音视频智能交互及分布式管控平台在教学中的应用及建设

王童童

一、引言

信息化时代的到来使我国教育体制发生了深刻变革，我国各大教学机构掀起了多媒体网络辅助教学的高潮。目前，无论是大学还是中学，多媒体网络辅助教学开展得可谓轰轰烈烈、如火如荼。然而，在这种现象的背后，有许多值得我们冷静深思并尽快解决的问题。

二、传统多媒体网络教学存在的问题

面对迅速兴起的多媒体网络辅助教学，许多教育工作者和学生在思想观念上准备不足，普遍存在三种错误倾向：

1.高估了多媒体网络辅助教学的作用。多媒体辅助教学有利于提高教学效果和教学质量，具有生动、丰富、即时反馈等特点，可以激发学生的学习兴趣，提高学习效率。能够按照教学过程给学生提供知识内容，举例说明，进行演示、反复学习，这更有利于学生对知识的理解和巩固，提高教学质量。但是，多媒体辅助教学不能主动与学生进行面对面的交互，对学生学习状态不能监控，缺少学习情感交流，学习过程要求学生主动性高，不能形成有效学习压力。教學效果和质量相比传统教学方式提高不大。

2.弱化了课堂实时互动的作用。多媒体网络辅助教学能够适应学生个别差异，实现因材施教。大量的资源可以丰富学生的知识，学生可以根据自身的兴趣、爱好进行广泛的学习。但是，使用传统的多媒体网络辅助教学会弱化学生与教师的实时互动沟通，缺少教师针对学生学习特点的专门性教育。

3.课件内容和质量不高，更新不及时。传统的多媒体网络辅助教学教材来源主要分为两部分，一部分为出版社配套多媒体课件，一部分为授课教师自行制作的多媒体课件。其中，出版社配套多媒体课件内容丰富、形式多样、质量较高，但是更新不及时，难以根据学生实际进行调整;授课教师自行制作的多媒体课件可以根据学生实际进行修改、实时更新，但是素材少、课件表现形式单一。

三、音视频智能交互及分布式管控平台在教学中的作用

音视频智能交互及分布式管控平台是一种通过网络进行信号传输的视频会议系统。该系统通过输入节点机即编码器将视频信号通过H.264编码转化为数字信号，通过网络传输至输出节点机（即解码器），转化为视频信号，传输至显示设备。其中，系统主控设备为云服务器，用户可以通过B/S构架访问云服务器，发出控制指令，云服务器将控制信号发送至输入节点机与输出节点机，实现信号的定向传输，视频信号传输过程中，不再经过云服务器，直接实现点对点传输。

分布式系统的特点：1.采用分布式结构设计，每个输入输出节点独立工作，任意节点故障对其他节点无影响，保障系统整体可靠;2.系统主要由分布式输入节点、分布式输出节点、网络交换机组成，设备种类及数量少，可靠性高;3.系统采用可视化控制，可实现局域网及跨地域的远端控制，使用操控直观、简便。4.系统采用权限管理，管理员可以独立创建和删除管理用户，并对控制行为进行隔离，确保系统操作安全。

教学资源的好坏直接影响着教学水平，如何充分发挥优质教育资源作用是解决教育资源相对不平衡的重要手段。音视频智能交互及分布式管控平台可以实现相对稳定的互动大课堂，具备两大特点：一是面对面的教学特点;二是相对稳定的学习时间。1.面对面的教学特点。音视频智能交互及分布式管控平台与传统多媒体教学平台及远程教学平台不同，它互动性更强、实时性更强、代入感更强。传统远程教育平台属于一对多的单向传输平台，而智能交互平台具备将音频、现场实况、电子白板画面实时、双向传送到多个不同物理空间的功能，学生听课现场、学生提问等均能够实时反馈授课教师，提高教师与学生的互动。2.相对稳定的学习时间。目前，网络手段在教学中的运用能够在很大程度上开放教学环境、丰富教学内容。信息量的极大丰富，使得学生有了更多的选择的机会，教师的授课内容通过服务器传输到网上，学生可以不受时间限制、不受地点限制进行学习。但是，这种方式使学生学习时间碎片化、学习不够系统。智能交互平台的应用，相对其他网络手段，集中优势教育资源，以教师实际授课为核心，建立一个多点围绕的互动大课堂，让学生事先规划时间，集中到一个具备传统学习氛围的虚拟课堂中。使学生拥有一个相对稳定的学习时间。

四、音视频智能交互及分布式管控平台的建设

音视频智能交互及分布式管控平台的建设分为两大部分，分别为网络基础建设与多媒体系统建设。

1.音视频智能交互及分布式管控平台的网络基础建设。由于智能交互平台传输多媒体数据种类多，流量大，因此对网络设施要求较高。网络基础建设应当以干兆网络为主。其中，干线使用光缆传输介质，接入交换机层到节点机应使用6类双绞线。全节点均为干兆传输。

平台网络基础建设过程中，应遵循以下原则：

（1）无瓶颈原则。网络性能和网络安全性能取决于网络通信链路中性能最低的那部分设备。因此，要求在进行网络系统设计时，全局综合考虑各部分性能，不能只注重局部性能配置，特别是交换机配置。

（2）可用性原则。网络的可用性指可靠性和稳定性。由于音视频传输数据量大，传输时间长，要求网络系统能长时间高负荷稳定运行，因此需要选取技术成熟、应用主流技术、主流品牌的产品。此外，网络系统的电源供应也很重要。对于关键节，如输人节点、控制节点，可以配置足够功率的不间断电源，保障系统正常运行。

（3）实用性与先进性原则。网络系统设计时应以实用性为主，在选取具体网络技术时，要同时考虑当前以及未来一段时间内的主流技术。现阶段，系统主要运行在基于IPv4或IPv6的千兆星型网络结构上。

2.音视频智能交互及分布式管控平台的多媒体系统建设。智能交互及分布式管控平台的多媒体设备主要包含信号编码、解码设备及相关控制设备。主要设备连接如图：

（1）输入节点机：输入节点机即编码器，支持VGA、DVI、HDMI等信号输入，通过内置芯片将视频信号转化为H.264格式的数字信号，通过网络进行传输。

（2）输出节点机：输出节点机即解码器，将H.264格式的数字信号通过内置芯片转化为视频信号，通过VGA、DVI、HDMI输出。

（3）云服务器：嵌入式服务器，协调分布式节点机的运行。控制画面切换等

（4）控制终端：控制终端通过网络远程控制云服务器。

五、结语

音视频智能交互及分布式管控平台在教学实践中能够充分发挥优质教育资源，将地理上分散的小课堂通过系统整合成一个互动大课堂，解决了传统多媒体教学互动性差的问题，形成了教师为核心，通过计算机辅助教学的高效远程教育模式。因此，教学中采用音视频智能交互及分布式管控平台具有巨大实践意义。

参考文献

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