智能化多媒体教学系统的设计与实现研究

软件开发　《中国教育信息化》鳊辑部：ｍｉｓ＠ｍｏｅ．ｅｄｕ．ｃｎ　智能化多媒体教　实现研究　湖南商学院现代教育技术中心　石良武　宋刃笔　陈　云　胡伟南　摘要：《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》（教高［２００７１２号）明确指　出：高等学校要把信息技术作为提高教学质量的重要手段，要在教学活动中广泛采用信息技术．不断推进教　学资源的共建共享，逐步实现教学及管理的网络化和数字化。文章在分析传统多媒体教学系统弊端的基础　上阐述了基于网络环境的多媒体教学系统的优势，着重研讨了智能化中央控制多媒体教学系统的设计思　路，以及如何将Ｉｃ卡、远程控制、流媒体等先进集中管理技术应用到教学实践中的具体实现过程　关键词：智能化网络控制　多媒体文献标识码：Ｂ　教学系统　文章编号：１６７３—８４５４（２００７）１２—００３４—０３　锁，开启必要的设备进行授课。下课后，将所有设备复位，　关闭电源，锁好柜门，最后归还钥匙。　２．故障排除不及时　中图分类号：ＴＰ３７　信息技术正在改变高等教育的人才培养模式。《教育　部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若　干意见》（教高［２００７］２号）明确指出：高等学校要把信息　技术作为提高教学质量的重要手段。事实上，体现现代信　息技术在教育教学中应用的多媒体技术越来越受到教师　和学生的普遍欢迎。它具有生动、直观、灵活的特点，能在　多媒体系统的硬件设备种类繁多．设备之间的连线　复杂，设备的故障率高，排除故障和维护的时间长。出现　一些常见故障，只有通过电话或者下课时通知维护人员　３．维护管理工作零碎繁重　单位时间内增加更多的信息量、能将授课过程中的一些　很难直观表达的问题，生动、灵活地表现出来。［１ｌ因此，多　媒体教学系统如雨后春笋般地在各个高等学校建立了起　来。怎样建好、用好、管好多媒体教学系统，使多媒体辅助　教学手段在提高教学质量中发挥更大作用，是值得我们　深入研讨的问题。　一才能解决，不能及时排除，影响了正常的教学。　在处理计算机病毒、系统破坏、软件丢失、系统和病　毒库升级等问题时，只能在本地采取相应的解决措施，必　须逐一操作而不能同时进行。这种单机的恢复无疑给维　护人员带来很大的工作量。　４．使用培训效果不明显　、传统多媒体教学系统的不足　一般传统的多媒体教学系统由中央控制器、控制柜、　虽然开课前进行使用培训．但是很多老师在上课的　时候又忘记了操作步骤。还有因设备不统一而让教师搞　混了各自的操作，造成在运用过程中设备出现故障，人为　增加了设备的故障率，影响了课堂教学效率且缩短了设　备的使用寿命。　投影机、屏幕、计算机、影碟机、录像机、功放、音箱、话筒　等组合而成。其核心部分为中央控制器，其他的硬件通过　与控制器连接并受控于它来实现多媒体教学。然而，由于　传统的中央控制器功能单一以及多媒体教学系统管理归　属不同，建设地点分散，建设时间、规格和型号不统一等　原因，给教师的使用和管理也带来了很多的问题。结合湖　二、基于网络环境下智能中控多媒体教学系统的优势　如何克服上述问题．更好地方便老师们的教学，我们　提出了基于智能化集中控制的多媒体教学系统的整体设　计。在对各厂商生产的硬、软件产品进行论证的基础上。　选择了一些在市场上比较成熟、稳定性高且功能上完全　能弥补传统多媒体教学系统不足的先进产品和技术，创　造性地成功建立了湖南商学院多媒体教学智能中控管理　南商学院传统多媒体教学系统的使用情况，我们将其引　发的问题概括为以下几个方面：　１．使用手续繁杂　教师使用多媒体所需要办理的手续繁杂。首先必须　填写《使用登记表》，然后才能领取控制柜的钥匙，打开柜　３４中国教育信息化／２００７．１２（高教职教）　维普资讯 http://www.cqvip.com

《中国教育信息化》发行部：ｃｙｌ＠ｍｏｅ．ｅｄｕ．ｅｎ　软件开发　系统。该套系统由中控管理子系统、监控管理子系统、网　控管理子系统、流媒体课件实时录播系统组成，与传统多　媒体教学系统相比较具有如下优点：　１．批处理开关机　及各独立的多媒体教学系统设备ｉ部分组成，其中总控　室包括一台专业服务器和七台高配置多媒体计算机，分　别完成设备控制、视频监控、网络控制、教学录播、课堂直　播等工作。传输网络包括现有校园网和监控网络。多媒体　教室内设备都是通过ＩＰ数据包在校园网上传送的。监控　的视频信号、音频信号是通过专用监控网络来传送。１２１各　教室相对独立的多媒体教学设备较多，由智能中央控制　可以通过中央控制室的多媒体中控管理子系统实现　对所有多媒体教学系统内的主控柜和各种硬件设施（如　电子柜门、电脑、投影、电动屏幕、功放、ＩＰ电话等）的批处　理开关机。在多媒体教学系统上课的老师就无须填写使　器进行集中管理．主要完成上课时教师所需ＡＶ设备间　用登记表和领用、归还控制柜的钥匙，从而简化了多媒体　使用的手续。　２．内置ＩＰ电话与远程控制　能够在中央控制室通过监控管理子系统以及中控管　理子系统中的内置ＩＰ电话与远程控制功能，及时发现并　维护多媒体教学系统出现的故障，做到出现故障能在第　一时间内解决．从而在很大程度上减小了故障对正常教　学的影响。只需在中央控制室通过多媒体网络中控管理　子系统，就可以对每一问多媒体教学系统内的计算机同　时进行查杀病毒、软件安装和系统升级，这大大减轻了管　理和维护工作人员的工作量　３＿网络环境教学质量监控　监控管理子系统以及中控管理子系统允许教学管理　人员在校园网内任何有计算机的地方，通过授权实时对　每问多媒体教学系统的授课情况进行教学质量监控，方　便管理。　４．实时录播　在中央控制室通过流媒体课件实时生成子系统，由　一名操作人员控制，就能将优秀教师所授课程的内容进　行实时的录像、整合、编辑、播放，提高了时效性，实现了　优势资源共享。　三、网络环境下智能中控多媒体教学系统设计　１．系统概述　多媒体智能中控管理系统由智能中控管理系统、监　控子系统、流媒体课什录播子系统、网控子系统四部分组　成。能根据课表内动开启或关闭教学系统设备。自动诊断　故障。通过图形化的显示界面，实时显示多媒体教学系统　内中控、投影机、计算机、主控台的Ｔ作状态。远程监视教　学系统计算机桌面内容并能接管键盘和鼠标，方便进行　远程处理与控制，从而实现对故障的快速排查与维护。全　方位、高清晰、实时监控，随时提供设备状态预警。系统能　自动生成流媒体课件，完成宝贵的课件资源积累。　２．总体结构设计　整个多媒体智能中控系统，是南总控室、传输网络以　的视频、ＶＧＡ信号的切换等。　３．主要系统功能设计　（１）智能中控管理系统　系统操作简单方便，实现远程一键开启与关闭教学　系统内所有设备（投影机关闭时有３～５分钟散热延时），并　完成设备检测与故障排查。教师只需按课表安排，进教室　即可进行多媒体教学。主控台有蜂呜器提示教师推开主　控台，教师在柜门锁闭时可通过一键呼叫功能与主控室　直接联系；非接触式ＩＣ卡可实现刷卡自动打开主控台和　多媒体系统。１３１　…ＩｏｏｏＭ　汇　聚　接　多　蝶　｛奉　教　用户　Ｌ｝｜控　拄　控　图１湖南商学院多媒体教学智能中控系统拓扑图　多媒体控制系统的核心设备是由控制计算机与教室　内集中控制器组成．所有操作南控制计算机向集中控制　器传送２３２串口指令完成。集中控制器具有ＶＧＡ矩阵、　视频矩阵、音频矩阵、讲台门磁、投影机断线、电脑断线、　大门门磁、投影灯开关检测模块、ＩＰ电话对讲、一键开关　机等功能模块，通过集成电源管理和控制电动幕、投影　机、电脑、功放等设备。　（２）监控子系统　多媒体教学系统全部实现不问断高清晰数字监控和　全数字录像．能实时监控多媒体教学系统的课堂和设备　运行情况。监控系统同时保持与教务处处长及教学主管　副院长、院长办公室的连通，真正实现了高清晰实时监　控。监控系统的录像（其摄像头可以远程任意变焦、３５０　Ｃｈｉｎａ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｆｏ　３５　维普资讯 http://www.cqvip.com

软件开发　《中国教育信息化》鳊辑部：ｍｉｓ＠ｍｏｅ．ｅｄｕ．ｃｎ　度自动旋转）、回放、自动保存、更新都是通过内网实时传　递的，同时还可以通过大屏幕背投系统监看所有多媒体　教学系统。阍监控信息可经过系统录制、编辑后。作为节目　器能显示的内容全都采集（包括视频画面）。系统通过网　络远程控制管理，网页式录入、维护；自动生成、自动同步　更新记录库　源供播放或点播。　图２监控系统设备连接图　，　监控显示画面可手动、自动切换，可２５帧／秒全屏显　示，可单画面、四画面、十六画面回放，压缩算法ＭＰＥＧ一　４／Ｈ．２６４，录像速度５０－－２００Ｍ／；Ｊ、时／路，音视频同步，可设　置ＣＯＭ口与４８５的转发速率，可控制云台镜头与快球。　（３）流媒体课件实时录播系统　流媒体课件自动生成子系统的功能是通过软件实现　完成宝贵的课件资源积累。把整合叠加的视频、音频和计　算机图像（课件）数据保存到教学系统端或者远程服务器　上。［５１系统采用流媒体技术发布课件到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。视频课　件同步录制、同步生成、同步直播、同步网络存储、实时点　播。适应从宽带到窄带各种接入方式。　图３流媒体课件实时录播系统结构图　在视频压缩策略上采用目前世界最先进的ＭＰＥＧ一４　压缩编码技术，对连续性或清晰性计算机画面采取了智　能变率的压缩技术，清晰度可调，以调整数据量；采用流　媒体格式传输。可以选择不同的编码压缩格式：实现在窄　带上传输动态性高的变化。通过ＶＧＡ采集，不需要在教　学用计算机上安装任何特别程序，并可以将计算ｆＪ【！Ｉｌ！．示　３６中冒教育信意化／２００７．１２《高教职教）　（４）网控子系统　网控子系统可以对教学系统中各计算机进行远程　管理，进行系统病毒库升级、远程维护，达到实时维护　的效果。具有网络对拷功能，可以快速将一台机器上安　装好的系统部署到整栋教学楼的所有计算机上０网控　系统通过发射端收集所有网卡的ＭＡＣ地址，在发射端　进行排序，然后将参数传递过去，就能将所有的计算机　的ＩＰ地址进行自动分配、修改并固定下来、通过传递　参数还能实现批处理修改计算机名、设置ＤＮＳ和网关　等。Ｉ６１　四、多媒体智能中控教学系统在实际运用中的成效　湖南商学院网控多媒体教学系统投入使用已有近两　年的时间，系统运行情况良好，解决了传统多媒体教学系　统存在的一些不足，管理便捷，大大降低了维护人员的劳　动强度。同时，由于管理的智能化，相应减少了课堂因多　媒体出现故障而影响教学的现象，对于一些优秀教师的　课堂教学实况进行直播，深受学院师生欢迎，同时减少了　维护和管理人员的数量，并能满足对课堂教学质量进行　远程评估和跟踪的要求。　五、结束语　随着国家、省、校　级教育质量工程实施方案的出　台，加强学科建设、深化教学改革、严格教学管理、保障和　提高人才培养质量已成为重中之重。智能化多媒体教学　系统的应用与管理，与教学改革创新有着密不可分的关　系，高等院校要在教学活动中广泛采用信息技术，不断推　进教学资源的共建共享，逐步实现教学及管理的网络化　和数字化．．⑩　参考文献：　ｆ１１彭妙颜．多媒体视听教学系统中的智能化群体互动技术　Ｕ１．华北航天工业学院学报，２００６（１）：６９～７０　『２１万华明，吴军，易力．可管理开放式智能网络化多媒体教　室教学系统的设计构建与实现［Ｉ１．江西科学，２００５（３）：２５９—２６３　【３】石良武．湖南商学院多媒体教学应用分析Ⅲ．教育信息　化．２００６（１０）：５４—５７　『４１雒伟群，刘春贵．ｗｗｗ技术在智能多媒体教学系统中　的应用ＵＪ．雁北师范学院学报，２００４（２）：１００—１０２　ｆ５１陈杰，王晏平，蒋婷婷，方潜生，周原．智能小区教学多媒体　演示系统Ⅲ．安徽建筑工业学院学报（自然科学版），２００４（４）：　２０　２３　ｆ６１马青玉．多媒体教学智能控制系统的设计［１］．南京师范　大学学报ｆ工程枝术版），２００３（３）：３５—３８