优化计算机网络媒体，促进现代教育科学试验研究

<内容提要> 在教学改革的大潮冲击下，全国各地积极地开展现代教育科学研究。因此，配备先进的计算机网络，优化教学设备，提高教学效率已是当务之急。本文主要论述如何采用最佳的方案，实现校园网络化，达到促进教学改革实验的目的。

近几年来，我校开展了多项以计算机技术包括计算机汉字编码技术、多媒体技术、网络技术和人工智能技术等为手段，把各科教育与计算机教育融为一体的现代教育改革试验研究。提倡教师开展积极开展以教师为主导、学生为主体的学习教学模式研究。也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的主导作用。教师由传统的讲解者转变为教学活动的组织者、指导者，学生由被动地学习转变为主动地参与学习。这种教学实践活动，对教学资源的需求是极其迫切的，作为教师传授知识的手段、方法的教学媒体，已经要求用来作为学生创设情境、进行协作学习和会话交流的主动学习、协作式探索的认知工具。

因此，学生所使用的计算机必须能满足学生根据学习需要，进行浏览有关多媒体视频、音频资源，自由阅读服务器上的多媒体光盘软件，达到学生与学生，学生与教师之间能够进行互动操作的目的要求。

我校早在1994年就已经拥有两个电脑网络室共90多台电脑，并利用当时先进的网络系统进行有关学科等的教学改革实验，在全国、省、市各级取得过优异的成绩。然而，这套系统对于多媒体信息仅仅局限于教师的单向控制，学生要观看多媒体软件资料，都必须在老师的统一控制下集体或个体轮流进行，学生的学习归根到底始终还是掌握在老师的控制之下，学生无法自由进行无法进行真正的自主探究、互相交流，难以体现学习者的主体作用，也就无法跟上发展的需要。

因此，如何进一步优化计算机媒体资源，建设先进的宽带高速多媒体互动型校园网络系统，就成为了我校开展现代教育科学研究试验，促进课堂教学改革的关键基础所在。

校园网络系统的配置。

1、校园网络建设的难题

1995年国际电气电工协会IEEE正式颁布802.u快速以太网技术标准，加上主要网络厂商3COM、BAY、CABLETRON、CISCO、IBM和INTEL的支持和推动，100兆快速以太网迅速流行，成为了目前高速局域网的主流技术。

100兆的快速以太网对于在区域网络上的一般应用，例如浏览网页、收发电子邮件、传送档案、网络打印等仅需要相当有限的网络带宽的情况下，是足以应付自如的，造价也非常适合目前学校所能承受的能力。

然而，要是需要满足我校建设多媒体高速互动型网络，开展新型教学模式的研究这样的要求，选用100兆快速以太网就可能成为日后网络应用的瓶颈，无法适合日后教学的实际需要。我们不妨作个简单的分析：

当在网络上播放视频时，如果每一个视频节目带宽要求为2Mbps，那么以45个电脑终端计算，假若同时播放不同视频，带宽要求则为：

2Mbps*45=90Mbps

这样的带宽，100M快速以太网根本不胜负荷。因为实际上在快速以太网可用的带宽约为：

100Mbps*40%=40Mbps

2、解决方案

要设计这样一个网络系统，要么考虑改用目前我们难以承受的昂贵造价的1000Mbps以太网（千兆网），要么就是有限地使用网络上VOD视频点播功能，牺牲各终端对网络上视频资源的自由点播使用。然而，这些都无法切合我们学校的实际情况和需求。

经过细致研究论证，我们从解决视频传输的带宽入手，采用先进的软硬件技术，有效地解决了上述视频点播的技术难题。校园网最后还是选择了100兆快速网作为校园网骨干、10兆以太网接入教室、办公室终端的建设方案，实现了高效低成本的升级改造。

A、硬件技术：

（1）配置高性能服务器：作为提供软件和硬件服务的结合体，在为整个网络服务时，它的工作量是普通工作站的几倍到几十倍，特别是工作站从服务器读取多媒体软件数据时，承担了相当大的工作负荷。因此，我们采用了IBM Netfinity专用服务器，配置256M内存、36GB SCSI硬盘、32速SCSI光驱。并采用了以往在大型机上才实现的磁盘阵列技术，安装Windows NT server 4.0 服务器操作系统，使系统具备了支持高频度访问的能力。

（2）升级学生工作站：考虑到学生使用各种多媒体软件和应用软件的需要，将工作站学生机器配置升级为Pentium Celeron300A电脑，增配大容量硬盘、64M内存，安装Windows95 操作系统。

（3）选择高质量的网络电缆：快速以太网100Base-T 和10Base-T几乎完全兼容，同样可采用3类、5类双绞线，单模或多模光纤作传输介质，为了达到100M的传输速率和消除串扰，并考虑到学校内部传输距离较短，我们采用了超5类线进行布线。

（4）采用交换机堆叠技术，有效克服网络瓶颈：以往我们在使用传统的以太网络时，为了改善集线器的不足，往往将原来共享同一网段的各个用户分成几个组，各组利用服务器内部桥独立拥有10Mb/s的吞吐量。现在，我们更采用了先进的交换机（Switch） 设备，把工作站分别连接在五个做成堆叠的交换机上，大大保证了网络的带宽。

（5）安装目前世界上技术先进、成熟的多媒体互动网络系统Winschool。实现了网络的多媒体广播、监视监听、单独对讲、讨论发言、遥控辅导、答题示范、转播示范、同步教学、电子举手、实时检查、锁定键盘、远端复位、电子白板等一系列功能。满足了教师进行多媒体网络环境下互动教学的需要。

B、软件技术：

网络软件平台

以基于Internet应用和基于网络视频应用的Windows NT服务组成，实现多媒体WEB网页来浏览、电子邮件、视频点播等应用。

应用软件平台和应用软件

以Internet Explorer 来浏览多媒体WEB网页，Media player来进行视频播放，另外，在各终端安装虚拟光驱软件以播放多媒体光盘软件

C、关键技术：

（1）我们采用目前世界最先进的技术，高效地对电视节目、录像带、VCD等视频源进行捕捉、压缩转换成最新格式的网络流式数码文件，并可按网络实际带宽来定制压缩，使图像保持VCD质量的同时，保持压缩比为3M~4M/分钟，约为VCD格式（Mpeg1格式）的1/3。由于采用了高压缩比率的流文件，大大降低了网络的带宽要求。

以上述例子计算，当在45个终端在网络上播放视频时，假若同时播放不同视频，原带宽要求为：2Mbps*45=90Mbps，采用关键的软件技术后，实际带宽则降至：90M*1/3=30Mbps，小于100M快速以太网实际可用的带宽： 100Mbps*40%=40Mbps。

不仅仅如此，由于流文件无须像普通的AVI文件或MPG文件那样需要在网络完全下载后播放，而仅仅稍需读完一小段缓冲即可开始边播放边下载，使视频播放更为流畅。

（2）建立媒体播放服务器。

采用NetShow Server技术，建立先进的媒体播放服务器，避免把服务器当成简单的文件服务器使用，利用先进的服务器软件技术，克服网络数据存取、传输中出现的碰撞冲突等问题。

实验表明，因此，我校校园100兆快速以太网已经有效地克服了网络瓶颈，使学生工作站能顺利地读取服务器上的多媒体文件数据。该网络能完全满足24个教学班、电脑室30个学生工作站同时流畅地播放服务器上读取不同的视频文件。达到了我们预先设计的速度目标，满足了新型模式的课堂教学实验的需要。

D、特色技术：建立虚拟光盘库。

在日常的教学工作中，我们有许多常用的多媒体教学软件光盘，如我们学校参与研制开发的国家“九五”重点科技攻关项目成果“小学语文扩展阅读”光盘软件等。为了方便教师们对各种软件的使用，我们采用了台湾研制的虚拟光碟软件VD2E，把有关的多媒体光盘教学软件压成文件保存在服务器中，建成光盘库。当VD2E启动后， 该光盘库上的各个文件即虚拟成一个个相应的光盘，并可通过软件进行仿真操作，不仅仅操作简便，更解决了光盘软件管理、校园网络资源共享的问题。尤其值得一提的是，我们利用VD2E虚拟光碟能有效地对光盘的容量进行压缩转换保存，节省了大量的磁盘空间，并解决了部分光盘软件只能直接利用CDROM，而不能拷贝在硬盘上使用的技术难题。

E、防病毒技术

我们的校园网络站点多，且都可以通过代理服务器连通外部网络系统，因此，我们的计算机网络遭受从硬盘或软盘中传播、通过网络，甚至经由 Internet 传输而来的日益猖獗的病毒侵袭的可能性极大。一旦不幸遭遇这样的事情，将会给学校带来重大的损失。

然而，要是采用普通的查杀毒软件定期检查机器，也能造成的不幸事情往往是：先染毒后杀毒，部分曾遭受病毒感染的电脑文件往往可能已经遭受破坏，无法恢复，造成工作繁复且极为被动；至于限制师生的网络浏览、软件交流的做法，则难免是因噎废食。

针对上述种种问题，我们建网后采取了目前最为先进的技术，在每一台服务器和工作站上都安装了国际著名的防杀病毒产品-- Norton AntiVirus，使整个网络系统的都处于严密的后台监控状态之中，实现病毒的自动防护。此外，还设定每台电脑逢星期五晚上进行病毒代码的自动网上更新（目前系统包含有共4万多种病毒的最新定义档案），保持电脑网络系统能抵抗最新型病毒的侵袭。

新型多媒体校园网络的使用效应

目前，我们已经把大量的多媒体光盘软件、相当一部分的课堂教学录像压缩转换成电脑数码文件，在媒体播放服务器上建立了“录像库”和“光盘库”。以供教师进行课堂教学演示、学生进行自主探究学习之用，满足了课堂教学改革实验的需求。

由于媒体资源得到了优化，我校师生更加积极地开展现代教育技术实验研究，使我们学校的各个课题实验工作迅速走上了正轨，在建构主义理论指导下的新型教学模式正在我们的课堂教学中进行着初步的探索，并初见成效。

例如：三年级1班的一节语文作文课《荔枝》，老师就让学生在电脑上直接用认知码输入汉字进行无纸