第一部分：综述

　 “校园网教学平台”是基于计算机局域网的高性能、高可用性、高可靠性的强大媒体信息化教学平台。它利用现代化的多媒体技术和网络技术，将教学设备、教学软件与教学手段有效的组合起来，为学校提供从教学计划的制定到课堂教学全过程的现代信息化教学手段。

◆ 作为一个完整的信息化教学平台，它具有以下独具的技术特点：

　　※ 专用的终端设备：“校园网教学平台”的核心技术是为网络教学量身定做的[智能数字终端]，它从根本上改变了其他网络教学系统不能将教学延伸到教学最为重要的场所“教室”的状况。它不仅可以将网络服务器的所有多媒体资源传送至教室，同时还可以将教室的信息，如音频、视频信号，就地采集、压缩、上传到服务器，以供点播。为教室提供了信息化和趣味性的教学手段和管理模式。

　　※ 完整地集成：“校园网教学平台”专门为基础教学而设计的系统结构体系，它利用中间件技术，将教学过程中所使用的媒体资源、课件资源、软件服务和包括摄象机、录象机、录音机、有线电视、 VCD、DVD等外部设备，有机地组织和利用起来，共同为教学提供信息化服务。

　　※ 灵活的组织和配置：“校园网教学平台”还提供了灵活的系统组织和配置。不论是教室中的 [智能数字终端]还是安装了本系统相应软件的服务器，只要连接在校园网并启动后就可以自动地进行配置，注册到系统中，并可以显示在系统管理程序中。在这种情况下，学校的系统升级和未来系统的功能扩充可以非常容易地被实现。

　　※ 强大的系统管理：本平台具有强大的系统管理功能，提供对系统内服务器、 [智能数字终端]等设备的实时运行情况观察，并服从管理者的使用授权。

　　※ 校园网的完全访问：通过安装在教室端的 [智能数字终端]，校园网上的任何一个被授权用户可以同时观看一个或多个实时课况，并在需要的情况下对实时课况进行数字录像。

　　※ 完纯数字化：系统内的媒体传输为纯数字化方式，为用户提供了优秀的性能。

◆ “校园网教学平台”还提供当前业界最为先进的特性：

　　※ 良好的显示效果：以往安装在教室端的系统，采用电视机显示方式，对于文字的显示效果不够理想，需要用屏幕放大的辅助手段。本系统中的网络教学专用计算机采用独特设计的算法，具有放大效果清晰，放大速度快的特点。且可以直接连接投影机，达到最佳收视效果。

　　※ 先进的系统结构：系统的应用软件部分基于 Web和浏览器结构设计，具有易安装、成本低、易升级、可扩充、完全开放、不受访问站点物理空间限制等优点

第二部分：“校园网教学平台”工作流程

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　“校园网教学平台”结构框图

◆ 教学评估：

　　每个教室都安置一个麦克风 /拾音器、摄像头及 [智能数字终端] 。它们实时地采集各教室的教学情况，编码成高质量的 MPEG-2流，通过100M Intranet传送到视频服务器存储，并传送至校长及其他学校领导所在的校长终端，从而校长及其他学校领导可以在各自的终端上实时地考察各教室的教学情况。

◆ 课件调用：

　　教师在教师计算机上利用课件库和课件制作工具编写丰富多彩的多媒体的教案。授课时，教师通过教室内的 [智能数字终端] 遥控教师计算机，使其播放已编制好的教案，或直接控制录音机、录像机、影碟机等模拟节目源，播放出来的教案通过 Intranet传送至教室 [智能数字终端] ，并在 TV或Monitor上显示出来，从而实现电子黑板。

◆ 班主任监控：

　　类似于教学评估过程， [智能数字终端] 采集该班主任所负责的教室情况，通过 Intranet送至该班主任的教师计算机，班主任无需事先申请授权便可在自己的教师终端对其所负责的教室进行查看。

◆ 教学观摩：

　　该过程类似于教学评估，听课教师不必去教室，只要事先申请 ,经授权后,便可坐在各自的教师计算机前，教室嵌入式 [智能数字终端] 将教室的授课情况送至这些教师计算机。

　　由上可见，所有的教学活动都能够以很自然的方式在“校园网教学平台”上进行，使用非常方便、高效。上面讨论的硬件平台只提供了教学活动数字化的硬件回路，使教室信息、教案信息等多媒体信息能在整个校园内流动。由于 Intranet的带宽是有限的，要使这些多媒体信息能在整个校园内顺畅流动，还需要有一个有效地流量控制机制来保证服务质量。实现该机制的策略为：每个节点的网络接口都包含一个流量控制模块，在服务器上运行一个网络流量分配软件，它根据当前的教学活动情况合理地分配Intranet的带宽给各个节点，各节点就根据分配得到的带宽发送信息。

◆ 服务器的工作：

　　在服务器上要运行一些协调整个网络运行的软件及一些服务软件。包括网络流量分配软件、教学总控软件、视频服务软件、视频课件管理软件等。

　　※ 网络流量分配软件：它根据整个校园内各个教学活动所需的信息传输的优先级，合理地分配 Intranet的带宽给各个教学任务，比如浏览Internet的优先级最低，可以分配给很少量的带宽，教室信息和教案信息是多媒体信息，要有连续的服务质量，需要较高的带宽，而对于听课时的教室信息，图像质量越清晰越好，就需要相当高的带宽。并将分配结果传送给各个网络节点。网络流量分配软件由网络拓扑结构分析模块和带宽分配模块两个模块组成。根据网络拓扑结构和教学活动合理地分配带宽给各个节点。

　　※ 教学总控软件：分析调度各个教学活动，使所有教学顺利地进行。

◆ [智能数字终端]的 工作：

　　采集麦克风和摄像头的模拟 AV信号，编码成MPEG-2流。教室信息上传模块将该MPEG-2流送至相应的校长终端、教师终端及服务器。教案接收模块接收教师终端送来的教案，教案显示模块将它们显示于TV或其它监视器。教师终端控制模块将红外遥控命令发送至教师终端来遥控教师终端播放教案。

◆ 教师终端的工作：

　　上课时，键盘和鼠标模拟模块接收教室内 [智能数字终端] 送来的远程命令，将这些命令模拟成键盘和鼠标命令来驱动教案播放软件，教案传送模块截获屏幕信息，并将它们送至教室内的 [智能数字终端] 。

　　听课时，教室信息回放模块接收 [智能数字终端] 送来的教室信息，并回放。

　　教师在教室工作室查看所负责班的课堂情况，并可发布广播。

◆ 校长终端的工作：

　　校长在校长工作室查看各个教室的情况、发布重要广播以及其它一些工作。

第三部分：“校园网教学平台”系统功能及特点

　　根据应用场所的不同可以划分为：管理员工作室、校长工作室、班主任工作室、教 室。

◆ 管理员工作室

　　※ 数字广播：系统管理员在主控制室内，在选定的时间、范围内播放多媒体音视频内容，广播的内容可以是数字的、模拟的，或是文本文件。

　　※ 智能广播：由系统管理员预先设定对全校在何时间、何区域及何内容进行广播。其中被广播的内容可以是数字的，也可以是模拟的。

　　※ 强制广播：校园网上任何一台计算机，经过授权，可以实时播放任何内容的媒体资料到任意区域。这个内容可以是数字的，也可以是模拟的；可以是录制好的，也可以是活动的（如广播讲话、电视讲话）。

　　※ 教务管理：本系统的教务管理包括两方面的目的，一是管理学校的基本信息，二是管理学校课程 /课表信息。学校的基本信息 — 管理年级、班级与网络教学专用计算机的对应，以便于数字观摩和广播等功能中以班级的形式选择范围。班级信息是学校管理的基础。课程 /课表信息 — 建立和维护学校的课程课表，通过课表系统可以对应计算出教室内的授课人及课程安排等信息。

　　※ 基本信息管理：对学校基本信息、年级、班级、课时、教研组等的信息管理。

　　※ 课程管理：对课程设置和管理，教研组负责学科管理。

　　※ 课表管理：课表录入、自动排课、班级课表查询、教师任课表查询、年级课程表查询、总课程表查询。

　　※ 系统管理：管理系统中的设备、资源，并统计系统的使用报表。

　　※ 教学资源管理：对教学资源的添加、查询、浏览、删除、发布等功能。教学资源包括课程、课件、素材（文本、图形、音频、视频、动画）、题库、案例库。

　　※ 设备管理：对系统中设备的管理。管理 [智能数字终端]的状态、情况。各个服务器的状态和使用情况信息。

　　※ 应用管理：[智能数字终端]及各种服务器使用数据和图表。

　　※ 权限管理：维护设备级别的使用权限，包括 [智能数字终端]、服务器、应用软件的使用权限。

　　※ 预排管理：是针对 [智能数字终端]的临时权限的管理，预排某个[智能数字终端]在某个时间段内的权限安排。包含两个方面：

　　　　　• 使用权限：[智能数字终端]在确定的时间段内应保证预先分配使用服务器的资源。

　　　　　• 分配权限：[智能数字终端]在确定的时间段内分配给指定教室使用的权限。

　　※ 通讯功能：

　　　　　• 双向对讲：系统使用中，教师可与系统管理员进行双向呼叫和对讲。

　　　　　• 报警显示：系统接收到呼叫后进行报警并显示出相应呼叫信息点的地址，确认后即可与其通话。同样，系统管理员进行主动呼叫时，可以选择被呼叫教室的地址进行通话。

　　※ 实时观摩：随时对任意班级的教室上课情况进行实时观摩。并可遥控教室端云台、摄象机镜头的各种动作。

　　※ 实时录象：观摩的同时可做数字录像。

　　※ 循环显示：在自己的计算机屏幕上可以循环显示全校各个班级的课况。

　　※ 网络电视：

　　　　　• 网上点播：经申请并批准授权后，网络中的任意一台计算机可实时点播校园内任意班级的上课课况。

　　　　　• 网上直播：将任意班级的上课实况在网上直播。接收节点数量不限 .

　　　　　• 网上广播：将服务器中的课件在网上广播。接收节点数量不限。

　　※ 摸数转换：教室如点播了模拟信号，系统管理员授权之后，该模拟信号在系统中可以自动转换为数字信号，并以文件形式保存在服务器中，以利于后来者以文件形式进行点播。

　　※ 远端唤醒：网络管理员通过软件，可对远端教室内的 [智能数字终端]进行远端唤醒，使其由休眠状态转换成工作状态。

◆ 校长工作室

　　※ 教学评估：在任一时刻，可查看任意班级的上课课况。可对所选中班级的云台、摄象机镜头进行控制。面对教室传来的声音、图象，可根据相应的软件做教学评估。

　　※ 电视广播：通过主控制室，校长可对全校做电视广播讲话或网络广播讲话。

　　※ 循环显示：在自己的计算机屏幕上可以循环显示全校各个班级的课况。

◆ 班主任工作室

　　※ 教学观摩：校园网中的任何一台计算机，经授权后可以实时选择观看任意指定范围的班级的实时教学情况，并在观摩时选择观摩显示模式和观摩控制模式。

　　　　　• 观摩显示模式：指的是同时观摩多个教室的时实课况。当前版本支持在计算机屏幕上同时显示的班级数量为 1、4、9个班级。在同时观看多个教室时，可以随时点击放大任何一个班级进行满屏放大。

　　　　　• 观摩控制模式：指的是当观摩的所有班级不能一次在屏幕上显示时（如系统管理员在网管中心观察全校班级的课况），系统可需要按照时间片循环地显示这些班级。另外，在一屏同时观摩多个班级的情况下，用户可以在任何时间选择一个班级进行录像或对云台、镜头进行控制操作。

　　※ 循环显示：在自己的计算机上可循环显示全校各个班级的课况。

　　※ 观摩点播：点播系统中过去录制的教学内容。

　　※ 课件点播：授课教师可以通过网上计算机进行课件点播，用来备课。

◆ 教 室

　　※ 观摩教学：教室内经授权的 [智能数字终端]可以点播任意其他教室内的时实课况。

　　※ 媒体教学：授课教师可以通过遥控器选择音、视频媒体并进行点播，被点播的内容可以是数字的或是模拟的。模拟音、视频的来源包括任意的模拟设备输出。如电视信号、录音机、录象机、影碟机、摄象机、视频展示台等；数字源是由系统管理员管理和发布的媒体资源。

　　※ 课件教学：授课教师可以通过遥控器选择课件，并以 IE浏览器的方式进行课件播放。被点播的课件是由课件制作软件发布的，是由系统管理员管理的。

　　※ 网络教学：授课教师可以通过 [智能数字终端]访问校园网网站，并使用遥控器通过网站的连接进行网络浏览和网络冲浪。

　　※ 互动教学：两个教室之间可以进行两点视频会议，互相观看对方上课情况，并可互相提问，回答问题。

　　※ 主动录象：可对本教室内的情况进行实况录像，如主题班会等。在录像的过程中，教师可以使用遥控器控制教室内云台、镜头的各种动作。课况的内容同时在教室内电视机上播放。

1、建构于 internet 技术的标准网络产品

　　嵌入式网络教学专用智能数字终端内置 10M/100M自适应以太网接口，有独立的IP地址，采用TCP/IP通讯协议，要以直接与校园网连接。无需重新布线，符合当前国际上信息化数字化的潮流，便于国家“校校通”工程信息化教育的推广。

其他产品是独立于校园网之外的系统，只是从走线、界面上看似合一，实际上是各自独立运行的分离系统。

2、完纯数字化

　　音频、视频、课件等多媒体数据的处理、传输完全采用数字化技术，网络的传输中是 MPEG2格式，此项是检验系统是否真正数字化的唯一标准。

　　其它产品的音视频信号仍是模拟信号。

3、强大的多媒体处理功能

　　嵌入式网络教学专用智能数字终端独立能同时处理一路 MPEG2流解码、一路MPEG2流编码、两路音频流（CAC3、MP1、MP2、MP3等常用音频格式）的解码播放、两路声音采集编码，可对教室、管理室所需要的音、视频信号完成上、下传输。

4、采用 Client/Sever 技术

　　嵌入式网络教学专用智能数字终端和服务器之间采用 Client/Sever技术，同计算机进一步加强嵌入式网络教学专用智能数字终端的多媒体处理能力。

5、丰富的软件支持、简洁的人机界面

　　嵌入式网络教学专用智能数字终端和服务器有教学支持软件，包括 VOD(视频点播)MOD（教学课件点播）AOD（音频点播和广播），还有教学管理软件，包含课件管理、教学流程管理，从而通过简洁的人机界面可高效方便的进行多媒体教学。

6、智能的网络流量控制技术

　　通过码率自适应的 MPEG2编码技术和自适应的网络带宽分配技术，可以在有限的网络带宽内容纳更多的多媒体数据。

7、内嵌先进的视频处理转换模块

　　可以输出 CVBS、S-Video和VGA等视频格式，从而支持教室内的TV、投影机、VGA显示器等多种常用显示设备。

8、简便的管理

　　嵌入式网络教学专用智能数字终端的尺寸为 22cm*33cm*3.5cm,安装方式为壁挂，在总控室就能管理整个系统的电源；嵌入式网络教学专用智能数字终端上的软件针对教学应用定制，出厂预装于Flash盘，不会损坏，免受病毒困扰；软件高度模块化设计，能自动在线更新升级。

9、优良的效果

　　采用数字化技术，声音图象不会如同模拟系统那样大量损失。

10、完善的多媒体功能

　　VCD和DVD点播，眼保健操，早操及打铃等的定时广播，校长等学校领导的智能广播，示范课的现场广播。

11、强大的课件播放功能

　　能够播放用 Powerpoint、Authorware等制作的复杂的多媒体课件。

12、远程听课

　　校园网上的任何电脑可对任何班级远程听课，班级之间也可以相互听课，即互动教学。

13、标准化考场

　　完美的数字听音教室，强大的数字录象功能。

14、一键上课、一键上网

　　在教学流程管理软件控制下，教师从课件制作的素材提取、课件制作后的课件管理到教学时课件的播放，整个流程非常流畅。教师上课时只需按下开始键。

15、统一的课件资源管理

　　统一管理录象带、录音带、 VCD、DVD等传统媒体；VOD节目、数字音频节目、课件等数字媒体，教师可以方便地利用它们来授课，模拟媒体节目一经使用，即可在网络服务器中以文件形式保存，供以后点播。

16、网络中同时点播

　　并发数十个 VOD和远程听课及网上冲浪可在同一时刻进行。

第四部分：系统组成

　　“校园网教学平台”是一个完整的信息化教学系统，由以下的七个子系统有机地结合构成：

　　[智能数字终端]是一个嵌入式的瘦客户终端，安装在教室端，它包含一个硬件平台及其上的嵌入式软件。网络教学专用计算机是系统的基本单元，将校园网的信息化教学功能延伸到教室。

　　[智能数字终端]提供的基本功能包括媒体教学、课件教学和网络教学，将信息化的教学内容显示在外接的显示设备（一般为电视机）上，这些功能分别是通过网络教学专用计算机与媒体点播服务器、课件服务器的交互实现的。另外，通过[智能数字终端]将校园网的设备终端延伸到教室，网络教学专用它同时还是系统广播功能，包含智能广播和强制广播的基础。

　　媒体点播服务器是 [智能数字终端]进行媒体点播的基础。媒体点播服务器同时也起到录像服务器的作用。通过大容量的硬盘，媒体点播服务器存放着大量的数字媒体文件，同时通过外接的视频压缩卡，媒体服务器还与外部的模拟音、视频媒体节目源，如摄象机、录音机、录像机、影碟机等设备连接。

　　课件点播服务器是 [智能数字终端]进行课件点播和网络教学的基础。通过[智能数字终端]提供课件点播和网络教学服务。

　　管理服务器是 iArch结构的控制中心，它管理着整个系统的资源，维护系统的状态，对系统的功能运行进行授权，并记录系统运行的过程。

　　应用服务器包含着教务管理和系统管理两个部分，实现如前所述的教务管理和系统管理的功能，其中在本系统的实现中智能广播的定制被集成到系统管理子系统中。

　　管理员工作室完成了系统管理员对“校园网教学平台”的管理和控制，管理员工作室的功能包括：“强制广播”和“双向呼叫”。其中“强制广播”允许系统管理员选择内容和范围进行音、视频媒体节目源的强制广播。“双向呼叫”提供系统管理员和教室双向通讯的能力。

７、校长、班主任工作室子系统

　　通过校长工作室和班主任工作室可以在网络中的任一信息节点对各个评估点进行教学评估并控制录像服务。校长、班主任工作室主要包括教学评估和录像两种功能，教学评估和录像可以同时进行。在教学评估的同时可以对所选中的教室进行云台和摄象机镜头的控制与插话。并且可以支持按照预设的时间在计算机屏幕上循环显示各个班级的情况。巡视可以分组进行。

第五部分：设备说明

◆ 系统设备构成表

◆ [嵌入式网络教学专用智能数字终端]

　　它是一个多媒体极瘦终端，是整个系统的核心部件。由嵌入式 CPU、模拟AV数字化模块、MPEG-2编码、MPEG-2解码、TV和监视器接口、10M/100M自适应以太网接口、红外接口等七个主要模块组成。