胡珍瑩,，楊傳斌
?。ㄕ憬瓗煼洞髮W 教師教育學院，浙江 金華 321004）
摘要：提出的基于Flex的遠程學習狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)解決了遠程教育缺乏面對面體驗的問題,，讓教師與學習者都能通過視頻矩陣看到彼此,，學生可以感受到傳統(tǒng)面授課堂的教學氛圍，教師也可以進行更合理的教學安排,。系統(tǒng)采用了Java頁面開發(fā)技術(shù)結(jié)合Flex加Red5的視頻開發(fā),，在B/S架構(gòu)上為網(wǎng)絡教學提供較之獨立監(jiān)控軟件更為便捷有效的服務,，且實施效果良好。
中圖分類號：TP37文獻標識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.16747720.2016.20.025
引用格式：胡珍瑩,，楊傳斌. 基于FLEX的遠程學習狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.微型機與應用,，2016,35（20）：90 92，95.
關(guān)鍵詞：Flex,；學習監(jiān)控,；視頻技術(shù)；遠程學習
0引言
目前在線學習社區(qū)應用廣泛,，在線課堂的線上學習率得到很大提升,。2015年3月李克強總理提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”概念后，一直致力于提供優(yōu)質(zhì)學習資源的智慧教育開始更加關(guān)注線上學習者的學習狀態(tài),。然而信息不對稱往往是效率低下的重要影響因素,，對于網(wǎng)絡課程來說更是如此［1］。本文就此提出了一種B/S架構(gòu)下基于Flex的遠程學習狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),，不僅符合智慧教育目標,，也有一定方法上的創(chuàng)新以及市場運用前景，同時也為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”提供了一條技術(shù)上的參考道路,。
1系統(tǒng)需求
遠程教育風靡全球,，憑借其不受時間、空間拘束的特點備受推崇,，將網(wǎng)絡和教育相結(jié)合已成為現(xiàn)代教育的一個趨勢,。然而網(wǎng)絡教學始終不能與傳統(tǒng)課堂相提并論，在網(wǎng)絡環(huán)境下的在線學習中,，學生不可能感知到教師對自己的督促，網(wǎng)絡失去了課堂教學那種嚴肅環(huán)境,，學生失去了課堂紀律的約束感,，從而導致思想散漫，學習動力不足,，學習興趣也大幅度下降［2］,；教師難以監(jiān)控學生的學習狀態(tài)，對教學效果無法預測,，不能有效進行課程的優(yōu)化設計［1］,。
如何運用現(xiàn)代教育技術(shù)解決以上問題，從而讓教師與學生突破網(wǎng)絡教學限制能夠感受到傳統(tǒng)面授課堂的“面對面”的感受呢,？有學者提出可以在教學設計時就考慮利用BBS,、Email、聊天室,、視頻會議等網(wǎng)絡相關(guān)技術(shù)工具,，以達到促進學習者交流的目的［2］,。的確，這樣實現(xiàn)了學習者在網(wǎng)絡上互相督促,，可是這些工具并不是專門針對網(wǎng)絡學習,，不僅容易分散學習者注意力，而且跨平臺操作也十分不便,，這都容易在與學習無關(guān)的環(huán)節(jié)花費過多時間,。針對以上問題，本文提出了一套合理化的解決方案,。
2系統(tǒng)設計
2.1B/S架構(gòu)
B/S架構(gòu)是將所有的程序工作都放在服務器上,，客戶端只需通過瀏覽器完成操作，它與C/S架構(gòu)相對應,，并不需要獨立的開發(fā)軟件,，只需做好網(wǎng)頁設計讓用戶打開瀏覽器便可體驗系統(tǒng)功能。B/S架構(gòu)是真正建立在廣域網(wǎng)上的,，用戶通過網(wǎng)絡隨時隨地調(diào)用視頻,，獲取信息，最大化地實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)共享,；同時客戶端要求低,，維護方便［3］。加之數(shù)字視頻只有與計算機數(shù)據(jù)庫,、網(wǎng)絡結(jié)合在一起,，才能實現(xiàn)更方便、快速的傳播與利用,，本系統(tǒng)服務于遠程學習,， B/S架構(gòu)自然是不二選擇。
其次,，監(jiān)控視頻錄制文件保存為FLV(F1ash Video)格式,，由于Flash的廣泛使用，瀏覽器只要能看Flash動畫,，就能看FLV格式視頻,，而無需再額外安裝其他視頻插件，這也使B/S架構(gòu)的推廣更為便利,。
2.2系統(tǒng)部署
如圖1所示,，學生在自己的計算機上進行正常的網(wǎng)絡學習，隨著學習開始,，計算機攝像頭自動開始捕獲學習者學習狀態(tài),。由于采用B/S架構(gòu)，無需開啟監(jiān)控軟件,，可以依托網(wǎng)絡學習平臺同步運行,。教師可以在監(jiān)控端的頁面上觀看到矩陣式的視頻窗口組合,，右鍵可以查看單個學生的個人信息以及學習情況，也可以連接到教室的IP攝像頭從而監(jiān)控到整個網(wǎng)絡教室的環(huán)境,。
為了加強學生的自覺性,，也使課堂學習某些環(huán)節(jié)更為方便，本系統(tǒng)分設了兩個視頻觀看權(quán)限,，除了教師在講臺的全局監(jiān)控之外,，學生也有觀看到彼此學習狀態(tài)的權(quán)限。一來提高視頻監(jiān)控的利用彈性,，再者也可讓學生之間有更多交流互動的機會,。
2.3開發(fā)工具
系統(tǒng)開發(fā)工具全部采用開源解決方案，系統(tǒng)開發(fā)過程中使用的工具如下：視頻流服務器采用開源的Red5,，版本為Red5 1.0.0,；數(shù)據(jù)庫采用開源的MySQL，版本為MySQL5.6,；Flex視頻界面開發(fā)工具使用了Adobe公司的Flash Builder,，版本為Adobe Flash Builder 4，F(xiàn)lex SDK名稱為Flex 4.1,；服務器端開發(fā)IDE采用開源的 Myeclipse,，版本為Myeclipse 10.6；Web 應用服務器采用了輕量級的Tomcat服務器,，版本為Tomcat 7,。
3Flex+Red5技術(shù)
Flex RIA技術(shù)的興起，將桌面系統(tǒng)的響應速度和豐富功能與Web應用結(jié)合在一起,，提供了效果極佳的用戶體驗［4］,。Flex用規(guī)范的、標準化的MXML描述界面,，用ActionScript實現(xiàn)程序邏輯,，實現(xiàn)了內(nèi)部邏輯與外部界面的相互分離［5］，且致力于實現(xiàn)瀏覽器,、桌面和移動平臺的支持，支持包括移動學習在內(nèi)的多種學習模式,，能實現(xiàn)網(wǎng)絡學習評價,、智能導航、反饋,，在遠程教學系統(tǒng)開發(fā)中具有廣泛的應用前景,。
Red5則是一個新興的開源項目，用于實現(xiàn)Flash與服務器之間的流媒體服務,，使用開源技術(shù)Spring Apache Mina,、Jetty,，實現(xiàn)了RTMP、RTMPT,、AMF,、HTTP通信協(xié)議。
4功能實現(xiàn)
4.1JAVA結(jié)合Flex
本系統(tǒng)直接用Flash Builedr開發(fā)視頻播放界面,，MyEclipse單獨開發(fā)Web界面,。集成的時候?qū)lex編譯成功的結(jié)果在WEBROOT文件夾下直接引用。具體方法是將Flex頁面嵌入JSP,，過程中只需要嵌入Iirame標簽,，路徑引用WEBROOT下編譯成功的SWF文件即可。
本系統(tǒng)中的Iframe標簽示例代碼如下：
<iframe src="monitor/test.html" width="350" height="400" align="middle"> </iframe>
此處需要注意SWF文件與HTML文件的區(qū)別,，筆者先嘗試的是SWF文件,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CSS樣式和AS文件都無法獲得，通過查閱資料后發(fā)現(xiàn)功能都在HTML文件中,，所以如果包含外部功能最好是引入HTML文件以確保完整性,。當然也可以將FLEX集成到MyEclipse中去，這樣可以直接在MyEclipse中進行Flex開發(fā),，而不必考慮兩個開發(fā)平臺的對接問題,。
4.2視頻壓縮技術(shù)
對網(wǎng)絡帶寬進行需求分析后，除了通過改善硬件條件來直觀地提高運行視頻觀看速率外,，視頻壓縮技術(shù)也是一種有效的方式,。視頻壓縮技術(shù)可以減少視頻文件的大小，從而節(jié)省存儲空間和網(wǎng)絡帶寬,，本系統(tǒng)采用了最新的視頻壓縮標準H264,。
此處有一點需要注意，視頻壓縮技術(shù)對網(wǎng)絡攝像機和顯示終端有一定要求,，如果設備沒有足夠的技術(shù)承載能力,，那就必須退一步降低需求而采取適宜的相應技術(shù)。理論上能夠?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)若是沒有同步先進的設備支撐也是徒勞無功的,。
4.3右鍵與全屏功能
視頻播放組件都有默認的右鍵功能,，一般用以查看組件版本與更新狀況。然而完整地開發(fā)一個用于管理的系統(tǒng)軟件明顯需要自己獨立的右鍵功能,，此處可以通過修改index.template.html文件,，同時創(chuàng)建一個用于存儲右鍵菜單內(nèi)容的類RightClickManager.as，然后在程序入口new一下RightClickManager就能輕松屏蔽掉原先自帶的右鍵功能,，改為顯示RightClickManager這個類中寫入的右鍵功能,。
在主程序中調(diào)用的rightClickHandler、removeMenu,、initMenu,、createMenuItems,、menuItemSelected等函數(shù)都是為了屏蔽初始的右鍵功能創(chuàng)立新的右鍵菜單。
FullScreenUtil的封裝類也是相同道理,，dbFullScreen,、fullScreen函數(shù)用此封裝類實現(xiàn)了雙擊全屏的功能。
4.4多參數(shù)的傳遞
在Flex里通過addEventListener函數(shù)給控件動態(tài)加載click事件偵聽函數(shù)時,，除了事件本身傳遞的Event類型參數(shù)外,，還需要傳遞更多的參數(shù)。此時就需要一個封裝好的類EventArgExtend,，如rightClickHandler(event:ContextMenuEvent,...arg)和menuItemSelected(event:MenuEvent,...arg),。因為右鍵菜單選項不只一個,所以需要傳遞的參數(shù)不只一個，這時EventArgExtend這個封裝類就提供了...arg的多參數(shù)傳遞方式,。
4.5空函數(shù)
在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)Flex視頻開發(fā)中涉及個別函數(shù)：securityErrorHandler,、asyncErrorHandler、onBWCheck,、onBWDone,、onMetaData、statusHandler等,，這些函數(shù)雖然沒有實際的應用效果,，但對于標準的視頻軟件開發(fā)卻是必不可少的，記錄了安全問題,、帶寬問題,、網(wǎng)絡監(jiān)測問題，如果缺少了這些空函數(shù),，Adobe將會報錯,。
4.6帶寬分析
由于本系統(tǒng)需要多端口獲取視頻并播放，因此對帶寬的需求分析是必不可少的,。根據(jù)后臺服務器上的錄制視頻文件可以讀取視頻屬性,，進行屬性分析后可以大致判斷帶寬需求。
圖2是通過本設計的視頻監(jiān)控端口上傳到服務器的座位號為3的學生視頻流屬性,，在代碼中的定義是cam.setMode(320,240,30),。由此可知生成的流文件以像素為單位長寬為320×240，幀速率為30 f/s,，讀圖知視頻時長為196 s,。由此可以計算碼流和視頻支持情況。
該文件對應的碼流是：
7.77×1 024×1 024×8/(3×60+16)=332 548.39
10 Mb/s獨享帶寬能支撐的同時在線人數(shù)為：
10×1 024×1 024/332 548.39=31
也就是說如果一個學習平臺有31個人,，為了能支持這31個人同時在線，則至少需要10 Mb/s的帶寬,。當然,，以上數(shù)據(jù)都是理論值,，實際數(shù)據(jù)在理論值之下。經(jīng)過具體實踐分析,，設置的幀速率,、流文件的像素大小還有文件格式都會影響帶寬。如果是相同的分辨率,，碼流越大,，壓縮比就越小，畫質(zhì)就越清晰,，同樣需要的帶寬也就越大,，相同帶寬下支持的在線人數(shù)也就越少。
對監(jiān)控視頻來說還有一個十分重要的函數(shù),，那就是關(guān)鍵幀的設置,。關(guān)鍵幀的設置保證了視頻的有效性，一定程度上反映了視頻的刷新速率,，所以在很大程度上依托于實際帶寬情況,。關(guān)鍵幀的設置也在一定程度上解決了因傳輸數(shù)據(jù)量過大而造成的排隊現(xiàn)象，以及存儲過程中復雜的處理過程等,，這些問題時常會誘發(fā)網(wǎng)絡監(jiān)控中延時現(xiàn)象的發(fā)生,。設置傳輸?shù)囊曨l關(guān)鍵幀可以根據(jù)實際的帶寬情況來設置，關(guān)鍵幀數(shù)值越小帶寬使用率越大,，反之關(guān)鍵幀數(shù)值越大帶寬使用率越小,。對畫面質(zhì)量要求高的視頻監(jiān)控可以設置相對數(shù)值較小的關(guān)鍵幀。
5應用效果分析
本系統(tǒng)運用了相對先進與成熟的技術(shù),，在一定程度上縮小了網(wǎng)絡教學與傳統(tǒng)面授課堂的差距,。且采用B/S架構(gòu)，對同樣普遍采用B/S架構(gòu)的網(wǎng)絡學習平臺來說具有很好的兼容性,，可以達到系統(tǒng)間的無縫對接,。
參考文獻［6］中將“網(wǎng)絡學習監(jiān)控”一詞的概念界定為“通過提高學習效果和質(zhì)量而達到學習目的，充分利用計算機網(wǎng)絡和遠程通信功能,，對學生的網(wǎng)絡學習活動進行計劃,、檢查、評價,、反饋并根據(jù)反饋結(jié)果對網(wǎng)絡學習做出相應的控制和調(diào)節(jié)的過程”,。從概念上分析，本系統(tǒng)并未完全解決網(wǎng)絡學習監(jiān)控這一問題,。然而監(jiān)控方式分為外部監(jiān)控與內(nèi)部監(jiān)控,，本文所論述的技術(shù)主要解決了外部監(jiān)控來達到使網(wǎng)絡教學更為貼近傳統(tǒng)面授課堂。同時本系統(tǒng)很好地解決了外部監(jiān)控涉及的問題，將網(wǎng)絡學習與傳統(tǒng)課堂學習更相近,，可方便教師考慮后繼的教學設計問題,，且應用效果良好，具有一定的市場推廣價值,。
6結(jié)論
網(wǎng)絡視頻監(jiān)控作為網(wǎng)絡技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)融合的產(chǎn)物,，隨著技術(shù)的進步不斷得到發(fā)展，作為數(shù)字校園的重要組成部分,，在教學管理生活中發(fā)揮越來越大的作用,，很多教學活動都離不開視頻監(jiān)控的支持，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控在數(shù)字校園的大環(huán)境中也必將繼續(xù)發(fā)揮更大的作用［3］,。
B/S架構(gòu)下的Flex加Red5的視頻播放技術(shù)使遠程監(jiān)控系統(tǒng)的推廣使用更加便捷高效,，加之智慧校園的建設需求，該系統(tǒng)的設計思路有很大的市場應用前景,，其實現(xiàn)也很大程度上推進了教育信息化建設,。隨著設備更新?lián)Q代，本文所提供的設計思路會得到更好的支撐,。視頻監(jiān)控技術(shù)需要大量的資金投入來支撐設備供需,，加上學習環(huán)境需要提供多路視頻，如何降低成本同時更好地提供視頻播放,，是系統(tǒng)后期維護過程中需要不斷更進的一項研究,。
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