基于WiFi的實(shí)操場(chǎng)景高清傳播輔助教學(xué)裝置

【摘要】本文實(shí)現(xiàn)一種先進(jìn)、便捷的輔助實(shí)踐教學(xué)工具，基于WiFi的實(shí)操場(chǎng)景高清傳播裝置將教員的實(shí)際操作演示場(chǎng)景實(shí)時(shí)、高清地傳播到每個(gè)學(xué)員的移動(dòng)終端，既能減輕教員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也能改進(jìn)學(xué)員的學(xué)習(xí)效果，屬于教學(xué)工具的革新。

【關(guān)鍵詞】基于WIFi 實(shí)操場(chǎng)景 教學(xué)裝置

【基金項(xiàng)目】全國教育信息技術(shù)研究課題（立項(xiàng)號(hào)：136240999）。

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）31-0232-01

實(shí)踐教學(xué)是各類教學(xué)活動(dòng)中至關(guān)重要環(huán)節(jié)，教員在面授演示實(shí)際操作技能過程中，一般采用圍觀方式，學(xué)員分組進(jìn)行，教員需重復(fù)多次演示講解，一方面這種重復(fù)勞動(dòng)導(dǎo)致教員勞動(dòng)強(qiáng)度過大，另一方面，學(xué)員集中圍觀，在人數(shù)過多情況下，學(xué)習(xí)效果不佳，特別在大規(guī)模集中培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)的情況下，這種矛盾特別突出，多年的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，認(rèn)為很有必要開發(fā)一套較好解決此矛盾的輔助實(shí)踐教學(xué)工具。從問題的需求來看，就是要將教員的操作演示場(chǎng)景成像為畫面通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳播到目前基本上人手一臺(tái)的移動(dòng)終端（手機(jī)）顯示，但為了保障較好的學(xué)員體驗(yàn)效果，要求傳輸?shù)漠嬅娌シ帕鲿常直媛矢?，同時(shí)最好能實(shí)現(xiàn)客戶端自適應(yīng)，能根據(jù)終端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及軟硬件配置條件，自適應(yīng)的改變碼流參數(shù)，從而滿足系統(tǒng)的用戶滿意率。

“3G實(shí)景課堂”采用3G無線視頻傳輸技術(shù)將遙遠(yuǎn)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)搬進(jìn)教室，將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)引入課堂，給學(xué)生創(chuàng)建身臨職場(chǎng)的職業(yè)氛圍，解決了傳統(tǒng)課堂與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不能同步、互動(dòng)的問題，該技術(shù)我院已申請(qǐng)獲取專利。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于由于視頻數(shù)據(jù)量大，3G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的成本較高，適用于遠(yuǎn)程傳輸場(chǎng)景。針對(duì)在局部范圍內(nèi)，采用WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以很好地解決“3G實(shí)景課堂”工具成本太高的問題，同時(shí)又能很好地解決目前集中實(shí)操作演示教學(xué)中存在一些突出問題，例如，教員在面授演示實(shí)際操作技能過程中，一般采用圍觀方式，學(xué)員分組進(jìn)行，教員需重復(fù)多次演示講解，一方面這種重復(fù)勞動(dòng)導(dǎo)致教員勞動(dòng)強(qiáng)度過大，另一方面，學(xué)員集中圍觀，在人數(shù)過多情況下，學(xué)習(xí)效果不佳，特別在大規(guī)模集中培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)的情況下，這種矛盾特別突出，多年的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，認(rèn)為很有必要開發(fā)一套較好解決此矛盾的輔助實(shí)踐教學(xué)工具，有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

本裝置分為教員端和學(xué)員端兩部分。學(xué)員端在通用手機(jī)上即可實(shí)現(xiàn)，只需安裝輔助教學(xué)裝置的客戶端，其提供了相機(jī)控制與視頻播放的用戶接口，通過WiFi無線網(wǎng)絡(luò)，即可連接教員端，從而可實(shí)時(shí)觀看通過高清相機(jī)獲取的教員操作演示場(chǎng)景。圖中①為用戶發(fā)出的相機(jī)控制命令，如拍照、錄視頻、應(yīng)用圖像效果、配置暴光度、調(diào)節(jié)靈敏度等操作，通過TCP/UDP協(xié)議把這些控制信息從學(xué)員端傳到教員端。圖中②從教員端傳到學(xué)員端的數(shù)據(jù)流，視頻數(shù)據(jù)流傳輸采用RTST/RTP協(xié)議，傳輸前需在教員端對(duì)用高清相機(jī)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼（H.264），在學(xué)員端對(duì)接收的視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后播放。教員端安裝動(dòng)態(tài)主機(jī)配置和訪問點(diǎn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)員端通過WiFI訪問教員端，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)IP地址的自動(dòng)設(shè)置。針對(duì)視頻傳輸場(chǎng)景，用戶體驗(yàn)的舒適度是十分重要的，為了達(dá)到理想的用戶體驗(yàn)效果，可在教員端根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況，自適應(yīng)調(diào)整編碼參數(shù)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量感知的視頻傳輸。

作者簡(jiǎn)介：

周啟亞，1980年生，湖南湘鄉(xiāng)人，副教授，高級(jí)工程師，主要研究方向：信息安全，機(jī)器視覺，鐵道信號(hào)。