国泰安多媒体云课堂解决方案

多媒体云课堂

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1.1 多媒体教学与云平台的发展结合

由于云平台强大的资源整合能力、系统处理能力和功能扩展能力,基于云平台的应用发展非常迅速。在教育领域,各种应用也越来越多的在云平台上如雨后春笋般的涌现出来,多媒体教学作为最早使用信息化手段的教育方式,现在已经成为云平台上较为成熟的应用,也成为教育云平台成熟和发展的先行者,不仅提高了自身的教学能力,也为云平台上其他业务的发展提供了丰富经验。

(一)多媒体教学的发展

早期教师借助文本、声音、图片来进行多媒体教学。随着计算机技术的迅速发展和普及,多媒体计算机已经逐步取代了以往的多种教学媒体的综合使用地位。因此,现在我们通常所说的多媒体教学是特指运用多媒体计算机并借助于预先制作的多媒体教学软件来开展的教学活动过程。它又可以称为计算机辅助教学(computer assisted instruction,即CAI)。

计算机多媒体技术的发展,将教学信息的深度和广度进行了迅猛的扩展,并且实现了资源的有效共享,远程网络教学等新兴的教学手段。多媒体教学直观、形象、高效,有很强的交互功能,对优化课堂教学和推进素质教育可以起到重要作用。

1、多媒体教学的特点

 (1)超媒体浏览方式

计算机可以为我们提供超媒体的链接方式,使得我们完全可以从主观、从兴趣出发,进行跳跃式的浏览,按照我们的思维习惯组织信息。

(2)表现力强

信息除了有文字、声音、视频影像外,还可以创造出MIDI音乐、图像、动画这些新型的信息载体。对学生知能发展的各个环节,感知、理解、记忆、应用等都能起到有益的影响。行为心理学认为,学习起因于对刺激的反应。

(3)交互性

使得教学模式由教师主体向学生主体、师生对话向人机对话转变,大大的改进了传统的教学风格。交互性是计算机多媒体教学的最主要特色之一。

(4)进行网络教学

随着网络通信技术的发展,多媒体教学正在进入网络教学阶段。传统模式的教学体制受到严峻挑战并渐渐淘汰,新机制下的网络多媒体教学模式已大势所趋,并已渐成规模。现代多媒体网络课堂,教学活动是一个讲授、演示、分析、讨论、观察、实验、练习等综合动作的过程。


2、多媒体教学的重大意义

多媒体技术集计算机技术、音像技术和通信技术为一体,具有良好的集成性。它使信息不仅作用于人的视觉,而且也作用于人的听觉,从而扩大了人对信息的摄入量,使人机关系更加亲近,所以它能提供最理想的教学环境,对教育、教学过程产生深刻的影响。

(1)有利于激发学生的学习兴趣和知识的主体作用的发挥。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起,产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式,而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义,它能够有效地激发学生的学习兴趣,使学生产生强烈的学习欲望,从而形成学习动机。在传统的教学过程中,教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的,学生只能被动地参与这个过程,即处于被灌输状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础选择自己所要学习的内容,可以选择适合自己水平的练习,如果教学软件编得更好,连教学模式也可以选择。学生在交互式学习环境中有了主动参与的可能,而不是只能被动接受。

(2)利于知识的获取与保持

多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激,而是多种感官的综合刺激,这对于知识的获取和保持都是非常重要的。多媒体技术能使学生看得见,听得见,还能用手操作,通过多种感官的刺激获取的信息量,比单一地听教师讲课多得多。获取大量的信息就可以掌握大量的知识。实验证明,人们一般能记住自己阅读内容的10%,自己听到内容的20%,自己看到内容的30%,自己听到和看到内容的50%,在交流过程中自己所说内容的70%。

这就是说多媒体教学对知识的保持大大优于传统教学的效果。


3、多媒体教学的发展趋势

随着网络带宽逐渐增大,基于Internet的多媒体教育应用层出不穷,美国、韩国、日本等发达国家正在大力开发基于Internet的多媒体教育应用,不仅不限于之前的普通课件,也不限于稍带互动的动态网页交互,而是有主动性的与学生进行互动融合的准智能系统。仿真技术应用到教学中将使学生身临其境,对所学知识有直观认识,提高学生的学习能动性和接受能力。

大量的信息处理需要更强处理能力的信息系统支撑,基于云计算平台的多媒体云应用应运而生。

(一)云平台的发展

计算机系统的发展经历了大型机-PC个人电脑-服务器/客户端体系,随着系统处理数据量的不断膨胀和应用的不断增加,现在已经进入到云计算的时代。

云平台在互联网的基础之上将各种应用、服务进行虚拟化的集中分享和管理,提供最佳的资源利用。云计算分布式计算并行计算效用计算网络存储虚拟化负载均衡等传统计算机网络技术发展融合的产物,具体包括以下几个层次的服务:基础设施即服务(IaaS),平台即服务PaaS)和软件即服务SaaS)。

IaaS:基础设施即服务 消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。例如:硬件服务器租用。

PaaS:平台即服务 软件研发的平台也作为一种服务,以SaaS的模式提交给用户。因此,PaaS也是SaaS模式的一种应用。PaaS的出现可以加快SaaS的发展,尤其是加快SaaS应用的开发速度。例如:软件的个性化定制开发。

SaaS:软件即服务 通过Internet提供软件的模式,用户无需购买软件,而是向提供商租用基于Web的软件,来管理业务活动。


(二)教育行业与云平台的结合

云服务让教育行业信息资源系统的整合和共享,解决中国教育领域里存在的教育资源不平等潜在矛盾,借助云技术实现资源平均分配共享。云计算+教育=教育云。

  教育云平台包括基础设施服务、平台服务以及软件服务。基础设施包括服务器、存储系统和网络系统等硬件部分,通过虚拟化技术提供基础硬件平台服务;平台服务,包括认证、授权、数据管理等平台服务系统,主要由中间件、数据库以及开发平台等组成;软件服务,是教育云的上层服务,也是教育云的核心部分,教育信息化系统部署在该层,通过统一门户提供服务,是用户获得服务的入口。基于这个教育云的平台以前很多不能共享的教育资源现在可以共享了,对于每个教育阶段都是一个有力的工具。

  云计算对用户端的设备要求很低--这一特点决定了云计算将会在学校大受欢迎。云计算能把分布在大量的分布式计算机上的内存、存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池,并通过网络为用户提供实用计算服务。为了满足越来越多的计算需求,学校不得不经常购买更新电脑设备。如果使用云计算服务,绝大部分计算任务交给云端(分布式计算机服务器)来完成,只需让电脑接入互联网即可。

云计算还可以为学校提供经济的应用软件定制服务。学校接入这类云计算服务后,无需再花费大量资金购买商业软件授权,一些常用的应用软件如office系列,云服务已经提供,收费低廉,有的甚至是免费。

多媒体教学是教育领域最常见的应用服务之一,在教育信息化系统向云平台发展的阶段,属于首先在云平台上实现的成熟的服务,国泰安已经有完全成熟的

多媒体云平台应用技术方案,称为国泰安智慧多媒体云课堂综合解决方案。


1.2 国泰安多媒体云课堂方案概述

国泰安智慧多媒体云课堂教学环境以云服务平台为基础进行构建,充分利用云服务平台资源服务扩展性强、资源共享率高的特点,将所有应用服务都放在云里进行管理和服务支持。


    



 在基础设施层面,整合了所有的硬件平台系统,把服务器、存储、数据库,网络设备等全部放到云平台上,客户通过Internet 可以从完善的计算机基础设施获得服务;在平台服务层面,以专业的应用服务器提供各项业务能力接入、业务引擎、业务开放平台,提供上层应用需要的接口支持;最后在软件应用层面具体实现各种具体的应用支持。

这套系统主要由云服务平台、云桌面、云多媒体终端、录播设备组成。其原理结构如图1所示:




1.智慧多媒体云课堂原理图


云服务平台由基础设施服务和平台服务构成。基础设施服务主要为平台的硬件基础设施和基础设施管理系统构成,它们是平台的物理基础。平台服务主要有教务系统、设备管理系统、通信网络、流媒体、多媒体资源库、网络教学平台等,

1.     教务系统是教学管理的平台模块;

2.     设备管理系统进行设备资产的管理;

3.     通信网络管理设备间通信状态;

4.     多媒体资源库及教学平台构建教学资源。

云桌面、多媒体终端、录播是在软件应用层面的具体功能,使用者只需要关心这个层面的情况即可。客户根据各自主要用途安装包括云桌面、多媒体相关设备、录播相关设备等,教师和学生可以凭权限通过云终端随时随地进入云服务平台调用不同的应用服务或者进入资源库、网络教学平台进行信息共享。


1.3 国泰安多媒体云课堂特点

国泰安通过多年来在教育信息化行业的积累和不断发展,通过资源整合与自行研发结合,与行业内外优秀公司合作,推出功能强大的教育云平台体系产品,在业内得到广泛认可,我们的产品特点主要是:

1)教育云平台架构主要实现以云计算为架构、集中托管提供平台,资源共建共享摒弃信息孤岛,

2)拓展性强。基于云平台可以提供多种软硬件接口,在多媒体教学应用之外也可以实现其他功能应用,

  3)教育云平台根据用户类型不同所提供的内容有所不同,主要实现个性化服务(如老师、学生的不同权限,能获取不同的资源)

  4)技术优势:高性能计算技术、高速网络技术、云计算技术、网络教学视频技术、3G技术、WAP技术、RFID技术、三网合一融合技术、移动互联网开发技术、通信和互联网集成技术均为公司技术优势。

  5) 管理平台优势:从中心控制室到全校所有办公点的集中式管理平台优势,可统一管理全校用户,在一个平台上统一管理,高效运转、处理及时,将系统运行效率发挥到极至。

6)云计算还能为学校提供可靠和安全的数据存储中心。在病毒猖獗的互联网时代,数据存储的安全可靠越显重要。而信息安全的问题在专业人员欠缺的学校特别突出。学校使用云计算服务,数据储存在云端。因此无需担心病毒的入侵和硬件的损坏导致数据丢失。

 

二.具体方案

2.1 方案组成

国泰安智慧多媒体云课堂解决方案有着安全性高、管理高效、易于维护、防盗防损、节省资金的突出优势。根据各教室的功能性差异,可以选择整套全配或差异性配置来布置教室内的云终端,所有终端通过教室云桌面来控制,云桌面也可放置于教师办公室或机房内,通过校园网实现互通和管理;在具体教室云终端部分,可以选择不同的教学设备,比如电视、投影仪、录播系统等,以及交互式设备比如无线手写板等,来建设不同功能类型的现代化教室。主要设备及线路连接如图2所示:




2.智慧多媒体云课堂整体架构


2.1.1 云桌面功能模块

智慧多媒体云课堂的云桌面主要作用为老师在教室的控制管理端。老师根据终所需的应用需要,通过云桌面控制教室各类教学设备从而设定不同的授课环境,向各教室各终端提供针对性的需求环境,一个云桌面可以同时应用在硬件配置完全不同的一批电脑上。老师按需向各终端交付或收回某个云桌面,还可灵活增加、减少云桌面里的软件,并且不中断客户端运行。

2.1.2 云多媒体功能模块

云服务终端用于上传和或下载教学主机中存储的教学资源。基于云服务的多媒体教学系统,无需单独布置多媒体教室,可使普通教室能立即成为多媒体教室,降低了成本。云终端多媒体环境的搭建主要包括教学主机、操控设备和云服务终端,教学主机包括外壳,外壳内设置有投影模块、操作应用模块和网络模块,操作应用模块用于授权网络模块建立教学主机和指定操控设备之间以及教学主机和云服务终端之间的通信连接;操控设备用于进行教学操作并将显示画面传送至教学主机的投影模块显示;

下图为智慧云多媒体云课堂解决方案在一般普通多媒体教室的设备连接图:

 



4.普通教室云多媒体设备连接图


云多媒体教学的优势如下:

1.     老师可以直接在云桌面中编写PPT课件,在授课时老师可以通过随身携带的 平板电脑(PAD)连接到云桌面来为学生授课,不再需要使用U盘拷贝课件。

2.     老师在授课过程中只需要拿一个平板电脑就可以讲课,不再需要一直站在教学电脑前,可以增加老师与学生上课时的互动性。

3.     所有学生的桌面可以在短时间内批量生成,并可以批量关机、重启、还原,学生只需要使用瘦终端连接至云桌面即可,大幅降低了多媒体教室的维护工作。

4.     在教学过程中如果老师使用的平板电脑出现故障无法继续授课,可以临时更换一台,再次连接到云桌面,不会使教学中断。


2.1.3 云录播功能模块



5.云录播设备及外部线路示意图

云录播平台集成于云服务平台内,即全高清自动录播部分和平台部分,录播部分运用了先进技术将视频信号和声音信号以及教师的VGA信号进行识别、采集、录制。而平台将录制下来的精品课例进行分类管理、检索,现场直播和点播等功能,通过云服务平台被其他单位录播系统融合,达到学校资源共享的规划。

 

2.2 方案应用

2.2.1 教学设备集中管理

本方案通过建立学校云服务平台,建立云教学资源池。对学校各教学设备统一管理,提高了学校各教设备管理效率。新建设备和利旧设备可以通过我们的云服务集成方案实现良好的配合使用,改革了传统多媒体教学设备的管理配置模式,对现行资源整合和集中控制管理,适应现代教育形式下设备管理效率优化的需要,从而使各种现代化教学设施真正最大限度在教学过程重发挥它的作用。


2.2.2 教学资源互通共享


6.教学资源共享


教学平台的服务器放置在学校中心机房的云服务平台,主要提供资源的上传、下载、存储、检索、资源的点播服务以及对资源的管理。各教室端通过其教室云桌面调取平台的多媒体资源实现多媒体教学。教师不论是在办公室还是在家,或者是出差在外,只需要利用云桌面账户通过远程客户端连接到云服务平台的资源服务器,就可以上传下载所需教学资源、建立分类、创建自己的私有资源库,并且可以对自己的资源设定权限,允许相关人员查看下载自己的教学资源。同时也可以在平台资源库中预先编制每节课的内容,然后在教室端调用。达到教学资源互通共享、远程备份、异地调取等便捷性功能,大大的提高了资源利用率和教学效率。

2.2.3 精品课程同步直播

通过搭建学校云服务平台和云终端,整合学校各教学资源,通过校园网利用各教学场所的云终端管理各教室的教学设备,使得学校各教室间达到资源同步共享。对外设定权限,有权限的教室可以通过互联网同步共享资源。




7.精品课程同步直播

 

2.2.4 精品课程校际共享

学校可以通过智慧云课堂方案将本校的精品课程通过云服务平台上传至互联网,其他院校通过授权下载相关教程。其他学校也可以根据协议利用校园专线直接连接至云服务平台,可以同步共享该校资源。


                                          图8.教学资源校际共享



 

2.2.5 云桌面智能教学

通过智慧多媒体云教室建设,整合了校园内各种应用的服务器资源,由服务器组硬件组成云的计算资源,将内存,计算资源整合成为整个系统所有用户可以共同使用的资源统一管理分配。

将各教室终端电脑替换为云桌面,整个学校在一个云计算的网络中,不仅仅是教学课堂,甚至于个人电脑,实验室都可以从“云”中获得,在“云”中存储。学校需要的只是提供给学生可以运行浏览器的最简单的终端设备(个人电脑,云终端,甚至支持无线局域网的掌上设备)和网络,就能让所有学校的学生随时随地进行学习,资料处理和实验。



9.云桌面分布示意图