多媒体网络教室的解决方案与软件设计.doc

武汉工程大学 毕业论文毕业论文题 目：多媒体网络教室的解决方案与软 件设计姓 名： 学 号：指导教师(职称)： 专 业：计算机科学与技术班 级：所 在 学 院：计算机科学与工程学院 2015年6月武汉工程大学 毕业论文目 录目 录I摘 要IAbstractI第一章 计算机辅助教学II1.1 计算机辅助教学概述II1.2 国内外计算机辅助教学的发展及存在问题VI1.3 计算机辅助教学软件设计的理论基础和技术基础VIII第二章 多媒体网络教室102.1 多媒体网络教室简介112.2 多媒体网络教室功能简介132.3 多媒体网络教室运行环境14第三章 系统分析153.1 多媒体网络教室的主要设计思想153.2 整体分析183.3 辅助功能模块分析183.4 教学功能模块分析1319第四章 核心功能详细设计224.1 图像压缩算法的设计与实现数234.2 运用MailSlots构造数据广播函244.3 用Socket构造客户端与服务端的数据传输方式254.4 服务策略的构造324.5 软件设计38总 结47致 谢48参考文献49附录50I摘 要 网络化多媒体教室软件系统，即多媒体网络教室软件系统（Multimedia Network Classroom Software System），是指在局域网的基础上充分运用现代最先进的多媒体技术和计算机网络技术，在有数十台计算机的机房或教学网络中，通过必要的硬件辅助设备和软件实现教师机与学生机之间的通信，可以实时地进行声音、动画、图片、视频的交互与切换，同时包含多种辅助教学管理的功能。多媒体网络教室软件系统是运行在网络系统上的纯软件，不同于需要添加额外设备的传统硬件系统，它具有成本低、易维护、使用便利等有点。大力开展对多媒体网络教室软件系统的实现与研究对教育事业具有十分重大的意义。本文是在Delphi平台上对多媒体网络教室进行设计与研究的，经过对其现状和关键技术的分析与了解，主要应用图像压缩、PIM（协议独立多点发送）和应用媒体流等技术。关键词：多媒体网络教室；压缩编码；PIM；媒体流I武汉工程大学 毕业论文AbstractNetworked multimedia classroom software system, software system, multimedia network classroom, refers to the local area network (LAN) on the basis of fully using the modern most advanced multimedia technology and computer network technology, there are dozens of computers in the computer room or teaching in the network, through necessary auxiliary equipment hardware and software realization of communication between the teacher and students machine, voice, animation can be real-time interaction with the switch, pictures, video, and contains a variety of auxiliary teaching management function.Multimedia network classroom software system is running on the network system of pure software, different from the traditional need to add additional equipment hardware system, it has low cost, easy maintenance and convenient to use etc.Vigorously promote the implementation of the multimedia network classroom software system and the research is very significant for education career.This article is in Delphi platform to design and research of multimedia network classroom, after analysis of its present situation and the key technology and understanding, the main application of image compression, the PIM (protocol independent multipoint sent) and application of media stream technology.Keywords：Multimedia network classroom; Compressed encoding; PIM; Media streamI武汉工程大学 毕业论文武汉工程大学 毕业论文第一章 多媒体网络教室计算机通信网，也就是所谓的计算机网络，指的就是能够独立运行和操作的计算机硬件设备被分布到不同的地理位置，并且通过物理线路和一定的通信设备，在规定的网络协议下，进行数据的传输和交换，从而达到包括硬件、软件和本地数据等资源在内的的共享目的的计算机的集合。多媒体技术1指的是将广播和电视在内的传播技术、处理和加工在内的计算机技术以及电话和传真在内的通信技术糅合到一起，基于数字技术，达到人机通过交互活动就能实现存储、传输和再现图像、视频、音频、文字等多媒体信息，并且能够使它们被综合处理的目的。网络多媒体技术2指的是将多媒体技术与网络技术进行融合，从而达到方面人类活动的目的。它已经被广泛应用到教育、军事、政治、经济、科技等重要领域，尤其是在教育领域的应用，网络多媒体技术具有十分重大的意义。1.1 多媒体网络教室的研究背景及意义多媒体教学应用在教学中，可将教师承担的部分教学任务，转由图文声像并茂的多媒体教学软件承担。这能增加课堂信息量，为学生营造丰富多彩的教学情景，激发学生的求知欲望，充分调动学生主动参与教学过程，从而提高学习效率。3根据弗雷泽所说的,学习环境包括“社会、生理、心理、学习和教育背景发生和影响学生的成绩和态度。”一个有效的学习环境也因此成为教师在帮助学生参与和负责自己的学习的一个挑战(1996年国家研究委员会)。41.1.1 多媒体网络教室的研究背景1、多媒体网络教室在计算机方面的教学传统的计算机教学是教师用粉笔在黑板上进行板书，同时向同学们讲解教学内容，而同学们只是拿着笔在书本上记录，这种“填鸭式”教学方法使得教师将操作的理论知识提前向同学们介绍，之后再带领同学们动手实践，这种违背计算机教学规律的方式存在很多弊端，如：板书产生的粉笔灰很容易进入电脑中，污染教学环境，影响教学质量；教师板书和讲解理论知识，缺乏实时操作，造成同学们难以直观记忆，课堂效率极其低下；教学过程教师难以因材施教，学生被有差异地对待，造成十分糟糕的教学效果。而多媒体网络教室的出现可以使教学过程很理想地克服以上弊端，并且能充分发挥出多媒体网络教室强大的优势。在多媒体网络教室中，人机通过交互活动就能实现存储、传输和再现图像、视频、音频、文字等多媒体信息的目的。因为这种交流是双向的，所以它能充分地调动学生的积极性与参与性，活跃课堂气氛，使教学方式更加多元化和多维化，进而在大大提高教学效率的同时进一步缩短了教学时间。同时，因为多媒体网络教室的一大特点功能“广播教学”的存在，每一台学生机都可以同步接收来自教师机的屏幕、视频或音频信号，而学生在自己电脑上看到教师的操作，就像教师是针对他一个人讲解一样。这样教学内容就很直观很容易的就被学生吸收和了解，同时学生还能够实时跟随教师的操作，理论和实践并行，能够达到最好的教学效果。而多媒体网络教室的出现也能够在网络答疑方面提高教学效率。这就是多媒体网络教室的“电子举手”功能，它既克服了在实践操作教学环节中，教师无法及时解答每一位学生的问题的不足，又避免了教师需要消耗大量的体力穿梭于学生之间，而学生有任何疑问只需通过该功能向教师示意，坐在教师机前的教师只需将自己的界面切换成问题学生的学生机界面，通过屏幕演示以及话筒对话，即可实时的应对每一位学生的问题。这样即节约了课堂时间，又使得教师不用在课堂上巡回。两外，学生们之间、教师与学生之间都可以进行相互遥控来交流信息，共同讨论和解决问题，这就是网络的交互性给教师和学生带来的便利之处。在学生自主练习的环节，教师要想实时调节教学进程与节奏，以及想及时了解学生的学习情况，可以启动网络的“屏幕监控”功能来实施对学生的监控，同时，教师为引导学生学习的独立性，该可以同时启用网络的辅导功能，给学生进行必要的演示。2、 多媒体网络教室在其他学科的教学多媒体网络教室不仅可以在计算机教学中运用，还可以通过在系统中安装其他学科的软件从而对其他学科进行辅助教学。在这样的多媒体教学活动中，学生可以非常直观地了解整个教学内容，并对其有深刻的印象和理解，这样使得教师的教学效果能够事半功倍。同时，为了丰富和发展教学内容，教师还可以自己动手设计制作相关科目的多媒体课件，对自己的教学能够做到收放自如。此外，比起运用一般的多媒体教学，多媒体网络教学的优势就尤为独特和明显。第一，在传统的多媒体教学中，教师对学生都是“一刀切”，没有针对性，而在多媒体网络教学中，教师可以在同一时刻进行不同的教学，让学生切身地投入到教学中，参与教师的演示，充分调动和发挥学生学习的主动性和积极性，同时还能根据每一位学生的接受能力和学习程度对其进行因材施教，从而使得每个学生都能在自己原有的学习基础之上有显著的提高。第二，多媒体网络教室具有联机测试的功能，在不用传统的纸和笔的条件下，学生可以将答案通过键盘和鼠标输入到相应的考试界面的答题区，而批改试卷也不是传统的人为作业，而是计算机自动完成打分与评卷，这样即方便了学生，又节约了教师的时间。而对于一些学习能力较差的学生，多媒体网络教室可以使他对教学内容进行反复练习，并对其不足之处进行点评和修改；而对于学习能力较强的学生，多媒体网络教室可以引导他们进行深度学习和探究，在鼓励他们接收更多的内容的同时，还帮助他们更好的吸收和消化。这就是多媒体网络的教学的优势所在，它既能照顾和满足不同程度的学生需求，又能将每一位学生的学习潜能给予最大程度的激发。1.1.2 多媒体网络教室的意义1、与传统教学相比在传统的教学模式中，教师通常使用文字、语言、动作等表达方式把知识传授给学生。有时为了直观起见，教师会借助一些实物、模型、教学仪器和插图等辅助教学工具来演示和阐述需要讲解的内容。这些教具在教学中当然是不可缺少的，但它们也有其局限性：有些被描述的对象太大或太小，例如天体运行或分子的热运动，无法用实物展示；有些运动过程发展变化非常迅速，例如波的传播过程、电磁波动过程等，用模型、插图则不能胜任，甚至根本不能实现；还有一些过程，例如生物成长过程，虽然录像电影手段能够反映运动变化过程，但它不能随心所欲地受控于教师的调动，例如更改前后顺序或更改变化速度或更改显示画面。在现代教育技术改革的今天，对传统的这种以教师为教学中心的教学模式亟待变革，这是一项极其复杂却又十分迫切的工作，因此，一种既能充分调动学生学习主体性又能有效发挥教师主导性的新型教学模式就被寻求，从而实现教学方式、教学工具以及教学内容的全方位改革。而多媒体网络教学恰恰弥补了以上所述教具之不足。多媒体网络教学应用在教学中，可将教师承担的部分教学任务，转由图文声像并茂的多媒体教学软件承担。这能增加课堂信息量，为学生营造丰富多彩的教学情景，激发学生的求知欲望，充分调动学生主动参与教学过程，从而提高学习效率。多媒体网络教学的优势可以概括为以下三个方面。多媒体网络教学有利于突出重点、突破难点、化抽象为直观。采用多媒体，把一些抽象、微观、复杂的动态变化过程真实化、形象化，化抽象为直观，化难为易，突出重点。多媒体网络教学有利于增大课堂容量，提高课堂效率。多媒体网络教学教给学生知识、训练学生技能，提高学生能力，有利于培养学生的科学方法、科学态度，从而实现情感领域的教育目标，全面完成素质教育的任务。课堂上如果单纯讲解，很难吸引学生，我们可以把一些能用计算机演示的教学用计算机演示给学生，即直观又可以加深学生对知识的理解，节省了时间，提高了课堂效率。多媒体网络有利于优化课堂结构，加强指导教材中的一些重要内容。教师应在课前讲解，说明并通过演示引导学生观察现象，最后总结结论。2、教学深入改革发展的需要（1）建立多媒体网络教室的必要性为了满足现代化教育的需要，多媒体网络教室的建立是多媒体网络教学实现的必备条件。充分利用多媒体网络教室的教学功能模块，不仅兼顾了传统教学方式中的可取之处，将现代化的教学理念与其相结合，从而形成一种理想的教学形式，还能实质上的将教学效率提高，使得教师与学生之间的课堂互动变得更为有效和有趣。（2）多媒体网络教学的特点多媒体网络教学能够将教师从教师机端输入数据库的教学数据即教学信息资源进行有效的整合和管理。同时，多媒体网络教室为了方便教学数据的整合与管理，提供了便利的网络信息管理、传递和存储方式。多媒体网络教室对学生们之间、学生与教师之间的信息交流提供了便利。利用局域网将信息传输给对方，多媒体网络教室成为教和学之间的有效地网络信息交流途径，它为学生参与课堂问题讨论、学生向教师进行咨询等都提供了十分便利的环境。多媒体网络教室对每个学生都是独特对待，网络教学模块能够做到异步教学。克服了传统教学中“齐步走”现象，对学生们更有针对性，同时还能根据每一位学生的接受能力和学习程度对其进行因材施教，从而使得每个学生都能在自己原有的学习基础之上有显著的提高，进而极大地提升了教学效率。多媒体网络教室克服了传统的以教师为中心的教学模式，转为以学生为教学中心的新型教学方式，不仅能够促进学生学习的积极性和主动性，还能培养学生们获取知识的能力，进而激发学生们的创造性。这种开放式教学可以让学生们主动地获得更加广泛的信息，根据个人习惯方式对学习进行探究，更有助于教学效果。1.2 多媒体网络教室简介多媒体(Multimedia)有广义和狭义之分。从广义上说，两种以上的多媒体组合都可以称为多媒体；从狭义上说，多媒体是指以计算机技术为基础的，文字、声音、图形、图像、动画、视频等多种媒体的综合。5随着网络技术、多媒体技术的发展和应用，基于多媒体网络的课堂教学在各学校中蓬勃展开，它的应用给课堂教学带来了新的观念、新的方法和新的技术，改变了以往传统的以教师为中心的教学，网络技术的介入，为课堂教学提供了一个信息丰富、交互灵活的学习环境。6不幸的是，当教育性的多媒体的使用被考虑时，似乎出现了三个障碍（萨蒙斯，1994；所罗门，1994）。首先，在教师时间上的主要投资是用来开发有用的材料。第二，许多用于开发多媒体材料的软件包都有一个不合理的学习曲线。最后，硬件和软件的成本可能会高的令人不敢问津。为了实现多媒体也是一种有效的教学手段，以上这三个障碍必须克服。7同时，在此研究领域内需要明确一点，给学生们提供适合他们学习方式的课程是一个两步走的过程：第一步是确定学生的学习风格,第二步是适应课程符合学生的学习方式。81.2.1 多媒体网络教室相关概念多媒体网络教室系统（Multimedia Network Classroom System），也就是网络化多媒体教室系统，通常就是指在普通教学网络（一般为 2050 台计算机）的基础上或普通单机机房中，通过必要的硬件和软件来辅助设备，以实现教师机与学生机进行连接，同时实现各计算机之间声音和屏幕的实时切换，并且带有多种辅助教学管理的功能的教学系统。1.2.2多媒体网络教室的分类根据教师控制信号的传送方式不同，通常把多媒体教室分成纯硬件设计，与纯软件设计。由于纯硬件设计多媒体教室费用很高，实现困难，所以基于网络设计的纯软件多媒体教室成为主流。91、纯硬件多媒体网络教室纯硬件多媒体网络教室，说的是在每台计算机中都安装一块音/视频传输卡，可以通过多股传输线来完成音/视频传输的网络教室。所有的多媒体数据，如音频和视频等，都通过专用的多媒体高速线缆传输到工作站，它们不依赖于原有网络的操作系统。但是，从技术的发展和用户反馈方面来看，纯硬件多媒体网络教室的不足支出主要体现如下：（1）纯硬件的产品对于用户而言投资比较大，性价比低，而且不容易升级和更新换代；（2）由于所有的信号均以硬件方式来实现，不仅是接管了音频、视频信号，还是接管鼠标、键盘的控制信号，安装连接都十分繁琐，易出故障，而且不易维护；（3）和局域网络无关的特性同时限制了用户接触和学习最新的网络技术，无法跟上时代的发展。2、纯软件多媒体网络教室纯软件多媒体网络教室，说的是以网络操作系统位基础来实现音视频传输的网络上的教学软件，所有的音/视频信号都是以数字方式进行传输。纯软件多媒体网络教室具有如下的显著优势：（1）性能价格比较高、投资成本低；（2）安装维护简单，易升级；（3）用户可以接触而且学习到最新的网络技术。因此，以网络设计为基础的纯软件多媒体网络教室表示了多媒体网络教室的发展方向。1.2.3纯软件架构的多媒体网络教室技术优势计算机网络技术与计算机多媒体技术的整合, 实现了网络信息传输的多媒体化。人类信息的交换形式, 已经从简单的文字、声音发展到今天的图形、图像、视频等丰富多彩的方式从二维的平面媒体向多维媒体表现形式转换计查评价学生的学习效果, 从头至尾都是教师在起着主导作用不利于激发学生的学习兴趣焙养学生的创造性把学生当成了一种被填满的容器, 而不是一个等待被点燃的火把。新课改如火如茶地开展了素质教育的宗旨也就是要面向全体学生尊重学生的主体地位教师要起主导作用, 当前的教育不但要让学生掌握人类已有的知识和成果, 还要重视学生对知识的发现、更新和创造的过程。随着多媒体教学的渗透教师的主导作用日益突显把课堂还给了学生,强调了学生的自主性和主动力, 更加重视学生的对已有知识的影响提倡生生之间和师生之间的互动赴学生有时间表达自己的见解提出自己的观点通过讨论和探究形成统一的认知。10（1）快速屏幕广播：多媒体网络教室软件系统采用的是将核心显示处理代码连接并且嵌入到操作系统内部的方法，这样可以准确的得到显示内容中发生改变的信息，从而用最快的速度、最小的处理以及最少的网络传输代价把屏幕传送出去，进而实现屏幕传送的高效率；（2）多人对话：多媒体网络教室软件系统采用音频混合的技术，即使网上有多人同时发言，也可以清晰地听见每个人的声音，就如同真实的课堂讨论一般；（3）并发运行：多媒体网络教室软件系统的各个功能模块可以任意组合，这使得教师可以根据自己的需要来设计授课模式，从而达到多样灵活的教学效果；（4）任意分组：多媒体网络教室软件系统可以对学生进行任意分组，而教师机可以对任意多个分组同时执行不同的教学功能；（5）无客户端点数限制：基于纯软件架构的多媒体网络教室无点数的限制，也就是说不管网络中有多少点它都可以正常的支持。而且因为采用的是广播协议的方式，所以不会因为网段上点数的增多而增加额外的网络通信流量。所以即使点数增加再多，也不会影响到网络的性能与软件系统的速度；（6）易学易用：多媒体网络教室软件系统安装很简单，有些甚至是无须安装的“绿色软件”，该系统运行稳定，操作界面人性化，其各个功能都使用统一的操作模式；（7）组网容易：多媒体网络教室软件系统不需要服务器，它支持 Microsoft Windows 操作系统比较常用的网络协议，如：TCP/IP 等，而且全面支持Windows操作系统对等网；（8）升级简便：由于多媒体网络教室软件系统采用完整的纯软件解决方案，所以系统升级时不涉及到硬件；（9）支持平台广：多媒体网络教室软件系统支持现下所有的操作系统，如Windows XP、Win7、Win8等；（10）硬件兼容强：多媒体网络教室软件系统对硬件的要求很低，对所有的显卡、声卡及网卡都能体现出良好的兼容性能。1.3 多媒体网络教室功能简介多媒体网络教室软件系统可以在Windows XP、Win7、Win8等网络操作系统上运行，主要是在局域网上面实现多媒体信息的广播，同时实现网络远程控制和屏幕监视等网络管理的目的。它是专门针对电脑教学网络开发的，可以很方便地完成电脑网络教学的任务，包括远程控制、网上语音广播、广播教学、屏幕监视、联机讨论、远程命令、两人对讲和多方讨论、黑屏肃静、各种标准视频流的网络广播、锁定学生机的键盘和鼠标、电子教鞭、 电子举手、班级管理、远程重启和关机等。 表 2-1 多媒体网络教室功能简要说明11功能说明屏幕广播将教师机的电脑屏幕画面和语音等多媒体信息实时广播给全体、群体或单个学生。并同时提供电子教鞭、电子黑板/白板等功能。学生示范教师可以轻松地指定任意一个学生对其他的一组学生进行示范操作，让学生之间也进行交流。语音教学通过话筒和耳机进行语音传播，实现教师与学生之间的自由的语音交谈和讨论。网络影院可以将 VCD/MPEG/MP3/AVI/WAV/MOV 等音频/视频流节目播放到全体或指定的学生电脑上，这些学生都能接收到图像和声音信息。屏幕监视可以实时（循环）监视一个或多个学生的电脑屏幕画面，教师可以不离开座位就了解学生的学习情况，实现对整个网络上学生机的监控与管理。遥控辅导教师可以直接遥控和操作任何一台学生的计算机，与被遥控学生进行双向交流，对学生进行“手把手”式的交互式辅导教学。黑屏肃静锁定某个或全部学生机电脑的键盘和鼠标，而屏幕显示黑屏，让学生们认真听课。电子教鞭可以直接在屏幕上绘画各种图形标记，书写文字，进行任意的“圈点”，配合教学广播功能。网上消息自由的信息交流，建立了老师与学生、学生与学生之间的另一类交互式沟通方法。文件传输教师可以将一个或多个文件一次性的传输到指定的学生机上，并且可以指定在传输结束后自动打开或运行所传输的文件。这样就可以做到网上安装软件、分发试卷或演示课件等。您真的可以体会网络教学的轻松与写意。电子举手学生有问题要咨询老师时，可以随时呼叫老师，老师可以对举手的学生通过语音或文字随时应答。远程管理远程统一重启或关闭计算机。远程命令可以直接同步打开学生机上的应用程序，让他们统一进入要讲授的课程。班级管理非常强大的班级、小组、学生和电脑管理机制，不但无须配置就可以开始教学任务，而且对“班级、学生”概念的引入，可以让您进行多个班级配置管理，可以安排学生的座位，可以进行分组管理和教学演示，等等，都非常方便。1.4 多媒体网络教室运行环境多媒体网络教室软件系统对于网络硬件没有特别的要求。对于一般的细缆、粗缆或双绞线连接起来的局域网，基本都可以有效运行该系统。网络的速度可以是10M，也可以是100M，还可以是10/100M自适应的。多媒体网络教室软件系统对于网络软件方面也没有特殊的要求。它不需要特定的网络服务器来运行有关的软件。因此可以采用诸如 Netware、Linux或者是 Windows系列的对等网来规划和构架网络，以此来实现文件/目录的管理任务。多媒体网络教室软件系统支持目前被互联网普遍使用的 TCP/IP 等协议（广播还支持 IPX 协议）。网络中，还可以安装NETBEUI和IPX/SPX等其他协议,用来支持其他的应用，这并不会影响该系统的运行。1.5 多媒体网络教室的发展1.5.1 多媒体网络教室的发展现状12多媒体技术首先是从单台计算机开始的，而单机的信息量毕竟有限，必须向网络化的方向发展。建立在网络基础上的多媒体系统，即多媒体网络系统，把多媒体技术与网络技术紧密结合起来，大大提高了单机多媒体系统的功能，它不仅具有各种媒体信息处理和人机交互功能，更重要的是利用网络联机达到了设备共享、人力共享、信息共享，顺应了21世纪信息时代对知识快速更新的要求，跨越了对知识的单纯传递，着眼于解决问题的能力的培养，而且为人们提供了终身教育的机会和条件，满足了信息时代对高智能人材的需要。为了适应未来社会对人才的需要，各国都在加快教育的改革。我国政府也提出了“科技兴国”的发展战略。教育部拟定了面向21世纪教育振兴行动，提出“形成开放式教育网络，构建终身学习体系”。教育部副部长韦钰于1998年10月在陆军参谋学院召开的“全国多媒体教学网络系统现场会”上指出：未来的发展要求我们必须加快教育改革步伐，充分利用现代教育技术，改革教育内同、方法、体系，探索新的教学模式。把积极应用现代化教育技术作为教育改革和发展的重要动力，占领“制高点”。根据我国的具体情况，教育部制定统一规划，分三步逐步推进我国信息化教育。第一步是计算机多媒体为核心的教育技术在学校的普及运用；第二步是组织上网，利用网上资料；第三部是开展远程教育，提供广泛的学习资料，不断满足社会终身教育的需求。综上所述，多媒体网络系统，以其先进的技术，强大的功能，在教育中得到迅速开发和应用，代表了现代教育技术的发展方向，是教育技术发展的必然趋势。1.5.2 多媒体网络教室的发展趋势131、注重现代教育技术的应用。教育技术是利用科学的学习理论对学习资源和学习过程的设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。包括利用各种学习资源、强调个别化学习和运用系统的方法。任何领域都是利用各种资源来工作的，教育技术所涉及的方面是能被用来促进学习的资源。在教学的过程中，应该将多媒体网络资源结合教学设计方法进行有效的利用，将其融合到整个教学系统以便实现教育资源的最优化和教学效果的最优化。2、建设高质量的网络教学学习资源。随着我国教育改革体系和素质教育的逐渐完善，必将需要建设一系列高质量的多媒体网络教学课程。这些课程的特点是要素材丰富，还要信息量大，并且内容生动，不仅可以拿来在课堂上进行讲解演示，作为知识传授使用，另外最重要的是让学生可以方便的通过网络这个平台随时访问，进行温习或者对新内容进行预习。3、做到以人为本，以学习者为中心。传统的教学模式是以教师为中心的，在很大程度上禁锢了学生的个性，局限了学生的发展空间。对于多媒体网络教学来讲，教学的实施者就不再是传统教育中知识的拥有者和传授者，而应该是一个能熟练掌握各类型知识和媒体、为学习者量身定做学习系统环境的设计者; 学习者也不再是过去的知识的被动接受者和被灌输者，而成为一个主动的、有独立性的、能创新的、充满合作精神的、以学习作为基本活动元素的人。该多媒体网络教学系统必须要充分考虑到学生的个体差异，能适应不同的学习者，能激发学生的兴趣，符合学生的年龄特征，并有利于学生的学习以及高级思维能力的培养，有利于学生在信息处理能力方面的培养。4、合理地对多媒体网络教学进行资金投入。目前由于学校对网络教学平台系统硬件的资金投入不够，一方面，有关部门不够重视网络教学的多媒体技术，使得学校的教师们在教学的实践中，不得不考虑让网络教学体系在传统教学模式中扮演辅助与补充的角色，比如仅仅是建立以文本形式为主的网络教学体系，忽略了多媒体教学系统的功效；另一方面，与多媒体技术相关的硬件配置不够完善，从而在速度、效率等方面制约了多媒体网络教学的实施。教育部门应该要重视并正视多媒体网络教学的优势，考虑到硬件系统的配套使用，完善多媒体技术与教学课程的整合，从而充分的发挥多媒体教学的功效。5、实现全球化是最终趋势。目前不少学校都在进行网络建设，然而不论是校园网、多媒体教室局域网，还是单个的多媒体计算机，其信息资源都是非常有限的。基于 Internet 连接的广域网所形成的新型教学方式，利用了 Internet 上无限丰富的信息资源，突破了局域网多媒体教学在资源、距离、规模上的限制，将多媒体网络教学推向全球。特别是当前 Internet 网已连接到世界各地，基于 Internet 网的新型教学将突破局域网多媒体教学在资源、距离上的限制，将多媒体网络教学推向全球。因此，多媒体网络全球化是多媒体网络教学发展的最终趋势。9第二章 系统分析2.1 多媒体网络教室的主要设计思想设计多媒体网络教室软件系统的宗旨，就是利用先进的计算机技术，同时汲取传统教学方面的一定经验，研发一个适合老师授课和学生学习的新型学习环境。其主要设计思想大体可以分为以下几个方面的工作。1、信息、数据的交互数据的交互和隐式的消息在网络协同教学系统中应该是最为普遍的了。协同立的初始化、多用户应用程序间的交流以及协同双方进行的任何交互，都是以数据或消息的形式来完成的。而这种交互形式的主要特点在于：前后数据间的相互独立性、发生的随意性和一定的可忽视性。前后数据间的独立性指的是每次出现的数据交互在内容和时序上没有很大的相关性，并不存在重组接受端收到的数据的现象。发生的随意性指的是数据和消息的交互出现完全是随机的，不具有任何的预示和规律性，它的发生无法被各方协同预先感知。一定的可忽视性指的是出现数据或消息的部分遗漏是可以被系统所允许的，协同系统的完整运行不会因为某次数据或消息的遗漏而被影响。因为以上特点，一种基于无连接的传送机制被用在数据和消息的交互实现上。这种传送机制的传送速率很高，便于使用，但是并不保证每一次传输的数据都能被正确的送到目的地。数据的接受因为在交互时间上的随机性，则只能采用非等待的形式。同时还要保证数据监听模块的工作在系统运行过程中始终都要进行着。又因为一般在数据量中需要交互的数据或消息所占的比例都不大，所以采用等待的方式在数据发送上可以非常有效地节省系统的资源。2、公共对话板公共对话板在一定程度上可以代替语音通话的作用，是用在学生和教师、学生和生之间的讨论中。就数据与消息的交互而言，公共对话板具有几个特别之处：前后数据的关联性、公共对话板创建的随机性、对话关系的对等性等。前后数据的关联性指的是上下文的意思会因为其次序的颠倒而混乱，但在对话板上的数据描述是具有一定的时序性。公共对话板创建的随机性指的是对话板的建立必须通过数据和消息的交互来完成，在此之前，其被要求方是无法感知的。对话关系的对等性指的是一旦对话关系建立起来，对话双方的关系就是对等的，不管在该关系建立之前他们是请求方与被请求方的关系，同时对话双方中任意一方都有权终止对话关系。因为以上特点，一种基于面向连接的传送机制就很合适地被用在公共对话板的实现上面。这种机制只需在双方建立对话之前进行一个握手过程，它就可以所传送的数据可以准确无误地被送给对方，同时还可保持对话上下文的相关性。如果每两个用户之间都完成一个握手过程，那么就可以实现多人对话。对话数据的发送可以采用等待方式，而监听仍采用非等待方式。另外，为保证双（多）方对话之间可以互不干扰地协调工作，在对话板的实现建立过程中,数据接收的双（多）缓冲区机制必须被考虑。3、计算机支持协同工作计算机支持协同工作指的是一个群体之间协同合作，共同完成一项任务，这是建立在基于计算机技术的支持环境中，目的就是要设计一个应用系统，该系统可以支持各种各样的协同工作。以往有少数软件支持工作组间或用户间的交互，大部分都是支持用户与计算机之间的交互。人机接口可以完成单用户接口要完成的工作，如数据和控制输入、结果与错误回显等。用户的要求在协同中必须经过人机之间的接口传递给系统，同样通过人机接口把运行结果再反馈给用户。所以，人机接口还可以处理人与人之间的交互，如告诉其他用户信息。这个时候，用户可以很方便地加入群进行群聊，还可以自由地选择退出，从而终止交互活动。也就是说，用户的任何动作都可以时刻影响着其他用户的接口，反过来，一个接口也可以反映多个用户的活动。4、语音、视频的实时交互就软件层次上看，语音交互的实现不外乎三个部分：语音的采集、语音数据在网络上的传输及接收方的语音处理。在语音交互的全过程，系统都是通过许多独立的线程进行协同而完成的。在发送方，通过语音输入设备将语音数据送至采集缓冲区，当采集缓冲区的容量被占满时，异步发送线程随之被启动，为保证数据的连续性，需要同时引入下一个缓冲区，并继续进行语音数据的采集，当异步发送线程返回时，为了下一轮数据的采集能够继续，缓冲区和线程需要被重新初始化。在接收方是与发送方刚好相反的工作流程，在准备接收时，就启动异步接收线程，发送方送来的语音数据按接收线程启动的先后顺序接收，并存储在相应的接收缓冲区中，之后再被送往语音输出设备，当输出设备将语音输出结束后，缓冲区和线程同样被重新初始化，以便下一轮的数据接收。整个系统工作流程如图2.1所示。图2.1 语音交互流程图5、文件交互采用视频、语音和文本等媒体在网络教学的实现过程中进行实时交互就能达到应有的教学结果，但是这不代表在某些环境中不能利用文件方式进行传输的可能性。例如，在目前某些院校在网络宽带和硬件的学术下，在课堂外的电子作业安排上等，视频媒体无法很好的实时传输，但是以文件形式进行的传输之后再处理的解决方案还是可以被采用的。进行数据传输时，如果用数据报形式，其最大长度只有512字节，而以会话方式传输，则其最大长度可达65,535字节，但是，这两个限定长度都远远不及大多数要传输的文件长度。为减轻应用程序的负担需要，保证文件接收方数据能以正确的次序到达，以及使得文件传输取得较好的传输，会话方式是首选。6、界面设计人在和计算机进行信息传递的时候，交互界面是一个很重要的通道，因为用户的体验以及最终的学习成果都与其的友好性直接相关。牢牢把握住学习者的注意力，最大程度的激发他们的学习兴趣，增强他们的理解能力，最好能让他们对所学知识记忆深刻，这就是教学的核心。而集中性和指向性是人的注意所具有的特点。所谓集中性，指的就是尽可能忽略对不相关的注意，进而使得注意的对象能够获得清晰的、鲜明的反映，因此，多媒体技术的产生一定不可以起到喧宾夺主的反作用，反而使得注意对象忽视突出学习注意的要求。所谓的指向性，指的就是认识活动的对象被认识活动的选择性进行有意无意的选择，同时还可以看出，其对这些事物能够长久的保持。在人机教学环境下所设计研究的教学软件，这种注意的指向性应该被好好地考虑，这样多媒体