熱點(diǎn)聚焦：基于直播平臺授課的在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)探討

胡相龍

摘要：在強(qiáng)大的在線教育硬需求推動下，線上教育、在線學(xué)習(xí)、直播授課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為2020年上半年中國教育領(lǐng)域最大的網(wǎng)絡(luò)焦點(diǎn)和流量熱詞。在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)時代發(fā)展的腳步，目前需要著力解決信息安全、高穩(wěn)定性與低延遲性的問題，其中加密協(xié)議的優(yōu)化及在線教學(xué)基本硬件支持是關(guān)鍵。針對目前在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的不足及實(shí)踐中遇見的問題，用虎牙直播平臺為代表具體測試了直播所需的硬件條件，對主流網(wǎng)絡(luò)教育平臺加密協(xié)議進(jìn)行了考量，探究了基于直播平臺授課的具體應(yīng)用。利用直播的方式進(jìn)行教學(xué)，將優(yōu)質(zhì)的教育資源與現(xiàn)代教育技術(shù)有機(jī)融合，將構(gòu)建起教育“學(xué)+教+考”的全生態(tài)鏈，深度變革我國傳統(tǒng)教育教學(xué)模式，進(jìn)而成為全球在線教育的一個先行典范。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)教學(xué);直播平臺;加密協(xié)議;硬件支持;“學(xué)+教+考”三位一體生態(tài)鏈

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）03-0113-03

1 背景

本文就網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的軟件及硬件設(shè)備問題開展探究工作，對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，找出了相關(guān)問題的存在。總結(jié)了影響網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用的成效因素，最后對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不足和優(yōu)勢進(jìn)行了概述。網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代背景產(chǎn)生，是教育傳承的重要方法，展望未來，它的發(fā)展對于教育行業(yè)至關(guān)重要。

2 直播授課發(fā)展背景

2.1 在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的快速發(fā)展

2020年上半年，在教育部的統(tǒng)籌安排下，全國所有高等院校、中小學(xué)均全面推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、開展線上授課工作。在此過程中，依托超新星學(xué)習(xí)通、騰訊會議、釘釘、微信課堂、樂課網(wǎng)等一大批內(nèi)容優(yōu)質(zhì)、信息安全、運(yùn)行穩(wěn)定的網(wǎng)上直播機(jī)構(gòu)及免費(fèi)平臺的強(qiáng)大助力及網(wǎng)絡(luò)工作者們的辛勤貢獻(xiàn)，給學(xué)生們提供了良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過線上學(xué)習(xí)很好地解決在線授課教學(xué)困境線上教育、在線學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為2020年上半年中國教育領(lǐng)域最大的焦點(diǎn)和最熱的熱詞[1]。根據(jù)CNNIC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如圖1所示，2020年間網(wǎng)絡(luò)直播用戶出現(xiàn)了井噴式增長，2020年6月達(dá)到56230萬人，比2019年6月的43322萬人增長了29.8%，這其中，大中小學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、在線學(xué)習(xí)是一個主要原因。

2.2 線上教學(xué)師資方面的研究

教師作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的主體，是推動網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵要素之一，教師的授課方法經(jīng)驗(yàn)都與學(xué)生知識的獲取及知識的理解程度有著巨大的關(guān)聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)直播過程中，播講者自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是很重要的，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不足，很難把話講清楚，也沒辦法精準(zhǔn)的把握到文中的難重點(diǎn)。從而影響到聽課者對知識點(diǎn)的吸收。線上教學(xué)的氛圍也很重要，這個也需要授課者去帶動，我們線下的課程一般是40分鐘。老師能夠清楚地看到學(xué)生注意力是否集中，是否在聽課。而線上這些我們都沒辦法直觀了解到學(xué)生課堂專注度，只能看直播間內(nèi)學(xué)生的彈幕互動，舉手回答問題數(shù)大概了解。據(jù)網(wǎng)上統(tǒng)計所得，一個人盯著屏幕看，注意力一般都只有二十分鐘左右，一旦超過這個時長，注意力就會分散。比較好的氛圍可以把注意力相對的延長，直播授課也要注意時長的問題，這需要老師把握好哪個時間段講重難點(diǎn)才能促使孩子更好的學(xué)習(xí)[2]。通過線上學(xué)習(xí)很好地解決在線授課教學(xué)困境，實(shí)現(xiàn)了不返校但不停教，不返校但不停學(xué)。

3 在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)——直播平臺面臨的問題與解決

3.1 安全問題

在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)因?yàn)槭袌鰟傂璧脑颢@得了爆炸性的增長，徹底解決了多年來線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有溫度無沸點(diǎn)、“只聞樓梯響不見人下來”的窘迫局面，但與此同時也暴露出不少網(wǎng)站或在線教學(xué)平臺因訪問量突然激增而不堪重負(fù)乃至出現(xiàn)大規(guī)模、間歇性崩潰的問題，且?guī)熒畔踩Ｕ喜粔?。早期的在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)直播平臺，各種請求協(xié)議參數(shù)信息往往缺乏有效加密。師生雙方在直播時處于同一服務(wù)器上，教師在線授課，數(shù)據(jù)發(fā)出，通過基本tcp/ip協(xié)議、封裝，然后廣播給每個學(xué)生，此時，只需要抓個包，利用探針技術(shù)就可以輕松解析出mac地址，還可逆行推導(dǎo)甚至攻擊直播網(wǎng)站主體，導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)安全問題。

3.2 加密困境

早期線上教學(xué)直播市場混亂、監(jiān)管不到位，缺乏政策規(guī)范與指引，未能形成完整的[3]“直播+教育+考試”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)生態(tài)鏈，平臺的專業(yè)性與穩(wěn)定性也參差不齊，不少平臺在直播時推送廣告，內(nèi)容品質(zhì)不佳、風(fēng)險防控意識不強(qiáng)，在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)行業(yè)生態(tài)不良。早期的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)平臺使用chap加密認(rèn)證即挑戰(zhàn)握手協(xié)議，3次報文交互，互相匹配，類比tcp3次握手，匹配請求報文和回應(yīng)報文，其幀頭比常規(guī)的多一個字段。使用chap認(rèn)證方式，可以在鏈路建立之后的任何時候重復(fù)進(jìn)行。由于被認(rèn)證方加密后才能傳輸有效避免了被惡意破解，這種加密方式保障和提高了信息的安全性，但是不足之處在于其無法保障視頻直播教學(xué)的連續(xù)性和流暢性，因?yàn)檫@樣的加密方法難免會降低視頻傳輸速度。相較于文字加密，視頻直播連續(xù)實(shí)時、信息容量十分巨大，因而傳統(tǒng)的加密算法如DES、chap等難以達(dá)到視頻直播對加密算法所要求具備的加密速度。而且網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)還要求師生不時多人多場景實(shí)時互動，顯然，這對加密算法的要求更高。

3.3 解決方案

那有沒有一種既滿足速度又能保障信息安全的加密算法呢？答案是肯定的。以釘釘為例[4]，它運(yùn)用RC4是流加密算法，如圖2。該算法的主要用途是對視頻流進(jìn)行在線加密在初始被廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中在今年又在平臺授課中起重要作用.它的特點(diǎn)是對稱加密算法利用初始化和偽隨機(jī)生成算法既保障了直播信息的安全，又滿足了師生實(shí)時互動的要求。其實(shí)釘釘除消息會在服務(wù)端經(jīng)過加密再發(fā)送到客戶端外，網(wǎng)課的視頻直播也是經(jīng)過加密再傳送到學(xué)生端的。

4 在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)——基于直播平臺的技術(shù)支持

在平臺支持下，在線網(wǎng)絡(luò)教育結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、VR等高新技術(shù)及手段，拓展了課堂的寬度和深度。以計算機(jī)課程為例，在線教育實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上電腦云組裝技術(shù)、通過線上云課堂，觀看清華北大等名校的實(shí)驗(yàn)課程，直接將實(shí)驗(yàn)室分享出來，人人都能參與其中，有效地激發(fā)了學(xué)生對計算機(jī)的興趣，為未來的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。同時，它不限于理論知識的傳授，更以寓教于樂的方式大大提升了學(xué)生的動手能力，將復(fù)雜的理論知識可視化，學(xué)生們通過網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)后能更好地理解信息理論知識。如圖3。