资源无法大范围共享

　　当前，我国教育资源存在着比较突出的供需矛盾。以高等教育为例，尽管实行了高校扩大招生的政策，但高校入学率仅接近20%，远低于发达国家的水平，每年都有数以百万计的高中毕业生无法进入大学课堂。与此同时，高校扩招使得许多高校的教室、宿舍、图书馆、食堂人满为患。我国现有的高等教育资源已经远远满足不了社会对高等教育的强烈需求。

　　随着信息技术的发展，人们认识到教育教学资源少和教师信息素养低成为基础教育信息化发展的“瓶颈”，纷纷加大力度进行教育教学资源的建设。但由于我国前期开发的各网络教育系统的资源自成体系，无法实现有效交流和共享，无法与国际互联网上教育体系相沟通。虽然，信息技术已为教育教学资源在低水平上的自治与共享(例如通过HTTP和HTML)、学习活动的合作(例如通过各种通信工具)提供了基本技术条件，但是允许教学资源在课程知识和教学管理水平进行交换的标准却并未制定，因而妨碍了教学资源大范围的共享与交流。

　　3G提高数据传输速度

　　3G网络最大的特点是具有较高的数据传输速度。在3G时代，随着移动通信网络与宽带无线接入技术和短距离无线技术的结合，各种新型的移动行业应用将不断涌现，3G突破移动带宽的限制后，将使得许多行业解决方案从固定网络向移动网络逐步迁移，同时固网与移动网络也将在行业领域中融合，创建更良好的技术创新环境。从3G所能提供的业务应用可以看出，高速互联网接入、移动支付、移动定位、移动流媒体等业务，都将在行业应用领域有所作为。

　　利用3G的无线宽带传输技术进行教育资源的建设与优化具有很高的社会价值和很强的现实意义，具体来讲，主要体现在以下几个方面：

　　1. 提升办学理念

　　3G的发展成为移动通讯的新亮点。除了可以进行视频移动通讯外，通过手机，使用者能像用计算机连接宽带上网一样，轻松实现高速网络游戏、视频在线观看、高压缩率音频在线收听等功能。这些业务在现有的2G网络上是根本无法想象的，而且语音业务成本为2G的50%。这为学生在学习空间和时间上提供了更广阔的天地，即只要在有3G通讯信号的地区和移动的运输工具上，随时随地都能接受远程教育。学习的时空扩大了，为终身服务提供更宽的办学途径。

　　2. 改变办学模式

　　目前的教育资源主要是单向通信的方式，如通过Email、在线聊天、BBS等。原来依赖于现代网络信息技术的三C合一的网络框架(内容、电子商务、社区)等各种办学模式可以被3G移动通讯代替，这有利于终身化教育，享受教育公平。

　　3. 改进技术模式

　　传输速度的提高使得信息的传输量大大增加，促进了虚拟网络技术的发展，使得音频和视频等流媒体技术在网络上被大量应用，为远程教育提供了技术保证。采用流媒体技术将再现传统教学中教师的讲解和对课程的说明场景，同时增加了黑板功能的PowerPoint讲稿，以及针对这些内容的索引标题区域。人们可以根据需要自由切换学习的课程章节。由于支持流媒体技术的多媒体文件不需要全部下载就能观看，点播延时大大缩短，不需要很大的缓冲区，对网络带宽的要求下降。流媒体技术采用较高效的压缩编码如MPEG-4等，提高了网络传输视频的质量，即使学员们在离教室很远的地方上课也有身临其境的感觉。同时，流媒体技术还为远程教育提供良好的交互性。采用流媒体技术，把流媒体视频、音频加入答疑系统将提高它的完整性和交互能力。今天的流媒体技术将提供更多的机会，使得远程教育节目在任何时间任何地点传播。下一代的技术将超越现在的技术，扩展通信范围，特别是实现宽带无线通信传输。流媒体技术不仅能够有效传播教育机构编著的教程，而且能够接受学生对教程的反馈信息，为他们提供丰富的交互性环境。学生在点播来自互联网上的视频、音频信息的同时，可以通过互联网把连续的视音频信息传送回去。另外，流媒体技术与其他技术的有效结合，会大大提高远程教育的教学质量和满意程度，从而大大提高学习质量。

　　4. 增强交互性

　　3G能够提供一系列针对个人、家庭的整合式通讯方式，使文本、语音、图片、视频、动画等多种信息能够在统一的网络平台上顺畅地传输。人们还能够借助会议电视等互动沟通方式，在极大降低会议成本的同时实现远程协同工作。流媒体技术提高了教学的交互性，但目前我们还需要用摄像机拍摄教师授课过程并实时地传输到流媒体编码机，经过采集卡的采集、编码后再实时地上传给流媒体服务器，再由流媒体服务器实时发布到其它教室的终端计算机。而3G简化了过程，即用3G手机实时拍摄教师授课过程并同步传输给与其联系的学生或存放到资源库以便点播。

　　5.促进资源建设共享

　　借助3G，我国通信产业将及早迈入移动化和个人化的信息网络时代。企业、居民等社会经济主体通过占有和利用通信网络资源、设施和工具，将极大提高自身获取信息资源和处理信息的能力，从而加速信息社会的来临。同时，全面建设小康社会的战略目标要求全体公民同时获得物质财富和精神财富两方面的满足，实现自身的价值。3G为人们掌握信息吸纳知识提供了无所不在的便利，将显著改变人们的工作、生活和学习方式。

　　6.教育资源的本土化、全国化、全球化

　　3G网络采用了新的网络架构，对于频率资源的利用率更高，对需要高带宽、高速率的数据多媒体业务的支持能力更强。这些特点使得人们能够以更便宜的价格和更灵活的方式，获取并处理大量信息，成为信息社会的积极参与者。

　　教育资源移动化

　　信息传输技术的发展主要涉及到信息传输的速度。目前，传输介质主要有有线网络传输和无线网络传输。3G移动通讯属于无线网络传输，3G网络最大的特点是具有较高的的数据传输速度，其传输的速度为：高速移动环境144Kbps、室外步行环境384Kbps、室内环境2Mbps。由于3G技术在数据业务上的频谱利用率比2G提高了3倍以上，再加上频谱带宽的成倍增长，3G的数据传输能力大幅提高。

　　充分利用3G无线宽带网络的优势与特点，通过更新教育资源结构，规范教育资源标准，将教育资源系统化、网络化、移动化，创建一个可让大多数教师和学生随时随地调用的教学资源库，同时也为今后类似资源库的建立起到一个示范作用，在实践中利用资源库开展信息技术与学科的建立。

　　归纳起来，主要有如下两个方面的发展方向：

　　1.移动环境下的网络教育资源建设

　　基于互联网和多媒体技术的网络教育，较以前的教育模式有很大的进步，但由于有线连接的互联网环境建立代价高，扩充新的节点，增加通信带宽都不方便，这些会限制没有固定学习时间、场所等的课堂外学习者的学习要求。由移动数据通信技术与互联网结合产生了移动互联网技术，在此基础之上所开展的移动学习，可使学习者可以自由地进行不同目的、不同方式的学习。学习环境是移动的，教师、学生都是移动的，这也正是它区别于现在多媒体网络教学的根本所在。3G能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时间、任何地点实现在移动中数据交互、实时连接，为移动环境下的网络教育资源建设提供了新的网络支持。

　　2.3G无线网络的多媒体教育资源建设

　　要在通信网络上真正实现生动的交互式网上教学，就不能缺少大量文字、图像、声音、动画和视频。由于第二代移动通信速度较低，一般只能以短信息的形式通过移动网与Internet通信。而短消息的教育方式只适用于通信数据少、文字描述简单的教学活动。随着3G(W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准)通信协议的推出，移动通信的速度将大大增强，我们使用手机就可以代替计算机，在这样的条件下，现在计算机中应用的文字、图片、音频、视频等多媒体信息都能通过无线网络轻松地传递。3G通过有效利用宽频带还可处理真实的动态图像。

　　近几年以来，我国许多学校对校园网建设进行了大规模的投入，网络与多媒体进课堂已成为现实，有效地促进了教育信息化进程。但实际情况是，大多数学校基于校园网与因特网的教育资源还没有得到充分的利用。多数学科的教师在使用多媒体上课时，还经常需要电教、微机教师齐助阵。造成这些现象的原因可能是教师的微机操作水平不高，而更重要的是，缺乏基于网络环境的教育资源。因此，一方面要加快基于网络环境的各种教育资源的开发与建设，另一方面还要大力研究如何使广大教师能够自觉地参与到基于网络的教育资源的开发与建设过程中来，如何将这些教育资源运用到教育教学中去，实现最优化的教学效果，在教与学的过程中营造浓郁的现代信息技术运用的氛围，培养师生良好的信息素养。

　　提高资源存取率

　　由于3G是一种新型的无线数据传输技术，那么就涉及到对传统教育资源的对接和优化，因此必须设计开发出包含视频在内的网络教学资源的3G访问接口、内外网服务器、网关以及对应的访问模式、安全功能等等。

　　由于教育资源数据量很大，一个文件一般都是几十MB，甚至几百MB，对于这样的网络教育资源，即便是采用增加了扩展功能的数据库系统来存储，其存取率仍然很低，不能满足多媒体教学的需要。

　　因此，在利用3G无线网络进行教育资源建设时，要注意资源库系统硬件、软件和开发工具的选择，采用合适的方法，保证多媒体教学信息在教学应用中存取方便、稳定安全。人们可采用“分布式外挂牵引技术”，使数据库和文件服务器无缝连接。索引信息存放在数据库中，而资源信息则存放在文件服务器中，使教育资源的存取不受文件数量、数据量大小的限制，并且有较快的存取速率，解决网上大数据量教学资源(包括视频)的存储和管理的技术难题。另外，我们还要考虑多路并发的应用。多路并发是指网上多个用户在同一时段内访问同一数据。多路并发是否成功，关系到能否实现资源共享。影响多路并发的主要因素有数据库系统、交换机、路由器的功能和传输网络的带宽等。因此在建设网络教育资源时，要充分考虑这些因素。

　　关键技术

　　广义的网络教育资源，是以信息网络为载体的能够增进知识与技能的影响思想观念的具有教育意义的内容。狭义的网络教育资源，以信息网络为平台，经过加工与整理的系统化，以一定的培养目标和教育教学任务为核心，能够直接有效地增进知识与技能，易于被教育者接受并影响受教育者思想观念。数字化和教育价值是它的核心特征。它的开发有相当高的技术要求和教育性要求。根据目前的发展现状和系统可行性分析，本文主要是指狭义的网络教育资源建设，如图1所示。

　　本文的研究将包括3G网络数据库的呈现模式、资源的共享与安全性，教材库中课件播放的多平台支持、文件的传输方法、读写冲突的解决、数据的存储技术、服务器RAID冗余磁盘阵列技术、视频点播技术以及实时广播用的流媒体技术等。

　　网络数据库的无线模式

　　至今为止，广泛使用的数据库呈现方法有两种，一种是网页呈现模式；另一种是窗口模式。两者的特点是：数据库分布结构都是C/S型，即数据存放在远方的数据服务器中。两者的主要区别在于基于浏览器方式的数据库呈现由于网络安全性的限制，无法对本地的文件进行操作，而基于窗口方式可以对本地机的资源进行必要的操作。但前者的远程通讯连接由浏览器自动完成而后者必须由程序员调用WINSOCKAPI进行连接。

　　课件播放的多平台支持

　　用不同的多媒体平台开发的课件需要不同的播放环境，重新开发一个统一的播放环境是不现实的。因此需要根据3G网络传输协议的特点，分析各种常用的多媒体开发工具，将播放环境剥离出来，打包成一个统一的播放环境，学生在向服务器提交课件时，自动将课件的有关信息，包括开发者、课件开发平台(播放环境)、教研室、科目、章节等信息记入服务器上的数据库，这些信息由运行在服务器端的服务程序来完成。

　　文件的传输方法

　　在播放时，如果使用服务器上的播放环境，则通常必须将服务器上存放播放环境的只读共享映射为本地资源。为安全起见，在上载和下载课件时不能这样做。而传统的方法是采用FTP进行文件传输，整个过程对用户透明，用户只通过用户界面对课件进行操作，非常简单。但是，一个课件可能大到数百MB，用FTP上传一个课件实在太慢，因此需要根据3G网络传输特点，设计文件的无线传输方法。

　　读写冲突的解决

　　每次只上传新课件时，由于新课件的信息是在课件上传完毕后才记录入数据库，学生看不到正在上传的课件，因此不会引起读写冲突。而如果试图重传一个课件，为了有序管理和节约服务器资源，我们总是希望将课件上传到原来课件所在目录，这就可能引起读写冲突。另外，在删除一个课件时也可能引起冲突。课件通常由许多文件组成，不能通过锁定文件来避免冲突。

　　数据的存储技术

　　由于多媒体教育资源数据量非常大，要求网络响应请求快、并发性强，因此需要采用合理的保存方式和技术来进行数据存储。可以采用NAS(Network Attached Storage，网络附加存储)技术将视频数据和其他多媒体数据分开保存。NAS设备完全以数据为中心，采用“瘦服务器”的模式，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而有效释放带宽，并且在网络运行中可以同时更换添加存储设备而不用停止在线服务，提高网络整体性能，降低总拥有成本。

　　(作者单位：1为湖北咸宁职业技术学院，2为武汉大学)

　　来源：《中国教育网络》2009年11月刊