基于云計(jì)算的數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)

楊軍勝，張德明，龍金菊

（ 銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

基于云計(jì)算的數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)

楊軍勝，張德明，龍金菊

（ 銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源的不斷豐富，數(shù)字新媒體技術(shù)得到了突破性進(jìn)展。本文主要探討在新技術(shù)環(huán)境下數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)與管理。討論了充分利用云計(jì)算技術(shù)，以模塊化建設(shè)，大量集成軟硬件設(shè)備，滿足系統(tǒng)的靈活性，擴(kuò)展性與兼容性，建設(shè)一套多功能、多系統(tǒng)的綜合數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)。

云計(jì)算； 網(wǎng)絡(luò)化； 數(shù)字微格教學(xué)

1.數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)概述

微格教學(xué)（Micro teaching）又叫錄像反饋教學(xué)，被稱為“微型教學(xué)”、“小型教學(xué)”。微格教學(xué)是指在有限的時(shí)間和空間內(nèi)，利用現(xiàn)代多媒體、視頻錄制等設(shè)備，幫助被培訓(xùn)者訓(xùn)練某一技能、技巧的教學(xué)方法。它是一個(gè)可控的實(shí)踐系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)可使培訓(xùn)者有可能集中解決某一特定技能的教學(xué)行為，或在有控制的條件下進(jìn)行學(xué)習(xí)。是構(gòu)建在教育教學(xué)理論、傳播理論、視聽(tīng)理論和現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)是訓(xùn)練教師教學(xué)技能的一種較為先進(jìn)的教學(xué)方法。

數(shù)字化微格教學(xué)系統(tǒng)采用當(dāng)前先進(jìn)的數(shù)字化傳輸、存儲(chǔ)和應(yīng)用方案，整個(gè)系統(tǒng)方案由總控室和多個(gè)微格室組成。該系統(tǒng)建成后，將會(huì)成為集數(shù)字微格教學(xué)、精品課程錄播系統(tǒng)，遠(yuǎn)程教育錄播系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻直播和點(diǎn)播系統(tǒng)、影音編輯與制作系統(tǒng)、多媒體資源云存儲(chǔ)系統(tǒng)為一體的現(xiàn)代綜合云網(wǎng)絡(luò)數(shù)字系統(tǒng)。

2.傳統(tǒng)微格教學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與缺陷

傳統(tǒng)微格系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，主要由三個(gè)部分構(gòu)成：主控系統(tǒng)、客服系統(tǒng)與配套的音視頻系統(tǒng)。由圖一可以看出，這是一個(gè)封閉型的孤立系統(tǒng)，有著流程簡(jiǎn)單，便于操作，需要管理人員少等優(yōu)點(diǎn)。

隨著教育的發(fā)展，首先是“學(xué)生主體”這一新教育理念與“翻轉(zhuǎn)課堂”這一新教學(xué)模式的出現(xiàn)，傳統(tǒng)微格系統(tǒng)暴露出它的極大的局限性，這些局限性主要都是由于它的封閉性和孤立性產(chǎn)生的。

（1）交互性只局限在封閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，難以擴(kuò)展交互領(lǐng)域與范圍。

（2）功能拓展較難，設(shè)備利用率低。

（3）缺乏外延性，難以形成教育教學(xué)資源的有效整合。

（4）難以滿足新的教育理念和新的教學(xué)模式。

由于這些缺陷，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 傳統(tǒng)微格系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 云計(jì)算數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)

3.云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)功能及特點(diǎn)

云計(jì)算是近幾年興起的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。云計(jì)算是指服務(wù)的交互和使用模式, 是完全建立在可自我維護(hù)和管理的虛擬資源層上的。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，它具有超大規(guī)模、虛擬化、安全性等獨(dú)特功效。其特點(diǎn)有計(jì)算資源集成提高設(shè)備計(jì)算能力，軟硬件相互隔離減少設(shè)備依賴性，分布式數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)容災(zāi)能力，虛擬資源池為用戶提供彈性服務(wù)，平臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)體現(xiàn)超大規(guī)模，虛擬化，共享性，可擴(kuò)展性云存儲(chǔ)技術(shù)等。

4. 云計(jì)算數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)

數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)是高校實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的重要組成部分，也是數(shù)字化管理校園的重要組成部分。如下面圖二所示，它是一個(gè)開(kāi)放型、擴(kuò)展型系統(tǒng)，以多媒體課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)微格教學(xué)錄制

系統(tǒng)、評(píng)課系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、交互系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、多媒體資源云存儲(chǔ)系統(tǒng)等幾部分的協(xié)同作業(yè)。構(gòu)建起集多媒體教學(xué)、交互教學(xué)、資源管理、教學(xué)評(píng)價(jià)、網(wǎng)絡(luò)視頻直播和點(diǎn)播系統(tǒng)于一體的教育教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，教師教育技能訓(xùn)練中心，網(wǎng)絡(luò)視頻云存儲(chǔ)系統(tǒng)。

4.1.云計(jì)算數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主控室是整個(gè)系統(tǒng)的核心，能對(duì)每間小微格進(jìn)行集中管理、控制，并考慮了今后的擴(kuò)展需要；每間微格教室安裝了計(jì)算機(jī)、高清攝像機(jī)、液晶電視、拾音系統(tǒng)等設(shè)備，除了在主控室能進(jìn)行集中的錄像外，每間微格都能自己在本教室進(jìn)行錄像、回放、點(diǎn)評(píng)。其中，根據(jù)需要，可以建設(shè)一間或者兩間大微格教室，利用微格教室的智能跟蹤系統(tǒng)，高清攝像頭，導(dǎo)播機(jī)，錄播機(jī)，編輯機(jī)等，減少設(shè)備的重復(fù)投入和閑置，節(jié)約資源與成本，同時(shí)滿足與視頻相關(guān)的多種用途，具有視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)智能化、系統(tǒng)集成化、用戶管理智能化、視頻資源管理云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化。

4.2.云計(jì)算數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)功能模塊建設(shè)

焚燒爐燃燒調(diào)整相關(guān)設(shè)備全部受控于ACC系統(tǒng)，包括推料器速度控制、爐排速度控制、一次風(fēng)配風(fēng)控制、二次風(fēng)配風(fēng)控制等［3］。

（1）集中管理、控制功能模塊：微格教學(xué)系統(tǒng)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)控制方式，主控室能集中管理，觀看到各個(gè)微格教室的使用情況，可以分別對(duì)各個(gè)教室的攝像機(jī)進(jìn)行推拉、變焦和云臺(tái)操作，使記錄的視頻更加靈活、真實(shí)、有效。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)同步采集教師的圖像、聲音、教師計(jì)算機(jī)屏幕內(nèi)容，同步生成流媒體視頻。

（2）微格訓(xùn)練，互動(dòng)教學(xué)功能模塊：支持微格點(diǎn)評(píng)方式，可實(shí)時(shí)點(diǎn)評(píng)、互評(píng)、文字交流、實(shí)時(shí)打分。實(shí)現(xiàn)中控室與微格教室一對(duì)一或一對(duì)多的交互微格教學(xué)，及時(shí)反饋評(píng)價(jià)，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和自我糾正。

（3）客觀、全面的及時(shí)反饋評(píng)價(jià)功能模塊：微格教室的主要優(yōu)勢(shì)就在于它的功能。能實(shí)時(shí)反饋，學(xué)生評(píng)價(jià)，教師點(diǎn)評(píng)，雙向交流，可以進(jìn)行面對(duì)面交流，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙向交流，這樣，受訓(xùn)成本、時(shí)間、范圍和效率可大大提高。教師在線實(shí)時(shí)觀看視頻或在回放過(guò)程中，在線打分，結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)行技能分?jǐn)?shù)匯總，生成并存儲(chǔ)文檔。

5. 云計(jì)算數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)的擴(kuò)展性與兼容性模塊建設(shè)

5.1.數(shù)字視頻錄播與點(diǎn)播模塊建設(shè)

數(shù)字視頻錄播與點(diǎn)播模塊，該模塊是采用先進(jìn)的視頻云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。是通過(guò)類似于ParallelsDesktop、VMware軟件將一臺(tái)服務(wù)器分成多個(gè)虛擬機(jī)，使CPU、內(nèi)存和帶寬達(dá)到最高的利用率。也可通過(guò)在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將流媒體內(nèi)容上傳到中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)，也可分享到各“邊緣”節(jié)點(diǎn)或虛擬節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)云服務(wù)功能。從而解決用戶訪問(wèn)量大、對(duì)骨干網(wǎng)帶來(lái)?yè)砣葐?wèn)題，提高用戶訪問(wèn)流媒體的范圍和響應(yīng)速度。采用國(guó)際較先經(jīng)的內(nèi)容混合優(yōu)化技術(shù)，并支持不同碼流的多種媒體格式，分發(fā)在云服務(wù)器設(shè)備上進(jìn)行混合部署，極大地節(jié)省了服務(wù)器群資源優(yōu)化。

視頻錄播與點(diǎn)播采用智能權(quán)限管理，可以控制用戶、在何地、在何時(shí)、可以訪問(wèn)何種資源，保證資源安全性?？蛻舳司哂卸喾N格式文件上傳和下載功能，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)方式進(jìn)行遠(yuǎn)程資料源的上傳與下載。

5.2.數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)中視頻云存儲(chǔ)兼容性模塊建設(shè)

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展下，網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)字化，高清化，多媒體化的應(yīng)用中，對(duì)視頻有著更高的要求，視頻資源的存儲(chǔ)和傳播是很多高校的瓶頸，這樣我們?cè)诮ㄔO(shè)數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，綜合分析，全面考慮。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)造的過(guò)程中，堅(jiān)持統(tǒng)一構(gòu)思、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、模塊化構(gòu)造、擴(kuò)展方便、分步實(shí)施的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)滿足多系統(tǒng)，多平臺(tái)的存儲(chǔ)功能，兼容遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)，精品課程錄播系統(tǒng)，視頻會(huì)議等。同時(shí)考慮學(xué)校以后的擴(kuò)展需求，形成一個(gè)層次建設(shè)性的微格教學(xué)管理系統(tǒng)。

為充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能一卡通由教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)籍檔案管理系統(tǒng)、消費(fèi)管理系統(tǒng)等組成的現(xiàn)代化智能一卡通系統(tǒng)。在數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)中，其視頻服務(wù)的架構(gòu)，應(yīng)滿足云存儲(chǔ)的擴(kuò)展平臺(tái)，滿足視頻資源的統(tǒng)一管理和利用。

5.3.數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)中云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性模塊建設(shè)

通過(guò)構(gòu)建基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化微格教學(xué)系統(tǒng)，對(duì)師范生開(kāi)展教學(xué)技能培訓(xùn)，有效推動(dòng)了校園信息化的建設(shè)，創(chuàng)造了合作交流與優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源的共建共享平臺(tái)，有效地提升了微格教學(xué)設(shè)備的利用率與綜合性能，促進(jìn)了微格教學(xué)理論和應(yīng)用水平的提高。

數(shù)字視頻錄播與點(diǎn)播系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的純軟件多媒體實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程互動(dòng)系統(tǒng)。充分利用現(xiàn)有的微格教學(xué)系統(tǒng)中的高清攝像頭，視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等設(shè)備，同時(shí)滿足如下幾個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用。智能跟蹤系統(tǒng)：是采用先進(jìn)的空間圖像跟蹤技術(shù)，可對(duì)教室的主體目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，自動(dòng)推拉，智能切換，保證跟蹤效果與人工拍攝水準(zhǔn)媲美。整個(gè)跟蹤過(guò)程連續(xù)、穩(wěn)定、勻滑，畫(huà)面清晰穩(wěn)定。遠(yuǎn)程教育錄播系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以通過(guò)數(shù)字微格大教室，對(duì)其進(jìn)行視頻的錄播和轉(zhuǎn)播來(lái)滿足遠(yuǎn)程錄播系統(tǒng)，不需要設(shè)備的再次投入，能直接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播和點(diǎn)播，數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)其中的功能可滿足。視頻會(huì)議系統(tǒng)：充分利用數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)中的大，中，小微格教室，進(jìn)行開(kāi)展不同需要的視頻會(huì)議，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直播和點(diǎn)播功能。精品課程數(shù)字錄播系統(tǒng)：在數(shù)字微格教室建設(shè)時(shí)，可選擇一間大的教室，重點(diǎn)建設(shè)，根據(jù)精品課程教室的要求，建設(shè)智能化多媒體，多功能的精品微格教室，采用固定式課程錄播工作站，擴(kuò)展探測(cè)、跟蹤、定位、智能策略等模塊實(shí)現(xiàn)。采用智能跟蹤技術(shù)，靈活準(zhǔn)確的調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)、拾音器等采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)課堂無(wú)干擾、無(wú)控制、無(wú)人值守的精品課程全自動(dòng)智能錄播系統(tǒng)。

根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)功能，綜合分析利用，在建設(shè)數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)的同時(shí)，綜合考慮，一套系統(tǒng)，多種功能，多種用途，高效率，低成本，智能化工程，全方位建設(shè)現(xiàn)代數(shù)字云計(jì)算機(jī)中心。其擴(kuò)展性為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)必須適應(yīng)云計(jì)算發(fā)展，兼顧擴(kuò)展性和兼容性，能接入新云計(jì)算中心、新終端，移動(dòng)端，高速全方位提供服務(wù)。滿足不同終端的需求、接入方便快捷，使范圍最大化，降低、可控，簡(jiǎn)化對(duì)終端的要求，實(shí)現(xiàn)有線與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。目前，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心典型架構(gòu)均為千兆接入，萬(wàn)兆核心的扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

6.結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，不能只孤立地考慮微格教學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的開(kāi)放性與擴(kuò)展性，包括新技術(shù)、新平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化以及高效率、高帶寬、云計(jì)算、兼容性、功能與應(yīng)用擴(kuò)展性等特點(diǎn)，從而構(gòu)建一個(gè)多平臺(tái)、多服務(wù)、智能化的數(shù)字微格教學(xué)系統(tǒng)。

[1] 葉谷平.基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化微格教學(xué)系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，（7）：67-71.

[2] 俞樹(shù)文.基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化微格教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)，現(xiàn)代教育技術(shù)[J].2007，（9）：102-104.

[3] 張子石.智能化數(shù)字微格教學(xué)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2014，（2）：7-11.

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The Construction of Digital Micro Teaching System Based on the Cloud Computing

YANG Junsheng, ZHANG Deming, LONG Jinju
(School of Data Sciences, Tongren University, Tongren,Guizhou 554300,China)

With the development of science and technology, the network resources are constantly enriched, the new media technology has been a breakthrough in the progress of. This paper focuses on the construction and management of digital micro teaching system under the new technological environment. Take full advantage of cloud computing technology, according to the modular construction, a large number of integrated software and hardware equipment, meet the system's flexibility, extended and compatibility, building a set of multi-function, multi system integrated digital microteaching system.

cloud computing, network, digital Microteaching

TP301

A

1673-9639 (2016) 04-0074-04

（責(zé)任編輯 田 波）（責(zé)任校對(duì) 毛 志）

2016-02-20

貴州省教育廳高校人文社會(huì)科學(xué)研究自籌經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“新環(huán)境下的微格教學(xué)”（2015zc169）。

楊軍勝（1981-），男，貴州銅仁人，實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)。張德明（1957-），男，貴州銅仁人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：微格教學(xué)、教學(xué)技能訓(xùn)練。龍金菊（1982-），女，貴州銅仁人，講師，研究方向：教學(xué)技能訓(xùn)練、政治學(xué)理論。