基于网络多媒体技术的思政教育平台设计

刘雪菁

（核工业总医院 苏州大学附属第二医院，江苏 苏州 215000)

1 引言

思政教育一直是高校教育必不可少的，特别当前处于信息化时代，面临大规模网络信息，学生对社会的经验较少，心理不够成熟，世界观容易被网络中负面消息干扰，所以对学生进行思政教育是非常有必要的[1-2]。近年来以传统思政教育为基础开发的思政教育平台越来越多，信息化教育在现阶段思政教育改革中起到了重要作用，设计高效的思政教育平台可对当代学生政治思想产生积极影响[3]。

现如今，我国相关研究人员楼尔文等，在新时代条件下，新媒体网络平台的迅速发展为教育改革提供了新思路，把握时代脉搏并及时抓住新媒体网络平台带来的机遇，结合时代条件，丰富思政教育的理论和内容，创新思政教育的方法，不断增强高校思政教育的实效性.探讨新媒体网络平台时代下思政教育的利与弊，提出增强大学生思政教育实效性的途径[4]。王冕等就网络环境下中职教育多媒体教学的特点和实现方式进行了探讨.在网络技术飞速发展的影响下也衍生出新的教育模式-传统多媒体教学与网络技术的结合。中职院校如何通过对网络技术及多媒体资源的整合，更有效的培养专业人才成为中职教育改革的关键问题[5]。国外相关研究人员Xia等研究了移动多媒体技术的迅速发展为远程教学系统改进的影响。Flash 不仅支持图像、语音和视频，而且具有完善的面向对象程序设计，可以实现不同类型多媒体之间的交互[6]。并以《体操》课程为例进行效果测试，以期为多媒体教学平台的改进和推广提供数据支持，挖掘网络教学未来潜在的发展方向。受互联网教学模式影响，现有教学模式在教育与学习上比传统更为灵活，实现了教育资源在平台上的共享，有效提高教学质量。本文针对当前基于网络多媒体技术的思政教育平台进行研究，为提升学生综合素质，保证学生个性化发展需求，提供有效的技术支持。

2 平台组成

基于网络多媒体技术的思政教育平台，利用对计算机的管控，将压缩技术作为核心技术，安装位置可调节摄像机以及灵敏度较高的拾音器，对各路视频与音频素材进行采集，在硬盘录像机中完成压缩保存处理，同时利用网络传输至服务器，实现平台内点播与直播。设计平台可划分成主教室部分与分教室部分，分教室部分是通过多个分教室构成的。详细架构用图1进行描述。

图1 平台整体架构

主教室为整个平台的核心部分，主要用于放置硬件装备，对不同分教室录像进行管理，可同步查看不同分教室的情况。在主控管理PC 机上安装分教室平台管理软件，从而完成对分教室平台的管理和调度[7]。

3 关键技术

3.1 流媒体技术

流媒体技术选用Windows Media Service[8]，可在绝大多数带宽上提供高质量的音视频服务，有助于分析学生对思政教育学习效果与行为的分析。

Windows Media Service 包含Media Encoder、Media Server以及Media Player[9]，如图2所示。流媒体技术工作原理如下：将音视频信号传输至编码器完成编码操作，针对编码器输出的数据流保存至存储装置，也可传输至Media Server。Server 可把实时节目流广播至LAN，完成广播。也可按照用户要求播放节目，完成点播。一般用户利用通用IE与流播放插件即可播放节目流。

图2 流媒体基本结构

3.2 音视频压缩

为了减少存储空间提高音视频质量，需对音视频文件进行压缩处理，将基于contourlet变换的图像压缩算法应用于音视频压缩中[10]。contourlet变换是通过拉普拉斯塔形分解与方向滤波器实现的，首先利用塔形分解完成多尺度分解获取奇异点，再利用方向滤波器组把相似方向奇异点联系在一起构成系数。拉普拉斯塔形分解对图像进行低通滤波处理，获取预测图像，将其与原始图像作差从而实现拉普拉斯分解，获取带通图像，继续对其进行拉普拉斯分解，实现多尺度分解处理。分解与重构过程用图3进行描述。

图3 拉普拉斯变换分解与重构

contourlet 变换会形成很多描述方向和纹理信息的多尺度系数，其中数值较大者信息量更大，与数值较小系统相比有更大的作用[11]。细尺度上有很多在0 左右波动的小系数，通过硬阈值将其滤除，保留相对较大的系数，保证更高的图像质量，便于压缩，公式如下：

式中，h(x，y)用于描述经阈值处理后系数，f(x，y)用于描述处理前变化系数，δ用于描述设定阈值，δ越大压缩比越大。

最后对量化后系数进行编码处理。

把上述图像压缩技术应用于音视频压缩中，把编码算法处理步骤划分成有损部分与无损部分，有损部分即进行正向contourlet转换与量化操作，无损部分即不同熵编码，完成量化后进行两帧图像的异或运算。图4所示的是算法编码与解码处理步骤。

图4 视频压缩编码解码处理

编码过程如下：通过contourlet变换对视频首帧图像进行压缩处理，并且对经量化处理后的系数进行保存。针对之后的所有帧图像，完成变换分解与量化处理后，和首帧图像系数进行异或运算，针对获取值完成熵编码处理。解码过程如下：通过contourlet变换完成视频首帧图像的解压缩处理，并且对熵解码后系数进行存储，针对之后所有帧图像，均和首帧图像系数进行异或运算，然后完成反量化与变换分解处理。

通过上述方法完成视频压缩与解压不会造成显著噪声，而异或运算后数据中0的数量会升高，适用于熵编码，可有效增强视频压缩比。

3.3 同步技术

本节通过Encoder 工具为视频流和文件等数据提供同步接口，教师播放思政教育PPT的PC机和Encoder工具间可互相连接。在进行思政教育时，若教师播放PPT，会向Encoder工具传输信息，Encoder工具接收该信息后在编码形成的相应位置进行标识，同时添加相应备注信息。用户接收含备注信息的信息后可通过标识对PPT播放时间与切换时间进行管理，实现同步。

3.4 数据传输技术

资源预留协议利用传输QoS 请求预留网络资源，发送主机向接收主机传输RSVP Path信息，接收主机接收后发出反馈信息，由节点自行判断是否可达到资源预留要求，若能达到要求，其会对相关资源进行保存，同时发送Resv 消息[12]。若每个路径路由均可达到QoS 请求，Resv消息会抵达发送主机。如果链路上所有资源均被预留，那么发送主机会以预留资源路径为基础传输实时数据，完成思政教育平台数据的实时传输。

所有具备RSVP 功能的节点均存在相应的流量控制体系，由相互作用的模块组成。主机上应用程序向RSVP请求某种程度的服务质量，这种情况会被传输给策略管理部分与许可管理部分。进程调用策略管理部门对用户权限进行验证，再实施资源预留统计。与此同时，通过许可管理模块验证节点资源是否充分，是否可达到RSVP请求的要求。若上述两个部分的验证均通过，那么把QoS参数添加至包分类器中，然后通过包调度器确定服务质量，完成资源预留。并且RSVP把RSVP请求传输给数据通路的下一个节点。若其中一个或两个部分均未通过验证，那么发出请求的应用会接收到重新处理请求的信息。在进行数据传输时，路由运行和主机类似，每个节点采用的流程都是相似的，如果节点全部通过资源预留请求，那么数据流将得到请求的服务质量。

3.5 多播技术

多播技术通常可利用多点对点连接与内部多点播送，如图5所示。

图5 多播方式

针对点对点方式，本节将线路交换方式与分组交换方式结合在一起实现。这两种方式均需令源发送端形成若干同样的数据流，向所有接收端传输。从价格的角度分析上述方式成本较高。多个点对点连接的方式还会出现把不需要的超量负载添加至底层网络的情况。然而在部分拓扑结构上，点对点方式不会造成更多负载，本节选用星型连接。多个点对点连接存在密度高的优势，这主要是由于多播是在特定成员间进行的。

多播还可通过底层传输实现多点播送。现阶段大部分局域网均具备支持广播的功能，针对广域网，无线连接协议与面向连接协议也支持上述功能。在以上分析情况下，单个数据流的复制与传输是通过网络实现的，无需编程。底层传输方式保密性较差，同时需开发高层多播协议，负担很重。

综上，将多点对点连接与底层传输多点播送结合在一起实现思政教育平台的多点播送。

针对多点播送的逻辑类型，主要包括向封闭群体多点播送与向开放群体多点播送。针对向封闭群体的多点播送，首先需设定接收端列表，同时通过源发送端统一对其进行管理。针对开放群体多点播送，所有接收端均自主，同时允许其自由进入和退出。

本节通过TCP协议实现对实时音视频多播程序的编写，可完成向封闭群体多点播送与向开放群体多点播送。针对向封闭群体的多点播送，用server 程序对音视频接收端进行制作，用client 程序对源发送端进行制作，源发送端可控制接收端的开断，从而完成对其的集中管理。针对开放群体多点播送，用client程序对音视频接收端进行制作，用server程序对源发送端进行制作，接收端可控制接收端的开断。

4 实验结果与分析

实验分两个部分进行，其中一部分针对学生使用设计思政教育平台后对思政的兴趣，以及成绩等变化情况，另一部分针对平台性能进行测试。

4.1 学习效果测试

实验将本文设计的基于网络多媒体的思政教育平台应用于某高校思政教育中，对学生学习态度进行调查分析，实验通过问卷调查的方式完成，调查结果被划分成用前与用后，用前即在使用本文平台前的调查，用后即使用本文平台后的调查。任意选择两个班级当成对照班与实验班，对照班共有50人，实验班共有49人，对照班调查结果是没有使用本文平台的结果，实验班是使用本文平台的调查结果。

对照班与实验班教学前后对思政学习态度总分差异如表1所示。

表1 两组学生接受思政教育前后学习态度分数

由表1中的数据可知，对照班没有使用本文设计平台，教学前与教学后学习态度总分没有很大差异，表明没有使用本文设计平台学生学习态度基本没有改变。实验班学生使用本文设计平台学习后，较使用本文平台前学习态度分数有显著提高，可以看出本文设计平台可有效提高学生对思政的学习兴趣。

下面对学生使用本文设计平台前后在学习方面的变化情况进行比较分析，结果见表2和表3。

分析表2和表3中的数据可知，本文设计平台对思政教育有一定的作用，从不同方面的角度分析，可帮助学生的人数明显高于使用平台前，说明本文平台实用性很强，被学生认可，有很高的应用价值。

表2 使用本文平台前学生学习情况

表3 使用本文平台后学生学习情况

4.2 平台性能测试

本实验选择Windows 8.0 操作系统，平台使用服务器带宽是100MB，处理器选择因特尔奔腾品牌。平台需保证页面响应时间低于4s。

在上述分析的基础上，建立290 个虚拟用户，本文吞吐量是141.22kMB。每2s 向本文平台添加1 个虚拟用户，在用户量达到最高值的情况下，持续进行5min满载测试。实验测试本文平台响应情况，结果用图6进行描述。

图6 本文平台响应测试

分析图6可知，本文平台在处理用户点选内容时，服务器响应数量很少有出错的情况出现，而且虚拟用户逐渐增多，平台响应逐渐稳定，说明本文平台性能稳定。

5 结束语

本文平台是针对思政教育设计的，将图像压缩技术应用于音视频压缩中，以最少的数据得到最优质量。通过Encoder工具为视频流和文件等数据提供同步接口，利用多点对点连接与内部多点播送实现多播。经验证，设计平台实用性很强，被学生认可，响应稳定。