漂移”。

为了解决这个问题，本系统参考其他资料推荐的解决办法，对PageRank算法进行了修改，并在原有的关联关系的基础上增加了语意信息量，使得系统最终采用的URL是与主题相关的重要页面，改进后的算法如下。

改进后的PageRank方法，可以从主题浏览者的角度去理解。一个话题访问器是由最初的一组网页开始的，它沿着最初的网页所包含的连结一直向前推进，而在这段时间里，他们从来没有做过任何事情。在每一个网页上，一个话题访问者对这个网页上的每一个连接的关注的概率与这个网页、话题有很大的关系。

与此同时，访问者也会失去对这个网页链结的兴趣，因此会随意选取一个新的网页作为新的浏览。所以，退出的可能是d。根据最初的PageRank方式，当有许多网页被引导到某一网页时，网页的网页PageRank数值必然会更高。但是，若用修改后的PageRank方式进行，则PageRank的数值不会太高。

再者，当网页的PageRank数值较高时，该网页的PageRank必然是高的。总之，当有大量的话题网页被引导到一个网页时，它就是一个值得一看的网页。当一个主要的专题资料来源有一个网页时，该网页就更有意义了，值得观看。这就是本系统设计的URL主题相关性判别算法的基本原理。

3.页面与主题相关性判别设计

为进一步提升系统收集网页的精确度，还要对所收集到的网页和题目进行判定，其本质上就是一种基于主题的文字分类，剔除掉评估值不高的网页，从而达到更好的效果[4]。

参照传统向量空间模型的有关思想，该系统使用了一个面向对象的语义模型来识别网页和标题之间的相关关系，它的工作流程如下。

第一，预处理：对采集后的文本进行规范，便于后续处理。

第二，对网页主体内的中文进行分词，对英文进行词组识别，剔除没有类别资讯的介词、副词、冠词、代词、连词、语气词等，并保留关键字。

第三，把网页的题目分成几部分，然后把结果和文本里的关键字结合起来，并且强调重点。

第四，网页中的关键字按照标题中的特征矢量进行裁减和扩展。

第五，由公式求出网页和题目之间的相似性，以1D为主题，以2D用于对比的网页。

四、系统性能测试与分析

（一）主要界面测试

在软件开发的过程中，软件的界面是非常重要的一个环节。在终端使用者的应用中，其界面是与使用者进行直接互动的一部分，用户并不知道或者不关心软件所使用的技术等问题，软件界面设计的是否美观、提供的操作是否人性化，很大程度上决定了用户对软件的使用体验。所以，是否拥有良好的用户界面，是判断软件质量非常重要也是非常直观的一个环节。本文针对系统中关键的界面和操作做了全面的测试。

登录界面，如图2所示。

该平台针对不同的使用者，采用相同的登录接口，并根据登录时所选取的身份进行识别，注册接口显示在下面的图表中。通过实验，当使用者在使用多种身份登录时，能够准确地进行识别，并切换到另一个接口。

1.专业计划管理

在此界面中，教务管理员进行专业计划的添加、专业课程的管理和专业信息的维护。经过测试，系统能正确显示要求的专业信息，并进行相关操作。界面操作如图3所示。

2.学生信息查询

教务管理员可通過此界面查询学生的具体信息并进行修改，方便对学生进行管理。经过测试，系统可以正确返回要查询的学生信息，并对修改的信息进行保存。界面如图4所示。

3.成绩查询

学生用户通过此界面查询学生在校期间各个学期的成绩。经过测试，系统能够正确返回对应学生的成绩记录。测试界面如图5所示。

4.远程视频教学

视频教学是本系统中教师和学生使用最多的一个界面，此界面在Flash中完成，并提供在线视频显示、远程共享对象显示、学生在线情况显示等多种功能。经测试，教师和学生用户可以正确连接到相应的教学班，并进行在线的视频通讯和远程共享对象操作。界面如图6所示。

（二）媒体服务器负载压力测试

效能的测试涵盖范围广泛，包括执行效率、资源占用、稳定性、安全性、兼容性、扩展性、可靠性等，负荷压力试验是测量设备的主要工作之一，本系统的主要功能是为远程视频教学提供视频通讯平台，在使用中会产生大量的连接并占用大量的带宽。因此FMS3媒体服务器的带宽测试，显得十分重要。测试不仅要检验系统功能的实现，还要通过反复的测试决定在一定带宽的前提下，使用何种视频参数才能在满足教学要求的前提下提供最佳的视频质量。

在实际的压力测试过程中，通过FMS3AdministrationConsole（管理员控制台）查看带宽的使用情况，并预测在此种视频参数设置下系统能够提供同时在线学生数量。经过反复测试，当设置视频分辨率为300×200，每秒帧速率为15FPS同时在线人数为20人时得到的测试结果如图7所示。

由图7可知，当上传带宽为0.3M/S左右，S1曲線变化较小，S2处于中等变化状态，S3的变异幅度最大。S3所设定的滞后上界值最大，使其接近于一个稳定的状态。通过软件测试人员与部分教师、同学和教务管理人员的协作，应用多种软件测试方法，就系统服务端的安装、系统各种功能、运行界面、宽带使用率等进行了试验。该方法已经完成了各项功能需求的分析，能够达到简单实用、响应速度快、维护性好、可扩展性好等效果，基本满足了预期的需求。