改进多媒体教室管理方案的探索

焦　飞

(肇庆学院 教育技术与计算机中心， 广东 肇庆　526061)



改进多媒体教室管理方案的探索

焦飞

(肇庆学院 教育技术与计算机中心， 广东 肇庆526061)

开发了一种云模式的多媒体教室自动化管理系统。该系统是在校园网的基础上，应用桌面虚拟化技术，充分利用现有设备，自主开发的自动化管理系统，并应用于肇庆学院多媒体教学工作。系统按功能可分成数据库管理、远程控制和串口控制3个模块，采用多方案定时开机、阴极锁的设计、计算机锁屏代替IC卡等新方案。对系统应用效果分析的结果表明，该系统能够方便学校统一管理，提高管理工作效率。

云模式； 桌面虚拟化； 多媒体教室管理

高校的多媒体教室多分布于不同的教学楼，在空间分布上比较分散，给多媒体教室的管理和维护工作带来诸多不便。为此，笔者分析了多所高校多媒体教室管理模式的优缺点，结合本校的实际情况，探索改进的多媒体教室管理方案。

1　多媒体教室管理存在的问题

现在的高校多媒体教室管理方案可以分为两大类：一种是传统单机型控制模式，各多媒体教室的计算机、投影机和幕布等设备由单机中控集中管理，需要管理员或授课教师控制设备；另一种是近年来新发展的网络型控制模式，采用双向控制式网络中控。以美国CRESTRO公司为代表的产品接口齐全，功能强大，但价格昂贵，难以大规模使用[1]。在实际应用中，这两类管理模式反映出不同的问题。

1.1单机型控制模式存在的问题

随着学校多媒体教室的增加，传统的多媒体教室单机中控管理模式已无法满足管理工作的需求，存在的问题有：

(1) 使用过程繁琐，授课教师进行多媒体设备的操作，难免因操作不当而影响教学或损坏设备；

(2) 有的学生义务管理员责任心不强，不能按规定管理和操作设备，对设备的安全十分不利；

(3) 由于单机中控是单向对设备进行本地控制，无法远程监控设备运行状况，维护工作效率低[2]；

(4) 需要对多校区多栋教学楼的人员配备、教室管理、设备维护和临时借调教室进行规划，容易造成配合失误、职责不清；

(5) 若教学用计算机程序被误删除，将影响多媒体教学正常进行；教师安装不同的软件，可能造成软件间的冲突。

多媒体教室单机型控制模式使人力成本和管理成本高企，已经难以适应信息化发展的要求，采用更加便捷、高效的管理模式迫在眉睫。

1.2网络型控制模式存在的问题

改革传统的多媒体教室管理模式，很多高校利用现有的校园网控制系统进行集中控制，有些学校在网络控制的基础上采用虚拟化和云模式的多媒体教室管理方案。文献[3]和文献[4]介绍了虚拟化云计算在高校多媒体教学中的应用和基于云模式的视频监控系统和访问控制模型[4]。然而，采用网络型多媒体教室控制模式的高校仍难以解决以下问题。

(1) 大多数高校的网络化多媒体教室采用C/S管理模式，需要在每台计算机安装系统软件、防毒杀毒软件以及教学所需的应用软件，不但软件资源严重浪费[5]，而且不同的应用软件存在冲突的可能，使多媒体教室的管理困难。

(2) 商品多媒体教室网络控制系统往往通用性有余、专用性不足，而且价格高、后期维护困难。

(3) 云模式的集中控制方案过于依赖网络，缺乏可靠的备用方案，一旦网络出现故障，会造成全校多媒体教学瘫痪，后果严重。

(4)IC卡中控台的电子锁需要不间断供电，一旦供电中断，电子锁将形同虚设，会威胁设备安全。

1.3管理制度方面的问题

(1) 多媒体教室管理员的素质参差不齐，计算机专业的高级人才短缺，缺少能独当一面的复合型人才。部分管理人员责任心不强，存在工作积极性不高、人浮于事的现象。

(2) 缺乏精细化的设备维护与保养制度。一些高校的多媒体教室管理人员对多媒体设备缺乏精细化、制度化的维护与保养，通常是被动维修而不是通过对设备的主动维护管理来减少设备故障的发生。

(3) 多媒体教室管理制度不完善，对教师和学生使用多媒体设备的规范化管理不够；对设备采购的需求分析和市场调查不充分、质量控制不严格，往往存在多媒体设备故障隐患和操作不便[6]。

2　改进的多媒体教室管理方案

针对多媒体教室管理存在的问题，笔者提出一套改进的多媒体教室管理方案。该方案是基于云计算的多媒体教室自动化管理并配以管理制度改革的方案。

2.1云模式设计的思路

改进的多媒体教室管理系统基于云计算技术，首先要设计好云架构模式。云模式设计理念就是分层设计、虚拟化硬件和模块化应用系统，可分为基础设施层、平台层和应用云3层结构[7]。本校在服务器上安装有VMwareWorkStation软件，通过该软件进行虚拟机的创建，每台虚拟机作为一个节点，建立虚拟化服务器集群，并完成虚拟机上操作系统(WindowsXP和Windows7等)的安装[8]。学校引入光交换拓扑方案的优势在于依靠光交换网络提供的高带宽、网络资源动态配置等，为上层应用提供灵活的服务，而且有效地降低组网的复杂度。网络中心以交换机为核心的拓扑方案,融合光交换机进行网络互联,采用了OpenServiceArchitecture(OSA)架构。OSA的最大特点是利用光网络配置灵活的特点，能够根据实际需求动态调整拓扑，大大提高了应用的灵活性[9]。

2.2系统功能与结构设计

根据学校多媒体教室管理工作的实际情况，改进的多媒体教室管理方案按功能可分成数据库管理、远程控制和串口控制三大模块。其中数据库管理模块与校园一卡通建设紧密结合，让教师和学生的校园卡能与教务处课程表和考勤表对接。

系统从结构上可分为管理和控制两部分，其中控制部分的结构如图1所示。

图1　系统控制模块组成结构图

管理部分主要是数据库的管理，运行在云服务器上并与校园一卡通系统对接，对用户信息、课程表、设备参数和状态等信息实时监控，并根据最新的课程表和打铃时间表数据为远程自动控制提供依据。管理系统要连接校园一卡通数据管理中心，教师所持校园一卡通的授权信息需要存储在教室中控台终端的IC卡读卡器中，可以存储本学期课表和上课教师的信息，便于在网络不通畅的情况下也能打开中控台上盖，保障教学的顺利实施[10]。

控制部分通过校园网，按预设的时间表和参数表对各个多媒体教室的瘦客户端发布指令和接受反馈信息。瘦客户端接收到指令后通过串口来控制中控，从而实现远程控制连接在中控的一系列多媒体设备的功能。

2.3管理手段的改进与创新

科学、系统的多媒体教室管理制度，除了要对管理员的工作精细化分工、对多媒体设备的管理实行标准化外，还要与教务部门的管理制度紧密结合，建立配套的管理监督机制，从全局的角度开展多媒体教学工作。

(1) 开学前，教师要准备好课件，提交授课需要使用的软件。多媒体管理员根据全校教师提交的信息制作各种虚拟机；临时使用多媒体教室要提前到教务部门申请，以便更新数据库信息。

(2) 教室的多媒体设备将根据课程表和打铃时间表自动开启，但授课教师若使用多媒体设备，必须使用本人的校园卡(或者学生义务管理员用本人的校园卡)开启中控台的上盖。刷卡信息会通过网络与数据库保存的课程表和教师信息表核对，防止擅自使用多媒体设备。如果教师需要临时上课或者调换教室，必须到教务部门申请方能使用多媒体设备，由此规范化了教师的使用行为。

(3) 中控台的设计，使授课教师只能使用设备而无权改动设备参数。教师若有特殊需求，必须通过管理系统远程向多媒体教室管理员求助，防止了非专业人员随意改动设备参数，减少故障的发生。

(4) 实行“一师一麦”制度。每位授课教师配备一个无线传声器(麦克风)，不再像以往那样由多媒体教室管理部门发放和回收，避免因不能及时借、还无线传声器而耽误下一个时段的教学。

(5) 定期培训多媒体教室管理员、学生义务管理员和授课教师。对于多媒体教室管理员，需要加强技术培训，对于经过多次培训后仍不合格的人员要换岗或辞退。通过对于学生义务管理员和授课教师的培训，让他们了解多媒体设备使用规定与普通故障排除方法。在中控讲台醒目位置张贴设备操作规程和多媒体值班室的联系电话，方便教师遇到困难时及时联系多媒体教室管理员。

(6) 组织学校设备处、计算机中心和授课教师认真学习《采购法》。多媒体设备使用者对教学设备的优、缺点最有发言权，教学设备、耗材及零配件的采购一定要征求使用者和设备维护者的意见。特别是多媒体管理员，他们对设备的各项技术指标和性能非常熟悉，关心最新的前沿科技与设备，会对采购设备提出中肯的意见与建议，是书写购买设备和配件需求书的首选者。学校设备处采购时要进行市场调查和质量论证，要从教学使用效果、便于管理等方面选择设备和招标采购，从源头上杜绝因质量不符合要求或不适用、不配套而引发的使用、维修等一系列问题[11]。

(7) 为了使多媒体教室管理员各尽所能地发挥作用，由技术骨干担任各栋教学楼多媒体教室管理部的组长，合理安排管理员的工作，既包括多媒体设备的管理、升级和维修工作，也包括多媒体设备的清洁与卫生工作，如中控台内部的清洁和防鼠。

3　技术要点和创新

3.1多方案的定时开机功能

单一开机方案总是存在出故障的可能，而全校的教学工作不允许因设备开机失败而受到影响。因此，增加一套备用方案才是科学、合理的。本校采用远程唤醒和网线控制电脑开关两种开机方法，它们同时出错的可能性极小，从而保证了多媒体教学顺利进行。

(1) 远程唤醒。系统的定时执行任务模块利用云服务器端智能模块读取课程表和校园一卡通数据库，通过校园网向各个多媒体教室的计算机发送指令。当网络中的计算机处于关机状态时，唯一能识别其身份的只有其所带网卡的物理地址，即媒体访问控制(MAC)地址。可以从本地计算机向网络中需要开机的计算机发送一个基于MAGICPACKET标准的唤醒数据包，该数据包中含有欲被唤醒电脑所带网卡的物理地址[12]。

(2) 网线控制电脑开关。远程唤醒开机需要网络通畅，一旦网络故障就无法实现远程开机。单独拉线或者利用原来网线8条线中的2条线连接到计算机开关，控制按钮集中放在多媒体教室值班室，通过弱电的短接来控制计算机开关，可以弥补远程唤醒方法的失败。

3.2阴极锁的设计

经过现代化改造的不锈钢中控台，其上盖多由电控锁控制。很多高校采用的电控锁是断电开门型的阳极锁。当学校供电因故障中断时，电控锁就处于开锁状态，设备安全性不好。如果增加UPS设备，也会增加设备购置和维护成本。因此，改进的多媒体教室管理方案改进了电控锁的设计，应用了通电开门型的阴极锁。平时，在无需用电的情况下，中控台上盖被阴极锁锁上。上课时，通过云服务器远程开启供电装置，中控台上盖的阴极锁打开；上课结束后则远程断电，锁上中控台上盖。这也符合用电安全的原则。

3.3巧用串口与网口捕获技术

多媒体中控设备的配套软件一般是通用性好、专用性差。为了能够充分发挥中控设备的强大功能，往往需要二次开发控制软件。软件控制原理是通过控制面板或控制软件向中控发送控制指令，中控再控制连接其上的投影机、电动幕布、麦克风、功放、展台等多媒体设备。

如果学校使用的是直接由电脑串口连接中控的方案，则如何获取串口控制的指令码成为二次开发的关键；如果学校使用的是电脑通过网络控制中控的网络模块的方案，则需要捕获网口数据包以得到控制各种多媒体设备的指令码。

在串口捕获上，使用了CommMonitor这款优秀的串口监视软件，它适用于侦测、逆向分析串口通信协议，对调试软件非常有帮助；而在网口捕获上，使用了SmartSniff这款TCP/IP数据包捕获软件来检查网络传输的数据信息，它的双层界面显示了捕获的数据包和在ASCII或者十六进制格式下的详细的信息。

3.4计算机锁屏代替IC卡方案

如果学校还没有校园一卡通的改造计划，则可以考虑一种简单、高效的网络控制方案，用计算机锁屏的方式来代替IC卡管理以节约成本。本校理工楼多媒体教室就采用了这种方案：多媒体设备利用机械锁锁在中控台内部，授课教师不能接触到。操作按钮移植到台面上，且中控台上盖一直是开启的。

上课前，云服务器提前开启计算机，计算机处于锁屏状态，授课教师必须输入自己的账号和密码，才能远程登录服务器数据库以验证身份和课程表信息。教师通过身份验证则解锁，否则需要检查是否走错教室或者临时上课却没向教务部门申请。

为防止黑客恶意攻击或学生破解锁屏状态，需要锁屏程序有3个功能：(1)实现对计算机屏幕的全屏覆盖性锁定，屏蔽Windows桌面及包括任务管理器在内的其他程序的运行和显示；(2)锁定或限制用户对键盘、鼠标的使用，主要是防止用户利用Windows操作系统热键非法进入；(3)保护锁屏程序自身不被用户强行关闭[13]。

利用钩子技术屏蔽系统热键(如Alt-Tab、Alt-Esc、Alt-F4、Windows-Key等)比较容易实现。但屏蔽Ctrl-Alt-Delete键有一定难度。本校在软件开发时使用C#作为编程语言，思路为：利用Timer控件定时检测、遍历进程和停止任务管理进程，以达到防止利用Ctrl-Alt-Delete键调出任务管理器来强行关闭锁屏进程的行为。

4　实践效果

改进的多媒体教室管理系统在本校第二教学楼、理工楼和星湖校区17号楼投入使用，取得初步的成效。

2011年10月前，学校多次调研，计划按传统的方案进行改造，但由于成本太高而最终搁置了改造计划。2011年11月—2014年6月，笔者开发了云模式的多媒体教室自动化管理系统，并提出改进的多媒体教室管理方案，按阶段改造了5栋教学楼的多媒体教室。传统改造方案所需资金与应用新方案的实际建设所用的资金进行对比，从改进前、后的维修、维护和人力资源数据进行分析可以看出，改进的管理方案已经取得一定的成效，系统的研制和推广成本较低，而带来的经济效益却显著[14](见表1)。目前，后续经费还未到位，预计全面改造完成后，可以实现一个人管理一栋楼的目标。

表1　管理方案改进前后对比

5　结语

改进的多媒体教室管理方案重在“量体裁衣”，自主开发云模式自动化管理系统，并按阶段应用于实践。新的管理方案初步取得了成效，不但降低了多媒体教室的建设成本和设备的维修成本，还大大减轻了管理员的工作量，节约了人力资源。技术的更新带来管理手段的改革，规范化了授课教师、学生、教务部门、多媒体教室管理部门等多方的行为，保障了多媒体教学的顺利进行。

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Explorationonanimprovedmanagementplanofmultimediaclassroom

JiaoFei

(EducationTechnologyandComputerCenter,ZhaoqingUniversity,Zhaoqing526061,China)

Aimingataseriesofproblemsinmanagementofschoolmulti-mediaclassroom,anautomaticmanagementsystemformulti-mediaclassroombasedoncloudmodelisdeveloped.Thissystemusesdesktopvirtualizationtechnologybasedonthecampusnetwork.Itmakesfulluseoftheexistingequipmentandthesoftwarewasdevelopedindependently.Thesystemwasappliedtopracticalworkaccordingtothestage.Theeffectofsystemapplicationwasanalysised.Withthediffusionandapplicationofthesystem,itwillfacilitatetheschoolmanagementandimprovetheworkefficiencyofadministrators.Italsocansavealotofhumanandfinancialresources.

cloudmode;desktopvirtualization;multi-mediaclassroommanagement

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.039

2015- 10- 30修改日期：2015- 12- 07

广东省肇庆学院2014年校级科研基金项目青年项目(201426)资助

焦飞(1980—)，男，河南虞城，硕士，讲师/实验师，主要研究方向为数据挖掘、软件工程.

E-mail：huangtw_zq@126.com

TP273.5

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1002-4956(2016)5- 0151- 04