基于FMS的远程教学系统设计

（东北师范大学理想信息技术研究院，吉林长春 130117）

一、研究背景

近年来，越来越多的远程教育专家关注基于FMS（Flash Media Server） 的远程教学系统的研究并取得了一定的成果。基于FMS的教学系统已具备了远程教学系统的基本功能并且在不断地发展变化。经过笔者对相关研究成果的内容分析发现，在教育领域，针对FMS教学系统的研究主要包括以下几个维度：比较分析国内外FMS的教育应用情况；从理论角度探讨构建基于FMS的远程教学系统的可行性；从技术角度对系统功能、架构、数据存储做了全面的设计。其中，系统的技术实现无疑是当前研究的热点。有的研究者以.NET和FMS技术为支撑，重点探索系统中音视频文件录制、播放、交流等功能的实现；有的研究者对系统中基于FMS的网络视频答疑模块进行了详细的描述。进一步分析发现，这类注重技术实现的文献都重视FMS的实时音视频播放功能的实现，而且讨论了在基于FMS的教学系统中应用实时音视频播放功能时产生的理论及技术问题。

目前，远程教学系统都普遍把视频授课过程当成视频直播过程，将教师的教学活动过程及课件内容通过摄像头捕捉，最后转换成视频信号发布到教学系统中，学生只需访问该直播的页面即可。这种方式看似完全呈现了课堂原貌，实现了教师－学生的直接“交流”，但其实由于整个教学过程加入了除教师、学生以外的第三者（录制人员），学生在学习过程中无法自行选择关注焦点，而是受录制人员画面切换方式的控制，只能完全按照画面中呈现的图像来决定学习进程，如做笔记、观看教师活动。这大大降低了学生的参与度，让学生成为教学的旁观者。为解决此类问题，本文提出了利用FMS的实时通信功能，采用SWF课件形式构建远程教学系统，满足学生的需要。

二、基于FMS的远程教学系统设计

1.系统设计目标

在现代多媒体教学环境下，教学视频直播既要体现教师的活动、状态、表情、语言，还要完全展示教师使用的课件内容。如前文所说，传统的远程教学系统中存在一些弊端，由于视频需要多个镜头，不同机位分别对教师、课件进行拍摄，因此，呈现在教学系统中的视频画面常常是在教师与课件之间交替切换，且切换的课件由于经过摄像机、计算机的信号转换处理，呈现在学生端的电脑屏幕上往往出现失真、模糊不清，无法显示细节等现象，给学生的学习带来一定的不便。因此，本研究所设计的远程教学系统的基本目标就是把课件内容从摄像头捕捉的画面中分离出来而独自形成一个画面，使学生能够清晰地看到课件内容。

2.SWF 课件设计

SWF（Shock Wave Flash）是一种支持矢量和点阵图形的动画文件格式，被广泛应用于网页设计、动画制作等领域。SWF文档通常也被称为Flash文件，可以由Macromedia Flash 8、Adobe Flash CS、Flash Builder 等开发工具创建。SWF普及程度很高，几乎能被所有操作系统所读取，只要用户端支持flash文件的播放，就可以进行播放观看。SWF格式是以多个帧（Frame）组合生成的。Macromedia Flash8开发环境下以10个帧构成的SWF文件编辑图实例如图1所示。

图1 以10个帧构成的SWF文件编辑图实例

传统课件是由多个幻灯片构成的。SWF课件也可以包含多个幻灯片。在SWF课件中，每一帧就是一个幻灯片，只需按一个导航按钮（或可以用别的方法设置）就可以转换到其他的幻灯片。例如：图1所示的SWF课件就是由10个幻灯片构成的。SWF文件支持文本、图像、图片、动画等格式内容的显示，能够很好地满足幻灯片设计的需要。而幻灯片数量、每个幻灯片的具体内容、导航方法都可以由教师自行设定。如图2所示，即是一个SWF课件幻灯片实例。

图2 SWF课件幻灯片实例

3.基于FMS的远程教学系统结构

本文提出的基于FMS的远程教学系统仍用摄像头捕捉教师的表情和动作，通过网络传达给学生。但视频画面中不再切换课件的内容，而是应用FMS提供的实时通信功能，把课件内容传递给学生。

基于FMS的远程教学系统结构图如图3所示。

图3 基于FMS的远程教学系统结构图

从图3可以看出，教师端不是发送SWF课件的全部内容，只是发送幻灯片号码和鼠标位置。教师和学生各自独立运行一样的SWF课件，教师端每次导航幻灯片和移动鼠标时发送其幻灯片号码和鼠标位置。

FMS提供的实时通信功能把幻灯片号码和鼠标位置实时传达到学生端，学生端接收幻灯片号码和鼠标位置时立刻把自己运行中的SWF课件导航到其幻灯片以及把鼠标（或者指教师鼠标位置的标志）移动到其（x,y）坐标。按此方式，教师导航到哪个幻灯片学生就导航到哪个幻灯片，教师把鼠标移动到哪里学生端SWF课件的对应的标志就移动到哪里。通过这种方式实现教师端与学生端课件画面的同步。

4.界面结构

教师端界面实例设计如下（如图4所示）。

图4 教师端界面实例

学生端界面实例设计如图5所示。

图5 学生端界面实例

如图4、图5所示，教师端和学生端的界面都以课件画面为主要部分。其他显示区域（学生画面和教师画面）较小。学生端的课件幻灯片与教师端幻灯片同步播放，学生端的红色箭头标志按教师端鼠标位置变化跟着移动。为避免讲课时出现混乱，学生端的导航按钮功能无效。

在远程授课前，教师需要按计划设计SWF课件，并上传到远程教学系统里面。教师与学生在上课前首先访问教学页面进行登陆，登录需选择不同的权限（教师权限或学生权限），教师选课后进入讲课界面，就可以讲课，学生选课时系统自动把该课件下载到学生端。登录时给予的学生权限使导航按钮功能无效，选课后进入听课界面。

三、基于FMS的远程教学系统实现的关键技术

基于FMS的远程教学系统实现的关键技术是FMS提供的实时通信功能。此功能可以由共享对象SharedObject的两种函数来实现。

1.onSync 函数

由共享对象SharedObject的onSync函数来实现。把幻灯片号码和鼠标坐标变化存在共享对象中，共享对象里面的数据变化时,onSync立刻自动运行，onSync读取共享对象的数据从而实现教师端和学生端课件的同步。

SWF课件中需要的主要代码实例如下：

2.send 函数

由共享对象SharedObject的send函数来实现。以教师端的幻灯片号码和鼠标坐标为其函数的参数值，每次幻灯片号码或鼠标位置变化时运行send函数，就可以实时发送到学生端。

SWF课件中需要的主要代码实例如下：

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