基于流技术的《PAR方法》在线授课系统的研究与应用
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摘要
当今世界已迈入信息化时代，各行各业都急需熟练掌握计算机程序设计的技术人员。江西师范大学薛锦云教授领衔的软件形式化和自动化课题组，为显著提高软件的可靠性和开发效率，历时十余年，在八个国家级课题和多个省部级项目资助下，形成了支持软件形式化和半自动化开发的PAR方法及其支撑平台(PAR平台)。
同时在计算机专业教学中，算法设计教育是一个难点。一个学生如果学会了算法设计，那么写程序对他来说只是一些简单的符号累加。薛教授提出的PAR方法是一种简单实用的形式化算法设计、开发和证明的方法。让更多的学生熟悉PAR算法开发方法及PAR平台，使他们提高算法开发效率，能够进行智能程序设计，将程序设计视为一种创造美的劳动，这是我们的期望。
本文以PAR方法和PAR平台为背景，初步实现一个能够帮助学员规范地设计出高质量程序的程序设计网络教学平台—《PAR方法》网络在线授课系统。
本文所做的工作主要有：1、熟悉流媒体技术的主要内容和研究流媒体技术的应用方案；2、熟悉实现该网络在线系统所采用的Windows Media技术原理：3、在教学理论指导下，设计制作了介绍算法开发方法的流课件《PAR方法》；4、研究并实现了该网络在线授课系统的模型。系统中使用的课件以PAR方法为精华内容，采用流媒体技术实现。客户端通过网络登录服务器学习该课件，授课质量良好。
本文中实现的网络在线授课系统特色主要有：1、该流课件的制作是使用“课件梦工厂”软件自动生成的，这个软件以USB摄像头为图像采集设备，以麦克风为音频采集设备，利用PC机强大的处理能力，对图像和屏幕进行实时压缩编码和流化，自动生成同步的视音频的流格式文件；2、该课件采用了流媒体文件格式，不会因为网络带宽的变化而出现断续现象。在客户端上得到的音视频内容，与非流媒体文件相比，质量大大提高，画面清晰、稳定，色彩柔和，教师授课声音逼真，加强了授课效果；3、在教学理论指导下，以程序设计理论和方法学为主要内容，设计了该课件的教学框架，注重学员程序设计能力的培养，设计的课件互动效果大大增强；4、该网络在线授课系统采用了当前网络教育领域最先进、最流行的解决方案，可扩充性、可移植性强，是进行网络教学的主流系统。
Nowadays, the World has come into a Information era . Skillful technician who are versed in computer programming are in great demand in every trade. With the finishment of eight national research tasks and several provincial projects ,for improving reliability and efficiency of software deveoloping,Research Group members of formalization and automatization software headed by Prof.Xue JinYun have come into being the PAR Method and PAR platform which help to develop the formalization and semi-automatization software.
Meanwhile, Algorithm Design Teaching is difficult in computer major teaching field. If a student learns the algorithm design, he will regard programming as collecting of some simple symbols. PAR Method is a formalization method of algorithm design, development and verification, and it is simple and useful. With more students learning PAR Method and PAR Platform , they will improve their algorithm developing efficiency, do programming skillfully ,and regard programming as a kind of labor which makes beauty. It is our best wish.
Research in this paper is in the context of the PAR Method and PAR Platform. The research realizes a Network Teaching platform which is named On-line Network Teaching System Using PAR Method Based on Streaming Media Technology(ONSSMT). ONSSMT helps learner develop normative and high-quality program.
Main jobs in this paper includes the following aspects: 1 researches the content and application of Streaming Media technology; 2:researches the principle of Windows Media technology which is adopted by ONSSMT; 3: Combining the teaching theory,designs a streaming courseware which introduces PAR Method;4:researches and realizes the roush model of ONSSMT. The key content of streaming courseware for ONSSMT is the PAR Method. ONSSMT is realized by streaming media technology. The Client computers log on the Server computer and then the learners learn the courseware through network. They receives the information continuously.
Characteristics of the ONSSMT are as follows: 1: The tool of making the streaming courseware is the software named Courseware Dreaming Factory. It produces the streaming courseware automatically. This software includes the video data from USB Camera, audio data from microphone, and the video data from real-time computer screen;2:The courseware has the characteristic of streaming media. Compared with non-streaming courseware.the quality of video,audio information gained by the Client is improved greatly. Quality of Picture is clear ,color is good, and the voice of teaching teacher is vivid. ONSSMT improves the effect of teaching; 3:Under the guidance of teaching theory, we designs the teaching frame of the courseware,, focus on programming theory and improves the learner's programming ability, the effect of interactive teaching is obvious;4:The ONSSMT has the characteristics of extension and migration., and accords with the most advanced and popular solving method in network education field at present.
同时在计算机专业教学中，算法设计教育是一个难点。一个学生如果学会了算法设计，那么写程序对他来说只是一些简单的符号累加。薛教授提出的PAR方法是一种简单实用的形式化算法设计、开发和证明的方法。让更多的学生熟悉PAR算法开发方法及PAR平台，使他们提高算法开发效率，能够进行智能程序设计，将程序设计视为一种创造美的劳动，这是我们的期望。
本文以PAR方法和PAR平台为背景，初步实现一个能够帮助学员规范地设计出高质量程序的程序设计网络教学平台—《PAR方法》网络在线授课系统。
本文所做的工作主要有：1、熟悉流媒体技术的主要内容和研究流媒体技术的应用方案；2、熟悉实现该网络在线系统所采用的Windows Media技术原理：3、在教学理论指导下，设计制作了介绍算法开发方法的流课件《PAR方法》；4、研究并实现了该网络在线授课系统的模型。系统中使用的课件以PAR方法为精华内容，采用流媒体技术实现。客户端通过网络登录服务器学习该课件，授课质量良好。
本文中实现的网络在线授课系统特色主要有：1、该流课件的制作是使用“课件梦工厂”软件自动生成的，这个软件以USB摄像头为图像采集设备，以麦克风为音频采集设备，利用PC机强大的处理能力，对图像和屏幕进行实时压缩编码和流化，自动生成同步的视音频的流格式文件；2、该课件采用了流媒体文件格式，不会因为网络带宽的变化而出现断续现象。在客户端上得到的音视频内容，与非流媒体文件相比，质量大大提高，画面清晰、稳定，色彩柔和，教师授课声音逼真，加强了授课效果；3、在教学理论指导下，以程序设计理论和方法学为主要内容，设计了该课件的教学框架，注重学员程序设计能力的培养，设计的课件互动效果大大增强；4、该网络在线授课系统采用了当前网络教育领域最先进、最流行的解决方案，可扩充性、可移植性强，是进行网络教学的主流系统。
Nowadays, the World has come into a Information era . Skillful technician who are versed in computer programming are in great demand in every trade. With the finishment of eight national research tasks and several provincial projects ,for improving reliability and efficiency of software deveoloping,Research Group members of formalization and automatization software headed by Prof.Xue JinYun have come into being the PAR Method and PAR platform which help to develop the formalization and semi-automatization software.
Meanwhile, Algorithm Design Teaching is difficult in computer major teaching field. If a student learns the algorithm design, he will regard programming as collecting of some simple symbols. PAR Method is a formalization method of algorithm design, development and verification, and it is simple and useful. With more students learning PAR Method and PAR Platform , they will improve their algorithm developing efficiency, do programming skillfully ,and regard programming as a kind of labor which makes beauty. It is our best wish.
Research in this paper is in the context of the PAR Method and PAR Platform. The research realizes a Network Teaching platform which is named On-line Network Teaching System Using PAR Method Based on Streaming Media Technology(ONSSMT). ONSSMT helps learner develop normative and high-quality program.
Main jobs in this paper includes the following aspects: 1 researches the content and application of Streaming Media technology; 2:researches the principle of Windows Media technology which is adopted by ONSSMT; 3: Combining the teaching theory,designs a streaming courseware which introduces PAR Method;4:researches and realizes the roush model of ONSSMT. The key content of streaming courseware for ONSSMT is the PAR Method. ONSSMT is realized by streaming media technology. The Client computers log on the Server computer and then the learners learn the courseware through network. They receives the information continuously.
Characteristics of the ONSSMT are as follows: 1: The tool of making the streaming courseware is the software named Courseware Dreaming Factory. It produces the streaming courseware automatically. This software includes the video data from USB Camera, audio data from microphone, and the video data from real-time computer screen;2:The courseware has the characteristic of streaming media. Compared with non-streaming courseware.the quality of video,audio information gained by the Client is improved greatly. Quality of Picture is clear ,color is good, and the voice of teaching teacher is vivid. ONSSMT improves the effect of teaching; 3:Under the guidance of teaching theory, we designs the teaching frame of the courseware,, focus on programming theory and improves the learner's programming ability, the effect of interactive teaching is obvious;4:The ONSSMT has the characteristics of extension and migration., and accords with the most advanced and popular solving method in network education field at present.
引文
[1] http://www.streamingmedia.com
[2] http://www.peworld. com.cn/200]/back_issues/2111/1104.asp
[3] http://web.nenu.edu.cn/department/broadcast_tv/editec/zaixiayuedu.asp?id=144
[4] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=324
[5] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=325
[6] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=327
[7] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=328
[8] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=329
[9] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=331
[10] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=332
[11] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=334
[12] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=335
[13] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=336
[14] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=337
[15] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=296
[16] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=297
[17] R. Braden, L Zhang, Berson. S, Hezorg. S, S. Jimmin. Resource ReSerVation Protocol(RSVP)--Version 1 Functional Specification. RFC 2205. 1997. 9
[18] H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson. RTP: h Transport Protocol for Real-Time Applications. Request for Comments: 1889
[19] 刘忠贤．基于流媒体的网络监视系统的设计与实现：[硕士学位论文]．两安：西安电子科技大学，2005
[20] 李悫残．基于流媒体技术的实时远程视频监控系统的研究：[硕士学位论文]．广州：暨南大学，2004
[21] 刘杰．基于校园网络MPEG-4视频点播系统的设计与实现：[硕士学位论文]．北京：北京工业大学，2004
[22] 刘红光．军事训练多媒体信息资源系统E-learning系统的开发：[硕士学位论文]．长沙：国防科学技术大学研究生院，2002
[23] 朱郑州．流媒体技术及其在网络课件中的应用：[硕七学位论文]．重庆：重庆大学，2004
[24] 朱卫红．网络教学支撑系统的设计与实现：[硕士学位论文]．重庆：重庆大学，2004
[25] 苏静．嵌入式网络教育质量保障体系的设计与系统实现：[硕士学位论文]．天津：天津师范大学，2003
[26] 毛红梅．基于IP／TV技术的多媒体教学系统的研究与实践：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学计算机中心，2002
[27] 蒋长根．基于SMIL的多媒体课程制作系统的设计与实现：[硕士学位论文]．南昌：江西师范跑龙套学软件学院，2003
[28] 谭罗生．基于MPEG-7的视频内容描述及在检索应用中的研究：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学软件学院，2004
[29] 蔡贤明．组播技术及基于组播技术的视频会议模型设计探究：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学软件学院，2003
[30] 肖磊，陈卓等著．流媒体技术与应用完全手册．清华大学出版社，重庆大学出版社．2003年7月[31] 白煜，辛向晖编著．Windows Media与Real网络流媒体案例教程．清华大学出版社．2004年6月第1版
[32] 肖磊，王志坚编著．Windows Media编程与应用．清华大学出版社，重庆大学出版社．2003年9月第1版
[33] [美]steve Mack著．刑栩嘉，王佟等译．薛洁审校．流媒体宝典．电子工业出版社．2003
[34] 李康，梁斌，蔡兴勇．编著．Multimedia多媒体课件设计原理与制作基础．暨南大学出版社．2001
[35] 钟玉琢，向哲，沈洪编著．流媒体和视频服务器．清华大学出版社．2003年6月第1版
[36] [澳]Michael Topic著．孔英会，李庆国，常喜茂译．流媒体技术及商机揭密．电子工业出版社．2004年4月第1版
[37] 朱仁成，莫培龙编著．Authorware 6多媒体设计基础与进阶实例教程．西安电子科技大学出版社．2002年10月第1版
[38] 陈启安主编．多媒体软件设计技术．西安电子科技大学出版社．2004年7月第2版
[39] 钟玉琢主编．多媒体技术高级培训教程．清华大学出版社．2000年
[40] 马华东著．多媒体计算机技术原理．清华大学出版社．1999年
[41] 付宇明，吕梦雅编著．多媒体创作．机械工业出版社．
[42] 钟玉琢，冼伟铨，沈洪编著．多媒体技术基础及应用．清华大学出版社．2001年
[43] 陈明编．多媒体技术基础．中央广播电视大学．2002年
[44] 徐国平主编．网页设计与制作教程．高等教育出版社．2004年
[45] 成昊编著．新概念网页设计三合一教程．科学出版社，北京科海电子出版社．2004年6月第一版
[46] 廖彬山，黄维通，高越明，高蜂霞编著．Visual Basic面向对象与可视化程序设计．清华大学出版社．2000年
[47] 龚沛曾，陆慰民，杨志强编．Visual Basic程序设计简明教程．高等教育出版社．2004年第2版
[48] 谢希仁编著．计算机网络．电子工业出版社．北京：2003年6月第4版
[49] 朱乃立，杨尚森主编．计算机网络实用技术．高等教育出版社．2003年9月第2版
[50] 个人服务器架设与应用．电脑爱好者杂志社，电子出版物数据中心．2005年
[51] 薛锦云等编著．程序设计方法学．江西师大计算机软件研究所．2003年
[52] 薛锦云主编．程序设计方法．高等教育出版社．2001年12月第1版
[53] http://202.119.log.14/school/JXSJ/602/etol/text/O3.htm
[54] http://www.edutech,com.cn/%C2%DB%D6%F8%D1%A1%D5%AA/99%C4%EA%BB%E1%C2%DB%CE%C4/%B4%D3CAI%BF%CE%BC%FE%B5%C4%BD%CC%D1%A7%C9%E8%BC%C6%B5%BD%BD%C5%B1%BE%B5%C4%D7%AA%BB%AF.htm
[55] http://www.Realnetworks.com
[56] http://www.Microsoft.com/china
[57] http://msdn.Microsoft.com
[58] http://www.windowsmedia.com
[59] http://www.souxin.com
[60] http://www.liumeiti.com
[61] http://www.liumeiti.com/forum
[62] http://www.ezytech.com.cn
[63] http://www.avtimes.cn/newsinfo.php?id=15
[64] http://www.chinadvr.com/Article_Print.asp?ArticleID=173[65] 高志清．主编．Authorware 7.0多媒体课件制作基础与提高．中国水利水电出版社．2004年1月第1版
[66] 陈笑，赖亚非，石建峰．编著．多媒体CAI课件制作实用培训教程．清华大学出版社．2005年6月第1版
[67] 赵经成．主编．网络教学课件制作．人民邮电出版社．2004年10月第1版
[2] http://www.peworld. com.cn/200]/back_issues/2111/1104.asp
[3] http://web.nenu.edu.cn/department/broadcast_tv/editec/zaixiayuedu.asp?id=144
[4] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=324
[5] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=325
[6] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=327
[7] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=328
[8] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=329
[9] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=331
[10] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=332
[11] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=334
[12] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=335
[13] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=336
[14] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=337
[15] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=296
[16] http://218.108.34.71/Mvideo/Article_Show.asp?ArticleID=297
[17] R. Braden, L Zhang, Berson. S, Hezorg. S, S. Jimmin. Resource ReSerVation Protocol(RSVP)--Version 1 Functional Specification. RFC 2205. 1997. 9
[18] H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson. RTP: h Transport Protocol for Real-Time Applications. Request for Comments: 1889
[19] 刘忠贤．基于流媒体的网络监视系统的设计与实现：[硕士学位论文]．两安：西安电子科技大学，2005
[20] 李悫残．基于流媒体技术的实时远程视频监控系统的研究：[硕士学位论文]．广州：暨南大学，2004
[21] 刘杰．基于校园网络MPEG-4视频点播系统的设计与实现：[硕士学位论文]．北京：北京工业大学，2004
[22] 刘红光．军事训练多媒体信息资源系统E-learning系统的开发：[硕士学位论文]．长沙：国防科学技术大学研究生院，2002
[23] 朱郑州．流媒体技术及其在网络课件中的应用：[硕七学位论文]．重庆：重庆大学，2004
[24] 朱卫红．网络教学支撑系统的设计与实现：[硕士学位论文]．重庆：重庆大学，2004
[25] 苏静．嵌入式网络教育质量保障体系的设计与系统实现：[硕士学位论文]．天津：天津师范大学，2003
[26] 毛红梅．基于IP／TV技术的多媒体教学系统的研究与实践：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学计算机中心，2002
[27] 蒋长根．基于SMIL的多媒体课程制作系统的设计与实现：[硕士学位论文]．南昌：江西师范跑龙套学软件学院，2003
[28] 谭罗生．基于MPEG-7的视频内容描述及在检索应用中的研究：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学软件学院，2004
[29] 蔡贤明．组播技术及基于组播技术的视频会议模型设计探究：[硕士学位论文]．南昌：江西师范大学软件学院，2003
[30] 肖磊，陈卓等著．流媒体技术与应用完全手册．清华大学出版社，重庆大学出版社．2003年7月[31] 白煜，辛向晖编著．Windows Media与Real网络流媒体案例教程．清华大学出版社．2004年6月第1版
[32] 肖磊，王志坚编著．Windows Media编程与应用．清华大学出版社，重庆大学出版社．2003年9月第1版
[33] [美]steve Mack著．刑栩嘉，王佟等译．薛洁审校．流媒体宝典．电子工业出版社．2003
[34] 李康，梁斌，蔡兴勇．编著．Multimedia多媒体课件设计原理与制作基础．暨南大学出版社．2001
[35] 钟玉琢，向哲，沈洪编著．流媒体和视频服务器．清华大学出版社．2003年6月第1版
[36] [澳]Michael Topic著．孔英会，李庆国，常喜茂译．流媒体技术及商机揭密．电子工业出版社．2004年4月第1版
[37] 朱仁成，莫培龙编著．Authorware 6多媒体设计基础与进阶实例教程．西安电子科技大学出版社．2002年10月第1版
[38] 陈启安主编．多媒体软件设计技术．西安电子科技大学出版社．2004年7月第2版
[39] 钟玉琢主编．多媒体技术高级培训教程．清华大学出版社．2000年
[40] 马华东著．多媒体计算机技术原理．清华大学出版社．1999年
[41] 付宇明，吕梦雅编著．多媒体创作．机械工业出版社．
[42] 钟玉琢，冼伟铨，沈洪编著．多媒体技术基础及应用．清华大学出版社．2001年
[43] 陈明编．多媒体技术基础．中央广播电视大学．2002年
[44] 徐国平主编．网页设计与制作教程．高等教育出版社．2004年
[45] 成昊编著．新概念网页设计三合一教程．科学出版社，北京科海电子出版社．2004年6月第一版
[46] 廖彬山，黄维通，高越明，高蜂霞编著．Visual Basic面向对象与可视化程序设计．清华大学出版社．2000年
[47] 龚沛曾，陆慰民，杨志强编．Visual Basic程序设计简明教程．高等教育出版社．2004年第2版
[48] 谢希仁编著．计算机网络．电子工业出版社．北京：2003年6月第4版
[49] 朱乃立，杨尚森主编．计算机网络实用技术．高等教育出版社．2003年9月第2版
[50] 个人服务器架设与应用．电脑爱好者杂志社，电子出版物数据中心．2005年
[51] 薛锦云等编著．程序设计方法学．江西师大计算机软件研究所．2003年
[52] 薛锦云主编．程序设计方法．高等教育出版社．2001年12月第1版
[53] http://202.119.log.14/school/JXSJ/602/etol/text/O3.htm
[54] http://www.edutech,com.cn/%C2%DB%D6%F8%D1%A1%D5%AA/99%C4%EA%BB%E1%C2%DB%CE%C4/%B4%D3CAI%BF%CE%BC%FE%B5%C4%BD%CC%D1%A7%C9%E8%BC%C6%B5%BD%BD%C5%B1%BE%B5%C4%D7%AA%BB%AF.htm
[55] http://www.Realnetworks.com
[56] http://www.Microsoft.com/china
[57] http://msdn.Microsoft.com
[58] http://www.windowsmedia.com
[59] http://www.souxin.com
[60] http://www.liumeiti.com
[61] http://www.liumeiti.com/forum
[62] http://www.ezytech.com.cn
[63] http://www.avtimes.cn/newsinfo.php?id=15
[64] http://www.chinadvr.com/Article_Print.asp?ArticleID=173[65] 高志清．主编．Authorware 7.0多媒体课件制作基础与提高．中国水利水电出版社．2004年1月第1版
[66] 陈笑，赖亚非，石建峰．编著．多媒体CAI课件制作实用培训教程．清华大学出版社．2005年6月第1版
[67] 赵经成．主编．网络教学课件制作．人民邮电出版社．2004年10月第1版