楊軍勝，張德明，龍金菊

（ 銅仁學院 大數(shù)據(jù)學院，貴州 銅仁 554300 ）

基于云計算的數(shù)字微格教學系統(tǒng)建設

楊軍勝，張德明，龍金菊

（ 銅仁學院 大數(shù)據(jù)學院，貴州 銅仁 554300 ）

隨著科學技術的發(fā)展，網絡資源的不斷豐富，數(shù)字新媒體技術得到了突破性進展。本文主要探討在新技術環(huán)境下數(shù)字微格教學系統(tǒng)的建設與管理。討論了充分利用云計算技術，以模塊化建設，大量集成軟硬件設備，滿足系統(tǒng)的靈活性，擴展性與兼容性，建設一套多功能、多系統(tǒng)的綜合數(shù)字微格教學系統(tǒng)。

云計算； 網絡化； 數(shù)字微格教學

1.數(shù)字微格教學系統(tǒng)概述

微格教學（Micro teaching）又叫錄像反饋教學，被稱為“微型教學”、“小型教學”。微格教學是指在有限的時間和空間內，利用現(xiàn)代多媒體、視頻錄制等設備，幫助被培訓者訓練某一技能、技巧的教學方法。它是一個可控的實踐系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)可使培訓者有可能集中解決某一特定技能的教學行為，或在有控制的條件下進行學習。是構建在教育教學理論、傳播理論、視聽理論和現(xiàn)代技術的基礎上，該系統(tǒng)是訓練教師教學技能的一種較為先進的教學方法。

數(shù)字化微格教學系統(tǒng)采用當前先進的數(shù)字化傳輸、存儲和應用方案，整個系統(tǒng)方案由總控室和多個微格室組成。該系統(tǒng)建成后，將會成為集數(shù)字微格教學、精品課程錄播系統(tǒng)，遠程教育錄播系統(tǒng)、網絡視頻會議系統(tǒng)、網絡視頻直播和點播系統(tǒng)、影音編輯與制作系統(tǒng)、多媒體資源云存儲系統(tǒng)為一體的現(xiàn)代綜合云網絡數(shù)字系統(tǒng)。

2.傳統(tǒng)微格教學系統(tǒng)的結構與缺陷

傳統(tǒng)微格系統(tǒng)結構如圖1，主要由三個部分構成：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，這是一個封閉型的孤立系統(tǒng)，有著流程簡單，便于操作，需要管理人員少等優(yōu)點。

隨著教育的發(fā)展，首先是“學生主體”這一新教育理念與“翻轉課堂”這一新教學模式的出現(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生的。

（1）交互性只局限在封閉系統(tǒng)內進行，難以擴展交互領域與范圍。

（2）功能拓展較難，設備利用率低。

（3）缺乏外延性，難以形成教育教學資源的有效整合。

（4）難以滿足新的教育理念和新的教學模式。

由于這些缺陷，云計算網絡下的數(shù)字微格教學系統(tǒng)也就應運而生。

圖1 傳統(tǒng)微格系統(tǒng)結構

圖2 云計算數(shù)字微格教學系統(tǒng)

3.云計算網絡技術功能及特點

云計算是近幾年興起的一種網絡應用模式。云計算是指服務的交互和使用模式, 是完全建立在可自我維護和管理的虛擬資源層上的。這種服務可以是IT和軟件、互聯(lián)網相關的，它具有超大規(guī)模、虛擬化、安全性等獨特功效。其特點有計算資源集成提高設備計算能力，軟硬件相互隔離減少設備依賴性，分布式數(shù)據(jù)中心保證系統(tǒng)容災能力，虛擬資源池為用戶提供彈性服務，平臺模塊化設計體現(xiàn)超大規(guī)模，虛擬化，共享性，可擴展性云存儲技術等。

4. 云計算數(shù)字微格教學系統(tǒng)

數(shù)字微格教學系統(tǒng)是高校實踐教學基地建設的重要組成部分，也是數(shù)字化管理校園的重要組成部分。如下面圖二所示，它是一個開放型、擴展型系統(tǒng)，以多媒體課堂教學為基礎，通過微格教學錄制

系統(tǒng)、評課系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)、交互系統(tǒng)、教學管理系統(tǒng)、多媒體資源云存儲系統(tǒng)等幾部分的協(xié)同作業(yè)。構建起集多媒體教學、交互教學、資源管理、教學評價、網絡視頻直播和點播系統(tǒng)于一體的教育教學應用系統(tǒng)，教師教育技能訓練中心，網絡視頻云存儲系統(tǒng)。

4.1.云計算數(shù)字微格教學系統(tǒng)結構

主控室是整個系統(tǒng)的核心，能對每間小微格進行集中管理、控制，并考慮了今后的擴展需要；每間微格教室安裝了計算機、高清攝像機、液晶電視、拾音系統(tǒng)等設備，除了在主控室能進行集中的錄像外，每間微格都能自己在本教室進行錄像、回放、點評。其中，根據(jù)需要，可以建設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，導播機，錄播機，編輯機等，減少設備的重復投入和閑置，節(jié)約資源與成本，同時滿足與視頻相關的多種用途，具有視頻傳輸網絡智能化、系統(tǒng)集成化、用戶管理智能化、視頻資源管理云存儲網絡化。

4.2.云計算數(shù)字微格教學系統(tǒng)功能模塊建設

焚燒爐燃燒調整相關設備全部受控于ACC系統(tǒng)，包括推料器速度控制、爐排速度控制、一次風配風控制、二次風配風控制等［3］。

（1）集中管理、控制功能模塊：微格教學系統(tǒng)采用先進的網絡控制方式，主控室能集中管理，觀看到各個微格教室的使用情況，可以分別對各個教室的攝像機進行推拉、變焦和云臺操作，使記錄的視頻更加靈活、真實、有效。通過網絡遠程實時同步采集教師的圖像、聲音、教師計算機屏幕內容，同步生成流媒體視頻。

（2）微格訓練，互動教學功能模塊：支持微格點評方式，可實時點評、互評、文字交流、實時打分。實現(xiàn)中控室與微格教室一對一或一對多的交互微格教學，及時反饋評價，分析問題，解決問題，進行自我評價和自我糾正。

（3）客觀、全面的及時反饋評價功能模塊：微格教室的主要優(yōu)勢就在于它的功能。能實時反饋，學生評價，教師點評，雙向交流，可以進行面對面交流，也可以通過網絡實現(xiàn)雙向交流，這樣，受訓成本、時間、范圍和效率可大大提高。教師在線實時觀看視頻或在回放過程中，在線打分，結束后，自動進行技能分數(shù)匯總，生成并存儲文檔。

5. 云計算數(shù)字微格教學系統(tǒng)的擴展性與兼容性模塊建設

5.1.數(shù)字視頻錄播與點播模塊建設

數(shù)字視頻錄播與點播模塊，該模塊是采用先進的視頻云計算技術，通過虛擬化、存儲虛擬化和網絡虛擬化。是通過類似于ParallelsDesktop、VMware軟件將一臺服務器分成多個虛擬機，使CPU、內存和帶寬達到最高的利用率。也可通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網絡架構，將流媒體內容上傳到中心節(jié)點服務，也可分享到各“邊緣”節(jié)點或虛擬節(jié)點，實現(xiàn)云服務功能。從而解決用戶訪問量大、對骨干網帶來擁塞等問題，提高用戶訪問流媒體的范圍和響應速度。采用國際較先經的內容混合優(yōu)化技術，并支持不同碼流的多種媒體格式，分發(fā)在云服務器設備上進行混合部署，極大地節(jié)省了服務器群資源優(yōu)化。

視頻錄播與點播采用智能權限管理，可以控制用戶、在何地、在何時、可以訪問何種資源，保證資源安全性。客戶端具有多種格式文件上傳和下載功能，可以通過互聯(lián)網方式進行遠程資料源的上傳與下載。

5.2.數(shù)字微格教學系統(tǒng)中視頻云存儲兼容性模塊建設

在現(xiàn)代網絡技術的快速發(fā)展下，網絡資源數(shù)字化，高清化，多媒體化的應用中，對視頻有著更高的要求，視頻資源的存儲和傳播是很多高校的瓶頸，這樣我們在建設數(shù)字微格教學系統(tǒng)的同時，綜合分析，全面考慮。在進行系統(tǒng)設計構造的過程中，堅持統(tǒng)一構思、統(tǒng)一設計、模塊化構造、擴展方便、分步實施的設計理念，同時滿足多系統(tǒng)，多平臺的存儲功能，兼容遠程教育系統(tǒng)，精品課程錄播系統(tǒng)，視頻會議等。同時考慮學校以后的擴展需求，形成一個層次建設性的微格教學管理系統(tǒng)。

為充分利用網絡技術，智能一卡通由教務管理系統(tǒng)、學籍檔案管理系統(tǒng)、消費管理系統(tǒng)等組成的現(xiàn)代化智能一卡通系統(tǒng)。在數(shù)字微格教學系統(tǒng)中，其視頻服務的架構，應滿足云存儲的擴展平臺，滿足視頻資源的統(tǒng)一管理和利用。

5.3.數(shù)字微格教學系統(tǒng)中云計算網絡擴展性模塊建設

通過構建基于云計算的網絡數(shù)字化微格教學系統(tǒng)，對師范生開展教學技能培訓，有效推動了校園信息化的建設，創(chuàng)造了合作交流與優(yōu)質的教學資源的共建共享平臺，有效地提升了微格教學設備的利用率與綜合性能，促進了微格教學理論和應用水平的提高。

數(shù)字視頻錄播與點播系統(tǒng)是基于IP網絡的純軟件多媒體實時遠程互動系統(tǒng)。充分利用現(xiàn)有的微格教學系統(tǒng)中的高清攝像頭，視頻服務器，網絡服務器等設備，同時滿足如下幾個系統(tǒng)的應用。智能跟蹤系統(tǒng)：是采用先進的空間圖像跟蹤技術，可對教室的主體目標進行跟蹤，自動推拉，智能切換，保證跟蹤效果與人工拍攝水準媲美。整個跟蹤過程連續(xù)、穩(wěn)定、勻滑，畫面清晰穩(wěn)定。遠程教育錄播系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以通過數(shù)字微格大教室，對其進行視頻的錄播和轉播來滿足遠程錄播系統(tǒng)，不需要設備的再次投入，能直接進行網絡直播和點播，數(shù)字微格教學系統(tǒng)其中的功能可滿足。視頻會議系統(tǒng)：充分利用數(shù)字微格教學系統(tǒng)中的大，中，小微格教室，進行開展不同需要的視頻會議，同時實現(xiàn)網絡直播和點播功能。精品課程數(shù)字錄播系統(tǒng)：在數(shù)字微格教室建設時，可選擇一間大的教室，重點建設，根據(jù)精品課程教室的要求，建設智能化多媒體，多功能的精品微格教室，采用固定式課程錄播工作站，擴展探測、跟蹤、定位、智能策略等模塊實現(xiàn)。采用智能跟蹤技術，靈活準確的調度現(xiàn)場的攝像機、拾音器等采集設備，實現(xiàn)課堂無干擾、無控制、無人值守的精品課程全自動智能錄播系統(tǒng)。

根據(jù)實際需要，設計功能，綜合分析利用，在建設數(shù)字微格教學系統(tǒng)的同時，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，全方位建設現(xiàn)代數(shù)字云計算機中心。其擴展性為網絡平臺必須適應云計算發(fā)展，兼顧擴展性和兼容性，能接入新云計算中心、新終端，移動端，高速全方位提供服務。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，簡化對終端的要求，實現(xiàn)有線與無線網絡的全覆蓋。目前，云計算數(shù)據(jù)中心典型架構均為千兆接入，萬兆核心的扁平化網絡結構。

6.結語

在數(shù)字微格教學系統(tǒng)的設計和建設時，不能只孤立地考慮微格教學系統(tǒng)，應考慮系統(tǒng)的開放性與擴展性，包括新技術、新平臺、網絡化、虛擬化以及高效率、高帶寬、云計算、兼容性、功能與應用擴展性等特點，從而構建一個多平臺、多服務、智能化的數(shù)字微格教學系統(tǒng)。

[1] 葉谷平.基于云計算的網絡數(shù)字化微格教學系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代教育技術，2013，（7）：67-71.

[2] 俞樹文.基于網絡的數(shù)字化微格教學系統(tǒng)的建設，現(xiàn)代教育技術[J].2007，（9）：102-104.

[3] 張子石.智能化數(shù)字微格教學信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].中國教育技術裝備，2014，（2）：7-11.

[4] 王佳雋.云計算技術發(fā)展分析及其應用探討[J].計算機工程與設計，2010，（20）：4404-4408.

[5] 羅軍舟.云計算：體系架構與關鍵技術[J].通信學報，2011，32（7）：3-8.

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

（責任編輯 田 波）（責任校對 毛 志）

2016-02-20

貴州省教育廳高校人文社會科學研究自籌經費項目“新環(huán)境下的微格教學”（2015zc169）。

楊軍勝（1981-），男，貴州銅仁人，實驗師，本科，研究方向：現(xiàn)代教育技術。張德明（1957-），男，貴州銅仁人，高級實驗師，研究方向：微格教學、教學技能訓練。龍金菊（1982-），女，貴州銅仁人，講師，研究方向：教學技能訓練、政治學理論。