网络课程综合实验平台建设
摘要:目前通信网络课程普遍采用的验证型实践教学方法不能满足需求,需要新的教学手段作为补充。本文提出以数据传输的完整过程为线索,以任务驱动方式综合相关课程的知识内容,运用软件工程思想来构建实验教学仿真平台。学生在学习相关课程理论知识的同时,可以在此平台上通过“任务驱动”方式直观地了解掌握相关知识点的具体应用和技术特性。
关键词:任务驱动;数据传输;视频监控
目前网络相关课程的教学辅助系统主要使用验证结果形式,类似黑盒测试,即只是在演示“输入参数来验证输出的相应结果”,忽略了理论学习环节中最为重要的中间过程,有限的网络实验工具也不能够完整准确的体现知识内容。许多课程的实验实践环节都沦为一种形式。由于缺少合适的满足教学实践的方法和工具,学生对通信网络原理知识普遍兴趣不高,理解也不够深刻,毕业后很难应对复杂的通信网络实际问题。因此,迫切需要一种手段来改变目前通信网络相关课程的实践教学现状[1]。
“任务驱动”就是学生在学习过程中,在教师帮助下紧紧围绕一个共同的任务中心,在问题动机的驱动下进行学习。“任务驱动的通信网络综合实验平台”原型设计中的“任务”即指视频监控。
1目的和意义
建设本平台的目的在于以数据传输完整的过程为线索,以网络基础(原理)、数据通信原理、数字图象处理、网络安全等课程为纲,运用软件工程思想构建开放性可扩展实践教学仿真平台。学生在学习相关课程理论知识的同时,可以在此平台上通过“任务驱动”方式直观地了解掌握相关知识点的具体应用和技术特性,深入地学习通信网络相关课程的知识,并能
够解析网络传输的数据,简单快捷地编辑网络协议,帮助学生理解通信网络原理,真正从理论和实践方面提高学生的能力,培养高素质的专业人才,以适应社会发展的需要。
2原型系统设计与论证
原型系统主要由视频监控任务作为驱动。视频监控分为整体分为四个模块[2],分别是视频采集模块、视频传输模块、数据分析模块、远程控制模块等,如图1所示。
图1综合实验平台结构
视频采集模块分为摄像头视频采集与屏幕图像采集两部分,摄像头视频采集按照三条技术路线完成,分别是Directshow方案、VFW方案、SDK方案,其中SDK方案基于天敏4000视频采集卡给出[3]。屏
基金项目:北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目(J2024000200901)。
幕图像采集比较简单而不做细分。视频传输模块分为两个方案,分别是TCP方案[4]和UDP方案。数据分析模块分为数据捕获、协议分析两个子模块。远程控制分为键盘鼠标控制、远程关机、程序隐藏等功能。
其中,视频采集与视频传输模块构成一个完整的视频监控系统,包括视频采集、视频捕获、编码压缩(解)、Socket网络连接、视频显示与视频存储等,如图2所示。
图2视频监控系统
以视频监控任务为例,对于视频监控系统的知识结构剖析后,知识点涉及的课程如图3所示,包括数字图像处理、数字信号处理、网络安全、计算机网络、数据结构与算法、面向对象程序设计、软件工程等课程。其中软件工程课程思想贯彻始终,由视频监控任务驱动。
图3视频监控任务驱动的课程联系
以视频监控之屏幕监控开发为例,分为客户端和服务器端开发。客户端主要作用是时时抓取本机的屏幕信息,将其分成多个数据报,发送到服务器。为了保证屏幕信息能够完整地发送服务器,客户端在发送一个数据报后,需要等待服务器发来的确认信息,然后继续发送下一个数据报,即网络课程中描述的停等方式。整个过程中其实可以概括为两个步骤,一是获取屏幕信息,将其转换为位图格式;二是通过UDP协议将位图信息发送到服务器。参照我校实验学院2007计算机科学与技术专业教学大纲和实践大纲,与步骤一相关的课程有面向对象课程设计与数字图像处理等课程。与步骤二相关的课程有网络编程、计算机网络等,具体内容为Socket连接、传输层协议等。以此思路完成视频监控任务的同时,也完成了整个任务的知识所属课程的还原。
如表1所示,以多媒体教室任务为例,应用知识点总计53个,原有教学大纲涉及知识点覆盖率能够达到70%以上,但是具体应用形式不足30%。这种情况是否说明了原有教学大纲与应用存在着脱节呢?我们觉得需要客观地认识这个问题才能最好的解决矛盾。
表1任务涉及知识点情况
任务功能知识点
Abstract: The current verification practical teaching method commonly adopted in commutation network course is not able to meet the requirement, which needs new teaching methods as supplementary to change the current teaching situation. In this paper, the experimental teaching simulation platform is constructed based on the software engineering idea, which uses the complete procedure of data transmission as the clue and uses task-driven mode synthesizing the knowledge of related courses. Students may understand and master the specific application and technology characteristic of related knowledge points on the platform under task-driven mode while they are learning the oretical knowledge.
Key words: task-driven; data transmission; video surveillance
