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在线教育技术演进史 白板如何助力行业进一步发展?
yotaaa黑板洞察发布时间:2021年01月13日 10:46:06

(网经社讯)2020年,在疫情的极速催化下,在线教育迎来了前所未有的发展高潮,CNNIC发布的第46次统计报告显示,截至2020年6月,我国在线教育用户规模达3.81亿,占网民整体的40.5%。随着疫情防控进入常态化阶段,大中小学逐步有序开学复课,在线教育用户规模相比第一季度有所回落,但仍处于较高水平。

盘点在线教育技术演进史,白板如何助力行业进一步发展?-黑板洞察

据相关机构测算,2020年在线教育市场规模预计为4003.8亿元,同比增长24.1%。资本也纷纷加码在线教育,今年以来,猿辅导、作业帮、大米网校、编程猫、火花思维等均获得上亿元级别的新一轮融资,K12、素质教育受资本青睐。

“停课不停学”的实施也培养了用户的在线行为习惯,家长们尤其是身处三、四线及以下城市的家长对在线教育的接受度和认可度大幅度提升,在线教育渗透率不断提升,教育持续下沉,在这一背景下,布局线上成为教育机构的必选动作,OMO成了今年在线教育行业的热度最高的词。

01

20年在线教育演进史,

关键是什么?

在线教育少不了“在线”,在线离不开技术,技术无疑在在线教育的发展进程中发挥着至关重要的作用。从早期的录播,到一对一真人教学,到小班直播课,直至万人大班直播课,技术的进步不断扩展着在线教育行业的发展空间。

受制于互联网技术本身的不成熟,早期的在线教育参与者是以101网校为代表的远程教育网站,内容多为电子化的教材、讲义、练习等,形式以文字、图片为主。随着网络带宽的提升,视频课件成为主流,网校将名师录播课程作为卖点。早在新冠疫情前,2003年的非典也助推了一波在线教育热,当年涌现了一批名校开办网校的热潮,比如北京四中网校、黄冈网校等。

2013年被称为在线教育的元年,这段时间在线教育备受关注要归功于慕课(MOOC)热,当然也是由于互联网技术的发展,才让大规模网络开放课程成为可能。

网校、慕课在经历了短暂的热潮后都归于沉寂,究其原因,在于互动功能的缺失导致线上学习效果不佳。学习本身是反人性的,在没有老师的监督、没有实时答疑解惑的情况下,学习很难坚持下来。当时有个被媒体广为引用的数据:慕课的完课率不到5%。

在线教育再度受关注得益于带宽的扩容提速和移动互联网的发展,让平板、手机等小屏直播成为可能,英语赛道率先享受直播技术红利,一对一真人外教课席卷市场,“随时随地跟外教学地道英语”的卖点收割了一大波用户,从成人到少儿,51Talk、VIPKID成了这时期的明星教育公司。

一对一的课程纵然能保证充分的互动,但成本高,企业盈利难,“常年亏损”也是明星公司难以摘下的帽子。

不过,日新月异的技术发展为教育行业提供了新的解决方案,云存储、音视频技术的成熟使得小班直播、大班直播课成为可能,这为教育机构提供了商业模式更健康的变现途径。不仅是一对一真人教学的语培机构、K12课后辅导机构将业务扩展至班课,一些其他赛道的公司也转型做直播,比如拍照搜题起家的猿辅导、作业帮,将重心转向大班直播课。

纵观在线教育的发展历程,在线学习不断朝着实时、互动、多人在线的方向演进,从当下的技术发展程度来说,多人在线的实时直播课程已渐趋成熟,不管是作为获客的手段,还是常规的上课形式,大班直播课已成为教育机构的标配。但在互动层面,技术仍有很大的提升空间。

02

直播课互动功能不佳成掣肘,

互动白板面临三大痛点

在传统的线下课堂,必不可少的教学工具是黑板和粉笔。老师在教学、答疑、练习等环节都需要板书,用以讲解知识点、指出重难点、示范做题过程、学生上台做题等。黑板为师生互动提供了便捷的工具。

技术的发展也在革新传统课堂。黑板板书费时费力,无法支持音视频、动画等富媒体。随着投影仪的普及,多媒体投影逐渐取代黑板的展示功能,但提前制作的课件难以承担实时交互的功能。此后,交互式电子白板出现,同时具备板书和交互功能,可取代黑板,有效提高课堂交互性,提升教学效果。

交互式电子白板进入中国的中小学课堂始于2004年,目前已广为应用。交互式电子白板还可实现板书、拖动、隐藏或显示、标注、显示动画、音视频播放等功能,满足学生视觉、听觉、运动知觉等多感官需求,激发学生学习兴趣,促进学生记忆和理解。

随着在线教育应用场景的普及,适用于线上的虚拟白板开始出现,但一开始的白板工具只具备板书功能,无法胜任互动性强的在线课堂场景。近几年,随着RTC技术的发展,强互动功能的在线白板工具开始出现,师生可在电脑、平板、手机等设备上直接进行互动操作,极大的拓宽了在线教育的适用场景。

相比线下实体的电子白板,线上互动白板需要承担更多功能,比如文件共享、文档转码、轨迹实时同步等,屏幕大小还受到限制。除了实现白板自身的功能,还要与音视频、IM实时消息等直播功能做匹配,实现音画同步、录制回放等功能。

目前,互动白板技术在与音视频直播技术融合的过程中,普遍存在白板功能不全、高效互动难、内存占用高的三大痛点。

1.白板功能不全

线上课堂中,老师要分享各种文件作为教学的支持和补充,通常遇到的问题是白板支持的文件类型太少、课件分享太模糊。

课件涉及WORD、EXCEL、PDF、PPT等多种类型文件,如果只能支持少数文件类型,就会出现老师部分课件无法分享、授课形式受限等问题。

在教学过程中,学生使用手机、平板等小屏幕设备上课时,会放大查看老师分享的课件,但部分文件共享只是将文件转化为固定尺寸图片,重新压缩后,导致课件放大后变的非常模糊,影响观看效果。

2.高效互动难

白板作为老师和学生之间互动的载体,能够有效的互动是白板应具备的基础功能。然而在实际应用中,音画不同步、多人操作冲突等问题严重影响互动效果。

通常情况下,互动白板通过信令通道传输,实时音视频通过流媒体通道。一般来说,信令通道的网络延时为50毫秒左右,流媒体通道为200毫秒左右。由于流媒体通道的网络延时高于信令通道,白板内容的呈现往往先于音视频,造成音画不同步。例如,老师说“来看下一页”,并进行翻页,学生端会先看到下一页的内容,再听到老师的声音。

对同一个对象同时进行操作时,容易产生冲突,导致老师端和学生端的内容不同步。比如老师和学生同时拖拽一个三角形,老师端显示的是老师操作后的直角三角形,学生端显示的是学生操作后的锐角三角形。小班课、1V1课堂中,多个学生同步操作导致的冲突更加普遍。

3.内存占用高

一节在线课,网络流畅是基础要求,尤其是在大班课和跨国传输的场景下,一旦出现视频卡顿、掉线等问题,会严重影响上课体验。

而白板信息传输需占用网络带宽和内存,上课时会产生大量数据,抢占信令和音视频等的带宽资源,造成音视频卡顿。当带宽资源和内存占用过多时,对设备性能要求也同步提高。

在外语教学领域,跨国教学已成为常态。但由于网络部署、服务节点的限制,部分平台的白板服务在跨国教学时也容易出现卡顿、掉线问题。

03

外采白板技术是行业常态,一体化白板助力机构快速线上化

由于各地教育资源和水平的差异,教育是一个非常分散的行业,市场参与者以中小规模为主。对于腰部及以下的教育机构来说,受技术能力的限制,以及出于节省成本的考量,大都从外部采购在线化工具。

这也催生了一批服务教育机构的PaaS、SaaS技术商,提供云存储、音视频、教学工具、教务管理等技术。今年技术服务商也受资本热捧,ClassIn、百家云、即构科技相继获得巨额融资。

在白板技术的应用上,头部教育机构拥有一定的技术研发实力,在技术上也有相应的投入,一般会选择自研白板。一方面,自研技术掌握着主动权,能及时有效地开发适合本机构的各种功能,数据安全更有保障;另一方面,随着技术应用的常态化,规模化效应能够降低机构的成本。

对于中小机构来说,它们大都不具备自研的能力和实力,引进独立白板进行封装成了这类机构的普遍选择,虽然省时省力,但也存在着一些问题。

首先,音视频技术、白板技术来自不同的供应商,兼容性不高,在应用过程中容易出现音画不同步、互相挤占带宽等问题,沟通成本也高。其次,供应商良莠不齐,小机构缺乏技术分辨能力,同时更换供应商的成本高。再次,机构一些个性化的需求难以及时有效地得到满足。

中小机构的另外一种选择是采购一体化互动白板,也就是音视频技术和白板技术出自同一家技术服务商,这样技术兼容性高,沟通成本低,能够快速应用。但这样的服务商比较少见。

一般来说,音视频技术行业门槛高,需要投入不菲的研发资金和人员,这类技术提供方往往服务娱乐、游戏、社交、教育等多个行业,教育只是其服务的众多行业之一,对教育行业个性化需求开发的少。而对于白板技术提供方来说,它们更多的是专注于白板软硬件技术的深耕,鲜少往音视频技术领域扩张。

令人欣慰的是,我们观察到一些音视频技术提供商开始加大对教育行业的关注和投入,比如最近推出一体化白板的即构科技。

在为教育机构提供实时语音视频云服务的基础上,即构科技最近推出自研互动白板和文件共享服务,为解决教育机构在白板应用过程中的痛点,快速完成线下教学到线上教学的转型,提供了一整套解决方案。

1.支持多种格式文件共享,可矢量放大

不同于将文件转化为固定尺寸图片的行业通常做法,即构互动白板会根据具体情况来执行不同的操作,保证在放大缩小时不影响用户的阅读体验。

若是静态文件,在遇到放大的需求时会实时渲染需要放大的可视区域,可矢量放大,避免模糊;若是动态文件,即构可将文件转化为H5网页形式,保留文件中的顺序动画,并提供切换动画操作功能,还原原始文件上的动画内容。

盘点在线教育技术演进史,白板如何助力行业进一步发展?-黑板洞察

在文件格式支持上,支持PPT、DOC、XLS、PDF、JPG、BMP、TXT等十多种主流文件格式;同时还提供多表单的完整显示,兼容每页大小不同的异形PDF文件等能力。

2.音视频与白板实时同步,可多人操作

一节在线课堂,会涉及声音、画面、白板的传输,即构的做法是将摄像头、麦克风采集的音视频封装成流媒体传输渠道,将白板封装成信令传输渠道,通过对齐时间戳确保音画同步。

即构科技的解决方案专家介绍,音视频和白板使用同一个信令服务器,推流时在音视频流和白板文件信令上带上时间戳,拉流时通过对齐两者的时间戳,做到音视频流与白板绘制的对齐同步。同时针对网络异常导致的白板文件多端不同步问题,即构SDK通过实时监控网络状态,利用信令SEQ实时同步服务端最新状态,确保多端同步。

盘点在线教育技术演进史,白板如何助力行业进一步发展?-黑板洞察

在多端同时操作的场景下,即构互动白板SDK通过自研智能多人实时冲突判定算法,保证互动的有序进行,可实现百人同时互动协作。比如,老师和学生同时对一个图形涂色,老师先触发涂色,操作被服务端判定为有效,显示老师的操作结果,学生则会收到操作无效的通知。

3.对带宽和内存的占用少,跨国传输低延时

白板信息传输需占用网络带宽和内存,数据量太大时会抢占信令和音视频等的带宽资源,造成音视频卡顿等问题。当带宽资源和内存占用过多时,对设备性能要求也同步提高。

即构科技则通过优化信令服务,精简信令协议,降低白板文件操作时同步和缓存过程中的数据量,降低对带宽和内存的占用。据即构解决方案专家透露,实测数据显示,同行在白板文件传输中会增加80-100兆的内存,而即构新增内存量在行业平均水平的一半以内。

跨国传输情境下,依托此前在社交、游戏行业的积累,即构科技音视频服务已覆盖全球200多个国家和地区。即构会根据客户平台用户的分布特点,提供国内和海外服务部署,全站加速,凭借分布式技术保障各数据中心的一致性,做到就近接入、就近读取,对于远距离的跨国传输,实现超低延时访问。

即构科技的解决方案专家介绍,教育机构封装即构的互动白板,一个端的SDK对接,一个技术开发者花一天半的时间即可完成,而行业通常情况需一个星期以上。目前,使用即构互动白板的有包含流利说等头部教育品牌,即构科技采用1+5的服务模式,一个客户,对应5人服务团队,包括商务、售前架构师、技术支持、解决方案专家、交付工程师,为客户提供持续服务。

技术的革新不断延伸在线教育的广度和深度,给教育行业的发展带来无限可能。我们相信,随着互动白板技术的进一步发展,结合AI、VR、AR等技术,有望为线上课堂带来不亚于甚至优于线下面授的互动体验,解决在线教育互动性不强的难题。在线教育机构能做的,就是在修炼好内功的基础上,借助好技术这股外力的东风,做好准备迎接在线教育的下一波热潮。


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