网络远程教育的新技术-教育技术学

2023-10-31 理论教育版权反馈

【摘要】：网络远程教育功能的实现和加强离不开技术的支持，各种网络相关的新型技术涌现和普及对于远程教育的发展具有举足轻重的作用。流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体的技术总称。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

网络远程教育功能的实现和加强离不开技术的支持，各种网络相关的新型技术涌现和普及对于远程教育的发展具有举足轻重的作用。

1.流媒体技术

在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大；同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大。

流媒体指在Internet/Intranet中使用流式传输技术的连续媒体，如：音频、视频或多媒体文件。流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分内容存入内存，流式媒体的数据流随时传送随时播放，只是在开始时有一些延迟。流媒体实现的关键技术就是流式传输。流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Internet上下载才能观看的缺点。

流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体（如视频、音频）的技术总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输（Realtime streaming）和顺序流式传输（Progressive streaming）。一般说来，如视频为实时广播，或使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流发送。采用那种传输方法依赖你的需求。当然，流式文件也支持在播放前完全下载到硬盘。

（1）流式传输方式。

①实时流式传输：媒体可被实时观看，视频为实时广播，可随机访问，适合长片段地视频，如讲座或演说，使用流式传输媒体服务器，应用RTSP实时协议，可实现快进快退。

②顺序流式传输：顺序下载，下载同时观看在线媒体，是用HTTP或FTP服务器，适合发布短片段，如片头、片尾、广告等，在给定的时刻只能观看已下载部分，不能跳到未下载的前头部分，不能根据用户的连接速度做出调整，与防火墙无关，管理简单。

（2）流媒体文件格式分类。声音流、视频流、文本流、图像流、动画流。

①RA：实时声音；②RM：实时视频或音频的实时媒体；③RT：实时文本；④RP：实时图像；⑤SMIL：同步的多重数据类型综合设计文件；⑥SWF：flash动画文件；⑦RPM：HTML文件的插件；⑧RAM：流媒体的元文件，是包含RA、RM、SMIL文件地址（URL地址）的文本文件。

（3）主流播放器。

①Real One Player：Real Net works公司产品，保证低速用户在线播放，所以RM品质较差，对于交互式脚本动画支持较差，支持RA、MP3播放，但声音单薄；②Windows Media Player：微软公司产品，资源占用率较高，不提供卸载组件，与第三方软件易产生冲突；③QuickTime：苹果公司产品，文件大适合与多媒体广告、产品演示、高清晰影片，只有文件片段下载完成后才能播放，图像质量低于前两者，mov格式在国内应用较少。

2.虚拟现实技术

虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。(www.chuimin.cn)

虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上可实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的。而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此，虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。

从本质上来说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户的操作。根据虚拟现实技术所应用的对象不同，其作用可表现为不同的形式，例如将某种概念设计或构思可视化和可操作化，实现逼真的遥控现场效果，达到任意复杂环境下的廉价模拟训练目的等。该技术的主要特征有以下几方面：

（1）多感知性（Multi-Sensory）。所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。浸没感（Immersion）——又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

（2）交互性（Interactivity）。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

（3）构想性（Imagination）。强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域。较早的虚拟现实产品是图形仿真器，其概念在20世纪60年代被提出，到80年代逐步兴起，90年代有产品问世。1992年世界上第一个虚拟现实开发工具问世，1993年众多虚拟现实应用系统出现，1996年NPS公司使用惯性传感器和全方位踏车将人的运动姿态集成到虚拟环境中。到1999年，虚拟现实技术应用更为广泛，涉足航天、军事、通信、医疗、教育、娱乐、图形、建筑和商业等各个领域。专家预测，随着计算机软、硬件技术的发展和价格的下降，预计本世纪虚拟现实技术会进入家庭。

3.数据挖掘技术

数据挖掘（Data Mining），又称为数据库中的知识发现（Knowledge Discovery in Database，K DD），就是从大量数据中获取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的非平凡过程，简单地说，数据挖掘就是从大量数据中提取或“挖掘”知识。

并非所有的信息发现任务都被视为数据挖掘。例如，使用数据库管理系统查找个别的记录，或通过因特网的搜索引擎查找特定的Web页面，则是信息检索（information retrieval）领域的任务。虽然这些任务是重要的，可能涉及使用复杂的算法和数据结构，但是它们主要依赖传统的计算机科学技术和数据的明显特征来创建索引结构，从而有效地组织和检索信息。尽管如此，数据挖掘技术也已用来增强信息检索系统的能力。

（1）数据挖掘的一般流程。

①定义问题：清晰地定义出业务问题，确定数据挖掘的目的。数据准备：数据准备包括：选择数据——在大型数据库和数据仓库目标中提取数据挖掘的目标数据集；数据预处理——进行数据再加工，包括检查数据的完整性及数据的一致性、去噪声，填补丢失的域，删除无效数据等。②数据挖掘：根据数据功能的类型和数据的特点选择相应的算法，在净化和转换过的数据集上进行数据挖掘。③结果分析：对数据挖掘的结果进行解释和评价，转换成为能够最终被用户理解的知识。④知识的运用：将分析所得到的知识集成到业务信息系统的组织结构中去。

（2）几种数据挖掘工具。

①QUEST：QUEST是IBM公司Almaden研究中心开发的一个多任务数据挖掘系统，目的是为新一代决策支持系统的应用开发提供高效的数据开采基本构件。②Mine Set：Mine Set是由SGI公司和美国Standford大学联合开发的多任务数据挖掘系统。MineSet集成多种数据挖掘算法和可视化工具，帮助用户直观地、实时地发掘、理解大量数据背后的知识。③DBMiner：DBMiner是加拿大Simon Fraser大学开发的一个多任务数据挖掘系统，它的前身是DBLearn。该系统设计的目的是把关系数据库和数据开采集成在一起，以面向属性的多级概念为基础发现各种知识。

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