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关键词:比特币 电子货币 发展趋势
随着人类历史的不断发展,货币先后经历了把实物当作货币进行交换、用黄金作为货币、纸币的出现与使用、存款货币和电子货币的广泛使用等多个阶段。由于互联网在人们生活中的广泛应用,银行逐步开始发行电子钱包、网上银行、信用卡和借记卡等,扩大了传统货币的使用范围,使其逐步趋于形式化,给人们的生活带来了更多的便利性,但是也给人们的财产安全带来了更大的安全隐患,如2008年爆发的金融危机,金融危机的出现引发了人们对现有的国际货币制度的审阅,于是就出现了比特币。本文将针对比特币的生产和交易流程进行详细的介绍与说明,从而进一步探讨电子货币离我们现实生活有多远。
一、比特币简介
比特币的具体概念是在2008年由日裔美国人中本聪提出来的,是一种加密的、由用户自治的以及全球通用的电子货币。下表为比特币与传统货币之间的区别。
二、比特币生产和交易流程
(一)比特币的生产
第一,在生产过程中所发行的比特币数量有限。比特币作为网络虚拟货币,通过特定的算法进行生产,主要使用分布式数据库,来管理货币的发行、交易和账户余额信息。在生产过程中,利用稳定的开采速度理论,严格的固定总量,进而抵制通货膨胀所带来的影响,避免产生货币超发的问题。
第二,生产过程安全。比特币在生产过程中所使用的加密方法为平等的P2P技术以及公私匙加密,在资金转移时不需要认证个人信息。同时,在一笔交易发生的时候,经加密设计的比特币会自动地由买方发送到卖方,以确保不被黑客攻击或人为地制造比特币。
第三,交易费用低。2009年初,比特币价值5美分左右。到了2013年时,比特币价值高达20美元左右。三年的时间,比特币的价值上升了5100倍。另外,比特币还可以兑换其他货币,如美元、人民币等,且交易过程中没有中间人和税费,价格十分低廉,还可以免费汇出,但最终对每笔交易收取约1比特分的交易费以确保交易更快执行。
(二)比特币的交易流程
我们针对目前比特币的快速发展进行一下分析、探讨,并对比特币的交易流程进行详细的阐述与说明。通过分析比特币的交易流程,思考一下电子货币离我们现实生活有多远。
第一,支付方通过“钱包”软件,进行比特币支付。
第二,该交易及其他待处理的交易由全球比特币网络负责。
第三,利用矿工收集多个交易,建立交易群。
第四,矿工之间互相商讨,解决较困难的数学方程,进一步处理该交易群,并将“工作证据”播送到比特币网络。
第五,矿工对该工作证据进行检查,并判断该交易的有效性,并奖励获胜矿工,调整数学难题的难度。
第六,建立“交易链”,在比特币网络中记下所有的比特币交易记录。
第七,收款方可以利用钱包软件查看比特币是否已经到账。
三、从比特币的生产和交易流程看电子货币离我们现实生活有多远
第一,从比特币的生产和交易流程中,我们可以发现比特币并不是最终的电子货币形式。因此,在未来一定会有涉及更加完善的基于互联网的电子货币的出现。
第二,比特币的出现顺应了新型电子货币的发展。针对现有比特币发展过程中存在的问题,如投机性大、不能与现有的金融系统相融合等,都为未来电子货币的出现奠定了一定的基础,并有利于完善未来电子货币的信用体系。下面我们主要对比一下比特币与传统货币之间的不同,从而说明以比特币为代表的电子货币出现的必然性。
第三,比特币的出现打破了国家对货币发行的垄断,但其定量和交易过程中的易用性也在一定程度上导致其无法完全替代实物货币。因此,未来我们将会吸收二者之间的优点,不断地完善比特币的使用,从而促进电子货币尽快地并广泛地应用于人们的现实生活中。
四、结束语
综上所述,我们可以发现比特币在短时间内还无法被更多的人或组织接受和使用。并且现有的模式还不是货币信用体系发展的最终形式,甚至在使用过程中也存在一定的不足,需要我们不断地克服。但通过研究、分析比特币的出现与使用,我们可以发现电子货币的出F存在其必然性,我们可以将理论应用于现实体制中,进一步完善现有货币信用体系。
参考文献:
[1]比特币现象反思:网络货币或预示未来货币发展趋势[N].证券时报,2013,12(1)
关键词:初中历史;数字化教室;课程资源开发
中图分类号:G633.51 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2015)06-0061-03
一、问题提出的背景
(一)历史教室的数字化发展是现代教育信息技术发展的必然要求
信息技术的发展为教育领域的发展带来了新的机遇和挑战。如美国先后提出加强教育信息化基础设施的建设和“数字化学习”的概念,并关注提升信息技术在教与学中的利用率。我国的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》中提出,要强化信息技术应用,提高教师应用信息技术水平,更新教学观念,改进教学方法,提高教学效果。
历史教室作为一种实施历史基础课程以及拓展探究类课程的基本场所,从我国当前的普遍发展状态来看,大多停留在基于让学生感受历史氛围和情境的低级阶段,并未对中学历史课程改革进程产生实质性影响,特别是在借助现代教育信息技术发展成果来促进教学与学习方式的转变方面做得相当不够,其本身作为一种教学资源和教学手段的功能没有得到很好的挖掘和利用。因此,历史教室的数字化发展,是一个必然的发展方向。
(二)历史教室的数字化发展是初中历史课程资源开发的客观需求
在当前的教育发展和课程改革中,课程资源的开发和应用得到了广泛的关注。加强网络教学资源库建设和开发与应用优质教育资源已被列入国家教育改革和发展规划。这对于中学历史教学而言尤其重要,因为历史学科具有独特的性质,拥有丰富的信息资源。教育部《义务教育历史课程标准(2011年版)》(下文简称《标准》)中明确指出“对历史课程资源的积极开发与充分利用,是历史教学顺利进行的基础条件”。
历史教室作为历史教学的专用场所,其布置、陈设和设施可以为学生特别是初中学生营造必要的历史情境和教学氛围,使初中历史课更具有“历史味”,有利于加强感性认识,提升学生的学习兴趣,从而获得较好的教学效果。但是,为了将海量的历史信息资源进行更加充分的开发、形象的展示,更加直观地拉近学生与课本知识的距离,从而加深学生对初中历史知识的了解、理解、掌握和运用,进而对情感态度和价值观形成有利于教学目标实现的影响,那么,历史教室的数字化发展,将成为一种客观的现实需求,并且也成为影响初中历史教学改革成效、提高历史教学效益的重要因素。
二、基于初中课程资源开发的数字化历史教室的设计思路
数字化历史教室既起承载提供历史教学特定场所和重要教学资源的作用,又要具有符合时展和教学改革要求的特点。因此在功能设计上有其独特性。
(一)功能设计需求
数字化历史教室在功能设计上,必须体现以下基本原则:
1.符合历史课程和学科教学的特点与规律,有利于优化课堂教学过程,沟通课内课外学习,完成历史教学实践与应用的要求。
2.能够借助现代教育技术、手段和设备,实现师生对各类历史教学资源的深度挖掘、创新组合、形象展示和情境再造等,提升学生学习历史的兴趣和效益。
3. 推进信息技术与历史学科的有效整合,具备满足师生个性化的教学和学习需求的能力,引导学生利用历史资源进行人人合作、人机互动学习,促进新型教学方式的实现。
(二)硬件环境要求
在硬件环境方面,除了数字化的历史教室本身所必须的基本架构外,台、桌、凳、柜、门、窗的设计,既要有利于体现历史学科的特色,有利于营造历史情境和氛围,同时也不能简单地复古,应该展现时代特征。
数字化的历史教学仪器和设备的配置是必不可少的内容。例如,可调用和组合历史信息资源,图、文、声、视四位一体地展示中外文明发展的历史沿革演播系统;各类具有展示和演示功能的历史模型、艺术品、历史人物图像和塑像及多媒体触控演示控制设备等;用于展示历史图片和视频的广告机;大尺寸多媒体历史地图演进液晶显示及其控制系统等。同时还要求配备计算机、各类投影设备、交互式白板、录编系统、有利于开展数字化学习的平板电脑等移动终端设备以及无线网络覆盖,建立无线电子化课堂。有条件的地区还可以配置可供开展历史小制作活动需要的3D打印设备和有利于提升课堂教学实效、可与电脑等实现无线连接和进行传输数据分析的数码笔等数字化产品。但硬件环境的配置要充分考虑到实用性和安全性,一切指向于服务历史教学的实际需求。
(三)软件环境要求
软件环境的建设,应充分利用云计算、移动互联等新技术,积极开发出符合初中历史教学特点和要求的教学资源中心和技术平台。数字化教学资源中心的建立应依据《标准》的原则要求,实现以下几个方面的资源的搜集、制作、上传与分享:
1.对初中历史教育资源的核心部分――历史教科书进行电子化处理和加工,便于数字化教学活动的资源调用。
2.连接互联网提供的各类图书馆网站资源,购买各类人文社会科学方面的电子书籍,以供师生查阅、备课或预习,丰富他们的知识,加深对课程内容的理解。
3.制作质量和可信度较高、比较接近历史实际、与课程内容有密切联系的历史图片和照片、文献纪录片、影视作品和其它图文、视频资料,以增强历史情境感,帮助学生认识和理解历史。
4.链接和利用历史教育网站、博物馆、纪念馆、展览馆、档案馆、爱国主义教育基地网站及其它各类历史文化场所网站和资源,为师生提供更为便捷和丰富的信息来源,增强直观的历史感受,加深历史感悟。
5.易用的、碎片化的、个性化的教学资源的搜集和制作,如教学设计、教学课件、教学视频、配套学案、各类试题、微课资源、教学论文、历史文献等。
在此过程中,应尽可能借助硬件设备和无线环境,实现教师与学生对各类资源的即时预览和下载,这将极大有助于教学方式和学习方式的转变,也是数字化课程资源开发的重要基础。同时还应该积极开发能够有效利用资源、开展数字化初中历史学习的教学平台。这一平台在设计上应该符合国家“三通两平台”建设的要求,在做好宽带网络和优质资源互通工作的同时,倾力打造“网络学习空间人人通”。这就要求数字化历史教室还要建立与资源中心配套的、以教师的教学实践和学生的学习活动为核心的其它中心,如备课中心、在线上课中心、学生个人空间、互动学习社区、师生个人云盘、学习评估中心等。同时还应该能通过网络技术和设施,参与建立学校、地区间的教学远程联接和资源共享平台。
三、历史教室的数字化发展与初中历史课程人力资源的开发
历史课程资源还包括教师资源、学生资源等人力资源。历史教室的数字化发展与教师资源和学生资源的开发是相互联系、相互贯通、相辅相成和相互影响的。
(一)教师资源的开发
《标准》中指出,历史教师只有不断提高自己的史学素养和教育素养,才能在历史教学活动中发挥最重要的人力资源的作用。史学素养作为历史教师的基本素养不必多说,而教育素养作为一种经过教育训练和实践而获得的教育技巧和能力,也应该与时俱进,不断被赋予新的内容。
作为初中历史教师,应该主动了解教育发展的形势和要求,了解现代教育信息技术的发展水平和最新的科技成果,自觉地接受和主动参加现代信息技术的技能培训,提高应用信息技术水平,更新教学观念,结合自身、本校和地区特点,积极参加到数字化的历史教学改革工作中去,不断改进教学方法,利用最新的技术和装备,为自己的课堂教学服务,提高教学效果。
只有历史教师对数字化教学改革意识的提升和现代教育技术的有效掌握,其作为一种重要的课程人力资源的作用才能得到充分的发挥,才能使数字化历史教室的创新发展和课程资源的有效开发与应用成为可能,才具有为学生提供数字化教学服务的能力。
(二)学生资源的开发
关键词:交互式多媒体教室 功能特点 分析
现代化教育中采用多媒体教室教学的模式成为了提高教学质量的重要方式。从传统的投影机多媒体教室到使用多项先进技术以及全新材料制成的交互式电子白板;从集结了“投影机、投影幕布、音响、控制器、电脑” 五种技术功能于一体的交互式液晶电视到设备集成度高、功能强大、操作简单、使用成本低、安全性高的互动式教学一体机,拥有各种先进技术的多媒体教学设备层出不穷。
不同的多媒体教学设备有着各自的功能特点,一味追求“技术新、功能全”的配置,使某些功能得不到应用,反而使设备使用成本大大增加了。只有充分认识了这些设备的优缺点,才能更好发挥多媒体教学设备的作用和效能。
在此,本文侧重从多媒体教室硬件设备和使用维护的角度,通过对传统投影机多媒体教室、交互式电子白板多媒体教室、交互式液晶电视多媒体教室进行对比,分析其中的优缺点,力求发挥其更大作用和效能,达到更好地提高教学质量的目的。
1.三种多媒体教室组成与功能特点的对比
1.1传统投影机多媒体教室
传统投影机多媒体教室的教学方式给传统黑板加粉笔的教学方式带来了极大的冲击。他是由多媒体计算机、投影机、中央控制系统、投影屏幕、音响设备、视频展示台等多种设备组成。
1.2交互式电子白板多媒体教室
交互式电子白板多媒体教室主要设备有:交互式电子白板、短焦投影机、视频展示台、系统集成控制平台、多媒体讲台、计算机、网络、音响系统等 。
其中的关键是交互式电子白板和短焦投影机,它的出现提高了教学互动性,同时保障了师生身体健康。
1.3交互式液晶电视多媒体教室
交互式液晶电视多媒体教室主要设备是一台交互式液晶电视和一台计算机。这样的组成使多媒体教室做到了设备更简单,功能更强大,操作更便捷。
我们从三类多媒体教室组成上可以看到,设备的数量是递减的,这对使用者和管理者都是很有利的。
2.三种多媒体教室组成的优势与问题分析
2.1传统投影机多媒体教室的优势与问题分析
2.1.1优势
优势都是相对的。传统投影机多媒体教室的优势就是相对黑板加粉笔式教学模式而言。
①教师通过操作计算机和视频展示台等设备,运用文本、图形、图像、声音等媒体进行教学,整个教学过程都显示在大屏幕上,改变了黑板加粉笔的教学模式。
②通过课堂的演示教学提高学生学习兴趣,增强学生观察问题和分析问题的能力。通过计算机产生一种"虚拟现实"的仿真环境,学生可像实际操作者一样学习和操作,提高学生解决实际问题的能力。
2.1.2问题分析
①课堂上依然是教师讲,学生听的单向教学模式。
②教师的板书与多媒体教学脱节,板书内容不能即时融入多媒体教学内容。
③学生参与教学互动少,对课堂教学的理解程度不能及时、全面的反映出来。
④讲课中教师“奔波”于鼠标与幕布之间,眼睛常受到投影机照射,身体不时遮挡投影画面,影响了整体教学效果。
2.2交互式电子白板多媒体教室的优势与问题分析
2.2.1优势
①使用交互式电子白板与计算机、投影机配合,可以进行实时交互控制操作。教师不必“奔波”于鼠标与幕布之间,学生能够更多的参与教学,形成双向的教学形式,使教师的授课和解惑更有针对性。
②由于交互式电子白板具有记录存储功能,电子白板上的所有内容可以同步显示和存储在计算机上。这样有利于教师课后的总结与提高。
③使用了护眼超短焦投影机。
超短焦投影机只需较短的安装距离就能投出需要的大画面,这样大大降低了投影机灯光照射教师眼睛的机率,减少了身体遮挡投影画面的现象,形成了教学流程更顺畅,师生更健康的教学环境。
2.2.2问题分析
①设备配置繁琐
前面讲了,交互式电子白板多媒体教室是由多种设备集成组成的,虽然功能增加了,但总配置量并没有明显减少,有些配置用的少,功能得不到有效的发挥。
②故障点多,维修成本高
对于投影机来说,不管是传统还是超短焦的都有个灯泡更换问题。而有些型号投影机的灯泡寿命短,更换费用就更高。再者,设备多连线就多,出现问题的故障点就多,随机故障的发生率自然也就高,不但维护维修的成本增加,还时常影响教学。
③图像模糊,清晰度不好
投影机灯泡在使用一段时间后,亮度都会有较大衰减,图像还原就不真实。不但影响教学效果,还会产生视觉疲劳,损害学生的视力。
2.3交互式液晶电视多媒体教室的优势与问题分析
2.3.1优势
它几乎包括了前两类多媒体教室的优势并克服了它们的不足。
①由于它的高集成性,设备数量大幅减少,连接线路大大缩短,故障点少了,随机故障就减少了,保证了教学的顺利进行。
②液晶电视的安装可以桌面摆放、墙面壁挂、屋顶吊挂、移动电视挂架、黑板后隐藏等多种形式。
③没有了投影机,灯光照射眼睛和遮挡投影画面的问题彻底解决。不用更换灯泡,维修成本大幅下降。
④由于设备少了,系统更加简单,操作更加方便。现在教师使用电脑都很熟练,只要熟悉了交互式液晶电视的教学软件,就可以熟练的操作使用。
⑤节能环保方面,由于采用了高新技术,设备集成,使能耗降低。总体能耗比使投影机要低25%以上。
2.3.2问题分析
①散热与防尘
虽然前两类多媒体教室也有这个问题,但从液晶电视的角度人们可能更注重这个问题。生产厂家通过特殊的设计,提高散热效果,防止粉尘进入。但在教室里使用粉笔的几率还是大的,所以散热防尘的问题仍很重要。
②软件与资源库
从调研了解的情况看,交互式液晶电视多媒体系统软件具有强大资源库功能,但真正涉及职业教育的内容资源还是比较少的,这可能与社会对职业教育的重视程度有关吧!
3.多媒体教室方案设计的思考
目前多媒体教室方案种类很多,那么,多媒体教室方案设计如何考虑呢?
关键词:混合式翻转课堂;教学模式;计算机应用基础
教学改革贯穿教育整个教育过程,只有不断的进行改革,才能提升教学质量,学生素质及专业素养才能得到稳步提升。在美国日渐流行“翻转课堂”作为一种创新教学模式,利用教师创建视频,学生在家中或课外观看视频中教师的讲解,回到课堂上师生面对面交流和完成作业的这样一种教学形态。它颠覆了传统的教学模式,强调教学过程中学生作为真正学的主体,对自己的学习负责,增加学生和教师之间的互动和个性化的接触时间。但是如何将国外这样一种先进的教学模式引入到课堂,需要结合学生的特点,以及办学过程中实际的条件,借鉴并深入融合到我们的课堂。本文根据我院实际教学条件和情况,提出了“混合式翻转课堂”,并在《计算机应用基础》这门课中得以开展和实施。
1 研究背景
教学条件,课堂教室的制约已成为我院课程安排的最大问题。我院搬迁至职教城新校区,教室的建设以50座位以下的教室为主,80座以上的教室占总教室数的不到三分之一。由于师资队伍数量的制约,以及大一新生以公共课为主,在安排课程的时候,多以合班上课为主,导致教室资源使用不合理,小教室利用率非常低,而大教室资源严重不足。本文提出的“混合式翻转课堂”是将合班上课的大班级(人数超过80人以上)平均划分为两个小班,教师将课程任务进行分解,其中一部分的知识要求一半的学生在课堂外进行自主完成,另外的学生在教室听从教师讲解,并将在课堂外有疑问的知识点拿到教室与老师进行探讨,从而达到以时间换空间,提高学生在教学中的主体地位,加强师生互动交流。
2 研究条件
2.1 信息化基础平台建设良好
学院高标准建设数字化校园网,建设了十万兆核心、万兆主干、千兆桌面、无线全覆盖的校园网络,提供包括www、vpn、数据存储、单点登录等基本服务,为“混合式翻转课题”创造了良好的硬件条件。
2.2 信息化手段教学手段运用合理、有效,操作使用熟练
购买世界大学城空间10,000个,全面实施空间教学,全面实施数字管理和服务。所有开设的高职课程,都是在世界大学城空间上完成,各门课程建立了丰富的教学资源,包括教学的各类视频资源——课程标准、教学大纲、授课计划、概念库、方法库、原理库、案例库、在线作业等。学生可以充分利用世界大学城空间,完成自己的作业,并针对性的选择自己所需要的学习资源。通过在世界大学城空间上建立群组,利用留言板等互动交流方式随时随地和学生进行在线交流。
3 以课程《计算机应用基础》为例,展开如何实施混合式翻转课堂
《计算机应用基础》是一门公共普修课,所有大一新生都必须完成这门课的学习,实践操作性很强,并且要求所有的学生通过全国计算机信息高新技术考试的考证。该门课程授课安排基本上都是80人以上的大班级,由于教室资源的制约,所以率先在此基础课程实施混合式翻转课堂。我们通过以下几个步骤进行实施。
3.1 建立空间课程资源
图1 《计算机应用基础》课程导航
将课程定位准确,按行业企业标准结构重构课程内容,课程实施操作性强,实训项目符合课程要求,根据课程目标及应用型人才培养要求选取学习内容、开发学习资源,以学生为中心设计学习活动。按照任务书要求建设课程资源,数量和类型满足教学需要;课程资源美观实用,方便课堂教学和学生课后学习;课程资源做到了最小化,即一个概念一个资源,一个(组)案例一个资源,便于灵活组合,及时更新;课程资源分门别类整合在不同的资源库中,至少应有概念库、方法库、原理库、案例库,根据课程教学需要或学生课后学习需要灵活设置其他教学资源库。根据课堂教学实施需要,每个教学单元应有一个图表教案,能完整反映一个单元教学任务并链接必须的课程资源,美观实用。本课程建立的导航如图1所示。
3.2 将课程资源进行分类
建立好资源后,将资源进行重新整理,根据学生学习实际能力和水平,化分为
大部分,自主学习部分、课堂讲解部分。其中自主学习部分有一些简单易懂的知识点以及简单的操作部分,大部分学生都能在课外自主完成,《计算机应用基础》这门课程的特点,针对全国计算机信息高新技术考试要求,专门建立了技能考证模块,包含考试简介、操作视频、答疑中心及资源下载。学生根据自己操作过程中的实际需求,如有不懂的,可以利用操作视频模块进行学习。而课堂讲解部分则包含一些较难懂的知识点,以及针对学生操作中会出现的常见的一些问题的归纳总结,在基础操作上进行一些知识点的拓展与延伸等。
3.3 混合式翻转课堂的实施
将大班级学生平分为两个班级,人数控制在50人之内,根据上述分类的课程资源对学生分配任务。一半的学生在图书馆或者其他学习场所,利用网络,登录世界大学城空间,找到教师建立的相应的自主学习资源,进行自主学习,并记录好疑难点。另外一半的学生则在课堂,由教师讲解疑难知识点,学生将自主学习过程中出现的问题提出来,一起与教师探讨。当然,不在教室上课的学生可以通过在世界大学城空间创建的交流群组,随时随地参与到课堂学习。
3.4 混合式翻转课堂的评价
混合式翻转课堂的实施旨在提升学生的自主学习能力,所以在考核的时候,侧重自主能力的考察,以及和教师的互动能力。教师根据布置好的任务,登录世界大学城空间,进入学生个人主页,查看学生学习笔记、学习任务完成情况以及互动交流频率。
关键词:云计算;云录播;高职教育;资源共享
【中图分类号】G40—057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097(2014)02—0115—05【DOI】10.3969/j.issn.1009- 8097.2014.02.016
引言
《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》指出:“高等职业院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容”。由此看来,我国高等职业教育的重点已转向关注内涵的发展,高职院校重点构建针对职业岗位设置及与行业生产紧密联系的实训课程,并且将实训课程的教学课时数量大大增加。
微格教学是指利用现代的录音、录像等设备,帮助被培训者训练某一技能技巧的教学方法。这种教学技术最早用于训练师范生的教学技能,它是以教育学和心理学为基础,以现代视听技术设备为手段,在课堂上由执教者对少数学生讲课,录下来后进行迅速反馈,以训练某种技能的方法,它的核心是录播技术,这和职教的实训课程是非常契合的。但是这种传统的技术并不适合大规模的普及。首先是在经济上,传统微格教学系统的建设成本很高,如果要在全校普及,在经济上是不允许的。其次是传统的微格教学系统存在在资源共享的瓶颈,录制的实训课程资源无法实现共享。
云计算技术的成熟使得微格教学技术在实训教学中的普及成为可能。基于云计算技术的云录播系统不但可以大大降低微格实训系统的建设成本,还解决了传统微格教学系统的关键瓶颈——资源共享。本文主要从基础架构、服务和管理三方面阐述如何通过云计算技术架构多媒体教学系统,解决传统多媒体教学系统中存在的问题。
一 云录播的概念和特点
云计算是基于Internet或者Intranet的计算解决方案,他把原来分散的资源集中到一起,实现计算能力的聚合,然后再把这些计算能力分配给各种应用。云录播就是利用云计算的技术,把传统的在各个录播教室的各种应用迁移到云端,由云端的服务器统一处理,然后通过网络进行应用和数据的分发。
传统的录播是在每个需要录播的教室建立一套完整的录播系统,如果有N个教室需要这种应用,则需要在N个教室都建立同样的系统,而实际上在N个教室同时需要这种应用的概率是相当低的,重复建立N套这样的系统是对资源的极大浪费。在云录播系统中,教室端只是完成各种媒体的采集,采集到的媒体经由网络传输到云端。原来在教室录播设备上完成的各种功能都由云端服务器进行处理。这种模式的最大好处是可以按需分配计算能力,不需要给每个应用或者任务分配专门的硬件资源,任务和应用需要计算资源时,可以通过网络申请计算能力,从云端获取强大的计算资源和存储能力,任务完成后释放计算资源。
云录播是按需进行资源分配的模式,对资源的利用效率大大提高。在提高资源利用效率的同时大大降低了单个录播教室的投资成本,这有利于录播系统的普及,使得每个教室都具有录播功能成为可能。同时由于数据和应用是统一存储在云端,因此可以轻松实现应用和数据的共享,基于网络的应用扩展也变得更加简单快捷。同时基于云端的分布式存储使数据的可靠性和安全性得到极大提高。
二 云录播的系统模型
云录播运用了云计算的模型对录播系统进行了新的架构,把传统的录播教室里的录播主机实现的功能迁移到云端服务器来实现,各个录播教室从云端申请资源实现各种录播功能,用户也在云端实现各种基于录播的应用,实现了硬件资源和计算能力的共享。
1 云录播的逻辑模型
云计算在逻辑上一般分为三个层次:IaaS层(InfrastrucRtre as a Service,基础架构即服务)、PaaS层(Platform as a Service,平台即服务)和SaaS(Soft as a Service,软件即服务),也即I-P-S三层模型。云录播是录播技术在云计算上的一种应用,他也是按照云计算的三层模型进行架构。系统图如下:
基础架构层主要指提供录服务支撑的基础硬件设备,包含录播服务器、网络设备和存储设备等。这些基础硬件设备安装在数据中心,可以在一个机房内,也可以安装在不同地方的机房内,通过虚拟化技术形成资源池,也就是计算能力的聚合,这些计算能力可以按照用户需求进行动态的配置。当某个教室需要实现录播功能时,教室只需要把基本的音视频等媒体信息经过编码以后通过网络发送给云端服务器,由云端的服务器进行各种应用的处理。采用这种模式的好处是不同的教室可以共享这些资源,按需申请资源,使用以后释放资源,而不需要在每个教室都建设这些基础设施。
云录播的平台层是指录播系统所采用的平台技术,为各种录播应用提供软件基础服务和开发接口,这些服务包括存储服务、录播控制服务、文件管理服务、用户管理服务等。这一层不直接面向用户,但是直接影响应用开发和用户体验,因为所有的应用开发都是根据平台所提供的接口和工具进行的。
应用层是指基于录播的各种应用,例如微格教学、微课、在线学习、网络教研和课程评价等。这些应用运行于云端,用户不必单独的开发或者安装各种应用软件,只要通过网络申请即可。
2 云录播的物理模型
云录播在物理模型上由前端和后端组成。前端系统主要指安装在教室内的设备,后端系统指云本身。前段系统和后端系统之间通过网络链接。
前端系统主要是完成媒体采集功能。它又包含控制子系统,音视频采集子系统。控制子系统主要是完成教室内设备的控制以及身份认证。传统的多媒体控制系统是一个教室一个系统,各个教室之间是相互独立的,在云录播系统里,教室控制系统主要是完成控制信号的采集和分发,而控制指令的判断和行动调度,则由云端服务器完成。音视频采集子系统主要是完成教室内音视频媒体的采集和编码,然后发送给云端的服务器进行后续应用处理。
后端系统即云本身,它提供实现云服务的应用程序、计算机、服务器和数据存储。前端系统和后端系统之间通过网络连接。
三 云录播微格教学系统的搭建
我校一共有100多个多媒体教室,先期我们选择了20个教室进行基于云录播的平台建设试验。该方案既包含了原有的微格教学系统的功能,把传统的微格教学的各个功能模块重新进行了设计整合,又创新的运用了当下非常流行的云计算技术,而且更加突出了资源的分享与应用功能,所有的应用都是基于云端,录播教室通过网络获取各种录播功能,学生和老师只要通过网络就能获取各种应用资源。
系统分为前端教室系统建设和后端建设两部分。教室前端系统主要设备是媒体采集编码器,只负责媒体的采集编码工作,不再在每个教室里配置录播主机,主要的录播功能都是通过云端的服务器完成;后端系统主要是录播服务器、媒体中心、多媒体控制中心和存储系统,这些设备都统一安装在网络中心,此外我们还在校园内的主要网络节点部署了节点服务器,主要是实现数据访问时的流量分流,防止数据流量过度集中造成的网络拥塞。系统图见图3:
我们在每个教室里配置了两个音视频编码器和一个VGA编码器,音视频编码器负责教师和学生的视频和音频信号的采集,VGA编码器负责各种多媒体课件信号的采集。编码器把各种信号进行采集以后,通过网络传输给网络机房里的录播服务器,由录播服务器进行媒体的进一步处理。媒体采集子系统采用高性能专用嵌入式编码器,编码器采用专用的DSP编码芯片。和传统的PC架构的录播主机相比,嵌入式编码器的最大好处是工作效率大大提高,在相同网络带宽情况下,图像质量明显得到提高;而且稳定性大大提高,大大减轻了维护的工作量,这对于大规模部署的环境尤其重要。
在网络中心,我们部署了2台16通道的录播服务器、一台媒体中心主控服务器、一台集中控制服务器和一台数据库服务器。此外,我们还在学校的主要网络节点部署了节点服务器,用于应用网络流量的分流。
录播服务器主要是完成各种录播的数据处理,例如教室内的视频的导播切换、视频的录制和直播等。一台服务器可以完成16个教室的同时控制和录播,相对于传统的一个教室一台服务器的模式,采用这种方案我们不但大大的减少了管理和维护的工作量,而且节省了大量的投资成本。目前我们配置的录播服务器可支持32个教室的同时录播,多余的12个通道可作为系统的冗余备份。
录播系统的各种应用功能,主要是在媒体中心服务器上完成的,分为控制服务器、数据库服务器和节点服务器。主控服务器安装在网络中心机房,主要是完成管理控制入口和应用访问入口;根据校园的网络结构特点,我们在不同的网络节点部署了节点服务器,主要是完成流量分发功能。和传统星形的结构相比,节点服务器优化了整个校园网的流量分配,避免的了网络中心的网络负荷过重。
媒体中心是基于最新的HTML5技术架构,这是一种跨平台的技术,因此我们实现了几乎所有终端的资源访问和分享,无论是安卓系统的手机终端还是苹果系统的手机终端,或者是WINDOWS系统的PC和MAC机器,都能直接从媒体中心上获得资源,而无需安装各种插件和各种APP。
控制服务器主要是完成对教室内各种多媒体设备的集中控制和各种身份权限的认证。我们也通过控制服务器来完成和学校一卡通系统的互通。
通过云录播平台,我们除了实现教学资源的编辑和功能外,还增加了交流、评价、反馈、推荐等功能。为了方便师生的备课和学习,我们完成了录播媒体中心与数字化校园平台的对接,教师在校内外通过Ⅲ登录信息门户,经过身份认证就可以进入录播媒体中心;利用媒体中心提供的在线编辑工具,教师可以完成对自己课件的修改、编辑、评价和视频资源的定向等工作;视频资源同时上传至学校统一的资源库管理平台,方便其他师生共享;教师也可以根据课程的重点难点在相应的关键点进行标注和注解,学生在观看视频资源后,可以在关键点标注并提出问题,老师和其他同学可以给出相应的解答;这些交流和评价信息都可以通过浏览器在资源库管理平台看到。同时资源库管理平台即将开发的协同过滤的功能,也将对学生在对某个资源进行学习后,系统会根据学习的内容推荐相类似的资源,为学生下一步的全面学习提供方便:学生在点播教学视频的时候,可以通过预设的界面找到同时在观看该教学视频的同学。通过平台的通讯系统,双方或多方可以进行即时交流和讨论。
四 成果评价与展望
按照上述微格实训系统的设计思路,我校先后共投入了近200万元的资金对原有多媒体教室进行了改造。通过近两年的理论探索和项目实施,我们初步构建了基于网络的分布式的横跨教学楼、行政楼和培训大楼的云录播系统。搭建了互动讨论型、双轨教学型为典型代表的新型的多媒体教学环境。通过统一的媒体中心实现了普通课堂教学、实训课堂教学、行政会议和专家培训讲座等不同层次和要求的高标清视频资源管理。
借助视频教学资源库的建设,最终通过网络教学平台,将现实课堂教学与在线自主学习的第二课堂结合起来,为高等职业院校师生的再学习和为社会服务提供了有力保障。
我们始终认为,在全国高职院校加强内涵建设的关键时期,积极向国际先进职教理念学习,切实提升课堂教学质量,提高支持教学的技术水平,选择设计更适合本校实际的教学系统,才能占领职教人才培养的制高点,立于不败之地。
参考文献
[1]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[OL].
[2]田学松,薛莹.初探云端的未来教室[J].中国信息技术教育,2011,(11):5-6.