南京邮电大学现代教育技术中心

　　【摘要】本文从网络教育实践出发，对网络教育从窄带跨向宽带问题进行了研究和实践。从窄带跨向宽带不只是一个纯技术层面的问题，它也是一个观念认识上的问题。如何实现认识上的跨越，需要的不仅是了解宽带技术现状，寻找进入宽带的突破口，同时要设计出科学高效的技术方案，寻求教学组织系统的高效性和教学效果的最优化。

　　【关键词】网络教学，宽带接入，视频压缩

　　　一、导言

　　网络教育架构了信息时代学习的新型平台,它不是传统学校的简单翻版,但是它需要依托传统教育资源，以实现有效组织学习资源和利用资源学习的目的。新的领域、新的课程、新的教学方式、新的教学组织，所有这些将会给教育乃至经济社会的发展带来新的活力和生机。

　　网络教育的发展历史不长，其发展受到诸多因素制约，如：认识不足、观念滞后、设备分布不均、缺乏培训支持、技术使用不当、教育质量不稳定、资源利用率低等，这些都是我国在构建信息社会和推进网络教育过程中正全力解决的主要问题。这些问题的解决决不可能一蹴而就，需要我们细致踏实的工作。

　　我在这里特别要提出的问题就是网络教育从窄带到宽带的跨越问题。这不只是一个纯技术层面的问题，它也是一个观念思维上的问题。由于历史原因，过去受到技术和设备条件的限制，人们对网络教育的认识一度停留在网络页面层次上，大量的文字和分辨率不太高的静止图片成为网络学生所面对的主要内容呈现形式。如果加上一些简单动画演示或者分辨率很低的视音频图像小窗，我们认为这就是网络教育的可行模式和方案。以上的这些认识似乎已经成为了一种思维定势，我称之为“窄带思维”，它是窄带条件下开展网络教育的结果。当然这种模式和方案有其一定的存在合理性，如果站在目前比较著名的网络媒体硬件系统供应商的角度，这样的产品技术系统符合他们当前的市场利益，他们往往主推这样的产品和技术。但在具体网络教育实践中，我个人深切感受到这些产品和技术更多的侧重在商业和技术实现层面上，而非面向教育效果。有些技术还不太成熟，有些应用模式还是工程技术人员的臆想设定。我做过调查，发现绝大多数学习者对这样的网络学习条件不满意，普遍感觉内容表现单调、枯燥乏味，缺乏趣味性，学习效率不高。尽管它提供了一些交互手段，可是有时使用并不方便。这和学习者所需要的有一定的距离，也不符合我们开展网络教育的初衷，影响了我们的网络教育的发展。

　　另一方面这些产品和技术解决方案又存在一些内在的矛盾，不同技术水平的产品不匹配的放在一起使用，造成投资上的浪费。如果大家环顾我们周围的大部分学校，在他们的宽带教育平台上，人们普遍在使用这样的技术和系统。在百兆以上的宽带网络上，仍然在使用带宽利用仅为384KB的会议电视系统或多路广播系统等基于窄带网络开发的产品，播放着窄带视频片断。目前这样的学校决不在少数，这种应用不仅浪费了宝贵的资金，开发了大批低质量和低分辨率的网络教学课件，而且教学效果不好。好一点的学校部门将过去的电视教材进行数字压缩后放在网上，条件差一些的学校干脆就让老师直接面对摄像头。

　　解决这种现象就需要转变我们的观念，转变对传统网络教育模式的认识，站在新的角度来看待网络教育的应用发展趋势。不仅从技术应用上跨越到宽带，而且从认识思维上也跨越到宽带。下面就谈谈我自己在这方面的认识经验。

　　二、认识思维上的跨越---认识宽带，寻找应用突破口。

　　要实现认识思维上的跨越不仅需要了解宽带技术现状，而且要寻找进入宽带的突破口。

　　1、宽带介绍：

　　其实对于宽带和窄带的划分，目前社会上存在多种说法。特别是电信部门，出于商业上的考虑，在推出其服务产品时，通过先入为主的宣传，将速度高于拨号上网方式56Kbps的接入服务都称之为宽带接入，其实这是一种误导。事实上，只有连接速度不低于512Kbps时才能满足最低的宽带应用，比如视频点播。因此在技术上人们一般是以传输速率512kbps为分界，将 512Kbps及其以下的接入称为"窄带"，之上的接入则归类于"宽带"。

　　在网络的构建中，光纤的广泛应用是网络宽带化的基础，FTTH(光纤到家)是宽带接入的最终目标。目前的作法是主干网采用光纤，各网络节点采用多种接入方式。考虑到各种用户的情况，网络服务商提供了适合各种不同用户的接入方式，这些接入方式包括ADSL、以太网和CABLE MODEM宽带接入以及无线数据接入等。

　　ADSL技术是采用一种不对称的传输技术，在不改造原有的电话出局铜双绞线基础上，充分利用铜双绞线提供的话带以上的频带(约几十kHz到1.1MHz)传输高速信息，进行宽带接入的一种方式。根据双绞线的长短，它可以在一两百米到四五千米的距离上提供8Mbps到512 kbps的下行速率。

　　以太网作为一种局域网技术存在和发展已有20多年了，基于以太网的接入技术一般为用户提供10Base-T的接口，若工作在双工方式，则可为用户提供上下行10 Mbps以上的速率。近年来以太网技术发展十分迅速，远期应用前景很好。目前校园网用户大多采用这种接入方式。

　　Cable Modem是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置，Cable Modem对称式传输速率为2Mbps～4Mbps、最高能达到10Mbps。非对称式传输下行速率为30Mbps，上行速率为500K～2.56Mbps。

　　目前采用那种宽带接入方式最好，没人能够回答这个问题。但对于我们网络教学来说，自然使用最便宜、最稳定、速度最快也最好维护的一种。

　　2、寻找应用突破口

　　在现代教育技术的应用中，我们一直在追求最好的信息传播工具和教学应用方式，寻求教学组织系统的高效性和教学效果的最优化。然而有时我们在教育技术的应用过程中过于急功近利。我们在七、八十年代将电视技术大量应用于教学实践，然而受到当时工程技术和艺术表现不成熟的影响，很多时候我们的应用显得十分粗糙、单调和繁琐。尽管九十年代的电视技术和艺术表现已经不同以往，然而人们已经将他们的热情投入了多媒体的简单实现。而这时的多媒体工程技术和艺术表现仍然是不成熟的，可他们被看作是教育技术新的制高点而备受推崇，他们在教学中的应用同样是昂贵、虚华和低效的。这种现象似乎已经成为我们教育技术应用的一个怪圈，一个困扰我们的梦魇。

　　在今天的网络教育应用中我们同样面对着这一怪圈的困扰。我们过去积累的大量电视教学和多媒体教学的经验正让位于上面提到的那种模式的网络教学，单调、繁琐、昂贵和低效困扰着我们。寻找一个突破口成为当务之急。

　　从事教育技术的人都知道，视听材料比文字材料具有更好的教学传播效果，因此我们多年来一直在从事视听教学的开发应用。在进行网络教学时，我们的教学平台是建立在IP网络上的。IP网有其自身的缺点，其面向无连接的数据传输和包交换模式，使得其在传输视音频时具有一定的困难，很难完全消除时延和抖动。和文字相比，传输视音频对网络资源的消耗也更多些，对技术的要求也要高一些。

　　在多年的网络教学实践中我们不断总结经验，从网络授课环节寻找突破点，将电视教学和多媒体教学中的经验应用于网络教学，将单调枯燥的文字页面，让位于点播视频，实行视听结合、合理交互的教学模式，使得网校学生的学习条件有了一定的改善，也受到合作教学点的好评。

　　更为有意义的是我们用事实摆脱了窄带定势思维，将实际工作立足于宽带，面向宽带开发具体应用，构建了可行的宽带教学应用形式，积累了一些宝贵的教学经验。为今后更好的开展网络教学打下了一个基础。

　　　三、技术上的跨越---立足宽带，开发宽带应用

　　现在不少学校采用网页或电子幻灯呈现教学内容(板书纲目)，然而其板书演示(指点)过程和教师讲授很难作到同步，视音频材料也模糊不清，学生端实际操作也较为繁琐。加上教师实时授课时教学效果的不稳定性，以及网络连接状态的不稳定性，即时交互有时也无从实现。往往实际教学不如公司的商业演示那么完美。

　　学习者需要清晰的视音频材料，需要易于接受的教学内容呈现形式，需要操作简单、性能稳定的学生端网络平台。如何满足学习者在学习过程的需要，为此我们反复实验，寻找和设计了一套可行的技术解决方案：将教师讲授内容和其演示同步记录下来进行打包，压缩成视频，音画同步，甚至连教师在讲授过程中一些细节也很好呈现。这样作对视频的质量有了一定的要求，在技术实现时较为复杂，但是在学生端操作却十分简单。由于我们认为实时交互模式在面对很多学生时是复杂的，因此交互主要采用异步交互模式，实际教学能够达到预期效果。

　　这样做带来很多好处：一是教学效果具有了稳定性；二是整个课件的维护保存十分简单，放在服务器上可以全天点播；第三没有演示(指点)过程和教师讲授不同步的困扰，对不太稳定的IP网的适应性强；四是讲授的图像接近DVD画质、声音清晰干净，学习者收看效果好。这些为网络教学的稳定开展打下了基础。

　　下面简要介绍一下我们宽带应用解决方案。在制作前，我们就已经对图像视频在压缩过程中可能带来的劣化进行了认真的分析，设计出合适的教学内容组合和呈现形式。对于压缩算法的选择，我们考虑到现有宽带网络的带宽条件、制作工时量以及实际效果，通过多次试验比较，选用了MPEG-1、MPEG-4两种，放弃了MPEG-2，并在制作中根据教学内容的不同采取了不同的方案：

　　1、 分辨率优先

　　对于画面连续性要求不高的内容，我们采取分辨率优先的作法，降低帧速率，采用MPEG-1使得教学内容的画质接近DVD，保证教学中的细节能够清晰呈现。

　　2、 帧率优先

　　对于画面连续性要求高的内容，我们采取帧率优先的作法，PAL制视频保证帧率在25fps。在算法选择上，如果采用MPEG-1压缩编码，就必须牺牲分辨率，但是带来制作工时少的好处；如果采用MPEG-4压缩编码，分辨率能够得到保障，但制作工时要加倍。

　　另外在制作的实现中，我们根据实际情况灵活选择诸如采集、编辑以及制作模式。对制作中的每一个细节认真分析，落实具体优化方案。例如在量化矩阵的选择上我们就设计了几套，以期提高制作质量。

　　四、结束语

　　网络教育是构建学习化社会的全新尝试与探索，它有力地推动了我们的教育改革和社会进步，也为教育信息化提供了可资借鉴的经验。学习者通过网络交互消解学习的中间环节,在复杂的知识体系与纷繁的信息链中跳跃式地学习,在更高阶段上恢复到人对世界的直接认知与参与。我们期待不久的将来会有更多的宽带解决方案被广泛应用于网络教育实践，那时网络教育必将进入一个新的阶段。

　　参考文献：

　　[1] 张伟远、王立勋(2003).网上教学平台的特征之国际比较[J].江苏广播电视大学学报,2003,(5):5-12.

　　[2] 裘晓峰 张春红，宽带网络技术及其应用，清华大学出版社，1997

　　[3] 胡国荣，数字视频压缩及其标准，北京广播学院出版社，1999

　　A STUDY AND PRACTICE OF WIDE-BAND NETWORK TEACHING

　　HUO Zhi-yong

　　METC, Nanjing University of posts and Telecommunication, Nanjing 210003, China

　　ABSTRACT：The article puts a question on network education from narrow-band to wide-band, which is based on practice of network teaching. This is not only a pure technical problem but also a problem of views and cognitions. How to realize progress on cognition? We think that we need to understand the current of wide-band technology and find out a breath of wide-band. At the same time we need to design a scientific and reasonable solution and realize high efficiency of teaching organization systems and optimization of teaching effects.

　　KEYWORD：Network Teaching，Wide-band Access，Video Compressing

　　作者简介：霍智勇(1973～)，男，汉，工学硕士，主要从事图像处理和多媒体通信，网络远程教育研究。

　　服务单位：南京邮电大学教育技术系