盤點在線教育技術演進史,白板如何助力行業進一步發展?

2021-01-15 騰訊網

2020年,在疫情的極速催化下,在線教育迎來了前所未有的發展高潮,CNNIC發布的第46次統計報告顯示,截至2020年6月,我國在線教育用戶規模達3.81億,佔網民整體的40.5%。隨著疫情防控進入常態化階段,大中小學逐步有序開學複課,在線教育用戶規模相比第一季度有所回落,但仍處於較高水平。

據相關機構測算,2020年在線教育市場規模預計為4003.8億元,同比增長24.1%。資本也紛紛加碼在線教育,今年以來,猿輔導、作業幫、大米網校、編程貓、火花思維等均獲得上億元級別的新一輪融資,K12、素質教育受資本青睞。

「停課不停學」的實施也培養了用戶的在線行為習慣,家長們尤其是身處三、四線及以下城市的家長對在線教育的接受度和認可度大幅度提升,在線教育滲透率不斷提升,教育持續下沉,在這一背景下,布局線上成為教育機構的必選動作,OMO成了今年在線教育行業的熱度最高的詞。

20年在線教育演進史,關鍵是什麼?

在線教育少不了「在線」,在線離不開技術,技術無疑在在線教育的發展進程中發揮著至關重要的作用。從早期的錄播,到一對一真人教學,到小班直播課,直至萬人大班直播課,技術的進步不斷擴展著在線教育行業的發展空間。

受制於網際網路技術本身的不成熟,早期的在線教育參與者是以101網校為代表的遠程教育網站,內容多為電子化的教材、講義、練習等,形式以文字、圖片為主。隨著網絡帶寬的提升,視頻課件成為主流,網校將名師錄播課程作為賣點。早在新冠疫情前,2003年的非典也助推了一波在線教育熱,當年湧現了一批名校開辦網校的熱潮,比如北京四中網校、黃岡網校等。

2013年被稱為在線教育的元年,這段時間在線教育備受關注要歸功於慕課(MOOC)熱,當然也是由於網際網路技術的發展,才讓大規模網絡開放課程成為可能。

網校、慕課在經歷了短暫的熱潮後都歸於沉寂,究其原因,在於互動功能的缺失導致線上學習效果不佳。學習本身是反人性的,在沒有老師的監督、沒有實時答疑解惑的情況下,學習很難堅持下來。當時有個被媒體廣為引用的數據:慕課的完課率不到5%。

在線教育再度受關注得益於帶寬的擴容提速和移動網際網路的發展,讓平板、手機等小屏直播成為可能,英語賽道率先享受直播技術紅利,一對一真人外教課席捲市場,「隨時隨地跟外教學地道英語」的賣點收割了一大波用戶,從成人到少兒,51Talk、VIPKID成了這時期的明星教育公司。

一對一的課程縱然能保證充分的互動,但成本高,企業盈利難,「常年虧損」也是明星公司難以摘下的帽子。

不過,日新月異的技術發展為教育行業提供了新的解決方案,雲存儲、音視頻技術的成熟使得小班直播、大班直播課成為可能,這為教育機構提供了商業模式更健康的變現途徑。不僅是一對一真人教學的語培機構、K12課後輔導機構將業務擴展至班課,一些其他賽道的公司也轉型做直播,比如拍照搜題起家的猿輔導、作業幫,將重心轉向大班直播課。

縱觀在線教育的發展歷程,在線學習不斷朝著實時、互動、多人在線的方向演進,從當下的技術發展程度來說,多人在線的實時直播課程已漸趨成熟,不管是作為獲客的手段,還是常規的上課形式,大班直播課已成為教育機構的標配。但在互動層面,技術仍有很大的提升空間

直播課互動功能不佳成掣肘,互動白板面臨三大痛點

在傳統的線下課堂,必不可少的教學工具是黑板和粉筆。老師在教學、答疑、練習等環節都需要板書,用以講解知識點、指出重難點、示範做題過程、學生上臺做題等。黑板為師生互動提供了便捷的工具。

技術的發展也在革新傳統課堂。黑板板書費時費力,無法支持音視頻、動畫等富媒體。隨著投影儀的普及,多媒體投影逐漸取代黑板的展示功能,但提前製作的課件難以承擔實時交互的功能。此後,交互式電子白板出現,同時具備板書和交互功能,可取代黑板,有效提高課堂交互性,提升教學效果。

交互式電子白板進入中國的中小學課堂始於2004年,目前已廣為應用。交互式電子白板還可實現板書、拖動、隱藏或顯示、標註、顯示動畫、音視頻播放等功能,滿足學生視覺、聽覺、運動知覺等多感官需求,激發學生學習興趣,促進學生記憶和理解。

隨著在線教育應用場景的普及,適用於線上的虛擬白板開始出現,但一開始的白板工具只具備板書功能,無法勝任互動性強的在線課堂場景。近幾年,隨著RTC技術的發展,強互動功能的在線白板工具開始出現,師生可在電腦、平板、手機等設備上直接進行互動操作,極大的拓寬了在線教育的適用場景

相比線下實體的電子白板,線上互動白板需要承擔更多功能,比如文件共享、文檔轉碼、軌跡實時同步等,屏幕大小還受到限制。除了實現白板自身的功能,還要與音視頻、IM實時消息等直播功能做匹配,實現音畫同步、錄製回放等功能。

目前,互動白板技術在與音視頻直播技術融合的過程中,普遍存在白板功能不全、高效互動難、內存佔用高的三大痛點。

1. 白板功能不全

線上課堂中,老師要分享各種文件作為教學的支持和補充,通常遇到的問題是白板支持的文件類型太少、課件分享太模糊。

課件涉及WORD、EXCEL、PDF、PPT等多種類型文件,如果只能支持少數文件類型,就會出現老師部分課件無法分享、授課形式受限等問題。

在教學過程中,學生使用手機、平板等小屏幕設備上課時,會放大查看老師分享的課件,但部分文件共享只是將文件轉化為固定尺寸圖片,重新壓縮後,導致課件放大後變的非常模糊,影響觀看效果。

2. 高效互動難

白板作為老師和學生之間互動的載體,能夠有效的互動是白板應具備的基礎功能。然而在實際應用中,音畫不同步、多人操作衝突等問題嚴重影響互動效果。

通常情況下,互動白板通過信令通道傳輸,實時音視頻通過流媒體通道。一般來說,信令通道的網絡延時為50毫秒左右,流媒體通道為200毫秒左右。由於流媒體通道的網絡延時高於信令通道,白板內容的呈現往往先於音視頻,造成音畫不同步。例如,老師說「來看下一頁」,並進行翻頁,學生端會先看到下一頁的內容,再聽到老師的聲音。

對同一個對象同時進行操作時,容易產生衝突,導致老師端和學生端的內容不同步。比如老師和學生同時拖拽一個三角形,老師端顯示的是老師操作後的直角三角形,學生端顯示的是學生操作後的銳角三角形。小班課、1V1課堂中,多個學生同步操作導致的衝突更加普遍。

3. 內存佔用高

一節在線課,網絡流暢是基礎要求,尤其是在大班課和跨國傳輸的場景下,一旦出現視頻卡頓、掉線等問題,會嚴重影響上課體驗。

而白板信息傳輸需佔用網絡帶寬和內存,上課時會產生大量數據,搶佔信令和音視頻等的帶寬資源,造成音視頻卡頓。當帶寬資源和內存佔用過多時,對設備性能要求也同步提高。

在外語教學領域,跨國教學已成為常態。但由於網絡部署、服務節點的限制,部分平臺的白板服務在跨國教學時也容易出現卡頓、掉線問題。

外採白板技術是行業常態,一體化白板助力機構快速線上化

由於各地教育資源和水平的差異,教育是一個非常分散的行業,市場參與者以中小規模為主。對於腰部及以下的教育機構來說,受技術能力的限制,以及出於節省成本的考量,大都從外部採購在線化工具。

這也催生了一批服務教育機構的PaaS、SaaS技術商,提供雲存儲、音視頻、教學工具、教務管理等技術。今年技術服務商也受資本熱捧,ClassIn、百家雲、即構科技相繼獲得巨額融資。

在白板技術的應用上,頭部教育機構擁有一定的技術研發實力,在技術上也有相應的投入,一般會選擇自研白板。一方面,自研技術掌握著主動權,能及時有效地開發適合本機構的各種功能,數據安全更有保障;另一方面,隨著技術應用的常態化,規模化效應能夠降低機構的成本。

對於中小機構來說,它們大都不具備自研的能力和實力,引進獨立白板進行封裝成了這類機構的普遍選擇,雖然省時省力,但也存在著一些問題。

首先,音視頻技術、白板技術來自不同的供應商,兼容性不高,在應用過程中容易出現音畫不同步、互相擠佔帶寬等問題,溝通成本也高。其次,供應商良莠不齊,小機構缺乏技術分辨能力,同時更換供應商的成本高。再次,機構一些個性化的需求難以及時有效地得到滿足。

中小機構的另外一種選擇是採購一體化互動白板,也就是音視頻技術和白板技術出自同一家技術服務商,這樣技術兼容性高,溝通成本低,能夠快速應用。但這樣的服務商比較少見。

一般來說,音視頻技術行業門檻高,需要投入不菲的研發資金和人員,這類技術提供方往往服務娛樂、遊戲、社交、教育等多個行業,教育只是其服務的眾多行業之一,對教育行業個性化需求開發的少。而對於白板技術提供方來說,它們更多的是專注於白板軟硬體技術的深耕,鮮少往音視頻技術領域擴張。

令人欣慰的是,我們觀察到一些音視頻技術提供商開始加大對教育行業的關注和投入,比如最近推出一體化白板的即構科技。

在為教育機構提供實時語音視頻雲服務的基礎上,即構最近推出自研互動白板和文件共享服務,為解決教育機構在白板應用過程中的痛點,快速完成線下教學到線上教學的轉型,提供了一整套解決方案。

1. 支持多種格式文件共享,可矢量放大

不同於將文件轉化為固定尺寸圖片的行業通常做法,即構互動白板會根據具體情況來執行不同的操作,保證在放大縮小時不影響用戶的閱讀體驗。

若是靜態文件,在遇到放大的需求時會實時渲染需要放大的可視區域,可矢量放大,避免模糊;若是動態文件,即構可將文件轉化為 H5網頁形式,保留文件中的順序動畫,並提供切換動畫操作功能,還原原始文件上的動畫內容。

在文件格式支持上,支持PPT、DOC、XLS、PDF、JPG、BMP、TXT等十多種主流文件格式;同時還提供多表單的完整顯示,兼容每頁大小不同的異形PDF文件等能力。

2. 音視頻與白板實時同步,可多人操作

一節在線課堂,會涉及聲音、畫面、白板的傳輸,即構的做法是將攝像頭、麥克風採集的音視頻封裝成流媒體傳輸渠道,將白板封裝成信令傳輸渠道,通過對齊時間戳確保音畫同步。

即構的解決方案專家介紹,音視頻和白板使用同一個信令伺服器,推流時在音視頻流和白板文件信令上帶上時間戳,拉流時通過對齊兩者的時間戳,做到音視頻流與白板繪製的對齊同步。同時針對網絡異常導致的白板文件多端不同步問題,即構SDK通過實時監控網絡狀態,利用信令SEQ實時同步服務端最新狀態,確保多端同步。

在多端同時操作的場景下,即構互動白板SDK通過自研智能多人實時衝突判定算法,保證互動的有序進行,可實現百人同時互動協作。比如,老師和學生同時對一個圖形塗色,老師先觸發塗色,操作被服務端判定為有效,顯示老師的操作結果,學生則會收到操作無效的通知。

3. 對帶寬和內存的佔用少,跨國傳輸低延時

白板信息傳輸需佔用網絡帶寬和內存,數據量太大時會搶佔信令和音視頻等的帶寬資源,造成音視頻卡頓等問題。當帶寬資源和內存佔用過多時,對設備性能要求也同步提高。

即構則通過優化信令服務,精簡信令協議,降低白板文件操作時同步和緩存過程中的數據量,降低對帶寬和內存的佔用。據即構解決方案專家透露,實測數據顯示,同行在白板文件傳輸中會增加80-100兆的內存,而即構新增內存量在行業平均水平的一半以內

跨國傳輸情境下,依託此前在社交、遊戲行業的積累,即構音視頻服務已覆蓋全球200多個國家和地區。即構會根據客戶平臺用戶的分布特點,提供國內和海外服務部署,全站加速,憑藉分布式技術保障各數據中心的一致性,做到就近接入、就近讀取,對於遠距離的跨國傳輸,實現超低延時訪問。

即構的解決方案專家介紹,教育機構封裝即構的互動白板,一個端的SDK對接,一個技術開發者花一天半的時間即可完成,而行業通常情況需一個星期以上。目前,使用即構互動白板的有包含流利說等頭部教育品牌,即構用1+5的服務團隊,1個客戶對應5人服務,包括商務、售前架構師、技術支持、解決方案專家、交付開發,為客戶提供持續服務。

技術的革新不斷延伸在線教育的廣度和深度,給教育行業的發展帶來無限可能。我們相信,隨著互動白板技術的進一步發展,結合AI、VR、AR等技術,有望為線上課堂帶來不亞於甚至優於線下面授的互動體驗,解決在線教育互動性不強的難題。在線教育機構能做的,就是在修煉好內功的基礎上,藉助好技術這股外力的東風,做好準備迎接在線教育的下一波熱潮。

來源丨映魅諮詢

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