实时同步网络多媒体课件制作系统研究与开发

The Research and Development of The Producing System for Real Time Synchronize Net Multimedia Courseware

李  煌  张  林  王兴伦  魏  星

四川大学现代教育技术中心 

E-mail:hxst@mail.sc.cninfo.net

实时同步网络多媒体课件制作系统，是一种网络教材制作系统。主要应用于课堂教学。他将教师的课堂教学全过程实时同步地记录下来（包括：教师的授课形象、声音、计算机屏幕的所有内容、鼠标的全部活动、标记、视频展台的内容、黑板的书写内容、授课时播放的录像内容等），并立刻生成可用于网络点播的课件。将这个课件放在服务器上就可实现网上课程自主学习。是一种课件制作周期极短（授课完毕就制作完成）、见效极快的实用技术。

关键词: 实时  网络  多媒体  课件制作

1  引言
近年来，随着高校的不断扩招，社会对提高全民文化教育的需求日益增加。成人教育，学历后教育以及职业教育已经成为教育事业的最新增长点。基于网络教学的学校也大量出现。新的教育理论、新的教育方法及手段不断出现。建构式教育理论；群体协作式学习方法；虚拟场景学习（角色扮演）以及学校广泛开展的学分制教育体制（自主学习），都对教育技术提出了很高的要求。我们迫切需要一种面向广大受教育群体具有自主学习机制（媒体点播）的技术。

建立非实时教学系统，使受教育者可以通过网络，自主点播学习课程，对于网校、各学校的分校以及在校生实行学分制的选修课将起到极大的帮助。对于职业教育、证书培训、高考复习等也将起到极大的作用。特别是对那些教育不发达地区更为重要。他们可以通过网络，远程的学习到最好教师讲授的课程。他们可以克服时差的影响，根据自己的学习时间，自己安排学习计划。非实时教学系统的建立可以使更多的的人享受到平等的高质量的教育。而实时同步网络多媒体课件制作系统，则是建立非实时教学系统必须首先研究的课题。

2  研究目标
    研制实时同步网络多媒体课件制作系统，以此为基础建立多媒体课件点播系统，达到课程点播自主学习的目地。实现异步模式的点播学习。适合多种网络接入带宽的自适应内容发布和大规模并发数据访问。实现多种媒体的同步播出。

    课题分为两个阶段性子目标：

    （1）研究和开发实时同步网络多媒体课件制作系统

    （2）研究、开发和建立多媒体课件点播系统

    课题完成应达到的主要指标：①实用性和易用性。完成的系统应具有很强的实用性，能在实际的教学中起到应有的作用。而易用性则是保证实用性的前提。系统经简单的培训应能在各种应用场合普及。②造价的经济性。系统应具有合理的价格。特别是不增加客户点播点的经济负担。③易维护性。系统维护简单方便。④可靠性。⑤先进性。⑥课件媒体兼容性。

系统支持的课件媒体应能在广泛使用的软硬件平台上使用。能跟随技术发展向后兼容。以使前期制作的多媒体课件在技术发展后仍可使用。达到最大程度的延长课件的技术寿命的目的。

3  研究开发内容
实时同步网络多媒体课件制作系统的主要技术环节有两个方面：

（1）研究和开发实时同步网络多媒体课件制作系统

多媒体课件点播系统的媒体储存形式对点播系统起到关键性的作用。一个好的媒体储存形式对点播系统的开发至关重要。它可以在简化点播系统；提高易维护性；可靠性；课件兼容性及课件的分发（出售）等多方面得到好处。显然，不能进行一个没有确定媒体形式的多媒体课件点播系统的研制。因此研究和开发实时同步网络多媒体课件制作系统是首先考虑的技术环节。

（2）研究、开发和建立多媒体课件点播系统

在一个好的实时同步网络多媒体课件制作系统的支撑下，将产生一个优化了的媒体储存形式，多媒体课件点播系统将极大地被简化。

4  研究思路与技术路线
（1）研究思路

    经过长时间的研究和思考，我们认为设计一个好的课程媒体储存形式是完成本项目的技术关键之一。这可极大的简化多媒体课件点播系统。

目前国内的相关研究和系统大多采用一个流式文件加静止图片方式或用两个流式文件来储存多媒体课程。

①对于一个流式文件加静止图片方式，为了保证授课信息的不丢失，只能采取增加截图数量来解决。这是一种要丢失授课信息的媒体储存形式。缺点是储存文件数量巨大。在一个课时中，他将产生几百个甚至几千个文件。即使这样他仍然要丢失授课信息。特别是在医学教学中这是不允许的。对于一个有上佰学时的课程来讲，文件数目已达到非常可观的量级。这给多媒体课件点播系统的有效运行、课程文件的管理、维护造成困难。也给课程的分发（出售）造成困难。特别是难以完成适合多种网络接入带宽的自适应内容发布。

②对于两个流式文件储存方式，将面临两个流的同步播出问题。他们的共同缺点是要求多媒体课件点播系统据有协调同步播出多个文件的能力。而对于有巨大文件数量的媒体，无疑要加重课件点播系统的负担。同时对课件点播系统提出了更高的要求，这将提高课件点播系统的复杂性和成本。

    我们的研制思路是创建以一个流式文件储存课程信息的系统。他将授课信息全部储存起来，包括：教师的授课形象、声音、计算机屏幕的所有内容、鼠标的全部活动、标记、视频展台的内容、黑板的书写内容、授课时播放的录像内容等。这是一种不丢失授课信息的媒体储存形式。

    由于使用单一的流式文件储存课程信息，没有媒体间的同步问题。这就大大的简化了课件点播系统的研制工作。同时由于文件数目少，这给系统维护带来了方便。也给适合多种网络接入带宽的自适应内容发布创造了条件。

（2）技术路线

由于课程媒体储存形式至关重要，研究和开发实时同步网络多媒体课件制作系统成为我们的首选目标。实时同步网络多媒体课件制作系统产生的课程流式文件，考虑要符合微软媒体流规范，因此可使用windows 2000媒体服务器进行分发。客户端使用媒体播放器进行点播或编制网页进行发布。同时使课件媒体具有高度的兼容性，持续有效性。进而达到实用易用性，经济性，易维护性，可发展性的研究目标。

（3）技术要求

目前授课的一般形式可分为：

①传统授课形式：使用黑板，粉笔，挂图。

②技术性授课形式：使用投影机，视频展示台，录象机，幻灯机等代替黑板，粉笔，挂图。

③多媒体授课形式：使用以计算机为主的电子教案，同时也使用投影机，视频展示台，录象机，VCD机等。

④课堂答疑，讨论。

⑤课堂实验，操作，演示。

⑥学术交流是一种特殊的授课形式，特点是不能在交流前得到演示内容的载体。如幻灯片，电子讲稿等。

以上六种授课形式在国内大量使用。由于受各种因素的影响，不能要求教师强制使用某一种教学形式，来适应实时课件制作系统的要求。相反，应开发一种适应性广泛的实时课件制作系统来适应教学的需要。课件制作系统应能满足以上六种授课形式的需要。它能在以上六种授课形式的场合实时同步制作出多媒体网络课件。

5  实时同步网络多媒体课件制作系统的实现
基于以上的研发设计原则，2001年，我们展开了对实时同步网络多媒体课件制作系统的研制和开发。并于2001年10月在小范围投入教学使用，效果良好。使用Windows 2000媒体服务器进行网上课程的分发，实现了网上课程点播。

实时同步网络多媒体课件制作系统实现的功能及技术指标：

（1）在以上六种授课环境中，实时同步制作多媒体课件。

（2）实时的将各种教学媒体合成单一的媒体流文件。

（3）可将鼠标在屏幕上的所有活动，实时同步的记录下来。

（4）码率：28k-1.5M。

（5）分辨率：640x480，800x600，1024x768

（6）实时网上直播。

（7）可移动、可改变大小的教师显示窗口，最大程度的提高屏幕的使用效率。

（8）支持课堂答疑，讨论。

（9）支持课堂实验，操作。

（10）支持课堂插播录象、VCD教材，并实时记录。

（11）使用与微软媒体播放器兼容的流格式，保证了课件的兼容性和技术寿命。             

（12）生成的课件可网上点播。

（13）具有版权保护机制。

（14）考场监督功能。作为附加的功能，本系统支持考场全程监视记录，可最多使用四台摄象机循环切换。

屏幕使用示意图见图1。

图1