浅谈基于数字广播技术的实时教学系统

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[摘 要]：2015年我国电视广播全面实现数字化，完成模拟电视向数字电视过渡。数字电视技术交互、高效等特性，必将对现代远程教育产生积极影响。基于数字电视广播技术的实时教学系统，将有助于“形成开放式教育网络，构建终身学习体系”，对于创建“学习型社会”有着重要意义。

　　[关键词]：数字广播技术 远程教育 实时教学系统

引言：

　　远程教育经过函授教育（信函教育）、广播电视教育和现代远程教育三个阶段。现代远程教育是随着现代信息技术发展而产生的一种新型教育方式，依靠数字广播技术的实时教学系统是现代远程教育中重要组成部分，是构建实时教学系统的有力手段。

一、广播技术在实时教学系统中的作用

　　大家希翼在教育过程中，能够将真实的场景得以重现，利用电视达到这一希望是最直接的手段。无论在远程教育还是在课堂教学中，电视教学都是教师必须掌握的一种教学手段。这与人类获取信息的方式有着密切关系：人类从外界获得信息时，最重要的感官是视觉和听觉，两者所接受信息占总信息量的80％；利用电视，图像语言成为认知结构中的主导，交流突破了时空定位和视听分离，人类可以方便地将信息再现。目前，我国开放式教育网络主要依托中国教育科研网和卫星广播系统，要实现“现代远程教育工程，形成开放式教育网络，构建终身学习体系”，利用广播电视进行教育教学活动是必不可少的。我国现阶段远程教育利用模拟广播技术传输教育信息，已经形成了依靠模拟广播技术、具备一定规模的单向实时教学系统，使得远程教育得到迅猛发展。依靠模拟技术的单向实时教学系统，综合利用广播电台、电视台作为传播教学信息渠道：首先教师通过广播电台电视台进行授课；学生在接受到教育信息后，将自己学习过程中遇到的问题以信件方式与教师交流；教师再以信函或广播的方式对学生进行辅导和答疑。这样的教育系统运行成本较低，教育教学系统化，几乎覆盖所有学科，是我国现代远程教育主要手段之一。但是随着人们对教育形式、教育内容需求不断提高，单向实事教学系统已经不能满足远程教育需求，矛盾集中体现为两方面：

1、模拟广播单向实时教学系统缺乏信息交流

　　基于模拟广播技术的单向实时教学系统，缺乏信息交流与互动, 造成观众被动接受习惯。耶鲁大学心理学教授、雪城大学（Syracuse University）传播学教授等著名学者研究中发现，由于收看电视是在相对狭小、封闭和脱离现实社会空间中进行，并且多数电视节目不需要观众对节目信息进行自主加工处理，观众在信息传播中始终处于被动接受状态，对于习惯于看大量电视的人，容易形成孤独、内向、以自我为中心的性格，具体表现为阅读能力差、常识面窄、想象力贫乏、兴趣爱好少等方面，甚至社会责任感较弱。

2、模拟广播占用大量信道资源且利用率不高

　　重要的是数字广播可以实现双向实时教学系统。在服务器端，数字形式的多路教育节目（职业教育、高等教育等）在完成节目流复用形成一路信号后，经由地面上行站进行QPSK调制、上变频，以射频信号形式发射，地球同步卫星内的转发器在接受到C段和Ku段信号后，进行功率放大、下变频后将信号转发，地面接收站（中继站或者VSAT甚小口径卫星终端）在收到信号后进行解调制，数字信号利用与卫星网络连通的地面网络（Internet、双向有线电视网络或者三网合一后的融合网络）进入用户；用户端接收设备将用户需求经过同样网络，完成客户端与服务器端交互，实现了信息双向透明传递，解决了基于模拟广播技术的单向实时教学系统中学习者在学习过程中被动接受的痼疾。数字广播实时教学系统更适于学习者主动创造和参与，利与学习者综合发展。

二、数字广播技术

　　数字广播技术是从广播节目录制、播出到发射、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代广播技术。数字广播针对数字信号进行处理，源于数字信号本身抗干扰能力强、频率资源利用率高的特点，故数字广播可以提供较模拟电视更高的清晰度和诸如交互电视、会议电视、影视点播等增值服务。以清晰度分类，数字电视包括标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）。两者在图像和伴音质量提高的同时，都实现了频道的高效率利用：在目前模拟电视的一个频道内可同时播放4套（或更多）标准清晰度电视节目，高清晰度电视画面则可以提供相当于标准清晰度电视画面5倍的信息量。世界各国数字电视研究都已经进入了广播试验阶段，美国、欧洲、日本三方面都制定了相关标准以保护本国利益，同时均出台了数字电视发展时间表。我国数字电视领域研究起步较早，已经2003年4月通过了具有自主常识产权的数字电视有线传输标准，地面传输标准即将确定；已经掌握了具有自主常识产权的中间件技术：用户通过与中间件进行交互操作，完成如电子节目指南（EPG）、远程医疗、互动游戏等诸多功能。DVB（欧洲的数字电视标准组织）提出的多媒体家用平台（MHP：Multimedia Home Platform）就是类似概念。作为欧洲标准，显然不适合我国数字广播发展状况，更为重要的是，通过对VCD和DVD产品开发，国内业界普遍认识到要发展具有自主常识产权的技术标准，不可以照搬国外的技术标准。国内已经有多家研究院所（中科院计算所、广播科学研究院）和具备一定规模的企业（中视联）开发并完成了具有自主常识产权的中间件技术，已经开始相关标准制定的工作。同时我国也制定了广播影视数字化发展进程表：2003年完成地面数字电视标准制定，在大城市开播数字电视；2005年，卫星传输全部实现数字化；到2010年，地面电视基本实现数字化，数字电视接收机得到普及；2015年，中国电视广播全面实现数字化，完成模拟广播向数字广播的过渡。可见，数字广播必将替代模拟广播称为新一代的广播媒介。

　　比较模拟电视广播与数字电视广播，后者更适合于实时教学系统。1、采用数字电视广播传播教育教学信息，可以实现真正意义上的资源共享。由于数字信号可以依据不同算法进行数据压缩，从而在一路模拟信道上可以传递多路数字节目（4~8路），必然增强信道利用率；更重要的借助数字传输方式，可以建设“校校通”（大、中、小学校、研究院、职业培训）“路路通”（各类图书馆、资料馆），为资源共享提供了必须的物质基础。2、数字电视广播强大的交互功能有利于学习者形成完整认知结构。与单一通道输入相比，多通道信息输入可以使认知加工更为高效。统计数据显示，大家能够记住90%的行为信息，而阅读信息只有10%。在数字广播系统中，用户通过富媒体完成与服务器端交互过程。富媒体（Rich Media）是集影像、语音、图形和文字同步结合成易于搜索的交互式格式，其内容可以包括HTML、Java scripts,微软 Netshow、RealVideo，和RealAudio，Flash等等，其所涵溉的技术会随着技术不断进步而逐渐增多。富媒体可以通过编程技术，实现生动灵活的交互功能，与学习者进行直接互动，使教学双方信息透明传输。采用面向对象的编码技术MPEG-4编码，可以生成富媒体文件实现多通道信息输入。

三、基于数字广播技术的实时教学系统研究

　　数字广播是广播电视的发展趋势，开展数字广播实时教学系统研究，是有前瞩性的一项工作。由于数字电视广播与模拟电视广播的还处在交替过程，各国在这方面研究还未形成规模，都处于同一起点。我国如果着手这方面研究，在研究实践中不断积累经验、探索规律，可以形成有价值的学术理论。目前，迫切的任务主要有两个：

1、开展“三网合一”环境中教育方法、教育理论研究

　　“三网合一”是通信网络、广播网络和计算机网络的大融合，利用“包交换”技术和数字信号处理技术，将不同网络上的信号在同一网络上得到传输。在我国大规模采用数字广播技术后，实时教学系统必将借助合成后的网络开展。而如何充分利用技术手段实现教育飞跃式发展，这就要求必须开展“三网合一”环境中教育方法和理论的研究，这一研究要借鉴网络教学的成败。网络教学与数字广播实时教学系统有很大共同性，可以说“数字广播实时教学系统是网络教育的必然发展”。网络教育工编辑在实践中遇到的问题，如：教师角色转变问题，质量保证体系的建立等，还没有全部解决。在数字广播实时教学系统中，也会遇到类似问题，这就要借鉴网络教育经验。同时应当在师范教育中开设相关课程，教授学生利用数字电视广播进行教学，要培养一批适应现代信息技术的合格教师：他们要具备一定信息素养，熟悉数字电视特点，可以合理运用多种技术。

2、成立相关机构，体协数字广播实时教学发展

　　在现有体制内部成立相关机构，整体协调数字广播在实时教学系统中的作用，避免重复建设；着手制定政策，开展建设应当存在倾向性，要优先发展不发达地区的数字广播实时教学系统，在这样地区，数字广播技术可以发挥更大作用，同时不会与已经形成一定体系的其他教育形式发生强烈冲突，有利于基于现代远程教育发展。

结论：

　　第二代远程教育，是以广播电视为主要媒体；第三代远程教育既现代远程教育，是以网络为主要媒体；随着“三网合一”进程，数字电视最终将成为家庭的信息终端，结合前两代特点的数字广播实时教学系统，必将有力促进开放式教育网络形成，构建全社会终身学习体系。