信息技术条件下的学科资源建设与研究

信息技术条件下的学科资源建设与研究——流媒体技术对教育的影响湖北省沙市中学康庄一、流媒体技术的定义流媒体技术（Streaming Media Technology）是为解决以Internet为代表的中低带宽网络上多媒体信息（以视音频信息为重点）传输问题而产生、发展起来的一种网络新技术。

采用流媒体技术，能够有效地突破低比特率接入Internet方式下的带宽瓶颈，克服文件下载传输方式的不足，实现多媒体信息在Internet上的流式传输。

1．流媒体的概念"流媒体"的概念包括以下两个层面。

其一，流媒体是计算机网络（尤其是中低带Internet／Intranet）上需要实时传输的多媒体文件，比如声音、视频文件。

在传输前需要压缩处理成多个压缩包，并附加上与其传输有关的信息（比如，控制用户端播放器正确播放的必要的辅助信息），形成实时数据流。

数据流最大的特点是允许播放器及时反应而不用等待整个文件的下载。

其二，流媒体是对多媒体信息进行"流化"处理，是一种解决问题的方式，可以使视频等对实时性要求严格的多媒体文件在Internet／Intranet上在既无下载等待需求又不占用客户端硬盘空间的情况下保证实时播放。

目前Internet上比较流行的流媒体有 RealNetworks的Realmedia、 Microsoft的Windows Media以及Apple公司的Quicktime，它们包括不同的媒体内容，具有不同的流格式（Streaming Format），都有专用的播放器。

以目前网上最常见的 RealMedia为例，其中包括 RealVideo、 RealAudio、 Re－alFlash（RealNetworks公司与Macromedia公司新近合作推出的一种高压缩比动画格式），专用播放器是 RealPlayer。

传输过程中通过 MIME （MultiPurpose Internet Mail Ex－tensions，多用途邮件扩展）识别流媒体类型。

2. 流媒体技术体系的关键技术--压缩编码技术压缩编码技术是流媒体技术体系中的关键技术。

经过压缩编码的，即先将文件数据进行解压缩，再重新进行数据位的编排，如图1所示：压缩编码的基本原理是采用一定的编码方式，将文件的数据结构进行重组，一方面，去掉一些重复或占而不用的空间，以达到减小文件尺寸的目的；另一方面，将文件分成压缩包，形成数据流，将原有的多媒体文件转化为具有流格式的流媒体。

例如， Microsoft采用 MPEG4视频压缩编码算法，能够基于视频内容编码，生成ASF格式流媒体，同时支持多带宽、高带宽视频压缩编码，可以针对不同的网络环境生成包含几种不同传输速率数据流的视频流，为高级流技术的运用提供了可能性。

3．流式传输以视频文件为例，压缩处理后的视频文件被分成一些小片段（CliP），当用户端发出请求后，由服务器向用户端连续、实时传送这些小片段，用户端利用解压设备（播放器）对压缩过的视频片段解压后进行播放和观看。

在用户端播放小片段之前，这些小片段已经存入用户机的内存，而在播放前一片段的同时，后续片段继续在后台从服务端以稳定的速率向用户端发送，不影响前台播放，所以理论上播放前的延时主要是由于接收、处理第一片段引起的，一旦开始播放就能保证连续性和稳定性，视频片段很小，用户机能够即时反应，延时就比文件下载方式下的延时小得多，而且不占用用户机的硬盘空间。

服务端编码工具可以对同一多媒体数据按多种压缩比率进行编码，同时生成适应不同网络带宽需求的多种传输速率的数据流，并集成在一路多媒体节目流中，当播放器连接到一个能提供多速率数据流的节目流服务器时，服务器会自动诊测该播放器的连接速度，并按该速度提供节目流中与之匹配的数据流。

当播放器的网络连接中出现数据包丢失现象时，服务器就会转向发送更低带宽的数据流。

转向低带宽数据流会导致节目质量一定程度的下降。

虽消除了抖动但需重新连接等不足。

当播放器的连接速度上升后，服务器又会自动转向提供更高带宽的数据流，而且这中间的转变过程是瞬时完成的，节目的接收没有中断或间隔。

因此，尽管用户接收的是同一个多媒体节目流，但由于他们各自的网络环境不同，理论上的播放效果并不一样。

二、流媒体技术对传统教育的影响1、传统教育教学系统是由教师、学生和教材三个要素构成。

如果说，采用现行的传统体制、内容、方法和设施还能够维持培养信息时代所需的“听、说、读、写、算”方面的基本能力的话，那么它们在培养学生的“支配资源，使用信息，掌握新技术，运用系统方法和与人合作”的广泛能力方面是难以获得成功的。

首先，培养广泛能力所要求的教学资源发展、更新得很快，我们根本无法用传统的教学模式对它们进行加工和处理，甚至没有哪一个课程设置的决策人能够来得及将这些资源全部认真地考虑过。

学习资源更加丰富,学习形式更加多样,学习时间的安排更加灵活,这些都无法通过传统的教育来实现。

学习的终身化，教育的终身化对于传统教育更加无法实现。

其二，广泛能力的核心是问题的综合思考，是非线性的(按层次或网状的)组织信息和处理信息的能力。

这与我们大家熟悉的直线的、注入式的、从头讲到尾的教学方法和教学模式是不相适应的。

它更需要“发现学习”、“互助学习”和通过完成实际项目来学习。

而日新月异的流媒体技术提高了教育的开放性、灵活性和选择性。

其三，“支配资源，使用信息，掌握新技术，运用系统方法和与人合作”的能力只有通过学习者与教学信息，与各种新技术，与合作伙伴的相互作用，相互交流，相互反馈才能获得。

这就需要一种双向的、交互的、针对性很强的教学模式。

（交互性强）其四，广泛能力的培养所涉及的教学媒体已不再仅仅是我们的教师所熟悉的印刷媒体，它需要使用和掌握以计算机为核心的多种媒体和视听装置。

在教学过程中，无论是使用哪种媒体，教师们都需要了解和掌握它们各自的信息表达功能和特点，并能够根据不同的媒体来进行恰当的教学设计，才能取得良好的教学效果。

如果只是购置新的媒体和新的设施，不进行相应的教学模式的变化，而把它们纳入旧有的教学模式，那不但难以发挥新媒体的效果，甚至可能达不到原有媒体的教学效果。

2、流媒体可以省略制作课件软件的操作麻烦尽管多媒体课堂具有很大的吸引力,但是目前制作课件的软件像frontpage、dreamweaver、authorware、powerpoint等这类软件制作课件要耗费大量的时间,教师们要花大量的精力和很长的时间来开发课件,延误课程的及时更新,而且不适合进行视音频、讲义的同步处理,不适合制作视音频。

而在流媒体技术教学课堂中，教师直接面对摄像头，能直接使用流媒体技术的字幕展示、标题展示功能，从而省略了课件制作的麻烦。

三、流媒体技术对远程教育的影响以网络技术为基础的现代远程教育系统主要由同步远程教学和异步远程教学两大部分组成。

同步远程教学是模拟真实课堂教学方式而形成的双向实时交互式的网上教学，将教师授课内容及教学情景实时传送到学生端，同时学生在远端可以回答教师提出的问题或向教师提问，教师在授课时可看到学生端的全貌。

异步远程教学则采用基于网络技术的多媒体教学平台，将教学课件或信息存入信息服务器中，学生可通过网络接入多媒体教学服务网，以点播方式进行课件的下载。

流媒体技术对远程教育的影响表现在以下几个方面：1、流媒体技术有效地解决远程教育中存在的不足。

虽然国际上已经开始制定有关远程教育的技术标准,并预计在未来5年内,我们将看到服务于远程教育的各种通信产品和网络设备的巨大发展。

但是现有的远程教育并不能提供及时的和个人之间的交互活动,学生们只能通过现有的网络答疑系统,在上面留言或发Email、传真等与教师联系。

采用流媒体技术将有效弥补网络课堂的这些不足，实现了网上实时内容的同步传输和播放，利用“带有控制的视频流”技术和高性能的视频文件系统技术，提供在线的高质量的视频观看、课程讲座，从而可建立教师与学生、学生与学生之间的实时交互。

使用流媒体技术的远程教育最终将发展成以互联网为中心的学习和教学的典范,将提供更丰富的、交互性的模型。

2、采用流媒体技术能提供丰富的教学模式。

将能够在再现传统教学中教师的讲解和对课程的说明场景的同时，增加黑板功能的powerpoint讲稿,以及针对这些内容来索引标题区域,还可以根据需要自由切换学习的课程章节。

由于支持流式技术的多媒体文件不需要全部下载就能观看,点播延时大大缩短,不需要很大的缓冲区,对网络带宽的要求下降。

流式技术采用较高效的压缩编码如MPEG4等,提高了网络传输视频的质量,即使学员们在离教室很远的地方上课也有身临其境的感觉。

采用流式技术,把流式视频、音频加入答疑系统将提高它的完整性和交互能力今天的流式技术将提供更多机会,使得远程教育节目在任何时间任何地点传播,下一代的技术将超越现在的技术,扩展通信范围,特别是实现无线通信传输。

远程教育的三种对话模式:①学生和教师之间的对话;②学生之间的对话;③学生与学习资源间的对话,例如辅导教材、书本等。

流式技术的发展将有效地加强这3方面的对话,提高学生和教师之间的交互性,表现在以下几个方面①来自任何地方的学生可以同步或不同步获取教师随堂上课内容;②一对一或者一对多地在线讨论,包括学生与教师进行的桌面会议;③同步或者不同步的学生之间的视频会议和在线学习讨论,实现学生之间的项目合作;④建立在世界范围内的虚拟宿舍聊天室;⑤使用电子教程,察看相关的研究资料,寻求问题的有效解决方案。

3、提供方便的课件制作工具。

以前在制作流媒体文件时除了设计HTML网页外,还要精心设计SMIL (SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage)文件,SMIL是一种类似于HTML的标记语言,可以描述演示的实时行为、屏幕上演示的版面以及协同媒体之间的超链接,可以演示流式视频、音频、图像、文本等多种类型的多媒体文件,允许在一个同步多媒体演示中集成一系列的独立多媒体对象。

利用SMIL语言可以同步多个基于Stream的多媒体对象,工作极其繁重。

采用流式技术制作课件的软件,大大节省了课件的编辑时间,使用这种软件只要连接上摄像头,就能直接把教师的授课内容传给学生,或者先录制好教师的授课内容,然后用该软件进行同步编辑,不需要写HTML网页和精心设计SMIL文件和用Vbscript,Javascript编程。

这类软件操作简单,只需要进行几种网页框架选择,就可以选出自己希望设计的网页基本框架,使得教师能把大量精力用于课程的研究,从而提高课程的质量。

从上面的这些方面可以看出,在远程教育中使用流媒体技术有着巨大意义,它不仅能够有效传播教育机构编著的教程,而且能够接受来自学生方面对这些教程的反馈信息,为他们提供丰富的交互性环境。