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從多媒體教學的角度談校園網的建設規(guī)劃
從多媒體教學的角度談校園網的建設規(guī)劃 從多媒體教學的角度談校園網的建設規(guī)劃 [文章作者]董國強 [文章來源] 空軍第四飛行學院 本文從實現(xiàn)現(xiàn)代教育手段的角度出發(fā)，結合本人的網絡建設實踐，闡明了以多媒體教學為主的校園網建設與規(guī)劃需要考慮哪些問題，作者認為，基于多媒體教學的校園網建設與規(guī)劃，不是一個簡單的多媒體網絡教室的建設，而是一個涉及從規(guī)劃設計到工程建設實踐以及信息資源建設的系統(tǒng)工程。一般從以下四個方面入手：制定系統(tǒng)網絡建設規(guī)劃；構筑合理網絡平臺；確定功能實現(xiàn)手段；解決多媒體信息源。并對每一部分的內容從實用角度進行了較為詳細的闡述。 關鍵詞：多媒體、校園網、規(guī)劃、設計 網絡多媒體教學系統(tǒng)，是校園網信息化建設的重要內容之一，也是現(xiàn)代教育技術發(fā)展的主導方向，隨著互連網技術和網絡軟硬件技術的不斷成熟，網上實現(xiàn)多媒體教學的技術手段也在不斷發(fā)展，內容也日臻完善，從現(xiàn)代教育技術的發(fā)展方向出發(fā)，多媒體教學的校園網建設與規(guī)劃需要考慮哪些問題，是校園網建設者非常關心的問題，本文就個人對此談一下個人體會 。 基于多媒體教學的校園網建設與規(guī)劃，不是一個簡單的多媒體網絡教室的建設，而是一個涉及從規(guī)劃設計到工程建設實踐以及信息資源建設的系統(tǒng)工程。一般從以下四個方面入手：制定系統(tǒng)網絡建設規(guī)劃；構筑合理網絡平臺；確定功能實現(xiàn)手段；解決多媒體信息源。下面進行簡要介紹。 制定系統(tǒng)網絡建設規(guī)劃 校園網的規(guī)劃設計，是實現(xiàn)網絡多媒體教學的基礎環(huán)節(jié)。在規(guī)劃設計中，應該重點考慮以下幾個方面。 本院校特點，明確網絡多媒體教學的需求。 每個院校無論從專業(yè)構成上，還是從地理分布上都有自己的特點，對于多媒體教學功能實現(xiàn)的需求也不相同。因此，在校園網建設的規(guī)劃中，應明確具體的要求，以此作為制定校園網建設規(guī)劃的前提。但總的來講，在需求方面與一般的計算機局比，也有一些共性的需求可以借鑒。 利用Internet/Intranet技術組網，實現(xiàn)Intranet網的基本功能和服務，比如，WWW、FTP、E-mail等； 采用Web/Server或Clint/Server技術實現(xiàn)以下功能。視頻廣播、視頻點播、視頻會議、實時視頻監(jiān)控、遠程實時多媒體教學； 建設開發(fā)以下網絡多媒體制作使用環(huán)境：多媒體課件制作管理平臺、網絡多媒體教室、網絡虛擬實驗室等等 。 （參見附件1、校園網多媒體教學系統(tǒng)結構示意圖） 調查研究，掌握基礎規(guī)劃資料 在明確需求的同時，要通過調查研究，重點收集以下幾個方面的資料： 用戶分布情況：重點調查多媒體教學場所，辦公應用場所和實驗、實習室、教學樓的用戶分布情況。掌握各場所的信息點密度。 物理布局：通過調查用戶信息點的物理布局，為校園網的布線提供地理分布資料，便于合理確定校園網的主干、分支到桌面的布線方案，計算主干、支干網的流量。提供給方案設計者參考。并對需要重點實現(xiàn)的功能，提出具體詳細的技術要求。 用戶編制序列：用戶的編制序列是將來合理進行IP規(guī)劃、網段劃分、網絡配置和郵箱分配等技術規(guī)劃的依據。將來對重要多媒體教學、視頻傳輸場所的IP分配數(shù)量、網段用戶的歸屬、傳輸路由的確定有重要意義。 制定網絡工程建設方案 在明確需求的前提下，設計校園網的工程建設方案。方案應重點考慮多媒體教學的需要，通常情況下，滿足了多媒體教學的需求，網上的其它功能都可以得到充分的滿足。一個完整的校園網建設方案通常包括以下幾個方面的內容： 校園網的建設概述 其中包括建設的總體目標；實現(xiàn)的基本功能；網絡層次結構；標準與協(xié)議；IP、域名及設備命名規(guī)則；通信信道；設備選型原則等。 網絡工程建設方案 網絡工程建設方案中一般包括各期工程建設目標；網絡設計技術要求；主干網技術選擇；網絡布線方案；校園網拓撲結構；網絡設備選型；網絡操作系統(tǒng)選擇；工程建設實施計劃等內容。 4、應用系統(tǒng)開發(fā)和信息資源建設規(guī)劃 在應用系統(tǒng)開發(fā)和信息資源建設中，多媒體教學系統(tǒng)的實現(xiàn)，是其核心內容。一般應包括以下幾個方面： 網絡服務功能 主要用于開通WWW服務、FTP服務、E-MAIL服務和數(shù)據庫服務 應用系統(tǒng) 引進或開發(fā)以下應用系統(tǒng)。視頻廣播、視頻點播、視頻會議、實時視頻監(jiān)控、遠程實時多媒體教學。 建設開發(fā)以下網絡多媒體開發(fā)制作使用環(huán)境：多媒體課件制作管理平臺、網絡多媒體教室、網絡虛擬實驗室。 3）信息資源 主要是指支持多媒體應用系統(tǒng)運行的數(shù)據源。它主要包括視頻點播音像庫、多媒體課件、電子教材、電子題庫、電子圖書等。 構筑合理的網絡平臺 網絡平臺的建設主要由四部分組成：主干技術、網絡布線、系統(tǒng)平臺、設備選型。 1、主干技術選擇 采用具有高服務質量（Qos）的網絡主干技術。目前，校園網主干主要采用四種技術，F(xiàn)DDI、ATM、交換式快速以太網和千兆以太網。ATM和千兆以太網對于多媒體有較高的服務質量，但從性能價格比上看，千兆網已經成為構成網絡主干的主流技術，它有足夠的帶寬和交換能力，可以兼容異構網的接入，保留原有網絡建設投資，并滿足多媒體教學的需要。 網絡布線 網絡布線是在園區(qū)內建筑物間或建筑群內，布設網絡傳輸線路，在園區(qū)網建設中，要求布線系統(tǒng)均采用符合國際標準的綜合布線系統(tǒng)，園區(qū)網中采用光纖、雙絞線的混合布線方式。 考慮到多媒體信號的傳輸，在布線系統(tǒng)的設計上，網絡主干、分支到用戶端有足夠的帶寬。帶寬的計算可以采取由桌面帶寬、分支帶寬到主干帶寬的估算方法，估算的依據可以參見附件2：（常用網絡通信業(yè)務的帶寬要求一覽表） 鑒于目前千兆網絡已經廣泛地運用在校園網中的實際情況，考慮到發(fā)展的需要，主干采用千兆主干已經是發(fā)展方向。 需要說明的是，隨著網絡用戶的不斷增加，線路帶寬只能是越來越緊張，因此，應該留有足夠的余量。建議有30--50%的富裕量。 網絡系統(tǒng)平臺的選擇 構建校園網的網絡系統(tǒng)平臺通常有三種，UNIX、Netware和Windows NT 。 UNIX在支持應用服務器方面功能最強，適合在已有眾多的局域網的情況下整合構建校園網，由它構建的局域網性能可靠最好，能夠提供不間斷的長時間的正常服務，安全性強，幾乎不感染病毒。該系統(tǒng) 的缺點是，系統(tǒng)命令眾多、操作界面眾多，技術管理比較復雜。 Netware的操作命令酷似DOS，在DOS環(huán)境下的多媒體應用程序可以不加修改地進入網絡，具有多級容錯技術和安全保密措施，作為支持應用服務的系統(tǒng)則不理想。 Windows NT在應用服務器方面略遜色于UNIX，其內嵌的網絡功能使連網方便，管理方便，用戶界面友好，能與多種網絡系統(tǒng)互連，但其連續(xù)工作的可靠性較UNIX差一些。 用戶應該根據自己的應用情況，選擇合適的網絡系統(tǒng)。 4、設備選型 設備選型主要包括交換設備、服務器、路由器選型、為了在校園網上順利地實現(xiàn)多媒體教學，對設備的選型通常應該掌握以下原則。 交換設備 采用高速網絡交換設備；選擇同一公司的產品集成方案；與已有局域網的交換設備兼容；采用具有二、三層交換功能的系統(tǒng)配套網絡設備；有組播功能的靈活配置。 服務器 作為校園網的關鍵設備，服務器應該具備速度高、存儲容量大、吞吐能力強、性能可靠、擴展性強、連網和管理功能強等特點。 按照結構分為單處理機、多處理機服務器；按照用途分為網絡服務器、數(shù)據庫服務器、文件打印服務器和專用服務器。用于多媒體教學的服務器大多屬于專用服務器。 從多媒體服務角度考慮，主要應對WWW服務器、視頻點播服務器、視頻監(jiān)控服務器、課件庫服務器進行合理的選配。 WWW服務器：是網絡運行的核心服務器，通常兼作域名服務器、FTP服務器。訪問量大，根據學院規(guī)模大小，采用適合自己規(guī)模的服務器。通常，對于綜合性大學（3000-5000信息點）應該使用企業(yè)級的服務器。對于中型校園網（1000-3000信息點），可以采用部門級服務器和支持多CPU的頂級PC服務器。對于小型校園網（100-1000信息點）用戶，可以采用支持多CPU的頂級PC服務器。 視頻點播服務器：是用于網上用戶點播視頻節(jié)目的服務器，這種服務器要求速度快、容量大、可擴充能力強。實踐證明，目前視頻點播的速度瓶頸由兩個方面因素制約，一個是硬盤讀寫速度（請參照附件3，硬盤存儲介質所能支持的并發(fā)用戶一覽表），從表中看出，普通的IDE、SCIS，乃至磁盤陣列，所能支持的并發(fā)用戶最多不超過50個。為了解決這個問題，不同的廠家利用了紋理化技術研制出不同的點播軟件。有的軟件可以支持并發(fā)用戶達到300個甚至更多。由此可見，第二個瓶頸在于系統(tǒng)軟件本身；另外，服務器的內存容量要足夠大，條件允許的情況下可以考慮插滿服務器內存；硬盤速度要快、容量要足夠大最好采用磁盤陣列。就CPU的速度來說，普通頂級PC服務器可以滿足需要。實踐證明，對于點播用戶不多的局域網，利用速度較快、內存較大、硬盤較大的普通PC機做視頻點播服務器也是可行的。 視頻監(jiān)控服務器、主要用于連接攝像頭和遙控云臺，通過網絡連接，監(jiān)控重要的教學場所、進行網上廣播式的教學使用。一般情況下，監(jiān)控服務器所處場所環(huán)境較差，為了提高工作的可靠性，通常采用工控機進行視頻信號采集，做視頻監(jiān)控服務器使用，其配置要求不高（滿足監(jiān)控系統(tǒng)軟件要求即可），但要求可靠性要好，最好配備ATX電源和UPS電源，方便進行遠程啟動計算機，和維持系統(tǒng)正常工作。 多媒體課件數(shù)據庫服務器，主要用于存儲多媒體課件，實現(xiàn)網上多媒體課件的資源共享，目前，用于存儲管理多媒體課件的數(shù)據庫應用最多的是SQL Server和Lotus/Domino數(shù)據庫。這兩種數(shù)據庫要求服務器的內存要足夠大，硬盤空間也要足夠大，運行速度要求高，適合多用戶的訪問需求。因此，大、中、小型院校，應該配備企業(yè)級、部門級或多CPU的PC服務器。考慮到備份和發(fā)展的需要，應該留有足夠的內外存擴展空間。有條件的單位，還可以采用雙機熱備份和磁盤鏡像，以確保數(shù)據的安全和可靠性。 路由器的選型 由于目前中心交換機提供了二、三層交換功能，局域網內子網間的路由通過三層交換實現(xiàn)。路由器多用于廣域網的連接，有廣域網多媒體教學需求的校園網，在選擇路由器的時候，應該考慮其對于多媒體傳輸?shù)闹С�，如對于先進的服務質量（QOS）的支持。對多服務語音/數(shù)據集成的支持。 確定實現(xiàn)功能手段 基于瀏覽器的開放式的INTRANET網絡技術，為多媒體（超文本）在網絡上的傳輸提供了豐富的實現(xiàn)手段。也為諸多網絡多媒體應用系統(tǒng)的運行，提供了可靠的工作平臺，因此，建議要在校園網上實現(xiàn)多媒體教學系統(tǒng)，必須在開發(fā)利用網絡系統(tǒng)平臺本身的多媒體功能前提下，開發(fā)引進應用系統(tǒng)。 充分利用網絡平臺的多媒體功能 WEB server功能 WWW是信息檢索和超文本技術的結合，WEB服務器把圖文信息組織成分布式的超文本，并用信息指針指向存有相關信息的服務器，使用戶可以方便地訪問這些信息。這些信息可以是視頻、音頻、圖象和文本文件， 2）利用瀏覽器/服務器結構，還可以開發(fā)出用于師生雙向交流的專題討論組，在討論組中可以通過WEB界面?zhèn)鬟f文本、圖象、聲音文件 3）E-MAIL、FTP功能 通過開發(fā)簡單的操作界面，將通用的郵件收發(fā)程序嵌入到有關的網絡應用軟件中，也可以為雙向多媒體教學和交流，提供便捷的交互手段。 4）NETMEETING功能 NETMEETING功能是通用WIN98操作系統(tǒng)中攜帶的雙向視頻會議組件，利用這一組件，雙方可以通過攝像頭和麥克風，實現(xiàn)兩人之間的可視通話，它還提供了在通話同時的白板交流功能，具有典型的網絡多媒體教學功能。 應用系統(tǒng) 應用系統(tǒng)是實現(xiàn)網路多媒體教學功能的核心組成部分，通常，用于多媒體教學的應用系統(tǒng)由如下系統(tǒng)組成： 多媒體課件制作管理平臺 該平臺應該囊括以下幾部分內容：多媒體信息源及錄入；對視頻信息源的非線性編輯；硬件視頻壓縮與傳輸；動畫、圖文的制作與編輯；多媒體課件的制作與存儲；對以上內容的綜合系統(tǒng)管理。 網絡多媒體教室 網絡多媒體教室內，可以使教員、學員通過校園網或內部子網，實現(xiàn)教室內部多媒體課件的廣播、點播和師生間的雙向交流，多用戶同時調用多媒體課件庫中的電子讀物和課件， 網絡虛擬實驗室 網絡虛擬實驗室與以上具體的多媒體教室不同，學生在網絡上，通過計算機中的應用系統(tǒng)所顯示的實驗環(huán)境，進行各種模擬實驗系統(tǒng)可以自動判斷學生的實驗成績，虛擬實驗室的建設是通過網絡虛擬實驗室開發(fā)平臺來進行的，它要求開發(fā)人員具有較高的專業(yè)知識和開發(fā)水平，是多媒體教學手段的較高境界。 視頻廣播系統(tǒng) 該系統(tǒng)可以在INTERNET和INTRANET上提供高品質的 實時MPEG流技術。實現(xiàn)一點廣播，多點實時觀看的能力，無須添加任何視頻傳輸系統(tǒng)硬件，可以將錄象、電視節(jié)目乃至攝象機拍攝的內容通過計算機網絡傳輸，適應范圍廣泛，能夠實施于異種網絡環(huán)境。任何一臺聯(lián)網終端可以實時觀看播出的內容，它可以將錄象節(jié)目、教學講座、研討會等節(jié)目，通過校園網實時地傳輸?shù)铰?lián)網終端上。在視頻廣播的同時，可以進行節(jié)目錄制，供以后視頻點播使用。 視頻廣播系統(tǒng)與視頻點播系統(tǒng)可以無縫地集成，提供統(tǒng)一的視頻廣播和視頻點播用戶界面。軟件通常支持多個實況視頻流的選擇觀看能力，并提供非常好的基于WEB瀏覽器的WEB用戶界面。 視頻點播系統(tǒng) VOD（Video on demand）是今年來新興的傳媒方式，該技術是計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術、電視技術和數(shù)字壓縮技術等多學科、多領域融合交叉的產物，它可以使您根據自己的興趣，通過聯(lián)網計算機，自由地點播異地點播節(jié)目庫中視頻節(jié)目和信息，使可以對視頻庫內容進行自由選擇的交互式系統(tǒng)。該技術在校園網上的應用，無疑為多媒體教學提供了一種非常便利的手段。 解決網絡多媒體教學信息源 多媒體教學信息源是發(fā)揮網絡建設效益和實現(xiàn)網絡多媒體教學的關鍵因素和基礎條件。網絡建設的規(guī)劃、前期和后期，要對多媒體教學的信息源建設給予足夠的重視。 前期要有規(guī)劃。 高等院校的層次多、學科專業(yè)復雜，規(guī)劃多媒體基礎建設設施的同時，應該首先從公共基礎學科、專業(yè)基礎學科和專業(yè)課程的網絡多媒體課件作起。其次，在整合原有各部系局域網的同時，把其已有信息源統(tǒng)一規(guī)劃進全院資源建設與配置的范疇，從平衡數(shù)據流量、提高應用系統(tǒng)運行效率的角度，合理分布數(shù)據庫資源。第三，確定開發(fā)和引進信息源的建設手段。 中期要有開發(fā) 建立一套完善實用的多媒體開發(fā)平臺，是進一步建立的多媒體教學信息源的前提。多媒體開發(fā)平臺可以采用引進的辦法，也可以自行建設。關于多媒體課件制作管理平臺，應該包括的內容，在前面已經有介紹。通常，該平臺應該滿足對視頻點播素材、多媒體課件、電子教材、電子題庫、電子圖書的制作需求，對于網絡虛擬實驗室課件的制作，同樣需要與本系統(tǒng)配合緊密的開發(fā)平臺。 后期要有制作 開發(fā)平臺和多媒體教學應用系統(tǒng)具備后，課件庫的充實是一件長期不懈的工作。為了加快課件的制作進度，可以考慮適當引進已有課件，避免重復勞動。也可以師生共同開發(fā)制作多媒體 從多媒體教學的角度談校園網的建設規(guī)劃課件和信息源。 課件制作的技術問題 傳統(tǒng)的多媒體課件制作的手段一般有以下幾種： 利用VB開發(fā)的多媒體課件 利用ATHWARE開發(fā)的多媒體課件 利用DIRICT制作的多媒體課件 利用專業(yè)多媒體課件開發(fā)平臺，如“方正奧思”等 利用POWERPOINT 利用個人WEB技術制作 目前看來，以上制作的課件，可以直接在INTRANET內部網上運行的只有后兩種，然而，前三種技術制作的課件還不能很好地、甚至根本不能在現(xiàn)有的校園網上運行。利用POWERPOINT和個人WEB技術制作的的課件可以較好地在網上運行，但效果遠不如傳統(tǒng)的課件。因此，基于瀏覽器的多媒體課件制作，一方面可以積極地探索新的手段，另一方面，可以等待傳統(tǒng)課件制作技術可以向WEB課件平滑地過度后，再進行大規(guī)模地建設。也可以將傳統(tǒng)課件，集中管理在數(shù)據庫中，供用戶下載后在單機上使用。 董國強同志基本情況 董國強同志出生于1964年9月，大學本科學歷，畢業(yè)于空軍電訊工程學院，曾在陸軍參謀學院進修。歷任教員、參謀、圖書館館員、圖書館館長，現(xiàn)任空軍第四飛行學院教育技術中心主任講師，從事園區(qū)網規(guī)劃、設計和建設及管理、電化教學的技術和管理工作。 主要科研學術成果 特技難點動作練習器，軍隊級科技進步三等獎 《航空科技文獻檢索》河北人民出版社1993年出版 《圖書情報專業(yè)實踐與探索》軍誼出版社1998年出版 《軍隊院校參謀工作》軍誼出版社1994年出版 《空軍飛行院校圖書館現(xiàn)代化建設探索》文獻與研究，1996年3期 空軍第四飛行學院校園網建設方案 北空裝備部局域網建設方案 北空機營業(yè)務信息網建設方案 《軍隊建設圖片庫》研制與開發(fā)。軍網1999年重點數(shù)據庫建設項目。
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