多媒体远程教学系统的设计与应用

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构建科学、完善的远程教学系统是开展远程教育最重要的基础环节之一。远程教学系统的构建应该根据实际的教学内容以及教学目标来确定系统设计方案。远程教学系统的设计首先应该以实现其基础功能为前提，再根据教学实现的环境来对系统功能进行细化，以此来构建一个高效、便捷、安全、灵活的网络多媒体远程教学系统。目前，虽然我国的通信网络建设的整体水平已经有了比较大的提升，但是，由于地区经济发展水平的差异，使得不同地区的网络通信建设水平存在比较大的差异。因此，如何克服这一差异，加强多媒体远程教学系统的设计与应用成为一个关键问题。

一、多媒体远程教学系统的建设需求分析

教育教学与多媒体和互联网技术的融合是现代教育的一个重要发展方向，远程教育正是这一融合趋势的重要发展产物。开展远程教育，有助于打破教育教学的空间限制，实现教育资源的大范围共享，不仅能够实现在校内教学的传递，也能够通过远程教学通信系统实现校内与校外教学授课的传递和教学沟通，实现立体化的远程交互教学。多媒体远程教学系统的构建，是开展远程教育的重要基础条件之一。

二、多媒体远程教学系统设计方案分析

根据各个学校的教学管理目标以及开展远程教学的需要，在对我国网络通信状况进行详细了解的基础上，积极利用各种网络通信技术设计出相应的远程教学系统方案。笔者根据自身的经验，重点阐述了基于IP通信网络与基于卫星通信网络构建而成的远程教学系统。基于IP网络通信技术构建的远程教学系统能够联结校外的学习中心，并且保持较好的通信信号质量，起到丰富教学功能的目的。而基于卫星通信技术构建起来的远程教学系统则具有覆盖范围广的优势。

(一)基于IP网络通信技术构建的远程教学系统设计方案

此设计方案主要是通过IP通信网络以及H.323标准视频会议系统来实现的。通过视频会议系统，连接IP通信来将教师的现场授课的图像、声音等实时传输到IP通信网络另一端的授课的终端系统上，并且实现主讲授课现场与各分会场视讯终端的影音多向交互。这种方案能够实现单播和组播两种远程教学模式，单播能够让系统另外一端的学生更好地参与进教学之中。而组播则能够保证数据通讯传播的质量，但是它的交互性比不上单播。

(二)基于卫星通信网络技术构建的远程教学系统设计方案

基于IP网络通信构建的远程教学系统已经能够承载比较完善的远程教学功能，但是，这种远程系统的构建对通信网络的要求非常高，在一些网络通信状况并不十分理想的偏远地区，此种远程教学系统不能很好地发挥其应有的效果。而利用卫星通信技术则能够有效克服网络通信传输不稳的问题，能够实现远程教学的大范围实施交互，尤其是在远程教学的接收点数多且分散的状况下，通过卫星通信技术能够有效实现远程教学的目标。该方案重点就是要充分运用卫星通信技术与DirecPC技术将卫星通信网络与国际互联网联结起来，使服务器能够实现对卫星接收站同时发送连续的数据流，如此一来，就能够保证教学信息的同步传输。同时，结合卫星同喜的流媒体组播技术以及地面服务器的数据流网络回传，能够实现远程教学的双向传输，构建交互式的实时传输远程教学环境。

三、多媒体远程教学系统的应用

(一)基于IP网络通信的远程教学系统的应用实现

1.系统组成部分

基于IP网络通信的远程教学系统主要由通信传输网络、视频会议中心、多媒体教学系统这三部分构成。

(1)通信传输网络

远程教学系统的应用需要依靠运营商提供的通信线路来进行构建，主要是为了保证通信网络的带宽以及传输网络服务的顺利运营。系统的主网络是通过在中心节点上配置的Cisco7240的路由器来将局域网与视频会议中心的MCU服务器、视频会议系统服务器等连接起来。而在教学中心系统用较高的带宽接入，连接系统的录制、点播等服务终端设备。连接校外教学中心的网络则是通过一Cisco2620的路由器与网内的中心节点进行连接，带宽在2M左右。在各个节点上开放支持多媒体多点通信等功能。

(2)视频会议中心

视频会议中心的终端所使用Vcon公司的视频终端设备，主播教室配备Media Connect8003型号的视频终端设备，在接收方则配备Media Connect8001型号的视频终端设备。而在网内的中心节点则应该配置Media Center中心控制服务器、GateKeeper和相应的管理服务器设备，并且允许不同速率的视频会议终端接入同一个会议。

(3)多媒体教学系统

构建多媒体教学系统的主播教室，给主播教室配备Media Connect8003型号的视频终端设备，并且配置基本的电子白板、投影仪、摄像机、投影屏幕、录像机、麦克风、功放音响、调音台等多媒体教学辅助设备。

2.多媒体远程系统功能的应用实现

基于IP网络通信技术构建的多媒体远程教学系统利用IP网络实现了远程异地教学的交互传输活动。利用电子白班、投影机、摄录机等设备将主播教室里的教学过程通过IP网络通信传送到系统另一端的接收教室。交互式的远程教学系统也能够使在远端的学生通过系统对主播教室的教师进行提问，实现双方的教学互动，这种教学模式打破了空间限制，实现了异地的双向交互教学交流，它可以算作是一种传统面对面教学的升级版。

(二)基于卫星通信的远程教学系统的应用实现

1.系统组成部分

基于卫星通信的远程教学系统主要由主教学中心、卫星中上行站、校外学习中心这三部分构成。

(1)教学中心

教学中心是基于卫星通信技术构建的多媒体远程教学系统非常重要的一部分，它主要配备一些常规的远程教学系统设备，包括相关的网络传输设备、卫星网络地面接收专线设备、计算机系统、音视频辅助设备等。卫星网络地面专线设备主要是负责将多媒体数据流发送到卫星上行站，并且将一些多媒体控制信息传回到控制中心。

(2)卫星上行站

卫星上行站主要负责多媒体数据流的上行传输以及用户的信息回传接口，它是远程教学系统传输网络的关键。通过配置各种服务功能模块以及管理控制服务器，以此来保持多媒体流通信服务的顺利运行。将各类教学资源以及教学信息通过卫星专线或者互联网络上传到卫星上行站，并且通过各类服务功能模块和管理服务器传送到卫星上，通过卫星传输实现远程教学的大范围覆盖。

(3)校外学习中心

将多媒体流通过卫星传送到用户终端是远程教学过程的最后一部分。它主要是将计算机连接上USB插口的Direce PC卡。通过卫星天线以及Direce PC来接收卫星上行站的广播传输内容。将远端的接收教室配置连接系统的计算机系统，并且通过连接大的投影屏幕来将远端教师的授课内容实时传送给学生。卫星传输数据的速率一般在64K-24Mbps左右，具体的传输速率根据远程教学的传输内容来定。还可以根据教学的内容划分为多个卫星传输频道，实现远程教学的分类管理。如果需要进行远程交互教学，则可以通过调制解调器进行拨号连接，通过卫星进行信息的同步传输。

2.多媒体系统功能的应用实现

基于卫星通信构建的多媒体远程教学系统能够很好地在主教学中心生成实时的多媒体音视频流，并且通过地面的卫星传输专线将多媒体流传输到卫星上行站，然后传送到卫星，最后通过卫星广播传送到全国各地。而远程教学系统的校外学习中国心可以通过安装的各类卫星数据接收设备来接收各类数据流信号。此外，远程教学的远端用户也可以通过调制解调器或者互联网的拨号上网的方式来进行多媒体数据流的回传，实现稳定的异地远程教学的交互传播。

[1]汪卉,叶枫.高校远程教学系统的总体设计[J].青年文学家,2012(07).

[2]张涛,王磊.基于云计算的高校远程教学系统的设计与实现[J].继续教育研究,2011(07).

[3]王鑫,王建伟,李博,许宪东,于翔.高校体育远程教学系统的设计[J].科技创新导报,2014(03).

[4]于占虎.基于流媒体技术的远程教学系统的设计与实现[J].软件导刊,2011(04).