适应铁路发展职工培训需要　利用网络实现远程视频同步教学

近几年来,随着铁路运输形势任务的发展和铁路生产力布局的不断调整,从2004年到2008年,我段先后与原聊城水电段、兖州水电段、青岛供电段合并重组成立了济南供电段,08年3月21日局界调整,徐州供电段7个车间和一个电力班组划归我段管理,至此济南供电段管辖范围覆盖山东省全境,成为济南铁路局唯一一个管辖山东省全境的站段。现在的济南供电段所辖车间共计20个,班组141个,职工3035人。在铁路局直管站段的形势下,京沪、胶济电气化铁路的运行,京九电气化铁路的开工建设,均使我段的职工培训工作面临着压力与调整,培训人数由过去的几百人增加到几千人,培训内容由电力内外线为主转变为接触网、牵引供电、电力内外线、给水运行知识并重,班组分布点多线长与培训时间紧、任务重之间的矛盾更加日益突出。这些无疑都是职工教育工作的新变化、新要求、新课题,使我们教育工作面临新的挑战。对此,我作出大胆设想,利用现有的段办公网来实现职工的远程视频同步教学,以适应当前铁路发展下的职工培训需要。,并据此提出《远程视频同步教学系统》这一课题,目的是通过运用网络技术解决师资缺乏、工学矛盾,最大限度降低培训成本,确保培训质量与效率的不断提升,保证安全生产。该设想已通过论证,并得到了段领导的肯定。

一、课题提出的现实依据

铁路现有的成熟视频会议系统使视频同步教学实现成为可能。视频会议系统是通过网络通信技术来实现的虚拟会议,使在地理上分散的用户可以共聚一处,通过图形、声音等多种方式交流信息,支持人们远距离进行实时信息交流与共享、开展协同工作的应用系统。视频会议有点像使用电话——除了能看到与你通话的人之外,你能看到他们的表情、肢体语言,及他们对你的言谈的反应。人们可以使用同一张数据表或者任何其它PC上的文件,这就像你跟和你所通话的人在同一房间、面对面地工作一样。视频会议能使人们更有效的交流,因为可视化的交流是最自然的交流方式。因此看比说更能加深人的理解与记忆,特别是当话题本身就是一个很形象的观点的时候。视频技术带来的“便利、效率的提高、成本的控制”已经深入人心。

我段现有的视频会议系统是一套运用成熟的电视电话系统,该会议系统有两套方案互为备用,一套是以铁路内部办公网(TMIS)网络为通道的以威速公司的V2视频会议软件为载体的视频会议系统,该会议系统的服务器设在段部,客户端安装在全段各车间会场;第二套是以Internet网为通道的以山大联润的视频会议软件视维(Super-V)为载体的视频会议系统,该视频会议平台由路局信息中心架设,并在Internet网构建了全天在线公网服务器,使用该系统开电话会议的时候,全段各会场以客户端身份登录Internet网的公网服务器即可。这两套系统一主一备,构成了我段成熟的电视电话会议系统,为《远程视频同步教学系统》的实施提供了前提保障。

二、课题的具体实现

远程视频同步教学的理念是:现代远程视频同步教学是利用现代网络通讯技术在符合要求的师资资源和不在该师资资源现场的受教育对象之间建立起一种有效的知识信息传播和交流通道,开展教育培训活动,使更多的人学到更多的知识。相对于传统面授教育的现场性、点对点的单一课堂性特点而言,它的特点突出表现在它具有远程性、点对多点的网络虚拟课堂性。但远程视频同步教学只是现代教育的新的手段和方式,而不是一种新类型的教育,它并不能改变教育的本质概念和目的,即:教育是以传授人知识、提高人素质、陶冶人性情为基本目的的社会活动。它应该充分发挥现代网络通讯技术的优势,将传统面授教育的全息性、实时性、亲近性、双向交互性优点尽可能地展现出来,在实现大范围、经常性地普及科学知识的远程教育目的的同时,全面实现教育本来的基本目的。

实践远程视频同步教学正确理念的物质基础是建立合理的远程视频同步教学平台标准模式。我段远程视频同步教学平台的建立基础是铁路现有的成熟视频会议系统。视频会议系统是基于C/S结构的,由客户端软件和服务器端软件组成,是一种基于IP网络的高可靠性、大容量、高性能的多点实时交互式多媒体通讯系统。任何一个装有客户端软件的终端均可通过局域网LAN或者广域网WAN与装有服务器端软件的专用视频服务器相连,从而完成各终端间的音视频实时互动通讯。平台网络结构如下图所示:

在远程视频同步教学平台上可以搭建共享课堂,共享课堂由一个教师讲课演播教室和多个学生听讲教室组成,共享课堂内安排一门课程的内容,由一名优秀的老师在演播教室讲课,学生分布在演播教室和其它多个远端听讲教室听讲。我段的远程视频同步教学平台是由一个教师讲课演播教室和设立在车间的十九个远程听课教室所构成的。

教师讲课演播教室组成:由教师用多媒体计算机、交互式红外书写屏(PDP)、视频会议计算机、视频会议专用带云台摄像机、视频采集卡、数字组合音响、蜂窝式吸音麦克、大屏幕液晶电视等组成。教师用计算机的显示器用交互式红外书写屏(PDP)来代替,老师讲课时站在交互式红外书写屏前讲课,并在书写屏上直接板书和讲解课件,交互式红外书写屏替代了传统的黑板和投影。大屏幕液晶电视安装在演播教室后端用于向讲课老师展示各远端听讲教室的现场画面。通过摄像机+视频采集卡、蜂窝式吸音麦克+音响+声卡、教师用计算机,老师讲课的视频影像和音频声音被按相应的格式采集进计算机;通过交互式红外书写屏,老师在书写屏上的板书内容与老师的演示课件内容融合在一起形成数据格式的文件,录进计算机并即时反映在计算机显示屏上。以上视频、音频、数据格式的信息在平台软件的作用下,通过网络实时同步地传向专用服务器并同步地传向各远程终端计算机。这样,老师的影像、演示课件及板书内容可以在远端学生教室的计算机及大屏幕上实时展现,老师讲课的声音也可以同步地在远端学生教室的音响上播出。

学生听讲教室组成:听课教室由视频会议专用计算机、视频会议专用带云台摄像机、视频采集卡、数字组合音响、麦克、大屏幕液晶电视等组成。学生听讲教室应用模式:通过听课教室视频会议专用计算机接收并播出,老师讲课的板书、影像、声音会分别在大屏幕液晶电视、数字组合音响上播出,学生接收到老师讲课的实况;同时,学生端的听课场景会通过云台摄像机+视频采集卡采集,经计算机网络实时传送到老师端和选择打开该教室图像的其它听课端;如果学生被同意发言提问,可通过麦克和视频会议系统桌面手写白板与老师或主席进行声音及文字交流。

课堂交互应用模式:一般在讲课状态下,老师拥有主席权,可以根据意愿随意打开各远端用户的图像;可以指定或同意某个远端教室终端的发言请求;也可以根据需要,强行断开某个终端用户。被选择打开的远端教室的听课场景图像可以实时地被显示在演播教室后墙的大屏幕液晶电视上。如果有学生要提问,可以通过本教室计算机前的值班学生向主讲老师远程申请发言(举手申请发言),经老师同意后即可通过麦克在座位上与主讲老师实时对话交流;学生教室可以申请主席,经老师同意后,可以主持讨论,使各学生教室间开展互动讨论。

三、课题实现带来的现实意义

远程视频同步教学系统实现的功能有:老师实时讲授,学生实时听课;远端教室学生可以看见老师,讲课老师也可以看见远端教室的学生;学生现场提问,老师现场答疑;老师与学生、学生与学生之间可以开展双向交互的实时讨论;实时的板书、电子备课文档的展示与交流。这些功能的实现,使远程视频同步教学系统既保持了传统课堂教学的诸多优势,又解决了课堂教学对象数量受限、师资不足等缺点。实践证明,远程视频同步教学系统输出的教学画面字迹清晰无频闪,教师授课声音清晰明了,教师和学生能够在远程“虚拟大教室”环境中进行实时的面对面交流,消除了空间和距离的阻隔感觉,达到满意的现场仿真教学效果。

随着铁路发展战略的积极推进,铁路企业对职工教育工作的要求将会越来越高,因此,我们只有坚持发展,不断进步,才能保证职工教育的服务质量。远程视频同步教学系统的实现,使我段的职工培训在确保培训质量与效率的前提下,通过先进技术解决了师资缺乏、点多线长等工学矛盾,最大限度降低了培训成本,现该系统已成为我段职工培训的主要途径和手段之一,取得了良好的综合效果。

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