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摘要:随之信息化教学的快速发展,多媒体技术已经全面融入学校的课堂教学中,推动了传统教学模式的深刻变革。当前,国家级教学资源库的建设已经全面启动,高校应该紧跟形势发展,建设和利用好丰富的教学素材资源,为教学和科研提供支撑服务。本文就多媒体录播系统在高校信息化教学中的应用进行了研究,将智能录播系统应用在高校教学中,以便可以更好的满足教学改革的要求,将信息化更加深入的融合到现代化教学中,希望为当前新媒体环境下的精品课程录制手段提供了一些建设思路。
关键词:多媒体,录播系统,信息化教学,教学改革
Research on the Application of Multimedia Recording and Broadcasting System in College Information Teaching
ZHANG Bin1,DU Wanjun2,SUN Ziqiang3,MEI Tianle3,SHANG Suiming3
(1.Graduate School of Shandong University of Science and Technology,Qingdao Shandong 266590;2.School of Art,Shandong University of Science and Technology,Qingdao Shandong 266590;3.School of Mathematics and Systems Science,Shandong University of Science and Technology,Qingdao Shandong 266590)
【Abstract】:With the rapid development of information-based teaching,multimedia technology has been fully integrated into the school classroom teaching,promoting the profound reform of the traditional teaching mode.At present,the construction of the national teaching resource bank has been started in an all-round way.Colleges and universities should closely follow the development of the situation,build and make good use of the rich teaching material resources,and provide support services for teaching and scientific research.In this paper,the application of multimedia recording and broadcasting system in information-based teaching in Colleges and universities is studied.The intelligent recording and broadcasting system is applied in college teaching,so as to better meet the requirements of teaching reform,and more deeply integrate information into modern teaching,hoping to provide some construction ideas for the recording means of high-quality courses in the current new media environment.
【Key words】:multimedia;recording and broadcasting system;information-based teaching;teaching reform
0引言
信息化环境下,传统的教育教学改革和管理模式不断创新,信息化已成为高校深化教学改革、培养新型人才、提高管理水平的必然要求。随着信息化社会和知识经济时代的到来,现代科技正以前所未有的方式影响着社会的一切领域[1]。以多媒体计算机、网络为代表的信息技术向教育领域迅速扩展[2]。当前,传统教学已经不能满足教育方式多元化的需要[3]。多媒体高清录播平台正是基于这一点应运而生。但是传统的教育资源视频录播系统存在或多或少的问题[4],如:课堂录像需要经采集和压缩编码,而且还需要后期编辑,缺乏时效性,传统教学录像制作过程中摄像机需要在老师、学生和课件之间来回切换,造成教学资源信息记录不全的问题[5]。因此,开展对多媒体录播系统在教学实践应用中的研究已经成为一个新的研究课题。
1多媒体录播系统在教育教学方面的应用
传统的录播系统,其图像采用单机移动式跟踪方式,画面晃动明显,场景单一,录制清晰度不高,只能单流录制,后期编辑加工存在很大难度,无法满足精品课程等的申报要求。因此,每次申报上一级评审的教学录像均采用人工录制方式进行,需要至少4-5个人同时跟拍同一节课,还需进行复杂的后期制作,制作效率极低,每周最多只能完成十几节课的制作工作,无法满足大量精品课程制作需求。我校自主研发的全自动高清智能录播系统采用智能图像定位技术,可以根据需要随时划定画面切换触发线,画面切换无需人工干预。教师上课时,可以在讲台上自由行走,系统会自动进行机位切换,始终保持教师在当前画面的中心位置,画面切换时无跳跃和卡顿现象,录制视频自然、流畅,清晰度高。传统的PPT大多采取摄像机直接录制,由于投影PPT亮度远远高于教师的亮度,导致PPT与教师亮度对比太大,若要保持PPT清晰,录出来的教师图像就太黑,若要保持教师图像亮度,PPT就不清晰。但采用独特的教师PPT底层实时合成技术,生成的课件PPT清晰度远远高于传统录播的质量。
高清全自动录播系统具有高度集成、易维护、低成本的特点,如:以软件为核心、通用环境的智能录播系统,升级简单,享受免费功能与性能升级服务。集导播、自动定位、自动跟踪、录像、直播、互动授课于一体,升级方便、维护和实施简单、建设成本相对较低。采用通用的音频、视频设备等外部设备,易购易维护。多通道、高性能、接口丰富:系统并行构架设计、支持硬件加速,结构简单、性能稳定。系统支持八通道高清,同时支持通道图像拼接与叠加,适应不同的应用需求。支持1080P、1080I、720P、D1、VGA图像分辨率,支持SDI、HDMI、VGA、AV、DVI、S端子、YPbPr视频接口。导播模式、跟踪模式、特效功能丰富:支持手动、自动、半自动导播模式。支持单机位随动跟踪、双机位跟踪、高教多机位跟踪模式,适用不同的教学应用环境需求。支持十六类特效模式、支持实时与预备字幕、支持台标。导播输出丰富、应用广泛。录像支持电影模式、资源模式、单流多画面模式录像。直播支持跨平台(Windows、iOS、Android)直播、支持FMS服务器多流转发直播。支持导播视频独立输出到第二屏投影或大屏,适用学术厅、教育观摩、会议厅、导播至第三方系统应用。互动授课支持录播的同时,与远程互动授课。由于采取了独特的教师机定位技术,能够完全模拟人工摄像效果。录制的画面都是事前工作人员或教师预先设置好的构图,PPT和教师板书录制完整,避免出现PPT或板书录像不完整的现象,造成学生无法看清板书或PPT。资源平台支持排课、排课信息与录播同步。支持多录播教室、多频道直播。支持多录播教室录像文件自动同步到资源平台。自定义科目、年级、班级等分类,支持教师、学生和管理员用户角色。支持跨平台(Windows、iOS、Android)点播。界面简洁、可视化定位分析、操作简单。分层式界面设计,简洁、操作简单。可视化定位分析与点图自动定位,直观。
采用本系统后,学校精品课程制作质量和制作效率明显提高,智能录播教室可以在无人值守状态下,实现满负荷排课录制,工作人员只需进行必要的文件整理和片头片尾加工即可完成一节课的制作,完全符合上级评审要求,每年可完成几千节高水平精品课程的录制任务。应对教育厅组织的教研公开课录制,课堂教学实时同步直播,对学校精品课程或名师授课进行视频网络直播,解决如下应用需求:同步课堂:通过网络平台,在线直播教师上课,供学生异地实时学习,同步听课:以网络直播代替微格教室,供教师异地实时听课。
1.1优质教学视频资源管理
采用独特的基于“龙芯(中国芯)”的多媒体底层高效编解码技术,编码效率较传统录播系统提高五倍以上,传统录播系统为了对四路高清视频(1080P)进行实时编码、切换和定位,至少需要两台双路主机(共四颗CPU),且CPU负载超过80%,我们实现更多的功能,八路高清视频(四路实时高清+VGA+三路虚拟高清视频)只需一台单路主机(一颗CPU),且CPU工作负载低于35%。极大地降低了成本,减少了故障。
对优质课例进行录像并自动上传到服务器,建立完善的优质教学视频库,解决如下应用需求:(1)课例研究:通过网络教学课例视频点播,供科组进行课堂教学研究讨论,(2)教师指导:观看某教师的教学视频,对任课教师进行分析和指导,(3)学生复习:学生按需点播某知识点的教学视频,进行预习或自主学习。对于传统多人手操作录播,如使用自动跟踪录播可把人手解放出来实现一人操作。
1.2精品课程建设
广泛适用于学校精品课程的建设,扩大了优秀课程获益学生的范围,为教师参加课程比赛提供技术支持。师范生的培训,促进教师创新教育:在许多师范类院校和专业技术培训的学校实现学生教学技能有效的快速提高和训练阶段的实时矫正,具有训练目标明确、训练方法先进、反馈及时、有利创新等特点。新教师上岗往往比较难以驾驭课堂,业务能力较差,可通过自我录制快速提高业务能力。老教师也可以通过对一节课的效果进行自我评价,设计更新颖的课堂。教学观摩和班级听课,并进行教学资源建设实现在很多的中小学日常的年级教学交流中,不用到教室听课,直接在网络上进行教学观摩和听课,并录成教学资源提供给学生进行课后复习,家长阶段性的了解小孩在学校的学习情况。
远程教学需要。学校不断扩招,分校间有一定的距离,教师要跑多个分校,浪费大量的时间,采用录播系统的远程教育系统,可以像在现场进行教学那样,教师可以直接给学生授课,回答学生的提问。
1.3录播系统技术指标
系统通信采用VISCATM协议:具有录入、编辑、直播等系统。系统要求在不同场地移动使用,不局限于某个固定的教室,设备使用必须具备这样的灵活性。视频录制完成后,可用编辑软件对视频文件即时编辑优化:编辑软件操作简便、功能完善可以用最短的时间获得高质量的优化视频资源。标配系统生成的画面通透性极佳,像素:1080P、720P,高清视频效果,音频频率响应:50Hz~20kHz。系统实现VGA画面与视频画面切换,分别用于教学场景摄录,学生场景摄录。系统支持全自动的录播方式,即可以在后台无人协助的情况下,系统自动完成老师视频、学生视频、教师计算机VGA文件等录制,系统同时也支持人工干预功能,系统的录播操作即可以由管理员在主控室控制,也可以由教师在讲台上控制。录播系统主控室设备通过网络能对所有录播教室的录播主机进行管理,对主摄像机的上下左右摇动及变焦等控制,使用了系统扩充模块后可以实现教学直播、点播,网络资源上传、下载、资源管理等功能。
录播系统部分代码如下:
MethodImp(Long)CMClient::SendVideoData(PByte pData,ULong nLen,UChar uLevel)
{
//是否记录本地视频/音频
if(m_bIsRecording==true&&_can_record_ user(UserID())&&(m_recordMode!=2&&m_ recordMode!=3))
{
CBuffer buf(nLen+sizeof(SMPDataPack));SMPDataPack*pDataPack=new(buf)SMP
DataPack(UserID(),MeetingID(),MPC_VideoData);pDataPack->uLostLevel=uLevel;pDataPack->uPkgVer=0;
memcpy(pDataPack->abData,pData,nLen);pDataPack->uDataLen=nLen;
m_recFile.Write(UserID(),(PByte)pDataPack,sizeof(SMPDataPack)+nLen,2);
}
//网络发送视频数据
if(m_requestMap.RequestCount(MPC_ VideoData)>0)
{
m_mpc.SendData((PVoid)pData,nLen,MPC_ VideoData,uLevel);
}
else
{
//P2P IKT发送视频数据
ULong nCount;
if((nCount=m_requestAdminMap.RequestCount(MPC VideoData))>0)
{
ULong*pIDs=new ULong[nCount];
if(pIDs)
{
if(m_requestAdminMap.GetRequestUserID(MPC_VideoData,pIDs,nCount)==nCount)
{
CBuffer buf(nLen+sizeof(SMPDataPack));
SMPDataPack*pDataPack=new(buf)SMPData Pack(UserID(),MeetingID(),MPC_VideoData);
pDataPack->uLostLevel=uLevel;
pDataPack->uPkgVer=0;
memcpy(pDataPack->abData,pData,nLen);pDataPack->uDataLen=nLen;
for(ULong i=0;i<nCount;++i)
{
SendP2PCmd_Ikt(pIDs<i>,(PByte)pDataPack,
sizeof(SMPDataPack)+nLen,4);
DbgPrint("P2P Send%u To%u Len:%u Time:%urn",UserID(),pIDs<i>,nLen,GetTickCount());
}
}
delete[]pIDs;
}
}
}
return 0;
}
2结语
进入新时代,开发和应用信息技术成为整个教育教学改革和全面推进素质教育的“制高点”和“突破口”,也影响着人才培养方式的变革。教学资源共享建设是高校教学改革的基础,教学信息资源共享促进了高校优质教学数据库和教学辅助数据库的形成,在人才培养方面起到了积极的促进作用。本文介绍了多媒体录播系统的功能建设以及在高校教育教学中的应用,将多媒体录播系统引入教学实践,优化教育过程和教学模式,提高了教育教学质量,推动了高等教育优质信息资源库的构建,满足了当前教学、科研及师生发展的需要,希望能够对其他兄弟院校教学信息资源库建设提供帮助。
参考文献
[1]王青霞,李政峰,赵强.应用型本科院校精品课程录播平台的搭建研究[J].电脑知识与技术,2016,12(11):187+191.
[2]陈振宇.大学校园多媒体录播教室建设与应用研究分析[J].无线互联科技,2015(23):70-72.
[3]卜晓霞,张盈盈,郑晓哲.基于Web的多媒体录播系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程,2015(6):103.
[4]郑晓哲,卜晓霞,张盈盈.多媒体录播系统的设计与实现[J].计算机光盘软件与应用,2015,18(1):245-246.
[5]刘超.基于网络的多媒体录播系统的设计与实现[J].硅谷,2014,7(9):55-56.
[6]周剑华.基于智能图像跟踪定位的录播教室系统设计与实现[D].兰州:兰州大学,2018.
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