用于实时交互式远程教育的以人为本的多媒体网络教学系统

摘 要 以人为本的计算加入了人的因素，比如社会与文化意识、人的智力以及在信息系统和方法设计中对他人活动的适应性。本文提出了一种以人为本的多媒体网络教育系统，用于应对远程教育中存在的一些典型难题：视频帧质量差，网络带宽需求高，效率低下的交互性。

关键字 远程教育 多媒体 网络教学

中图分类号：G64 文献标识码：A

0绪论

远程教育是网络教学的一种典型应用。它为学生提供了一种获取学习内容的途径，而不用理会这些内容在时间上还是空间上相距有多远。随着多媒体和通信技术的快速发展，美国多数大学都提供远程教育的服务。

1相关工作

支持远程教育的网络教学系统可以分为两类：异步和同步。异步系统中，学习的课件和大纲预先确定。同步系统如IRI-h、CUSeeMe和KMi Stadium则看重在线的、实时的和交互式课程。

同步网络教学系统在实际的远程教学中最难的一个问题就是，授课视频在有限的带宽上传输。多环境交互式远程教学（IRI-h）是一个典型的同步网络教学系统。它在不同媒体比如文本、音频、视频甚至应用共享间的交互有着卓越的优点。不足的是，IRI-h对带宽和设备有着很高的要求。

2支持实时交互的多媒体远程教育系统

本文提供的网络教学系统为虚拟教室提供实时交互性。该系统适合使用有限带宽和低维修费用及低费用设备的远程教育。

2.1用于同步网络教学的人本系统

我们提出了一个基于人学习状况的方案，它专注于增强信息系统的性能。这与许多已经存在的网络教学技术不同。首先，我们将收集到的传统教学数据进行分类并使用不同的方法处理。根据预先定义的数据片段，把它们下载到学生的电脑上，然后使用集中控制命令同步数据分片。对于黑板上的手写文本，采用一种特殊的绘画软件运行在学生的应用程序端。在教师的应用程序端，手写文本内容被编码入向量，然后按照预先定义的命令发送到学生应用程序端。

2.2基于图像的手写识别

在传统的教学视频中，白板上的手写文本的视频帧的质量难以令人满意。想要借助现有的网络教学系统来获取清晰而又易于识别的手写文本图像，就必须满足教学视频的严格要求，比如精确的调焦和变焦操作，必须实现高分辩率帧的实时压缩和网络传输的高带宽。

为了实现低代价和易操作，增加了一个用于输入手写文本的便笺，并且设计新的算法来记录图标和便笺里的手写文本。我们设计的便笺绘图工具能够提供基本的绘图函数，比如不同大小、宽度和色彩的圆、直线和曲线。我们使用图1所示的流程对每个对象编码。当老师产生了一个新的对象时，命令就被送到了遥远的另一端。远处的学生端的软件将根据原来的命令重新绘制老师的便笺上的图像。橡皮也被视为一个和便笺背景颜色相同的对象。

2.3 P2P多媒体广播

我们选择Peercast模型，它是一种流行的P2P开放源码，能够用于广播多媒体数据，支持多媒体数据在我们的方案中传输。

图2描述了多媒体数据的广播过程。在系统的教师端，使用三个信道来收集和缓存多媒体数据。教师的视频信息借助一个低分辩率和低帧率的网络摄像机进行收集。音频和视频数据分别编码并且使用不同的信道传输。命令队列记录电子幻灯片、网页和使用原始命令的便笺的操作日志。

2.4记录脱机处理的数据

我们的系统将视频和音频文件实时地记录在本地存储器上，以便于脱机处理，比如授课内容的检索和多媒体数据的摘要。当教师清除便笺时，系统会把便笺上的东西当作一幅图像记录下来。

3结论及未来的工作

本文提出了一种低代价的网络教学系统，它以人为本，在有限的带宽下支持实时的交互式远程教育。它在实际的教学中表现出了令人满意的学习效果。将来的工作将集中在对多课程的多媒体资料库进行基于语义的检索、注释、摘要和挖掘。

参考文献

[1] 李越男.现代远程教育技术及其在电类课程上的应用[D].大庆石油学院，2003.