远程实时教学技术方案的比较与实践

　　摘 要：进入21世纪以来，随着多媒体和信息技术的不断发展，远程交互教学模式已成为现代远程教育的一种发展趋势。通过比较法、实验法、讨论法等方法对远程交互教学系统技术方案进行了研究和总结；进而在自动录播教室的基础上，围绕着该系统的关键环节完成了其整体的设计与实践，形成了一套具有代表性的可操作的建设技术方案；并结合当前的技术现状提出了此系统今后发展的方向。
　　
　　关键词：远程交互教学；技术方案；研究与实践。
　　
　　随着教育信息化的进程以及多媒体技术的发展，现代远程教育已经成为当今教育教学必不可少的手段之一。现代远程教育的主要模式有两种。一种是利用网络教学平台提供各种丰富的教学资源对学习者进行线上非实时的异步教学。这种方式充分打破了时间、空间的限制，使学习者能够随时随地的获取知识，特别是近些年兴起的MOOCs教学方式，学习者通过它不仅能够实现单向学习的目的，还可以获得更多交流、指导等[1].当然缺乏实时性和面对面的交互是这种模式的最大弊端。另外一种是通过网络等通讯方式实施远程面对面的交互式教学，这种模式有效地弥补了上一种模式的缺憾，使得远程教育更加有立体感，为学习者提供了更好的学习环境。此种方式对于多校区高校来说尤为重要，为学校集中优质资源和扩大受众面提供了重要支持，并节省了大量人力、物力资源[2].
　　
　　实现远程交互教学的方法以及手段多种多样，但大多数情况仅限于小规模的尝试，而且功能较为单一、质量不佳，显然对于学校教学来讲无论从功能和性能上都有很大的欠缺。因此，随着教育信息化的发展，利用现有基础条件构建一套适合学校进行远程交互教学的系统方案是提升学校教学品质的有效手段。
　　
　　1 实现远程交互教学技术方案的目标

      实现远程交互教学需要具备三方面的基础功能：一是单向的实时远程直播功能，二是双向的实时远程互动功能，三是远程实时交互教学过程的录制功能。只有达到这3个功能才能称作真正的远程交互教学系统。
　　
　　除去上述3个基础功能外，在系统技术方案研究及建设过程中，我们还需结合各自学校的信息化建设的情况，合理整合现有资源，避免重复建设。同时其方案应充分遵循课堂教学规律和视频录制规范，并为后期开发和研究提供可操作的空间。
　　
　　2 实现远程实时教学技术方案的比较

      通过对市场主流相关系统的调研以及有相关建设经验高校的走访，并且进行了相应的研究及总结，能够实现上述远程交互教学功能的技术方案主要有3种。（1）以视频会议系统为基础的远程教学交互解决方案。（2）视频会议与传统录播系统相结合的解决方案。（3）自动录播系统双向直播的解决方案。以上3种方案各有各自的特点，以下是对它们的具体分析。
　　
　　第一，对于目前市场上能够实现教学实时交互和录播功能的产品多数都是以视频会议系统为基础而发展出来的。视频会议系统发展至今已经拥有较为成熟的技术方案，稳定性高是其最大的优点。但由于此类解决方案沿用了大多数的视频会议系统的特点，因此，无论在系统架构、互动触发机制以及画面呈现方式等方面都是针对会议，并非针对教育场合的应用，在适应教学规律方面较差。此外传统的视频会议产品价格昂贵，特别是MCU动辄几十万元甚至上百万的价格因素阻碍了其产品在教育行业进行大规模应用。
　　
　　第二，视频会议与传统录播系统相结合的解决方案，此方案的组成结构也主要是由录播系统和视频会议系统组成。录播系统负责教室端信号的采集及录制和直播，视频会议系统负责音视频的远程交互。其最大的优点是两套系统各司其职，互不影响，在保障课程录制和直播的同时又完成了教学的互动功能。但由于是拼凑起来的系统，因此在系统管理方面只能对两个单独的系统进行操作和管理。由于互动功能是由视频会议系统提供的，因此，方案一中的问题依旧难以解决。
　　
　　第三，自动录播系统双向直播的解决方案是利用自动录播系统中的直播功能实现互动，即互动教室和主讲教室分别通过各自录播系统观看对方的直播画面。显然这种解决方案更加容易实现，也更为节省资源和方便管理，但在声音、延时、多点交互等方面都无法正常保障实时教学的过程。
　　
　　据此，将3种实现远程实时教学的技术方案进行对比（见表1）。
　　

　　
　　3 远程实时教学技术方案的实践

      随着教育信息化建设进程的不断推进，大部分高校都具备了相当规模的具有自动导播和跟踪功能的多机位录播教室，它们为远程交互教学的方式提供了基本的前端采集设施，我们只需在此基础上增加相应的少量用于交互的设施即可（如交互控制系统、反馈抑制器、显示设备等）。对于远程交互教学来说，教学中音视频的远程交互效果是决定其是否能够满足需求的基础条件，而对于是否能够达到这个基础条件又取决于三方面的设计，它们分别是触发机制、显示模式、操控方式。
　　
　　3.1 触发机制的设计实践
      对于远程教学系统中的触发机制是指为能够达由正常的远程教学模式到建立远程交互状态的模式而进行触动的某一事件的过程。只有建立良好稳定的触发机制才能保障在远程实时教学中的交互过程得以顺利进行。大多数远程交互教学类的系统都沿用了视频会议系统的触发机制，它们一般是采用主讲控制、管理员控制、自动轮询以及语音激励等几种方式。这些触发机制的前提是需要有一定的规律性，而这种规律是事先确定好的，对于教学来说，大多数情况是不确定的，随机性比较大，因此上述这些触发机制就不太符合要求了。
　　
　　远程交互教学系统引起触发动作的两个对象分别是主讲教师和远程学生。对于主讲教师而言，由于对象单一，他的触发机制一般为主动控制即可，即通过触动相应按钮达到与某交互对象进行远程交流状态。对于远程学生而言，由于对象众多，上述方式显然不能满足要求。经过研究分析，触发机制的设计需要达到两方面条件：一方面远程学生发起的交互请求必须由学生自主完成，不能由管理人员再进行干涉；另外其触发过程必须是在稳定准确的基础上进行的。