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一、遠程教育的定義及分類

DesmondKeegan曾經給遠程教育定義了5個要素:學生和教師在地理上是分開的,不是面對面的;政府教育部門對教育機構的資格認證;應用現代通信技術,提供雙向的交互功能;學生可以隨時隨地上課。它的最大特點就是遠程和交互。從采用技術的角度分類,遠程教育可以分為基于郵政方式、基于廣播電視方式、基于Internet網方式和基于電信網方式四種。前兩種方式已經形成一定規模,目前在世界上對于遠程教育的研究主要集中于后兩種方式。

1.基于Internet網方式

這種方式采用Internet網的WWW技術和其他如瀏覽器、E-mail、FTP、BBS等實現在時間上、地點上完全獨立的教學模式。可組織網上討論,利用Internet網組建網絡學校。學生可以增強自治力和逐漸形成一個“自我安排進度的、專家和優秀教師指導的、時間和空間獨立的學習環境”。學生們可以通過電子的“虛擬對話”討論課程中提出的問題,Internet的訪問者也被邀請加入“課堂討論”,這些觀點對于課程來說是一個很好的補充。

2.基于電信網方式

基于電信網方式是把學校的教室安排在遠端,可以解決學校教室不足的問題。學生們在多個遠端教室同時上一名優秀教師的課。在技術上,利用了電信網的高數據量傳輸和數據傳輸的可靠性。一般有演播室(中心教室)、遠程教室和通信網絡三部分。

二、多媒體遠程教育領域

目前在國內外的發展現狀計算機從單機到網絡的發展已經觸動了傳統的教育模式,各種形式的教育模式中最活躍、最有前途的一個領域就是遠程教育(DistanceEducation)。這種教育改革并不意味著就是讓計算機代替教師的角色,計算機應該作為輔助教學的一種有效的工具。

1.國外的發展現狀

在世界范圍內,網絡時代信息化社會的到來正一步步推動著學校教育改革,校園的圍墻逐漸消失,學生在網絡上的虛擬學校中學習的新型教育模式已悄然興起。1996年8月美國加利福尼亞、得克薩斯等十個州共同創建了各州認可的、各高等院校承認課程學分的虛擬大學,學生在電子課堂中上課、考試并獲得學位證書,從而正式拉開了網絡遠程教育的序幕。目前美國有80所大學通過網絡修得學位,網上虛擬大學開出的課程已覆蓋了各個主要的學科領域。例如,美國國家技術大學(NTU),1998年夏季學年開設了化學工程、橋梁工程、工商管理等16門課程。威士康辛大學1998年元月建成了它的第一個電子教室,并為商業、文學、教育、圖書館學和社會科學5個門類開設了17門課程。以亞特蘭大和喬治亞州為主的美國南部地區教育董事會,開始通過Internet來轉播南部50所大學的課程。同時,美國已經開始把注意力放到中小學校基礎設施的建設上來。美國總統克林頓于1996年提出了“教育技術行動”(EducationTechnologyInitiative)。行動綱領指出:到2000年,全美國的每間教室和每個圖書館都將聯上信息高速公路,讓每個孩子都能在21世紀的技術文化中受到教育。另外,加拿大、英國等其他西方國家也在大力開展網絡遠程教育工作,例如加拿大滑鐵盧大學遠程教育和繼續教育學院使學生可以方便地進入虛擬課堂完成該大學文學、理學和環境方面所需的全部課程,該大學提供250多門課程供選擇,并提供非全日制的技術管理碩士課程,可邊工作邊學習;西蒙福萊士大學開設了地理學、歷史學和心理學等28門課程;英國的開放大學開設了數學、農業、結構工程等11門課程。

2.國內的發展現狀

與西方發達國家相比,國內的網絡技術應用工作開展得相對較晚。1995年底我國首條覆蓋全國的計算機互聯網絡CERNET才正式建成和投入使用。受技術條件的限制,國內在CERNET建成后才開始進行網絡遠程教學的研究工作,但發展相當迅猛。目前從網上可查到的信息和各院校開放的對外服務看,國內清華大學、北京大學、上海交通大學、同濟大學、華南理工大學、北京醫科大學、中山醫科大學、中國人民大學、湖南大學、華南師范大學、中國科技大學、長春郵電學院、遼寧大學、浙江大學、北京廣播電視大學、廣東廣播電視大學、浙江廣播電視大學、西安交通大學等十幾所高校已陸續提供了自己的網上遠程教育資源,此外還有一些中學,如北京101中學、深圳中學、南京師大附中、江蘇省常中等中學也開設了網校,其他如一些省市地區機構也紛紛在網上設立了遠程教育站點,如COL網校、云舟網校、新疆遠程教育資源網、吉林教育教學網、萬恒遠程教育網等。

三、我國多媒體遠程教育目前所存在的問題

當像美國這樣的發達國家,已經將計算機多媒體網絡教育普及到幼兒教育階段的時候,我們的高等院校才開始步入遠程教育領域,所以與西方發達國家相比,在開出的課程種類、課程內容質量以及實時交互性等方面都還有很大的距離。大多數的高校遠程服務站點僅僅推出了基于WWW方式的課件教學的服務。這些課件教學一部分是多媒體形式的,剩下一部分甚至僅僅是文本加圖片方式的,僅有個別高校的遠程教育網點加入了測試、管理以及實時文字、語音交流的模塊(如清華、北大、上海交大等)。尤其是實時遠程教育方式還亟待發展,學生們在多個遠端教室同時上一名優秀教師的課,這種方式目前仍缺乏很好的交互性。雖有學校已成功地實施了,如湖南大學、浙江大學采用先進的雙向交互式技術的遠程教育系統正式啟動了,廣西遠程教育系統最近也建成了。但對于大多數院校來講,實時遠程教育系統都是目前亟待解決的難點與重點。國內實時遠程教育目前最大的一個問題就是交互性差,很多學校的電子教室仍然是沿用傳統的電教模式,教師在里面講,學生只能在外面聽,只是媒介從電視機上搬到了計算機的顯示器上。

四、一個有關實時遠程教育系統的設想

1.CSCW概念的介紹

計算機支持的協同工作(CSCW)是近年來出現的一種新的計算機應用模式,它表明計算機應用有了新的突破,從過去實質上僅支持個體工作,發展成為支持群體工作。群體中的用戶可以通過計算機交流信息和討論問題,共同完成某項任務。一般而言,CSCW是指某群體中的人們,在計算機的協助下,執行某項共同的任務,并為他們提供一個共享環境的界面。其中群體可以是一個或多個單位、項目或小組。但這里特別強調的是,群體中的人們必須執行共同的任務,CSCW為他們提供一個共享的工作環境和一個友好而靈活的計算機了交互手段。CSCW是研究群體如何工作,探討各種技術特別是計算機技術如何支持群體工作的一個新的研究領域。我們所討論的實時遠程教育模型是建立在集中式結構CSCW系統與多媒體通訊的基礎上的。

2.系統的交互性

在實時遠程教育系統中,教師如何才能在講課時就能不斷提問學生,在課后又能專門留一段時間提問或回答學生的問題?視頻會議系統是一個很好的參考模型,可將以視頻會議系統為主的實時在線遠程教育和以WWW為主的自主式遠程教育兩種方式有機地組合起來。教師與學生之間、學生與學生之間的會話,對共享媒體的同時訪問,會引發并發控制的問題。并發訪問共享的媒體在分布式網絡系統中是一個重要的設計問題。大多數研究人員認為應該在某一時刻僅有一個訪問者來訪問共享媒體。設定教師在整個系統中享有最高的權力,他控制著通信與訪問共享白板的權限,所有想要取得授權的請求被送到教師端,教師可以根據情況授權給其中某一個學生,也可以在任何時刻收回對某一學生的授權。

3.系統的通信方式

系統中主要的通信方式為點到多點的通信。通常,點到多點的通信方式主要有廣播通信(broadcast)和多點通信(multicast)兩種。廣播通信的方式是消息從一點發出,發向網上的所有端點,這些端點上運行的軟件將判斷收到的消息是否是發向自己的,是發向自己的消息則接受,否則,就丟棄該消息。多點通信,是指消息從一點發出,發向網上所有等待該消息的端點,這些端點都使用同一個用于多點通信的地址。本系統的傳輸媒體是Internet。如果采用廣播通信,將消息發向全網的所有機器上,然后通過機器的IP層去識別該消息是否應該接收。Internet遍布全球,讓所有有關或無關的機器參與消息的發送,顯然不切實際。此外,由于我們將傳送的是多媒體信息,數據量大,因此,如果向網上每臺機器廣播的話,勢必會占用大量的網絡帶寬,造成網絡擁塞。而Internet上的IP協議是支持多點通信的,它通過在消息的目的地址中填入IP的多點通信地址,通話同時向一組遍布于Internet網上的主機傳送同一個消息。擁有一個IP多點通信地址的所有機器構成一個多點通信組。一個通信組可以跨越多個物理網絡。每次多點傳送后,多點通信組的成員接收到的數據都相同。一臺主機可以任意加入或退出一個多點通訊組,一臺主機也可以同時加入多個多點通信組。TCP/IP提供了A、B、C、D、E五類IP地址。IP多點通信地址是IP地址中D類地址。由于多點通信組的數量有限,可以集中管理,因此多點通信地址沒有層次結構,所有Internet網的多點通訊組采用單一層次,在邏輯上是等同的。每個多點通信組都擁有唯一的多點通信地址,一類是標準的永久性地址,由Internet中央管理機構(NIC)統一分配,另外一類是暫時性的多點通信地址,根據需要創建。為了能夠對跨越多個物理子網的多點通信發送進行控制,TCP/IP提供了Internet網的組管理協議IGMP,管理多點通訊網關和多點傳送機器間的組員身份信息交換。因此,在設計該系統時,在點對多點通信時采用多點通信的方式是比較合適的。教師端在授課時應首先上網,申請到一個多點通訊組(固定或臨時均可)的地址,隨后加入該“虛擬課堂”的學生登錄,教師端統計成員列表,同時將申請到的多點通訊組地址傳送給學生,這樣,教師和學生可通過多點通信方式來傳送消息。

4.多媒體數據的傳輸

該系統的另外一個重要問題,就是如何解決多媒體數據的傳輸?系統中需要傳送動態的視頻數據、語音數據。首先,如何實時地傳送它們是這個系統工作臺的關鍵所在。一般由于未經壓縮的音、視頻數據具有很大的數據量,要實時地傳送多媒體數據,除了仰仗網絡傳輸速度的快慢之外,還需對視、音頻數據作壓縮處理,一方面壓縮減少了聲音、圖像和運動視頻的存儲容量,另一方面壓縮降低了在網絡上傳送這些數據所必要的比特率。ISO/MPEG是為運動視頻的壓縮制定的標準,該標準不僅利用了每幀數據的信息冗余,而且也利用了各幀間的信息冗余,壓縮比率很高,最高可達到100∶1,平均為50∶1。此外,CCITTH.261是國際電報電話咨詢委員會的提供可視電話和電視會議中視頻的壓縮解壓縮標準。CCITTG.722是可視電話和電視會議中音頻的壓縮解壓縮標準。由于有了這些標準,使多媒體數據在Internet網上傳送成為可能。

5.系統的工作原理(以西安交通大學遠程教育系統為例)

教師端在多媒體電子教室中,安裝二、三臺帶云臺的攝像機、視頻捕捉卡、計算機、麥克風及音箱等多媒體設備。通過多媒體通信服務器(又稱Producer)中的視頻捕捉卡,獲得現場教學實況(視、音頻數據),通過RealProducerPlusG2軟件(RealNetwork公司的),把這些數據轉換成實時的多媒體數據流RealVideo格式,傳送到位于遠程教育中心的RealServerG2服務器(SUNE3500)上。一方面,由RealServer服務器直接播放,另一方面,以文件(*.rm)格式的形式存放到服務器上。客戶端用戶使用普通的多媒體PC機,安裝了RealPlayerG2的客戶端瀏覽器軟件后,就可以通過校園網或Internet網,接收實時網上示范教學。再安裝上視頻頭,用于攝取學生圖像,便于教師觀察學生聽課情況;耳機,用于接收教師聲音;話筒,用于收集和傳輸學生的聲音。RealServerG2媒體播放服務器使用RealServerG2版軟件,該軟件可根據用戶的網絡帶寬,自動提供從28.8K、56K的Modem直到高速局域網的圖像壓縮質量。用戶使用普通的多媒體PC機,通過撥號或者專線接入校園網,只要安裝了RealPlayerG2客戶端軟件,可以通過WWW瀏覽方式,查詢并點播本系統提供的視頻服務。

五、結束語

國家教委目前也特別重視遠程教育在我國的發展,以6月21日國家教育部高教司召開的試點工作會議為標志,“中央電大人才培養模式改革和開放教育試點”項目正式啟動。這一試點項目是教育部組織實施《面向21世紀教育振興行動計劃》和現代遠程教育工程的重要組成部分,也是教育部改革高等教育人才培養模式、發展現代遠程開放教育的重要舉措,為我國的遠程教育發展拉開了新的帷幕。了解遠程教育目前在我國的發展現狀及問題,可以群策群力,大家一起來為遠程教育事業添磚加瓦,使我國的遠程教育水平早日邁入發達國家行列,這是本文的宗旨。