多媒体综合教学网络系统

多媒体电子教学，我国早已引入，建立了许多电子教室机房。针对杭州XXX技术学院的新校区，主要的教学场所分布和

设计要求如下：

序 号 （1） 教学楼 50人的教室 若干 200人的阶梯 教室 6 闭路电视教室 带现场教育闭路电视教室+投影仪 地 点 教室名称 数 量 标书要求和设计达到的功能 现代 多媒体阶梯 教室 多媒体教室 语音室 大电脑教室 小电脑教室 1 视频远程教学+闭路电视+投影仪 （2） 教育 技术 中心 4 6 按闭路电视教室要求考虑 4 按电子教室（无盘工作站）要求 13 设光配线器/作熟悉计算机场所 ，不考虑多媒体教学设施 （3） 图书馆 报告厅 1 视频远程教学系统+闭路电视+投影仪 根据以上列表，本方案设计的多媒体综合教学网络系统有以下五种类型： （一）50人闭路电视教室

1. 教室广播，喇叭二只，分别布置在教室左右墙上；喇叭经切换可作校园广播或电视扩音；

2. 吊装式电视机安装在讲台左边，可收看校园CATV教学节目；电视机电源采用独立的多媒体电源由按钮控制； 3. 考虑多媒体应用，如录象机、DVD、实物展示，以视频输出至电视机。

（二） 一体化电子教室解决方案

1. 应用需求

随着信息社会的发展，教育系统教学环境电子化改革被国家教委正式提上了日程，但是，目前教育系统要进行电子化改革所面临的两大难题是：（1）资金问题：因为所需终端数目庞大，所以需要耗费大笔资金。（2）维护困难：因为每个教室只能由一、二个电脑教师负责，所以老师经常疲于应付各种各样的维护问题，并为此浪费了不少时间与费用。因此，一套价格适宜、管理方便、功能强大的电化教学系统成为中国目前全国各级院校的 的迫切需要。

针对目前杭州职业技术学院的实际教学需要，选用华清公司与Intel公司合作开发的一体化电子教室整体解决方案；采用国际最新的PXE 远程启动Win98无盘站技术，解决方案价格合宜，管理方便、特色鲜明。 二、解决方案

电子教室的配置方案应视教室容纳的人数、网络的规划、还有多媒体广播软件的使用要求等具体情况而有所不同，下面我们设计一个由一台服务器带两组学生机（或二个电子教室）的案例。 我们从以下三个方面做以说明： （1）网络设计 （2）硬件建议 （3）功能实现 1.网络设计

系统采用Intel最新研发的PXE(Pre Boot Execution Environment)远程引导无盘站技术，选用100M 交换机和100M网络主干线，华清终端设备，同时，配备市场主流教学应用软件，整个系统安装方便，维护简单,性能稳定可靠，升级空间大。

如图所示，网络拓扑为一台交换机（交换机下级连HUB）、一台WINS服务器、一台教师机和若干台学生机。 学生终端为无盘工作站,主板采用Intel810芯片，集合声卡、网卡、显卡，服务器和教室机INTEL均有建议配置；教师机为有硬盘设计，带声卡，可根据需要选装Windows98或Windows NT工作站软件。 服务器上需安装光驱，可以连接打印机、扫描仪、投影仪，VCD播放设备等外设，并可根据需要通过校园网连入Internet。 网络服务器中可采用Windows NT 4.0或Novell Netware 操作系统（目前仅建议使用Windows NT 4.0）,教师及学生终端运行Windows98操作系统，它们连成局域网环境，电子教室终端（学生终端）从服务器远程启动。

华清E-Class 网络拓扑图

在远程启动过程中，电子教室终端通过PXE（存放于主板上的BIOS ROM中）向服务器发生请求，要求服务器分配一个IP地址，再用TFTP（Trivial File Transfer Protocol）或MTETP（Multicast Trivial File Transfer Protocol）协议下载一个启动软件包到本机内存中并执行，由这个启动软件包完成终端基本软件设置，从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。

PXE可以引导多种终端操作系统，如Window95/98或Linux等。如果终端操作系统或应用软件工作异常，复位该终端即可重新从服务器下载并恢复，这样就大大减少了维护费用。 2.软硬件建议选择

服务器（1台）：建议使用Intel PXE服务器，若不是，须符合如下需求:

CPU Intel PentiumⅢ 550MHZ或以上 ®MEMORY MOTHERBOARD HARD DRIVE SDRAM PC100/133 128M或以上 Intel 440BX 或更好芯片组 IDE 15G以上快速硬盘(IDE RAID or SCSI is recommended) CDROM ETHERNET 48X Intel双口网卡(recommend)或10/100M PCI网卡x2 教师机（1台）: 建议使用高性能工作站，若不是须符合如下需求:

MONITOR CPU ®17\"数控 Intel PentiumⅢ 500MHZ/Celeron II 533A或以上 MEMORY HARD DRIVE CDROM ETHERNET VIDEOCARD SOUNDCARD 128M PC100 SRAM IDE or SCSI ,above 8G 48X 10/100M bit PCI Ethernet Adapter AGP 8M以上（硬回放recommend） 全双工

学生机（40台）: 华清终端

MONITOR CPU MEMORY MAINBOARD 15\" Intel Celeron 366MHZ 或以上 ®32M PC100 SDRAM或以上 软件要求：

服务器：Microsoft Windows NT Server 4.0 + SP6 Intel PXE ECRB

Microsoft IIS4.0 （recommend） 教师机：Microsoft Windows 98 教育软件教师机端

学生机：Microsoft 98 （first adition recommend） Litenet 1.13b2 ECRB 教育软件学生机端

说明：实际安装时，学生机分为二组，每组先接HUB，再连接至交换机，以节省成本，教师机和服务器直接接入交换机，保证系统整体性能。二组学生机可以安排在二个教室，也可以在一个大教室。

2. 功能实现

1、教师终端管理系统

本实例中，教师终端具有以下功能：

－教师终端屏幕内容所有的教学资料都能广播到学生终端，包括动画、电影、老师的口头讲解等。 －远程控制学生终端，老师可以控制、复位、锁定任一个学生终端或查看某一学生终端的内容。 －提供在线指导学生，学生可以通过网络向老师提问，老师可以通过网络对学生的问题提供解答或帮助。 －其它功能可利用相关的教学应用软件进行如文字处理、考题分发、学校的教学资料讲授等，还可以对学生进行在线考试和在线评分。

2、学生终端功能

利用局域网标准接口，采用TCP/IP协议，华清E－class所推荐使用的多媒体教学软件使学生 机具有以下强大功能：

屏幕广播

-- 每一个终端（包括教师的和学生的）都能将屏幕上的内容传播到其它部分或全部终端。 -- 教师可以锁定任一学生的键盘和鼠标，并可以将该终端上的内容向全班播放。 -- 所有视图格式，如MPEG或VCD等，均可实时广播。 声音传输

-- 老师的语音可以只传送到一个、或传送给多个或全部学生。 -- 可以在学生与学生、教师与学生之间进行分组讨论。 远程访问

-- 老师可以通过网络远程浏览任一学生终端屏幕。 分组

-- 终端可按任意方式组合进行分组讨论。 提问

-- 学生可以通过麦克风或键盘（用一个专用的功能键）向教师提问。 -- 可支持一对一答问，也可支持聊天室形式的一对多答问。 远程复位

-- 如果任一终端出现系统错误，教师可以通过网络重新启动该终端 考试

-- 可以实现在线考试。 四、方案特色

学校机房的管理始终是让老师们头痛不已的一个问题。正处在求知与探索阶段的学生充满着好奇心，往往为了炫耀或探索某种电脑技能而将机房的单机甚至网络系统破坏得混乱无比。每天管理老师花在维护上的时间要比在课堂上授业传道的时间多出几倍。

现在，电子教室已使这种状况成为了永远的历史。电子教室有如下的优点：

-- 维护简单：所有的工作全在单一的服务器上进行，维护方便，不必分别维护或者安装每一台学生机。

--性价比高：无论是速度还是其功能无盘站均与有盘站无差别，无盘站不仅节约了固定硬件成本，而且节约了庞大的维护费用，所以具有极高的性价比。

-- 高速：由于PXE协议将数据分割成极为细小的部分，所以数据的传输速度大大加快，相对于以前的RPL远程引导无盘启动技术，PXE的运行速度提高三倍以上

-- 支持力强：PXE技术除目前支持无盘Win98启动外，不久将能支持WIN2000，以及LINUX，而现时其它方案只能支持无盘WIN95启动 。

-- 安全：采用了最新的Intel PXE技术和Intel的硬件体系架构，消除了兼容性问题。采用成熟的百兆网桌面交换技术（推荐），使网络系统更快更可靠。

-- 功能丰富：配合推荐的各种多媒体教育软件，使学生的课堂教育更生动，活泼；如TOP2000多媒体教学软件等。 TOP2000具有以下特点：

1、WIN98/2000主控界面：主控界面采用WINDOWS结构，具有强大的综合处理能力，可控制64个学生和20余种功能； 2、可升级能力：不用改变硬件，仅通过增加软件模块就可实现对系统功能的升级；

3、完全独立工作：不论电脑教室是否已联NOVELL网，不论采用何种机型，也不论是否装有硬盘，TOP2000均可正常工作；

4、教学专用操作界面：根据国家电化教室标准，为课堂教学设计了专门的操作界面，具有操作快捷、功能直观、容易使用、符合国内教学习惯等特点，并具有自动帮助信息显示功能，深受广大教师喜爱； 5、在功能上，概念超越了传统的计算机教室和语言实验室。

（三）现代化的多媒体电化教室

传统的多媒体电化教室，是以大屏幕彩电作为显示设备，以闭路电视传输方式作为主要手段，实现电化公众教学的，这种方式明显暴露了信息反映慢、显示效果差、教学方式单一等缺陷。近年来随着科技的高速发展以及计算机教学 的迅速普及，大屏幕多媒体液晶投影机正以日益加速的脚步进入教学领域，这种直观且更为亲切的教学界面日益受到教师和同学们的普遍亲睐。 大屏幕多媒体液晶投影机不但能将来源于VCD、DVD、录像机以及视频展示台等高科技产品的视频信息显示在大屏幕上，同时能将来源于计算机的VGA 信号直接投射至大屏幕上。该设备将原先只能用闭路教学的单一方式转化为能使用多媒体课件、多媒体教学光盘以及多媒体语音实验室等计算机辅助教学的现代化教学模式，同时与实物投影 、幻灯 、胶片等相结合的现代化教学手段，充分满足了当前教育之多手段、多方式、多媒体的结构需求。 多功能电化教室的组成 1．多媒体大屏幕液晶投影机

技术指标：亮度(普通亮度：600～800ANSI；高亮度：900～ 1500ANSI；超高亮度：1600ANSI以上)、分辨率（VGA640*480、 SVGA800*600、XGA1024*768、SXGA1280*1024）、灯泡寿命 实现功能：将来自各信号源的视频信号及计算机信号投影至大屏幕上

推荐品牌：荷兰飞利浦PHILIPS、美国优派ViewSonic、、日本爱其 EIKI 2. 视频展示台

技术指标：变焦倍数，实物投影，正负片功能

实现功能：将教学实物、教师教案、胶片、反白片等通过投影机投射至 大屏幕上。 推荐品牌：韩国泰元TOPEX、日本JVC

3．投影屏幕： 接受投影视像显示，有手动及电动两种。 推荐品牌： 美国达丽DA-Lite

4．音响系统： 包括功放，音箱，调音台，话筒等

5．计算机系统：将多媒体电子课件，多媒体教学光盘等节目源以计算机网 络传输形式实现现代化教学。 智能中央控制系统

现代化的多媒体电化教室集合了电脑及多种影音输入输出设备，操作者需要对 每个设备实现控制，还要完成设备间的信号切换，使之在一个或多个演播设备中 播出，同时现代化的教学环境对灯光、电动屏幕及窗帘的配合控制也是必不可少的要求。

针对以上问题，中央控制系统是最佳解决方案, 它将多种信号的选择输出及具体设备的操作集中在一个无线触摸屏或计算机控制界面上，操作者通过直观的控制界面操作，将复杂的电教设备操作及环境控制变得轻松自如。 推荐品牌： 美国AMX智能中央控制系统 阶梯多媒体电化教室功能描述

本方案除无灯光调光功能外，其余功能基本齐全。考虑到资金投入的不同选择，此电化教室采用的设备，均在保证质量可靠运行稳定及方便实用的前提下，尽量选用性能价格比较高的组合。

一台较高亮度投影机EIKI NB1W（亮度900ANSI流明，分辨率800*600）可为学生们投出清晰稳定的视频及计算机信号。 视频展台可展示各种实物及图片资料，更可让教师脱离粉笔教学，只要在一张白纸上写出所需的文字，即可在大屏幕上投影来。

DVD、录像机、卡座、带电视功能的显示器，更可将不同的视频资料展示在大屏幕上，让教学资源丰富多彩。 YONG牌功放及PROSO音箱，可让学生听到纯正稳定清晰的声音。

此外老师用的是无线领夹式话筒，可离开讲台进行教学。用一台利国的视音频切换器可方便快捷地选择每一路视音频信号。

AMX智能中央控制系统将所有控制（设备电源、屏幕升降、设备所有操作、音响微调等等）都集中到计算机屏幕上，老师可通过计算机鼠标，配合教学进展，对所有设备方便实现控制。

以上设备均为可选，亦可按实际所需选择配置，根据客户需求，组成最佳方案。 产 品 名 称 / 型 号 数量 产地 备 注 AMX 智能中央控制系统

AXCENT3 智能中央控制器 1 美国 PS2.8 电源 1 美国 八路特制继电器控制箱 1 美国 PCCOM 计算机通讯器 1 美国 多媒体设备系统

TOPEX TVP-900 视频展示台 1 韩国 展示实物及图片资料 EIKI LC-NB1W 液晶投影机 1 日本 显示视频及计算机画面 DA-LITE 100\" 玻珠电动幕 1 美国 配合投影机使用 PIII550/64M/6.4G/40XCD/56K 1 联想 带可收电视的显示器 激光教鞭 1 合资

先锋 DV-525K DVD 1 日本 播放光盘 JVC718 双卡录音座 1 日本 播放磁带及录音 松下 HD500 录像机 1 日本 播放录像带 设备吊架 5 国产 YONG 功放 1 韩国 PROSO 音箱 4 韩国

利国 8-1 视音频切换器 1 合资 视音频信号切换 舒尔领夹式无线话筒 1 日本 老师无线教学用

VGA 信号分配器 1 合资 VGA 信号切换器 1 合资 专用讲台 1 定制

根据现代化的多媒体电化教室的方案描述，本工程在教学楼的200人阶梯教室采用投影仪+带CATV双向闭路电视现场教学的系统设计，详见弱电-5设计图。 （四）实时交互式远程教学系统

在远程教学活动中，要求参加这次教学活动的所有教学点的学生均能实时听到教师的讲解，看到老师的视频图象，同时可以通过电子白板看到教师的板书等多媒体数据内容。各教学节点的学生均可以实时向教师提问，教师可以实时地回答该学生的问题，教师在授课过程中也可以要求任一节点的任一学生实时地回答问题。提问和对答可以通过语音和电子白板进行，其他所有节点的学生均可以看到和听到提问以及回答的内容。整个教学活动在教师的控制下进行。 构建实时交互式远程教学系统可采用多种方式，本工程采用视频会议系统的系统功能来实现实时交互式远程教学。 基于H.323的视频会议系统的实现方式

近年来，由于通信技术开始从传统的电信业务向IP业务转化，ITU-T制定并完善了定义在分组网络上的多媒体通信标准 ITU-T

新一代基于H.323标准的视频会议系统开始占领市场。 H.323 V2 定义在通用网络体系结构之上，可应用在ETHERNET、LAN、ISDN、FR、ATM、X.25、DDN等各类网络上。它定义了采用RSVP协议进行通信资源的协商和预留，因此它可以在各类分组网络上（特别是IP网络）最大限度地保证多媒体通信质量。它定义了自动调整带宽，可根据网络传输质量的变化自动调整通信带宽，从而改善通信质量。提供对多点通信的支持，提供对组播通信的支持。

H.323 终端与普通PC地位一样，通过快速以太网接口（10M/100M）接入局域网中。多点控制单元MCU也以快速以太网接口接入局域网，它属于流量汇接设备，应尽量保证其接入带宽和业务优先级。

H.323多点控制单元一方面完成H.245规范所定义的会议通道协商，另一方面完成多个终端视音频、数据的混合、交换等处理。MCU可构成主从方式的两极级连结构，从而扩大系统规模。 组网拓扑示意图如下：

H.323 Gatekeeper是一个基于Windows NT的软件，可安装在网络中的任一台服务器上。它完成由H.225规范所定义的网络层管理。所有终端必须向Gatekeeper 登记，通过它建立呼叫。H.323Gatekeeper可实现以下功能： 接入控制 带宽控制 地址翻译

H.323网关完成H.323至H.320协议转换：帧/包结构，控制信令等。 系统中任何一个教学节点要自行组织授课，都可以向MCU预先提出申请，要求作为逻辑主会场来组织授课，此时它将具有广播的选择权和整个实况转播，实际操作与主会场类似。

一般情形下，授课教师在主会场进行示范教学，视频会议终端利用摄像机和麦克风采集现场的视音频信息，传至视音频的编解码板，以H.221格式封装后，以数字广播的方式将信息传送给各个教学节点。各个远端教学节点的学生可以通过本地的视频会议终端收看、收听到中心会场的图象和声音。

授课中心可以通过多画面方式或轮播的方式，随时查看各个教学节点的现场情况。各个教学节点的场景可利用数字编号或者地名来进行标识。

在学生要求发言、提问的时候，教师可以根据需要进行选择，将图象切换至发言、提问学生所在的会场，将摄像机对准发言的学生。此时，各个教学节点就都可以收看、收听到发言会场的图象和声音。

授课教师和发言的学生可以将一些公式、草图、构想等画在电子白板上，然后在屏幕上显示电子白板的内容，以便让大

家更清晰地了解其思路和想法，大大增加了授课教师和学生之间的自主交流度。 一个MCU可以同时组织几个研讨会、公开课，分别设立逻辑主会场，来自行组织。

本工程把基于视频会议系统的远程教学容入图书馆报告厅、现代教育技术中心多媒体综合电化教室的方案设计，以提高与国内、国际的交流能力。详见弱电-5设计图。 （五）语音教室和视听教室设计 语音教室

现代教育中心楼二层二间，三层四间语音教室（即语音实验室）主要为外语，民族语教学服务。

1. 语音室根据教学可分为三种。

1. 听型：设备简单，每个座只要二个电源插座，每只50LX。

2. 听力练习型：学生除可以收听以外，又能将自己的发音录下来，每个座三只插座，每只60LX。

3. 听力联系比较型：学生除上述收听、练习外，还可以将自己的全部学习材料（跟读，复述，答问，翻译等）进

行录制，并进行播放和比较。每座三个插座，每只60LX。

1. 语音源位置分二种，有控制室和无控制室。

1. 无控制室，教师（向学生提供语音信号源的）控制台设在常规讲台位置；

2. 有控制室，教师（向学生提供语音信号源的）控制设备设在控制室； 3. 语音室用电负荷一般为5KW左右，设在控制台就近。

1. 语音室照明为一般教室照度，光源视语音设备而定：

1）音频设备为无线系统或对电磁场无抗干扰能力的设备，采用白炽灯光源。

2）音频设备为有线传输方式（大部分采用此方式）但设备对电磁场抗干扰性能较强时，可选用气体放电灯（应采取相应的屏蔽措施）。 视听教室

图书楼二层二间视听室（即为视听自学室），现代教育技术中一个视听电子阅览室，在这里学生通过现代设备看和听达到教学的目的。

1. 视听设备

1. 幻灯机：大屏幕彩电（校园CATV闭路源，录象机，VCD，DVD光盘）、计算机（多媒体教学光盘校园网络源）

2. 录象机

3. 服务控制台及软件库（柜）

1. 视听座位分隔有“干式”和“湿式”两种

1. 干式指座位处不安固定的视听设备，只提供电源和信号源。电源插座4只每只140W以上。

2. 湿式指座位上安装录音机，电视机，计算机等固定设备。分隔座位处有各自的电源插座5只以上，，每只100W

以上。

3. 如果软件由服务人员在控制台上播放，则座位只需二个电源插座。成套进口的标准听课桌，每桌只需提供400W

电源插座。装在分隔墙上的插座高度距地0.9米，服务控制台的电源，设6个插座，每只>100W。照明灯的控制开关亦在控制台上。

1. 视听室照明：

1. 分隔座处有局部照明时，视听室照度为一般教室的0.8~0.9倍。

2. 分隔座处无局部照明时，视听室照度为一般教室的1.3~15.倍 3. 光源为节能灯，日光灯，软件室要求防火，选用防尘密闭灯具。

这一部分希望在下一步深化设计时，结合校方具体要求考虑语音教室、视听教室的标准和型式。