云环境下移动微课直播平台设计与应用研究

陈荆桥 刘兴红

摘 要 利用云服务平台提供的底层架构和API，设计并实现一个微课直播学习平台。该平台与微课结合起来，能够更好满足微课教学过程中对于交互和课程讲授的灵活需求，同时加强微课教学设计的互动过程，优化微课教学艺术，增强学习效果。

关键词 移动学习；云服务平台；微课直播平台

中图分类号：G652 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）16-0031-03

Research on Design and Application of Mobile Learning Micro Lesson Live Platform in Cloud Environment//CHEN Jingqiao， LIU Xinghong

Abstract With the help of the underlying architecture and API pro-vided by the public cloud platform， a micro lesson live learning plat-

form is designed and implemented. This platform combined with micro lesson which can better fit in the flexible needs of interaction and course teaching in micro teaching process， and it can also streng-

then the interactive process during the course， optimize the art of micro teaching， and enhance learning effect.

Key words mobile learning； cloud platform； micro lesson live plat-form

1 前言

近年来，随着无线网络与移动技术的飞速发展，传统教育在教育领域的应用发生巨大变革。如今4G网络收费日益低廉，无线路由网络触手可及，各种移动设备功能日新月异，智能手机也成为很多人日常生活中不可或缺的一部分。在这样的硬件基础和技术的支持下，移动学习的概念也有了逐渐渗透教育领域的方方面面的条件，成为国内外教育信息化的研究热点。移动学习的出现，打破了传统课堂教学与网络教学不能让学生根据性格、习惯、能力、基础等多种特点进行自由学习的限制。而微课作为新的教学资源载体，能够将大量分散的、不连续的、碎片状的时间整合起来，让学生利用无线通信网络和各种移动设备实现按需、随时、随地的学习，正适合作为传统课堂教学的补充与延伸。

传统课堂教学过程中，教学交互的形式除了教师提问、学生回答这种言语交互之外，体态语言的交互和师生情感的交流也是课堂交互中非常重要的一部分。这种语言及表情交互，同样能够传送丰富的教学信息，起到加强师生情感交流的作用。在方便学生获取学习资源的同时实现教师与学生的交互，成为当今学习环境的一个新需求，如何丰富移动学习的实时交互，已经成为亟待解决的问题。通过直播这一媒体手段，教师的肢体语言也能够即时传送给学生，进而起到和课堂教学同样的效果，实现和学生进行交互的需求[1]。将视频直播作为一种实时交互方式，可能成为未来师生实时互动的新模式。

一个完整的直播流程主要包括数据采集、数据编码、数据传输、解码数据和视频播放等五个部分：数据采集部分包括视频/音频的采集、图形处理等；数据编码和传输涉及视频/音频压缩、CDN推流、控制信令等；数据的解码和视频播放部分涉及视频/音频解码，拉流、即时通信等技术。对于部分高校来说，从零开始搭建一个直播平台，要求的技术难点较多，实现较为复杂。云服务平台能够提供稳定的底层构架和API接口，能够帮助高校较为轻易地实现搭建属于自己的微课直播平台。

2 微课直播平台的优势

即时的交互加强师生情感交流 在传统的微课平台中，学生的学习模式基本保持一成不变，即视频的观看、课后练习的完成等。但在一个真实的教学情境中，学生可能会产生一些疑问和困惑，如果无法得到解答，可能会影响后期学习效果。同时，在微课直播平台中，教师可以在直播授课过程中对学生提出的问题进行实时的、面对面的答疑。直播形式的授课能够帮助师生实现更加即时的交互，有助于加强师生情感交流，让学生拥有更加身临其境的学习体验。

学习示范加强学生之间交互竞争 教师在初步了解学生学习情况的前提下，可以选择练习情况完成良好的学生，转让直播权利，让优秀学生也能够通过直播将自己完成练习的过程直播给其他学生，起到正面的引导示范作用，以达到学生之间的交互和競争。学生的身份也能通过直播系统随时调换成教师，提高优秀学生的表达能力，并在此过程中进一步加强学习。

碎片化学习提高学生学习效率 微课直播这种教学模式能够将大量分散的、不连续的、碎片状的时间整合起来。定时直播的方式还能够帮助学生更好地规划学习时间，在零碎的空闲时间里进行小的知识点的学习，进行知识整合。即时直播的同时，教师也能够通过学生的评论随时了解学生的学习进度，便于制订更加合理灵活的教学计划，进一步提高学生的学习效率。

3 云平台提供基础服务

云计算是近年来非常有影响力的一个互联网概念，是将虚拟化（Virtualization）、效用计算（Utility Compu-ting）、将基础设施作为服务IaaS（Infrastructure as a Service）、将平台作为服务PaaS（Platform as a Service）和将软件作为服务SaaS（Software as a Service）等概念混合演进并跃升的结果。Google、微软、IBM、Facebook等计算机巨头都投入大量资本在云计算领域，各种云平台设施的数量正在迅猛增长，国内各大互联网公司也加入公共云平台的开发工作，规模较大、较为稳定的包括网易云、百度云、腾讯云、阿里云等。云服务平台以其超大规模、高可靠性、高可扩展性、通用性等天然优势，能够为直播平台提供廉价便捷的服务[2]。

云计算按照服务类型大致可以分为IaaS、PaaS和SaaS三类[3]。IaaS给用户提供所有计算机基础设施的利用，如Salesforce客户关系管理（Salesforce CRM）。PaaS将采用提供的开发语言和工具（如Java、Python、.Net等）开发的应用程序部署到应用上的云基础设施上去，如谷歌搜索引擎。SaaS提供给用户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过客户端界面访问，如亚马逊C2和亚马逊S3。

搭建一个直播平台，主要用到的是云服务平台的PaaS服务，由云环境提供存储和CDN推流以及API接口，直播框架如图1所示。用戶只要将自己编写的播放器集成到云服务提供的SDK上，就能够快速搭建一个属于自己的直播平台。云产品的PaaS服务对于用户来说安装简易，按需收费不存在资源的浪费，同时能满足各种需求的拓展性。云环境下搭建微课直播平台，能够大量减少花费在CDN分发、即时通信等困难技术上的时间，帮助用户更便捷地根据需要搭建自己的直播平台。

当前国内主流的云服务平台主要有网易云、腾讯云、百度云、阿里云等，每个平台都能够提供完整的直播所需的基础设施，包括智能调度、智能路由、智能QoS以及直播管理服务器和流媒体分发系统等。同时，云服务平台通常有极高的通用性和高可扩展性，提供包括Windows、Android和iOS等各种系统皆可用的API，用户能够根据习惯和具体需求选择平台，进行直播平台的搭建。

4 播放器模块搭建及视频播放

一个直播播放器主要包括五个部分，即初始化模块、输入模块、解码模块、显示模块和事务处理模块[4]，如图2所示。

初始化模块 初始化模块主要负责完成播放的初始化过程，首先是创建播放器，之后就是消息机制的建立（包括数据请求、数据返回和数据响应），紧接着是创建线程以及对应的全局变量的初始化（包括获取频道和频道状态等）。

输入模块 输入模块的主要工作是拉流，即在获取推流地址之后，对地址进行解析。对于移动端的直播平台来说，请求获取流媒体的标准格式有RTMP、FLV和HLS三种，这三种协议能够满足不同业务场景的需求。RTMP和FLV属于长连接协议，更适用于即时性和互动性要求高的直播课程；而有回放需求的课程可以使用HLS协议。数据解析部分则需要支持FLV、TS等格式的解析，在对地址解码之后，该模块还需要将解码出来的音频和视频文件存入缓冲队列，以待下一个模块对队列中的文件进行解码。

解码模块 播放器的解码模块包含音频解码和视频解码两部分，这两部分是分开进行的，单线程情况下二者交替进行，多线程则能够对音频、视频进行并行解码。解码模块运行的第一步是读取输入模块拉流后缓存到缓冲队列的视频和音频数据；第二步是将这些数据传入对应的音频/视频解码器进行解码，等待显示模块将它们显示出来。

显示模块 显示模块负责将解码后的音频/视频数据帧存入相应的队列，就能将视频/音频资源播放出来。

事务处理模块 事务处理模块主要包括用户事务和系统事务两部分，其中用户事务主要包括对用户信息的处理；而系统事务主要包括对播放器进行一些逻辑控制，如暂停、播放、截图等操作。

5 Gradle集成SDK

一个完整的移动端微课直播平台推流要有四个环节，即推流端、视频处理、播放器播放和交流互动。在完成播放器SDK的设计与编写之后，可以将其与推流端SDK、播放器SDK、即时通信SDK进行集成。

一般情况下能够通过两种方式进行集成，一种是通过库类配置集成SDK，另一种是通过Gradle集成SDK。相较于通过Eclipse或Android Studio导入第三类库进行集成的方式，Gradle抛弃了基于XML的各种配置，转而基于Apache Ant和Apache Maven概念进行项目自动化构建，使用更加简洁。同时，Gradle支持局部构建，适用于任何结构的工程，能够实现灵活轻松的迁移，能够帮助使用者更简便地实现在一个APP中集成多种功能。

6 结语

当前，关于学习平台的研究层出不穷，商业化的直播APP也数见不鲜，但从零开始搭建起一个个性化的班级甚至校本使用的移动学习平台仍旧需要克服很多的技术难点。本研究主要基于当前云技术的发展情况下，利用各大运营商提供的公共云云服务平台，如何快速地搭建一个属于学校或班级私有的移动微课直播平台。随着研究的深入，用户还能够根据自己的需要，在系统中集成更多插件和功能，搭建出个性化的微课直播平台，帮助教师更加高效地开展教学活动。

参考文献

[1]李亮.基于化身技术的虚拟教室研究[J].广州：华南师范大学，2010：40-57.

[2]张世明.数字教育资源共享生态系统研究[M].复旦大学出版社，2011：87-92.

[3]彭力.云计算导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2013：51-53.

[4]网易视频云技术分享：移动端播放器框架搭建[EB/OL].[2016-11-02].https：//www.douban.com/group/topic/92635711/？author=1.