网络教学系统解决方案

一、网络教学系统设计概述

1 需求分析
　　从广义来讲，凡是在教学过程中运用了网络技术的教学活动均可称之为“网络教学”，无论你是通过网页发布教学内容；通过电子邮件与学生交流；通过网络传递视频信息，将一堂课以多种方式共享给另外一个或多个课堂的样式；以及基于网络的任何形式的教学广播等等都属于“网络教学”。
　　智能化是多媒体网络教学向深层次发展的客观要求。尽管多媒体网络教学迅速发展，大量多媒体课件和多样化的教学模式被开发使用并取得较好成果，但人们在开发使用中发现，这些系统始终存在一些缺陷：操作过于繁琐，系统不够稳定，网络教学过程不够协调，教学方式不够灵活，实际达到的下过不佳等等。因而需要未来系网络教学系统能够做到：
　　1．能够非常方便快捷的对整个系统进行操作。一般整个系统中与教育相关的部分都称之为网络教育资源，包括环境、信息和人力三大资源。为了能够设计有效的网络课程，实施有效的网络教学，便捷的操作是非常重要的。
　　2．能够稳定可靠的长时间运作。教学是一个长期的过程，这就要求整个系统设施都能够经受长时间稳定可靠运作的考验。同时，拥有一套可行的突发事件处理方案。
　　3．总控中心和各多媒体教室能够完美的统一和协调工作。其中，总控中心负责整个系统的宏观控制，同时，各多媒体教室能够根据自己的需要选择恰当的教学方式，两者任何时间均能够协调工作。
　　4．灵活的多样化媒体表现方式的接入。如教师能够非常方便的使用自带的优盘、便携机等接入整个系统进行各种媒体演示等等，同时，方便教师不断积累教学经验，并能针对具体情况及时调整系统的教学策略等。
　　5．充分考虑对整个教学效果的提高。在整个网络教学系统的建设中均要能够考虑考虑到实现友好和自然的人机对话，方便教师对未预期的提问和错误能给出合理的反馈操作，学生能够非常方便的表达自己的思想等等。
　　这样的系统实际上就是智能化的多媒体网络教学系统。基于网络的多媒体教学系统应以智能化网络和多媒体技术为基础，当前，多媒体网络教学系统的研制和开发已成为网络教学应用领域中的一个重要的前沿课题。
　　诸多资料表明，建设这样一个现代化的网络教学环境，面对复杂的教学软硬件资源，必须有一套有效的网络控制系统，才能使得整个系统能够有序化的工作，事半功倍，真正达到建设网络教学系统的目的。

2 系统概述
　　随着近几年教育的不断发展，新建校区和大学城如雨后春笋般发展起来，多间至数十间多媒体教室的集中控制和管理将成为学校多媒体教学进一步发展的方向。
　　思美特网络融合控制系统彻底解决了以往中控系统的先天缺陷，通过网络主机充分实现多间教室的集中控制和后台管理功能，同时思美特控制系统能够与其他如安防、办公以及教务等子系统无缝集成，全面支持网络教学的各个环节，充分利用现有教学资源，为网络教学提供一体化解决方案。同时，思美特网络教学系统为“数字校园”建设提供了强大的技术手段。

3 系统设计原则
　　1、先进性原则
　　系统设计、施工和设备选型遵循先进性原则，能够使多媒体网络教室的建设与学校其他系统的建设在技术平台水平上保持相对的时代同步性，以保障系统的生命周期尽可能地延长；以保证与现有或在可以预见的将来可以采用的设备相兼容。
　　2、资源共享性原则
　　网络教学系统的实质是通过网络教育信息资源的传输和共享来实现教学。建立在网络基础上的多媒体系统，把多媒体技术与网络通信技术紧密结合，大大扩展了单机多媒体系统的功能。它不仅具有各种媒体信息处理和人机交互功能，更重要的是它实现了网上多媒体信息传递和多媒体信息资源共享，形成了一种最理想的多媒体网络教学环境，代表了多媒体教学应用的最新发展和必然趋势。
　　3、经济实用性原则
　　系统设计和设备选型应注重实用功能、降低总体投资，求得先进性与经济性的完美统一，做到设备性能/价格比的最好综合。从学校教学管理的实际需求出发，摒弃一切学校不需要的华而不实的东西。
　　4、安全可靠性原则
　　系统设计方案要求将人机安全、设备的长期稳定运行等可靠性要点，作为系统建设方案的首要设计原则，以保证系统在运行期间，为用户执行安全防范和服务质量管理任务提供有效的技术支持手段，为用户降低系统运行方面的人工和资金成本。本期建设对前端设备的稳定性和可靠性要求非常高，要能够每周7天，每天16小时不断工作。对关键的设备应提供冗余热备份，提供各种故障的快速恢复措施，并应充分考虑系统的应变能力和容错能力。在满足上述可靠性要求的前提下，应尽可能优化方案，减少设备的投资。
　　5、操作、维护的简便性原则
　　以提高系统的整体运行效率为出发点，根据简便性原则，针对系统内各子系统操作人员的实际情况和实际操作需要，进行信号采集、传输和操作控制等各子系统的操作功能设计。
　　6、可扩展性原则
　　系统设计和规划时必须支持将来的扩容和平滑升级。在保障满足学校现有需求的同时，为学校将来的系统扩展打下基础。系统应采用模块化，并在设备选型方面有一定的可替换性。在系统设计时，要考虑系统对通过光纤网传输和通过卫星传输的兼容性和可替换性。多媒体教育系统应能兼容和支持将来开展的增值业务；应能支持多种形式的节目及用户的管理和控制。

二、网络教学系统功能特点概述

1 总控中心集中控制和管理
　　系统管理人员可以在总控中心根据实际需要直接控制任意多媒体网络教室的所有系统及环境设备，包括提前打开各个教室电源、投影、屏幕；根据需要在投影上播放指定的教学片断以及课后自动延时关闭投影、屏幕和系统电源等，充分实现批处理和操作、大大简化了管理和维护工作。
　　同时，由于采用总控中心集中控制，故有利于整个教学计划的实施和教学资源的管理，大大减轻了操作人员的负担，提高了教学效率，增强了整个系统的可靠性和可维护性。
　　1.1 总控原理示意图

图：网络教学习系统总控原理示意图

　　1.2 集中控制和管理的优点
　　公共教学内容充分共享。由于整个教学过程中有很多的内容如科教片、历史片欣赏，集体收看新闻，学科专家的集中演讲广播等等，均属于公共教学内容，这一内容直接通过总控中心直接对各个多媒体教室进行音视频等形式的广播便可，省确了重复播放和讲解带来的多重教育资源的投入。
大大降低人力、物力投入。通过使用总控中心宏观控制每个多媒体教室，只需在总控中心按照教学计划打开和关闭各个系统便可，如8点上课前，在总控中心提前10分钟打开教室门禁系统，然后根据需要依次打开投影设备、屏幕、计算机等，同时调节灯光、窗帘、系统音量等到预先设置的模式等。这样，不必为每个教室配备专门管理和操作人员，同时总控中心拥有音视频监视，可以充分把握每个教室的每个环节，大大降低了人力、物力的投入。
　　宏观调控，便于整个教学计划的逐步实施。总控中心可以随时了解教学进展情况，管理人员只需要按照教学计划逐步实施，大大减少了中间环节，同时配合教务管理子系统灵活安排和调节教学计划，使其始终按照要求进行和发展。
　　大大减少突发事件和提高故障响应速度。由于科技含量和智能化程度大大提高，整个系统设备的故障率大大降低，同时，由于该解决方案均配置优秀的冗余控制方式，任何形式的突发事件均能够在第一事件内的解决，不会造成教学的中断。
 

　　1.3 突发事件的处理
　　总控中心突发事件的处理。当总控中心设备出现故障，可以使用备用机代替，此时直接通过控制系统切换便可；当总控中心触摸屏部分出现故障，此时可使用计算机通过浏览器直接控制全部设备；当主控机出现故障，只需立即使用备用主控机（可选）便可。
　　各多媒体教室突发事件的处理。一方面直接使用备用解决方案，另一方面直接请求总控中心寻求解决办法。
　　电力事件的处理。总控中心为了预防停电带来的不便，主要设备如控制系统、网络监控系统建议接入备用电力系统或者配备在线UPS等；同时，由于整个监控系统直接可使用备用电力系统，即使教室停电，在总控中心也可以随时了解各个教室的现状和进行进一步的处理等。

2 强大的Web浏览和控制技术
　　我们整个系统的控制界面可以非常方便的集成到浏览器中，使用计算机浏览和控制整个系统就像使用触摸屏一样简单和快捷，同时，我们的控制界面支持权限分配和管理，大大增强了网络控制的安全性。

3 教学资源共享和监视和监听
　　为了增强每个网络教室的灵活性，我们在每个教室增加了12键面板，这样，教室可以直接通过面板控制本教室的灯光、屏幕、窗帘、系统音量；控制投影自行播放多媒体课件以及直接向总控中心寻求帮助等。

4 子系统常用功能自行管理
　　在总控中心可以直接根据教学计划将相应的教学内容如多媒体课件、视频片断等传输到各个网络教室并在大屏幕上显示，大大降低了整个教学环境资源的投入，增强了可管理性。同时，由于每个网络教室的安装有摄像机和拾音器等设备，这样，在总控中心可以监视和监听任意教室的教学情况，当出现了意外情况，在总控中心就可以在最短的时间内恢复正常。

图：12键按键应用示意图

5 完整的集成网络教学平台
　　根据实际需要，该解决方案可以充分集成教学管理、教学资源管理、课程开发、网络教学、师生交互、无纸化考试与测评等多方面的功能，可全面支持网络教学的各个环节，为网络教学提供一体化解决方案。

图：控制系统支持与其他如教务管理、办公自动化等平台的融合

三、相关示意图

1 控制系统设备连接示意图
　　SMARTISYS网络融合控制技术是融汇当今互联网技术、通讯技术、控制技术和计算机软硬件技术领域的先进技术成果，专门用于多媒体控制的新型技术，它舍弃了计算机和网络技术中诸多繁杂环节，取其控制技术之精华，将智能触摸技术、总线控制技术、无线技术和远程控制集于一身，形成了简明精干而功能强大、应用广泛、接驳灵活的控制技术，实现了简单、完整的多媒体控制功能。

　　使用SMARTISYS控制系统，通过的SmartNet和TCP/IP网络，可以将您的控制范围延伸到世界的每一个角落，并且我们提供可视化多媒体控制界面直接控制本地或远程多媒体系统，同时提供在线管理和维护。

　　目前，思美特系统产品因其可靠性高、易用、易维护、功能强大、结构简单、通用性好、易扩展，在A/V控制领域得到了广泛的应用。

2 系统连接示意图
　　如下图，该类解决方案直接使用网络交换机将总控中心和其他各多媒体教室、应用子系统直接相连，同时支持使用触摸屏和使用计算机通过浏览器等多种方式直接控制。主要使用12寸真彩触摸屏系列产品搭配新一代网络型控制主机来完成整个系统的智能控制和主控机的级联功能。该类系统由于其具有强劲的网络控制功能，丰富的媒体控制界面、智能控制接口以及系统的易扩展性，被广泛应用于各种大、中型多媒体网络教学应用场合。

图：网络教学系统连接示意图