主题二 视频会议系统在远程教育中的应用

在前1个主题中，我们主要学习了异步网络教学平台，在下面两个主题里面，我们将主要学习同步交互技术。同步的视频会议系统随着计算机通信技术的发展而逐渐成熟的。下面将通过试用北京师范大学远程教育研究中心的 WebEDU 视频会议系统，使大家能了解并直观感受视频会议系统的基本功能。同时，我们将利用该系统完成一次实时授课。
视频会议系统的基本功能和特点是什么？
视频会议系统适用于什么样的教学？
  活动6.1 （50分钟）
带着以下问题阅读视频会议系统的原理：视频会议技术的原理和分类是什么？如何在远程教育中使用视频会议技术？
视频会议系统的原理
1.         视频会议的标准
(1)      ITU-T（国际电信联盟标准化部门）制定的适用于视频会议的标准有：
ü         H.320协议（用于ISDN上的群视会议）：
1990年提出并通过，是第一套国际标准协议。H.320获得通过，使其成为广泛接受的关于ISDN视频会议的标准。
ü         H.323协议（实现基于IP网络的视频会议）：
1997年3月提出的H.323，为现有的分组网络PBN（如IP网络）提供多媒体通信标准，是目前应用最广泛的协议。
基于硬件的视频会议系统，基本上都是采用这个技术标准，这保证了所有厂商生产的终端和MCU都可以互联互通。随着Internet和企业Intranet的飞速发展，基于IP技术的H.323标准组网方式得到了世界范围内越来越广泛的应用。其主要优势表现在三方面：连接的广泛性和易用性，可以方便地将视频会议系统延伸到企业的各个层面；建设成本较低，可以有效地降低企业通信费用，特别是高速通信的费用；可以在一种网络上开展多种业务，并能同时支持多种企业通信业务，如话音、数据和视频业务等。
(2)      MPEG-4标准：
MPEG是运动图像专家组（Moving Pictures Experts Group）的英文缩写。这个专家组是由ISO（国际标准化组织）与IEC（国际电子委员会）于1988年联合成立的，致力于运动图像及其伴音编码的标准化工作。
和其它标准相比，MPEG-4的压缩比更高，节省存储空间，图像质量更好，特别适合在低带宽等条件下传输视频，并能保持图像的质量。
基于软件的视频会议系统，基本上都是采用这一技术标准。
(3)      H.264标准：
它结合了H.323协议中的H.263协议和MPEG－4协议，解决了目前基于软件视频会议MPEG-4标准无法与H.323协议的终端兼容问题，这使之成为目前最好的视频压缩协议。
2.         视频会议领域分类
(1)      基于硬件的视频会议系统：现在最常用的实现手段。特点是使用专用的设备来实现视频会议，系统造价较高，使用简单，维护方便，视频的质量非常好，对网络要求高，需要专线来保证。
(2)      基于软件的视频会议系统：完全使用软件来完成硬件的功能，主要借助于高性能的计算机来实现硬件解码功能。特点是充分利用已有的计算机设备，总体造价较低。
(3)      网络视频会议系统：完全基于互联网而实现。特点是可以实现非常强大的数据共享和协同办公，对网络要求极低，完全基于电信公共网络的运营，使用非常方便，不需要购买软件和硬件设备，只需交费即可，视频效果一般。
3.         视频会议系统的构成
一个完整的视频会议系统至少应当包括会场终端设备、会场之间的交换设备以及终端设备与交换设备之间的传输线路．除此之外，为了使视频会议的效果更加接近于传统面对面的会议，还需要一些视频会议的辅助设备，以下介绍视频会议系统的几种主要相关设备。
ü         音／视频输入输出设备：从视频会议的功能来看，要使视频会议能达到现场会议的效果，必须使不同地方的人能看到另一地点的人，能听到另一会场的发言并与之讨论，因此，每个视频会议终端应当配有一套图像和声音的输入及输出系统。视频和音频输入系统采集本地会场的图像和声音，视频和音频的输出系统用来播放对方的图像和声音。
ü         编解码器（CODEC） ：CODEC编解码设备的主要作用是将本会场采集的图像和声音信号按照一定的格式编码，然后通过传输线路传到远端；同时，CODEC还将其他会场传来的图像和声音编码按照约定的格式还原成可以看到的图像和听见的声音。因此，CODEC编解码器是电视会议设备的核心部件。
ü         MCU：视频会议的交换设备我们通常称之为MCU （Multi-Point Control Unit），即多点控制单元，或称为MCS （Multi-Media Conference Server），即多媒体会议服务器，三个以上的会场同时参加会议，必须使用MCU进行音视频的交换。
ü         网管设备：对于一个大型的视频会议系统，应当还有一套视频会议网络管理系统，以便对视频会议网络进行集中管理。
ü         多媒体辅助设备：现代视频会议系统大多利用现代计算机和通信技术，可以提供多媒体功能，使得我们的异地会议更加方便、表现更加丰富、工作更有成效，例如，利用图文摄像机，可以方便地将授课胶片或者文件传到其他会场。而利用电子白板，可以使得我们把在白板上书写的内容传到其它会场，同时，其它会场的与会人员也可以在他们本地的白板上对同一内容进行修改，从而十分自然地讨论问题。
4.         系统设计四原则
随着网络技术的日新月异，视频会议的发展也非常迅速。从保护教育投资和可持续发展的角度，系统总体设计原则应主要遵循先进性、可扩展性、安全性和可靠性。
ü         先进性：遵循国际标准和国内外有关的规范要求；符合计算机、网络通讯技术和视频会议技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统；选择国际主流和知名厂商的产品。
ü         可扩展性：考虑今后的发展，留有充分的扩充余地；既能支持广域网也能支持局域网；既支持H.320广域网上的视频会议标准，又支持H.323局域网上的视频会议标准。
ü         安全性：具有高度的安全性，不易感染软件病毒；支持加密系统。
ü         可靠性：具备在规定条件和时间内完成用户所要求功能的能力，能长期稳定地工作；结构简单，连接点少，可靠性高；对工作条件和工作环境要求较低。
选做活动
观看课件C7-6-1数据库课程演示(请下载WebEx Player观看上述演示文档) ,学习WebEDU（http://www.webedu.cn/）视频会议系统的功能介绍和使用方法。
活动7.1（40分钟）
带着以下问题阅读视频会议系统在远程教育中的应用：远程教育中会议技术应用的分类和特点；远程教育中同步交互的作用；同步交互和异步交互在远程教育中各自的应用范围和对象。
使用网院平台实时授课系统听课，了解远程教育技术标准的基本情况（作为全书的一次实时授课，讲座）
视频会议系统在远程教育中的应用
1.         远程教育中会议系统的分类
远程会议实现了学生与教师通过一些电信技术形式进行的交互活动，下面就简单介绍一下常见的电信会议的四种形式：语音、语音图形、视觉和计算机。
(1)      语音会议系统
语音会议系统是最普遍也是最廉价的一种远距离会议形式，有些人又称它为电话会议。这个系统中的所有成员通过电话进行交流。会议可以由个别学生在家中或办公室里通过规定的按键进行操作。但是我们通常指的是自动控制的电话会议，就是说使用特定的设备进行教学，这个设备通常包括演说人（会议召集人）和很多不同的远距离学习小组。几乎同一基地的每个成员之间都可以相互连接，并且通过操作员或其他更为有效的方式在基地之间通过一个“桥”连接起来，这样就使所有基地都可以在同一时间互相连通。这座“桥梁”是由电话公司或控制远距离会议的组织提供的。
最古老的，当然也是规模最大，最著名的自动电话会议系统是威斯康星大学的教育电话会议网（ETN）。1966年它创建了教育电话网络，使校园的范围扩大到整个州。他们使用这套系统并使之与无线电视系统相结合，每学期提供几十种学历与非学历教育课程。1980年，在系统使用的高峰期，教育电话网络服务于32，000位学生，并且在全州范围内连接起分布在100多个乡镇与城市中的200多个站点。ETN系统主要用于继续职业教育，特别是保健领域。
(2)      计算机音频图形会议系统
这种系统使用计算机或传真技术传送可视图形，用来支持通过电话线进行的语音教学。系统把文件的拷贝传送到所有站点，人们同时也使用电子白板把在一个站点书写或绘制的内容传至其它站点的电视监视器上。许多基于计算机技术的系统支持图形、图表以及数据的传送。每个站点在收听到语音的同时都可以看到画在一个电子图形写字板上的任何字迹。其中的一部分系统同时配有一部数字照相机，照相机能够摄下位于它前方的包括图画、实物以及人脸在内的所有图像。计算机语音图形系统对于含有大量计算公式或符号性信息的课程非常适用。因此，这套系统在科学与工程的课堂上很受欢迎。
(3)      双向视频会议系统
双向视频会议系统通过卫星或光缆传送信号，或通过“慢速扫描”或压缩视频技术来完成。“慢速扫描”是指利用标准电话线路，每20到30秒传送一张图片，在音频图像会议里是很有效的方式。影像压缩可使用于一般动态影像（每秒三十格画面），但解压缩时会减低其分辨率（每秒十至十五格画面）。影像压缩需使用昂贵的数字电话线路以及解压缩设备（codec）。双向视频会议系统允许学生与教师面对面地交互，这是与传统班级教学最接近的教学方式。尽管这种方式受到设备稳定性、摄影机角度以及学生/教师现场表现等因素的影响，但还是受到远程师生的偏爱。
(4)      计算机会议系统
计算机会议系统允许学生和指导人员通过计算机网络进行交互。他们可以互相传送消息（如电子邮件）和数据文件（如课外作业、参考书目、计划报告、读物等等）。计算机会议系统是实时性的，但是也支持延时性的交互。大多数情况下，人们在任何时候都可以传送或浏览消息。当人们登录到系统中，它可以显示自上次注销之后的所有信息。只要计算机与电话线和调制解调器连接在一起就可以登录到网络上了。
计算机会议系统包含有以下特征：（1）它将会话与书写结合起来。在很多课程中，通过书写阐明观点还是一种很重要的交流方式；（2）对于小组交流和协作学习而言，它是一种强有力的工具。例如，借助计算机媒体通信进行讨论，发言机会将会更为公平。
活动7.2 （70分钟） 这种需要通过文本材料录入内容的特点会使交流的内容经过一定的思考；（3）一定时段内的讨论都被保留下来，可以为日后使用；（4）职业培训的课程很强调学习者通过自己的经验形成一定的观念，而计算机通信对这类课程恰恰是很理想的；（5）学习者可以通过访问“电子讲师”实现进入一门课程的学习，但是其他途径很难办到。
2.         基于视频会议的远程教育的类型（裘伟廷，2002）
基于视频会议的远程教育的类型，从不同的教学目的和不同的运用场合来分有所差异。这里从远距离学习者学习的角度来看，可以分成三种类型，即上课型（电子教室型）、讨论型和个体型：
(1)      上课型（电子教室型）远程教育
上课型（电子教室型）远程教育是在由基于会议室型视频会议系统构建的电子教室里进行的。该电子教室适用于教师同时对许多异地学习者进行上课，对图像的质量、音响效果要求较高。它是在固定的专用教室里安装了摄像器材、音响器材、编解码机、显示设备等构成电子教室，每个教室里配备一块带有触摸屏可以用来手写的电子白板，在教室里可以有近距离听课的学习者10人左右，而远距离上课的学习者可达数十人甚至更多。教室的布置，光线的设置，室内音响系统的性能，背景颜色的选择，听课者和摄像机的距离、角度等都是经过周密考虑和设计的，可以获得较好的图像质量和音响效果。为了较好地反映电子教室的上课现场情况，作为图像输入的摄像机至少要有三个，分别用于摄取授课教师的图像，摄取近距离听课的学习者和其他场景，以及专门用于摄取与上课有关的静止图像文件、资料等。显示图像的监视器一般采用两至三台大屏幕彩色监视器。此外，还可以连接若干台大屏幕彩色监视器，供更多的远程学习者收看授课实况。电子教室还需要配置多个麦克风输入和配置多台音响输出，以供教师授课和学习者实时反馈，以及收听教师和学习者的发言。此外还可根据需要，配备其他教学设备如扫描仪、传真机、打印机等。
在这里，授课教师是电子教室的主控者，他通过配备的触摸屏或红外遥控器等调控设备，决定教学进程的启动、停止、集体授课、分组讨论、答疑等具体运用模式的切换，以及教学内容的组织等工作。学习者可以经授课教师允许后发言或发问，或参加分组讨论。教师则能根据学生的反应进行有目的的教学。另外，学习者也可以通过专设的控制器按钮或触摸屏图标，申请发言，或者调整图像、声音效果等。通过控制器，远程学习者不但可以控制本地摄像机的角度、景深等参数，而且能遥控远端的摄像机动作，以获得最好的收视效果。
(2)      讨论型远程教育
讨论型远程教育可以是在桌面型视频会议系统上进行的。桌面型视频会议系统实际上是一个桌面型计算机系统，其终端设备大多数都是在PC或工作站上加视频会议插卡组成，插卡往往包括模拟视频输入、输出部分，数字视频、音频编解码部分，多路复用、信道接口等部分。该系统可分为高档和低档两种。高档系统配置较好的摄像器材、音响器材、编解码器等，可供小型的远程教育方式使用。低档系统通常有数据共享功能，可用于学习者间的协作学习。最简单的桌面型会议系统，就是个人计算机加上插入总线槽内的编解码板和通信控制板形成视频会议编解码器，然后外接一台摄像机（或小摄像头）、一个麦克风和两个小音响作为图像输入和语音的输入、输出，图像可以利用计算机的显示器（或外接监视器）来显示。这样的系统一般适用于几个学习者之间的讨论，对图像和音响的要求都不高。
基于桌面型视频会议系统的远程教学，由于具有较强的交互性和实时性，可以向师生提供近乎直接见面形式的协同工作。师生之间或学习者之间的交互协作，有可能是文
案例分析： 件、数据，也有可能是语言、图形、图像。通过ＡＴＭ网络和会议多点控制单元，远程教育的师生间、学习者之间可以进行远程多点或点对点的协作式教学和讨论式教学。根据教学需要，教师可模拟实际需要将学习者分组或学习者自行分组，把学习内容通过系统的协商空间交给每个学习者;通过视频会议系统，学习者可在组内合作学习（如相互进行语言操练、讨论、角色扮演），也可实现组间交流（如进行辩论、讲演）。
(3)      个体型远程教育
个体型远程教育是基于可视电话型视频会议系统。该系统可以是独立设置，也可以作为一个套件在PC机上运行。可视电话一般运行在公共交换电话网（PSTN）上，因此可以把它看成是运用于PSTN上的视频会议系统。
基于可视电话构成的远程教育系统，可算是一种直接面对个人、家庭的简单的远程教育系统。据此，远处的学习者可以通过多媒体通讯网交互式对话接受教师“面对面”的指导，如同身临其境。即学习者与教师通过可视电话，学习者提出相关问题，教师给予实时回答，学习者可以得到教师的个别引导和指导，并增强与教师在感情上的沟通。远距离学习者个体之间也可以通过可视电话进行学习或交流，并增进学习者之间的情谊。利用这种交互式的学习系统，学生还可以根据自己的学习情况调整学习进度。
3.         基于视频会议的远程教育的双向交互特点
基于视频会议的远程教学系统是一种交互式的教学系统，它具有人与机的交互性和人与人的交互性，能实现教学信息的双向交流。为远程教育师生提供交互式的教学环境，为广大异地学习者提供交互式的学习环境，这是视频会议应用于远程教育的最突出特点。心理学认为，教学的过程是师生心理沟通和信息交流的过程，这种沟通和交流在什么样的水平上进行，在很大程度上决定了学习者学习效果的好坏。交互可以提供学习者所需的学习资源，帮助学习者掌握学习方法和内容;交互可以帮助学习者实现积极的知识建构，并在人际交流中实现正确的人格建构。在培养知识经济的高素质人才的今天，远程教育的交互显得格外重要。与其他具有交互性的教育媒体相比，基于视频会议的双向交互远程教学有如下特点：
ü          实时性
在视频会议中进行远程教学时，学习者与教师及别的学习者之间的信息交互是实时的。实时交互信息，包括文本、声音、影像的即时沟通，达到类似于面对面交流的效果。这种实时的交互，使学习者即时获得帮助，在课程进行的过程中就能及时地观测到自己的进步与不足，及时按要求调整学习，从而大大提高学习的积极性，提高学习的质量和效率。
ü          多元性
远程教育中的双向交互活动并不局限于视、听手段，也不只是师生之间的教学活动，通过视频会议，学习者可以获取网络通信技术与多媒体技术有效结合的文字、图形、声音、影像、动画并茂的教学信息和其他有关信息，可以感受到师生之间、学习者之间、学习者与其他人之间的帮助、指导、鼓励、联系、情谊等的氛围。
ü          群体性
视频会议上的“群体”并非指在地域上划定的集群，而是指视频会议网所支持下的虚拟课堂的集合。在该集合中，全球各地同一课程或同一科目的学习者可随时随地相互联系、相互分享，交流他们的心得、信息及成果，进行协作性的学习。这种学习中的群体性相互作用，在远程教育的学习中构建自己内在的知识表象时，是相当积极和有效的。
ü          监控性
过视频会议专设的控制器，教师可以用来调控教学过程，或者通过视频会议的轮流监控功能，教师实时地与学习者建立反馈联系。
基于视频会议的双向交互远程教育是对远程教育方法和模式进行的一种有益的尝试，随着视频会议的进一步发展，以及视频会议与其他新技术如信息高速公路、虚拟现实技术等的结合，基于视频会议的双向交互远程教育必将更加完善起来，从而对现代远程教育产生巨大的作用并带来深远的影响。
视频会议在反馈信息和学习信息的调控方面，较其他教学技术具有明显的优势。通
我国正在大力推行边远地区教师远程培训项目，现在，请你基于已经学习过的ACTIONS媒体选择原则，并参考附录提供的阅读材料D7-7-1，从计算机单机版多媒体课件和计算机视频会议系统两种技术中选择一种更合适用于西部农村中小学教师培训的远程教育媒体传播方案，并解释选择的理由。
在解决上述问题的过程中，请你思考，ACTIONS原则中应该重点考虑什么因素，首先考虑什么因素，并将你的思考的结果和理由在课程BBS“模块七主题7ACTIONS媒体选择原则”论坛中讨论和交流。
你需要提交以下成果（这是本模块学习必须完成的大作业，具体要求请参看模块7“作业”部分的说明）：活动7.2作业