基于流媒体的网络教学系统的设计与实现

摘 要： 本文介绍了流媒体技术的相关知识，针对现在流行的网络教学给出了一个完整的基于流媒体技术的网络教学系统的设计与实现方案。

关键词： 流媒体； 网络教学系统； 教学

中图分类号： G642.423 文献标识码： A 文章编号：1009-8631（2010）06-0124-02

一、引言

如何有效的利用已搭建好的网络平台，充分的利用校园网络资源，成了教育专家和学者广泛探讨的话题之一。借助于现有的网络平台，以先进的流媒体技术，将课堂上的老师讲解、示范、实验以及课件资料同步传递到校园网络的各个角落，甚至通过广域网传递到其它校园，真正的实现资源共享。

二、流媒体技术

流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续时基媒体，而流媒体技术是把连续的影像和声音经过压缩处理后放到网络流媒体服务器中，使浏览影视资料的用户边下载边收看的一种即时播放技术，而不必等到音、视频文件完全下载完后才能播放。

三、系统设计

（一）“系统”的主要功能

1. 收集、制作、存储、管理和传输各类媒体素材和多媒体教材。

“系统”能够根据教学的需要，收集和制作(声象采集、图形制作、编辑合成、光盘刻录等)不同类型的媒体素材和多媒体教材，然后存入多媒体教学信息库中的磁盘阵列或光盘镜象服务器中，这些信息可以随时提供给“系统”的多个终端。

2. 为教师备课和优化教学设计创造良好的环境。

教师在教学准备过程中，通过“系统”中的任一多媒体终端机，在网上搜集有关文、图、声、像资料，进行备课和制作多媒体教材。利用该“系统”信息传输的双向性，教师制作的多媒体教材可以随时存入多媒体教学信息库，以供教学使用。

3. 为开展多媒体课堂教学提供条件。

设置在教室里的多媒体终端机和显示设备，为开展多媒体课堂教学提供了条件，教师可以通过“系统”选用合适的多媒体教材来配合讲解。

4. 支持网上授课活动。

可利用园区网进行网上实时授课，通过广播服务器实时将教学讲座、专题报告、研讨会、校园新闻、有线电视教学节目等进行网上直播，利用网络计算机终端实时收看。

5. 为学生自学和小组教学提供方便。

学生利用交互式的多媒体教学终端机，可以进行查询、补课、自学、复习，通过网络调用网络试题库中的试题进行自测和自我评估。

6. 为科研工作提供有力的支持。

该“系统”可以为各学科教师、研究人员的科研工作提供国内外相关的多媒体资料、学术前沿动态信息，供教师和科研人员参考选用。

7. 为教学评估和教学管理提供支持。通过网络调用教员的电子教案，对其教学设计和教学进程进行评估和考核。通过组织学员进行网上考试，分析教学中的优长得失。

（二）系统结构（见下图）

四、系统实现

（一）流媒体网络制作工作站

用于创建、捕获和编辑多媒体数据,形成流媒体格式的文件，这可以由带视频采集卡的计算机和运行其上的制作软件共同完成。

进行直播时，在主播教室安装摄像机、麦克风和视频工作站，由流媒体网络制作工作站将视频采集设备采集到的音、视频进行编码、压缩生成实时流数据传送到直播服务器进行网上直播，通过对主播教室的教学实况的广播实现多个教室的同步多媒体教学，同时制作并存储为流媒体节目（.wmv或.asf格式），并且上传到流媒体资料库中，通过媒体服务器进行，以供学生课后进行点播。也可将卫星接收天线或有线电视的节目信号线接入到主播教室，在视频工作站中安装电视信号输入功能的视频采集卡，使用Windows Media Encoder对采集到电视节目编码成流媒体形式的数据，通过流媒体服务器在校园网络中直播，并且把编码完成后的流媒体资料即时保存成流媒体文件（.wmv或.asf），通过流媒体服务器，进行视频点播。除此之外，可以把现有的各种视频资料（DVD、VCD、教学录像带）使用Windows Media Encoder编码生成.asf或.wmv格式的流媒体文件，然后将这些流媒体文件保存到流媒体资料库中，通过点播直播服务器进行，供校园网中的用户点播。

（二）网络直播点播服务器

网络直播点播服务器是整个系统的核心，它接收流媒体网络制作工作站传输过来的现场直播流，统一管理在网络上广播；将流媒体网络制作工作站推递过来的实时音、视频流通过网络接口发送给相应的客户，响应客户的交互请求，保证视频流的连续输出。网络直播点播服务器还接收直播工作站上传的课件，并集中存储统一管理；它可以接受用户点播请求，查找到客户所需的课件节目，以流的方式传输给最终用户。

（三）教学节目资料库

由网络直播点播服务器所带的具备RAID功能的大容量磁盘组和NAS（网络辅加存储）服务器构成，用于存储制作生成的流媒体课件资料。由于NAS设备既可以方便地与现有网络互联，又能通过网络进行存储管理，还具有轻松扩容等优点，完全可以满足多媒体网络教学对存储服务的需求。

（四）系统管理服务器

系统管理服务器为终端提供用户登录并根据用户级别提供各类信息，如节目栏目，课件节目名称、节目介绍，该服务器在认定用户权限后，响应用户要求，并调度直播点播服务器向用户发送所需的教学直播或课件点播。系统具有直播频道管理、节目管理、用户管理、服务查询、系统监控、论坛及信息等功能。

WEB服务器:Internet Information Service 5 .0

数据库管理系统： MS-SQL Serve2000

（五）客户端

校园网中任何一台连网的PC，要求配置为赛扬500以上、内存128M以上。操作系统为windows98/windowsMe/windows2000/windowsXP，在客户端只需安装IE浏览器和Media Player7.1以上。

五、结语

在宽带校园网络基础上建设网络流媒体应用平台，面向广大师生提供以流媒体为主的视频点播和视频直播服务，提供的应用包括网络影院、网上电视台、网上直播室等，还可以扩展到网络远程视频教育、网络视频监控等综合型的应用平台。

参考文献：

[1] 伽玛等著，李英军等译.设计模式--可复用面向对象软件的基础［M］．北京：机械工业出版社，2005.

[2] 敏捷软件开发――原则、模式与实践 (美)Robert C・Martin 邓辉译，孟岩审［M］．北京：清华大学出版社.

[3] （美）布鲁克斯著，汪颖译.人月神话［M］．北京：清华大学出版社，2007.

[4] 王珊，萨师煊.数据库系统概论（第四版)［M］．北京：高等教育出版社，2006.

[5] （美）普里斯（Price,J.）著，冯锐，渊霞译.Oracle Database 10g SQL开发指南［M］．北京：清华大学出版社，2005.

[6] 齐俊杰，胡洁，麻信洛.流媒体技术入门与提高［M］．北京：国防工业出版社，2009.

[7] 李海燕，丛培岩.动态影像与宽带流媒体应用［M］．北京：中国轻工业出版社，2007，1.

[8] 谢希仁.计算机网络（第五版）［M］．北京：电子工业出版社，2008.