高校视频会议的交互式应用与实践案例

　　【摘 要】随着现代远程教学手段的多元化应用，跨校区教学、实时答疑、国际课堂分享、协同项目办公、网络学习等各种远程服务的应用及优化管理，是高校信息技术的深化体现。论文利用交互特性的教学关系行为方式，通过解析国际课堂、远程答疑的实践案例，探讨视频会议系统的互动设计应用及效果形成因素。针对目前高校教学资源容易形成分散、失控，分布不均的现状，结合我校四年来视频会议系统在交互应用中存在的问题，为高校信息化发展提供实践经验和创新思路，尝试解决远程信息获取和交互的传输瓶颈及设备设施利用率等问题，并给出相应策略。

　　【关键词】交互式视频会议：远程教学;高等教育：信息技术

　　现代高校以高度发达的计算机网络为核心技术，以信息和知识资源的共享为手段。这种新型的开放式教育模式提供适应学习者个性化成长和发展需求的学习环境，包括自主选择多种媒体结合的学习方式，并能创新运用和创造资源。随着跨校区、地区办学的高校剧增，信息技术成为支撑远程教学的必然趋势，以高速的校园网络带动“交互”体验是开放式远程教育的重要环节，高质量的教学应用创新及管理服务保障是校园信息化可持续的关键，从而促使交互式视频会议系统的建设与应用在高校远程教学中发挥重大作用，其搭建部署和跟踪策略对高校现代远程教学创新具有一定价值。

　　一、视频会议系统在高校的应用现状与趋势

　　1 大学导向的教学行为需求

　　现代教学对网络信息技术的需求是基于形成教学交互的情景信息空间，从展示文字到多维度的虚拟界面，远程教育与信息活动兼顾到多种技术和教学模式。以网络技术推动学校制度改革、管理创新，以实现教育信息化、决策科学化和管理规范化，服务于教、研、管和校际合作的整个过程。此外，把教学目的中众多因素内化，从而确立教学行为导向，并集中体现于教学活动中，智能化教学、办公和对外联系，以形成校园基础信息化环境的系统应用构建。因此，掌握隐含在问题背后的科学知识，形成自主学习的意识以及解决问题的能力，结合多种信息技术及其适应性转化是必要的，已达到网络化环境、信息化终端、多媒体教室的基本功能得到拓展和延伸，并持续开发新的教学设计互动手段，有效支撑现代教学。

　　2、视频会议技术的发展现状与趋势

　　随高校办学规模扩大、校区数量增多，尤其考虑到常年奔波于校区间教学一线的教师和组织教学活动的教务督导人员。如某些校区间车程需要两三个小时，大大降低了各种资源的利用率，教学效果也不稳定。很多大学搭建视频会议体系，就是看中其动态扩展的特点和低成本、便捷化的优势，尽可能减少分散教师的精力，其应用必将在远程教育实践与高等教育改革中发挥作用。

　　视频会议在远程协作中占主导地位，其利用通信网络，传输多个与会者连续活动图像和声音，将不同时区和地域的两个或多个多媒体会议终端连接，实时传输各种图像、语音和数据文件，保证各种媒体质量的同时，提供双向互动交流信息的平台。目前，视频会议广泛应用于网络路演、现场采访播报、应急指挥及远程教学等服务中，然而由于技术应用受到传统系统功能的束缚，缺乏多媒体信息之间的传输交互，该技术的实时、交互、高效和经济等特性成为各实践领域的焦点，随宽带网和高速无线接入技术的发展，流媒体技术与IP视频会议均为视/音频技术的重要组成部分，视频会议技术与网络技术相适配的特征成为最有力发展途径，其融合正在逐步产生规模效应的应用空间。

　　3、现代高校的应用现状

　　随着信息技术的动态趋势和实时交互性发展，实现大学管理数字智能化是新时期对高校发展提出的新要求。视频会议系统作为一种重要的教学手段，承担优化和完善传统教学方式的责任，让优质教学资源得以充分共享，有利于扩大国际合作院校在远程教学及学术会议中的有效互动，尤其利用网络视频会议动态多集成的特点，帮助扩大国际合作学校的联盟互动传送，进一步提高教学质量。

　　视频会议系统主要有单播、组播、点播三种流媒体播放方式，目前很多高校采取单一模式搭建，根据编码标准、体系结构、流媒体服务三项关键技术指标特征，其“交互应用”的模式实施，远不能满足高校办学规模扩大、校区数量增多、教育教学资源扩充，更谈不上最大利益化校区管理与资源共享。因此，部分大学也逐步转向集成模式搭建视频会议体系。

　　“交互式视频会议”是指异地多方通过网络多媒体设备达到实时沟通，实现多方相互操作、共享应用程序或数据，完善会议类型目的的多交互功能个性化设计应用的活动，系统主要由高清视频会议系统和交互式信息系统有效组成，两者相对独立，可视化通讯和协作服务是其核心环节。随着带宽自由度提高，稳定的移动设备使用习惯，迫使灵活地随时随地参加会议或讨论的需求产生。在会议过程中，与会者能够在多个终端中实现“不间断”行程。如表1。

　　二、高校视频会议系统的搭建策略

　　视频会议将进一步改变现有的教育教学方式，为人们提供更加便捷、实时、可信任的教育传播途径。目前，很多高校引进所需的视频会议系统，目的是将信息化手段与工具应用到现代教学、学术交流与教务管理中，形成开放的教学管理模式。而使用常见的则是远程会议交流，在教学、实验等效果并不明显。相关调查统计表明，跨平台的系统应用标准成为高校间合作交流的障碍，故兼容效果才能保障实现跨平台信息高速传递的需求。

　　进行交互视频会议体系的构建，要以需求为先，避免盲目实施。鉴于视频会议的发展趋势和目前大多高校属于综合型大学的实际，首先，应充分认识系统的建设，是推进区域教育数字进程的组成部分，是落实和加快高校教育教学改革、提高教育管理水平、节约教育经费的重要手段，但不是最终目的。应用较成熟的系统，能与国际主流的网络视频会议设备互联互通，满足学校国际交流的需求，采用先进的组网设备，系统标准应遵循国内外相关规范。其次，以各校网络运行实际情况为基础，尽量适应高校内外主流设计教育教学活动的要求，采取多播放方式建设，智能程度高，易用性强，可对视频会议进行跨校区直播，指定部门、专人负责，确保使用安全。另外，应用实践中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，如在学科范围内开展示范性课程，融合经典教案，组织名师，话题化知识信息，确定参考目标，给予教学过程最优干预因子，因此系统要分别针对不同应用和不同网络通信环境，采取不同措施，包括系统安令机制、数据存储的权限控制、多种级别的用户身份认证等。

　　2 交互应用与跟踪实施

　　视频是高校远程支持教育教学活动的关键因素，交互模式则直接约束其形成效果。以我校为例，多媒体教室占令校总教室的48%，师生上课对交互功能的实际需求甚高。在视频会议系统中下设“教师跟踪”模块，加入实时录制功能，采用图像识别技术自动跟踪拍摄教育教学实况的智能化系统设备。教师在上课时快速走动或板书，系统均能准确以别并自动变焦跟踪拍摄，并更新和保存优秀的教学资源。根据教学的具体要求，通过系统视频会议及数据会议的各种组合，创建了符合远程互动教学的各种会议模式。这种交互方式，引导教学的潜在交流行为，培养学习的主动探索意识，挖掘信息的快速流通与转化，在知识获取途径上逐渐改变学生依赖教师获取信息的状态，从根本上实现学习者自我发现的角色转换，达到创新信息的电性循环。如通过我校视频点播(Video On Demand)板块来集成、实时更新多媒体资源中心和国内外优质资源库，方便了全校师生接入网络服务器中存储的教育教学内容，形成以多媒体视频会议系统为辅助手段的现代教学体系管理组织架构，形成“多媒体教学管理系统”、“教学交互系统”、“教学实况转播与组播系统”、“教学实况观摩与督导系统”相互关联的“链效应”，使多媒体教学管理系统的建立，实现了教学活动远程集中可控、可管。同时，这些跨校区实时传输的视频也可在视频服务器中录制下来，编辑整理备用，形成持续的资源积累。我校视频会议系统目前主要应用在跨校区的远程实时教学课程、政府指导工作会议、学科项目协同工作、远程答疑系统平台、信息化业务培训、国际课堂的资源共享等几方面，坚持贯穿网络、服务、管理为一体的交叉技术应用模式。

　　网络实时辅导答疑系统于我校2005年启用，由多个功能模块构成，基于开放的架构设计、并采用先进的多播技术而构架的分布式、模块化、大容量的网络实时辅导答疑系统平台。提供强大的可扩充能力和高度的配置灵活性，可根据师生解决课程问题来进行系统的模块化配置部署，通过服务器集群，系统规模还可以成倍扩大。如图1，这种“跟踪”策略，反馈以学期、年纪、专业等因子划分考核信息，形成映射式评价标准，依照个案，以特征点向区域辐射，提取适应性模块化对策。

　　在教学服务中，以教学为主的高校教学活动的数字化过程要符合适应性学习个人特征的规律。围绕远程沟通这一核心，实现师生异地间的信息共享和交流，完成交互教学、协作学习、实时答疑和教学管理等功能，为个性化学习提供全方位的支持服务，建立以学生为“中心”的网络学习平台设计思想。此外，应用范围的不断拓宽将视频通信的应用定义的更加多元化，避免单纯的会议服务。如在交互视频会议架构下的答疑模块，利用可视化文本编辑器，优化操作界面的美观性、易用性、发掘网络可共享及强交互的特点开展多种方式的教学活动，以教师为中心的讲授型教学转向以学生为主体的互动式教学，如图2，采用以案例分析的形式增加交互演示，并加强外部资源的有效链接。

　　交互式网络活动是当前最广泛的校园互联网应用之一，根据我校近五年“三航四方”BBS信息化服务用户调查，师生使用率逐年上升并成倍增长。因此。有必要建立校园交互网络应用服务，充分利用管理信息系统的数据优势，整合学校教学、科研、文化生活的相关服务信息资源，挖掘师生、校际之间潜在的各种合作、交流关系资源。因此，交互式应用还要和高校数字校园密切结合，如存储服务、通信服务、位置服务、视频服务、图像服务、搜索服务，并和校园云知识管理服务紧密衔接，形成服务系统。

　　三、交互式视频会议的应用模式

　　1 应用特点与优势

　　区别于以往的视频会议，交互式视频会议系统利用网络技术的支持，无须下载安装插件，以教学设备拍摄的教案影像完整无误的进行视音频即时同步快速传送，集成多种网络多媒体解决方案的应用工具，顺利访问视频会议服务器，保证远程教学的有效质量，故其显著优势就在于跨平台应用的普遍性。在交互通信领域内，目前许多新应用形式和技术被引入，视频会议技术逐步向多网协作、高清呈现的方向发展，桌面用户通过PC参与交互体验，这是在视频会议基础上的衍生。为远程教学、留学生远程答辩提供高效可靠的网络支持，系统还提供多选择呼叫方式，实现各操作系统平台间的无缝连接。良好的扩展性、数据兼容性和稳定性等特点，在充分利用硬件提供的有限资源的前提下，实现大流量的网络视频输出和高效的事务处理，提供了与PACS、HIS等进行数据交换和互动的接口，保证了资源的利用。

　　交互式视频会议应用模式沿着“跨校区视频会议管理平台一校园网络互连基础架构一移动终端策略控制一数据传送链路体系”这一主线，对各主流自有系统全面开放接入，广泛实现与OA、RTX、远程教育、门户网站等现行系统的无缝融合，作为每天忙碌在教学区、生活区或新老校区时空位移的师生们，可以在任意场合通过智能终端快速应用开放式会议系统，同步分享视音频和会议数据协作，对传输内容进行压缩加密，确保安全，实现公网平台下高品质视频应用。我校结合学习综合支撑平台，在教学中形成视频督导策略化教务与学习环境，实现课堂监管、实时课堂教学、学习管理、评估、交流协作等功能。提供方便的知识分享的同时，强化移动互联访问和各种手持智能终端的访问服务，一定程度上实现了传输中信息及流量的监控，如图3。

　　3 桌面式交互应用实践

　　为加强对网上师生的远程教学支持服务，我校早在2005年全面启动交互式远程视频会议系统建设工作。设计初期就明确提出利用当时基于IP网络的多媒体通信广播技术，随后开发了网络实时辅导与答疑系统，部署和实施Ploycom多媒体视频会议系统，实现音视频和数据流的多方位交互平台，后续搭建仍以统一的视频输入输出标准及一系列的互通模式转换标准，先后实现了交互式教学和课堂直播功能(音视频交互、文字交互、电子举手、协同浏览、屏幕广播、课件共享、邮件通知、文件管理、文件传输、电子投票、远程控制、课程录制、课件点播)，实时答疑功能(多课程操作、答疑交互、实时转播、实时录制、权限设定)，教学管理功能(课程角色管理、课堂监控、权限管理、定制教学计划)。

　　基于桌面的视频会议系统，在我校教学中应用也有8年左右，建立起“大学远程教育学院网络直播课堂与实时答疑系统”的整体架构，实现跨校区师生间的远程实时课堂直播与辅导答疑，从而构造一个逼真的模拟真实学习辅助环境，解决了基于网络数据库式答疑系统中出现的实时性差、解答不准、答案不全的缺点。具有智能答疑及教学秩序管理功能，如能将重复性问题及答案自动入库，并在下次同问题提出时自动调出答案，同时对问题进行归类，形成有效问题、追问问题、无效问题、禁止提问问题等“一键式”便捷的应答模式，方便教师最有效率地完成答疑任务，有效地弥合教学双方空间的鸿沟，享受到了系统给教学带来的便利。

　　应用中的扩展环节是细化应用理念的过程，如资源(文档、图纸、试题)共享→数据应用程序(构建系统化)→桌面交互(需求多元化)→视频通信(综合信息沟通平台)→教学、科研、管理流程(广泛关联性)这一过程使视频通信所担负的职能越显综合化。

　　四、“上海人工智能国际课堂”教学案例

　　我校已与亚洲、欧洲、美洲的二十多个国家和地区的百余所高校、企业和科研院所建立了合作关系，并先后加入“中国-芬兰大学联盟”、“中国-西班牙大学联盟”、“中国-白俄罗斯大学联盟”、“中俄工科大学联盟”。基于全方位、高质量、多层次国际合作与交流工作开展的目的，我校早在2010年利用远程视频会议系统进行由瑞士苏黎世大学主办，上海交通大学承办的“上海人工智能国际讲堂”，到目前已有四年时间。为了拓展实践，汇集国内外丰富的教学资源，系统既能实现校内教授与学生之间的教学课堂功能，也能实现与国际如美国夏威夷、德国慕尼黑等地合作院校间的学术交流和研究生答辩等交互功能。

　　汇集多方学院对视频会议系统有以下要求：教师授课位置的移动性必须要求有一套教师场景视频的跟踪定位系统。具备流畅的音视频通话效果;具备PPT、EXCEL等文档的共享辅助功能：支持未来多点扩容：能够与其他品牌系统兼容互通;在低带宽网络情况下，保证交互顺畅。

　　基于SUN系统的开源软件，通过对“上海人工智能课堂”视频技术的设计研究，在世界各地设置多个课堂地点，于三维协同虚拟环境下跟踪实施虚拟现实技术，由嵌入式的硬件架构和“软硬结合”的应用模式，保证会议的稳定性，满足课堂现场的不同要求。屏幕幻灯片通过AdobeAcrobatConnect Professional利用Adobe Flash Player进行远程共享连接。

　　该系统通过网络通信技术实现虚拟会议，使地理上分散的用户通过图形、声音等多种方式直接沟通，支持实时信息共享与协作交流以达到协同工作的目的，具有直观、真实、高效、实时的特点。采用美国Ploycom公司基于H.323标准的多媒体视频会议系统为主要终端设备，包括MCU会议控制中心，由1个主播点和全球15个分播点组成，采用数字信号传输方式，常用码流为512kbit/s，基于TCP/IP、影音与数据交互技术，能实现语音、图像、数据等综合信息的宽带承载和交互，此交互亮点，利用计算机，电子白板等设备实现远程交流的虚拟环境，综合了计算机图形学、图像处理，智能网络等技术，使各国师生进行真实互动，双方及时收到共享反馈，指导课程的顺接程序。如图4，主讲课堂机位的设置和数量、跟踪实况直接影响互动效果，形成“对话-语言服务-微程序控制-屏幕共享”的交互因素。

　　2 案例解析

　　我校视频会议应用教学案例，主课堂在瑞士苏黎世大学，课堂前的两块大屏幕是主要视频界面。可以看到不同国家各种肤色的师生，其一显示教学多媒体课件，另一同时显示卜几路同步传输的视频画面，会议可直接向主讲教师提出问题并作答，这些视频信号分别来自分布在全世界4大洲的15所大学教室，包括瑞士的苏黎世大学和苏黎世高工、11本的政法大学(东京)、大阪大学和千叶大学、英国的索尔福德大学、德国的慕尼黑工业大学、韩国的水原大学、澳大利亚的塔斯马尼亚大学(霍巴特)、阿尔及利亚的科学技术大学(阿尔及尔)、中国的北京大学和西北工业大学(西安)以及作为主场的上海交通大学。

　　本课程历经lO次国际课堂，每周1次，共20学时，教学组的教师均分散在各教学区现场。每次授课前一天，山瑞士主讲老师发布本次课堂讨论主题，由学生查找资料，经整理在系统上做一次陈述。上课时，以类似电视专题节目方式，由瑞士课堂教师作为主持人，由事先作好发言准备的几位学生围坐讲台，整个互动教学过程，都由瑞士主讲教师调控，由教师逐一提出话题，由台下一位学生主讲，借助PPT投影，无线话筒发言，这种视频压缩协议，适合低带宽等条件下的传输视频，并能保持图像品质。其余在不同国家课堂的学生可以在发言后完成提问，每次教师都作简短的评论，在各个国家不同种族中有时谈到和主题相关的重要话题还会引起各个国家学生热烈的互动讨论，这就再次引发各跟踪因素相互作用，教学效果可达到预期。

　　这种难得的授课形式在国内较少，主、分课堂较生动地打破了传统灌输式教学的局面，激发学习兴趣，形成知识信息循序渐进的获取与掌握，与各国家的老师同学直接面对交流、共同探讨。如图5。

　　知识点多媒体计算机技术的交互性、网络通信技术的分布性、视频会议技术的真实性和网络学习管理平台的系统性融为一体，建立起语音、视频、操作的双向交流和数据通信，形成一个交互方便的、探究学习过程研究的虚拟课堂。

　　3 相关交互成因

　　(1)会前仔细调整好网络、设备的数据设置，避免影响声音、图像的传输。

　　(2)视频会议远程教学固在很大程度上打破教学互动的时空限制，但想要真正引起学生重视，需要一个有效地适应学习者个人特征的学习过程，还需更新学习策略的指导，形成问题意识和对话交流的习惯，创建对话型课堂、同步参与型课堂、研讨型课堂，并突破外语关。

　　(4)需要教师根据视频会议系统设计相应的教学信息传递模式与信息展示方式，充分发展系统的交互性、沟通性，易于学生接受和理解。需要教师或教学团队有针对性的设计教学活动，积极关注、及时更正教学中出现的问题。调查结果显示，95%学生认为视频在线课可达到普通课教学效果，能激发足够兴趣，特别是部分学生和外籍教师能保持长期的通讯交流，为学生学习开启新视野。

　　(5)过于抽象难懂的课程内容、对声音图像要求过高、互动性过强的环节通过视频会议系统进行教学时要制定科学的教案，参与动手、动脑、感触或采取传统模式和在线课程相结合的方式进行教学，有针对地解决问题，掌握高效获得知识和思维技能。

　　从交互视频会议应用于校内、校际互联需要解决的问题来看，跨地域互联的视频会议网络体系架构以实时、双向、交流、互动、共享的优势，随时随地虚拟出真实的课堂，为跨校区、跨国界的时实互动教学提供了便捷高效的平台，为学生平等获取高水平教育、拓展视野，全面发展提供了保障，为优质教育资源的充分利用、远距离教育信息的充分交流提供了支持。根据各应用层的功能构，对视音频质量、数据协作共享、灵活易用性、易管理性的要求也越来越严格。交互式远程会议系统带动了互联网基础服务的视频应用类型成长，让学习者了解和熟悉适应网络使用条件是应用教学或课程网上资源的首要前提。各高校应加大推广和应用力度，大学生应拥有较便利的网络使用条件，增加多种移动终端服务，重在解决媒体呈现知识与解决学习问题，增加智能性的交互功能，构建专用平台予以支撑。

　　结语

　　教育部发布的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中将推动信息技术与高等教育深度融合、创新人才培养模式放在发展任务的首位，将优质数字教育资源建设与共享作为行动方向。作为高校，要立足于自身实际，在实现教育信息化管理的互通与扩充的同时，还应将“标准”下的服务与应用作为工作重点，尽可能采用多模式应用，与多媒体信息技术、智能化技术与物联网、云计算技术的紧密结合，以致促进全新的多网混合模式的远程教育系统的完善。交互式信息技术与高清视频会议体系融合应用是目前高校进一步推广的常规性远程教育功能，一方面实现了数字校园资源的跨校区跨部门的协同建设，另一方面提高了对数字资源的全局化管理水平和校园文化传承的服务能力。

　　作者：王聪 刘美岩 谌探 来源：现代教育技术