基于高校教學(xué)特點(diǎn)的課堂錄播系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

☆宋楚杰 李惠瑩

（沈陽(yáng)師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110034）

一、課堂錄播系統(tǒng)的概述

（一）錄播系統(tǒng)概念

自動(dòng)錄播系統(tǒng)是集成計(jì)算機(jī)、視音頻設(shè)備和其它相關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)，其核心功能是在教學(xué)過程中對(duì)教師、學(xué)生、黑板或白板、多媒體課件、視頻展臺(tái)等教學(xué)活動(dòng)的相關(guān)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集、合成、壓縮、記錄和同步提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直播、點(diǎn)播，或后期集成、編輯。[1]

（二）錄播系統(tǒng)基本特征

課堂錄播系統(tǒng)是針對(duì)課程錄制的一種錄播系統(tǒng)，其基本特征應(yīng)該包括以下幾點(diǎn)。

1.攝像自動(dòng)跟蹤功能

教師攝像機(jī)一般采用一臺(tái)具有旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)的高性能球形攝像機(jī)，吊掛在教室后面中部位置，跟蹤拍攝教師講課的全部場(chǎng)景，并能確保教師始終處于畫面的中心位置。學(xué)生攝像機(jī)一般安裝在黑板上方，通過旋轉(zhuǎn)云臺(tái)拍攝學(xué)生與教師互動(dòng)教學(xué)的全部場(chǎng)景。

2.遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)拍攝功能

導(dǎo)播平臺(tái)遠(yuǎn)程點(diǎn)擊視頻相應(yīng)位置，云臺(tái)便會(huì)以點(diǎn)擊的位置為中心，自動(dòng)移動(dòng)到此位置拍攝畫面。

3.場(chǎng)景預(yù)置切換功能

系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置多種取景模式，如：全景、中景、特寫的拍攝范圍，鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)模式操縱變焦范圍。

4.多種錄制模式

系統(tǒng)可以選擇單流或多流模式進(jìn)行錄制。單流錄制模式指多路視頻及VGA信號(hào)整合成一路視頻進(jìn)行錄制，觀看端顯示的一路視頻畫面內(nèi)容不但支持多路視頻、VGA信號(hào)的切換顯示，而且支持畫中畫、單流多畫面等各種顯示模式，并可在各種顯示模式間無縫切換。多流錄播模式指多路視頻及VGA信號(hào)同步錄播生成一個(gè)獨(dú)立文件，每一路錄制的視頻都是完整的，編輯軟件在后期可以把其中任意一路視頻導(dǎo)出，并且各路視頻之間沒有畫面覆蓋的情況，能夠保留最完整的素材資料。

5.一鍵式中控系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)中央控制系統(tǒng)與錄播設(shè)備的對(duì)接，能實(shí)現(xiàn)一鍵式自動(dòng)錄制并能同意管理所有媒體設(shè)備。教師上課時(shí)輕按錄制按鈕，系統(tǒng)便開始自動(dòng)錄制；下課時(shí)教師再輕按面板挺值按鈕，教學(xué)錄像即錄制完成。[2]

6.自動(dòng)添加片頭/片尾功能

系統(tǒng)將會(huì)為視頻文件添加片頭、片尾信息，片尾一般包括課程名稱、教師信息及包括結(jié)束標(biāo)志的背景圖片，信息持續(xù)時(shí)間可以自行調(diào)節(jié)，一般5秒至15秒不等。

7.自動(dòng)編輯功能

自動(dòng)編輯功能是按講課的時(shí)間順序，自動(dòng)剪接成3種類型攝像機(jī)的畫面和插入多媒體電子課件等內(nèi)容，自動(dòng)生成實(shí)時(shí)播出、電影模式、3分屏模式的音視頻資料。整個(gè)過程無需人工干預(yù)，由自動(dòng)編輯機(jī)完成。

8.自動(dòng)生成視頻文件功能

多路視音頻文件通過自動(dòng)采集、編碼后生成視頻文件。視頻文件可以是基于本機(jī)播放的文件格式，如：mpeg、rm等文件格式，也可以是基于網(wǎng)絡(luò)播放的流媒體文件格式，如：wmv、asf等文件格式。[3]

9.實(shí)時(shí)直播

使用單播或組播方式可以將現(xiàn)場(chǎng)視音頻、VGA信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)直播。收看端不需要安裝任何插件，使用IE瀏覽器打開服務(wù)器地址即可觀看。

10.在線點(diǎn)播功能

錄播主機(jī)內(nèi)置點(diǎn)播服務(wù)器，經(jīng)過授權(quán)的終端用戶通過IE瀏覽器登錄到錄播主機(jī)即可觀看。

11.文件索引功能

系統(tǒng)播放平臺(tái)具有強(qiáng)大的錄制課件搜索功能，可按教師、授課內(nèi)容、名稱或者關(guān)鍵字搜索錄制視頻。

12.遠(yuǎn)程管理功能

管理員無需親臨現(xiàn)場(chǎng)便可實(shí)現(xiàn)對(duì)錄播系統(tǒng)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)。只需使用IE瀏覽器登錄錄播系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其的全面管理，包括全自動(dòng)錄播參數(shù)設(shè)置、直播管理、點(diǎn)播管理、用戶管理、資源管理等。

二、現(xiàn)有錄播系統(tǒng)存在的主要問題

目前，市場(chǎng)上流行的課堂錄播系統(tǒng)種類繁多、功能各異、價(jià)格不菲，對(duì)應(yīng)很多的使用者。高校在選擇錄播系統(tǒng)時(shí)也存在一些盲目性，所以，在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問題。主要表現(xiàn)在以下方面。

（一）使用者不認(rèn)可操作方式

不同的課堂錄播系統(tǒng)采用不同的操作方式和操作界面，會(huì)導(dǎo)致授課教師不習(xí)慣或者不滿意操作方式，從而影響教學(xué)效果。

（二）錄制效果不理想

教師是教學(xué)課堂的主體，在課程教學(xué)中擔(dān)當(dāng)重要的角色，在錄制教師畫面時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一種是由于教師攝像頭安裝及設(shè)定的原因，導(dǎo)致教師畫面出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象；另一種情況是因?yàn)榻處熓谡n活動(dòng)范圍相對(duì)較大，教師可能會(huì)進(jìn)行板書、互動(dòng)等活動(dòng)，教師位置不確定，所以，要求攝像頭在短時(shí)間內(nèi)更換角度，搖擺拍攝，在這樣的情況下，畫面出現(xiàn)模糊、晃動(dòng)等不良效果。[4]

（三）畫面切換

教師畫面和課件畫面的切換是通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊相關(guān)操作或者移動(dòng)鼠標(biāo)完成，這樣就會(huì)出現(xiàn)鼠標(biāo)的意外觸碰導(dǎo)致錯(cuò)誤內(nèi)容的顯示，甚至還會(huì)出現(xiàn)鼠標(biāo)的操作無法觸發(fā)相應(yīng)的事件。

（四）后臺(tái)管理不方便

除了教師的因素外，錄播系統(tǒng)的管理維護(hù)人員的行為也應(yīng)該考慮在內(nèi)。各高校對(duì)教育技術(shù)人員的配備及人員相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)不一樣，各相關(guān)單位的管理模式不一樣，會(huì)使管理人員對(duì)現(xiàn)有錄播系統(tǒng)的管理及維護(hù)感覺不方便。

（五）系統(tǒng)管理不足

有些錄播系統(tǒng)管理功能有欠缺，如：不支持網(wǎng)絡(luò)化管理，不支持基于課表的管理，等等。

以上種種問題的出現(xiàn)，原因是由于沒有針對(duì)性地設(shè)計(jì)錄播系統(tǒng)，在高校使用中由于學(xué)科的不同、課程特點(diǎn)不同、教師授課習(xí)慣不同，以及授課的教室環(huán)境不同，都會(huì)使錄播系統(tǒng)在應(yīng)用過程中產(chǎn)生問題。因此，在高校錄播系統(tǒng)的使用中應(yīng)該遵循高校教學(xué)的特點(diǎn)，進(jìn)行詳細(xì)的分析，采用合適的設(shè)計(jì)，開發(fā)出適應(yīng)性強(qiáng)的產(chǎn)品。

三、高校教學(xué)特點(diǎn)分析

用戶在選擇系統(tǒng)時(shí)首先應(yīng)該知道自己需要什么，根據(jù)自身的特點(diǎn)和需求有選擇性地去挑選才會(huì)是最適合的。所以，在高校教學(xué)應(yīng)用中，選擇錄播系統(tǒng)必須得對(duì)高校教學(xué)全面分析，要充分考慮各高校、各學(xué)科以及各位授課教師和課程互動(dòng)等因素。本文將把課程分為公共課和基礎(chǔ)課兩部分，對(duì)教學(xué)中的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)活動(dòng)兩要素進(jìn)行分析。

（一）教學(xué)環(huán)境分析

教學(xué)環(huán)境包括空間大小、教室光線、人員數(shù)量、座位分布情況。

1.教學(xué)環(huán)境分析

根據(jù)教學(xué)課程以及學(xué)科的不同，會(huì)安排不同的教室?；A(chǔ)課大多會(huì)安排小教室，以小班級(jí)授課形式進(jìn)行教學(xué)。公共課程則會(huì)選擇空間能夠容納幾個(gè)班級(jí)學(xué)生的大教室。

2.教學(xué)活動(dòng)分析

班級(jí)授課過程中，教師會(huì)選擇板書，也會(huì)進(jìn)行多媒體課件的操作。在板書時(shí)，教室內(nèi)的光線應(yīng)通透，板書必須清晰可見，即使陰雨天氣，開啟日光燈也足以記錄板書內(nèi)容。當(dāng)播放多媒體課件時(shí)，教室需要拉上窗簾阻擋室外光線導(dǎo)致的課件灰暗情況，配以部分照明燈，以保證教室的光線明亮。

3.人員數(shù)量

公共課的上課學(xué)生數(shù)量一般為200人左右，座位是自由選擇并且分散的，大多的學(xué)生會(huì)選擇坐在偏后排的位置，相比后排，前排人員較少。小教室承載人數(shù)為40至80不等，座位不固定且分布均勻。

（二）教學(xué)活動(dòng)分析

教學(xué)活動(dòng)是高校教學(xué)的主體，在分析高校教學(xué)特點(diǎn)時(shí)必須考慮在內(nèi)，教學(xué)活動(dòng)以教學(xué)資源呈現(xiàn)方式和活動(dòng)范圍以及師生互動(dòng)情況為主。

1.呈現(xiàn)方式

根據(jù)教學(xué)課程的不同，選擇的教學(xué)資源呈現(xiàn)方式也不一樣。大多數(shù)教師上公共課喜歡用PPT，板書使用較少。而在講授基礎(chǔ)課時(shí)，教師則更喜好利用板書來詳細(xì)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的詮釋，PPT只是用于輔助板書幫助學(xué)生理解。

2.教師活動(dòng)范圍、大小

教師的活動(dòng)范圍是不固定的，通常來說，基礎(chǔ)課程的小教室空間較小，教師一般會(huì)走到學(xué)生中間教學(xué)，而公共課因?yàn)檎n程和人員等原因，教師的活動(dòng)范圍會(huì)相對(duì)較小，只在講臺(tái)簡(jiǎn)單移動(dòng)。

3.師生互動(dòng)

師生互動(dòng)也有兩種不同的情況，基礎(chǔ)課程由于學(xué)科的專業(yè)性，教師會(huì)側(cè)重于和學(xué)生面對(duì)面地交流和討論，但在公共課的環(huán)境中，教師一般以個(gè)人講授為主，交流互動(dòng)為輔。

以上針對(duì)高校教學(xué)中的諸多因素進(jìn)行分析，從公共課和基礎(chǔ)課兩方面對(duì)教學(xué)環(huán)境和教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行了分析，在進(jìn)行錄播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)要基于以上的分析，設(shè)計(jì)出合理、高效率的系統(tǒng)。

四、課堂錄播系統(tǒng)的系統(tǒng)分析以及設(shè)計(jì)

根據(jù)以上的分析，得出了課堂錄播系統(tǒng)的基本功能模塊。但是在真正的使用中，應(yīng)根據(jù)特點(diǎn)的不同設(shè)計(jì)出滿足不同需要的課堂錄播系統(tǒng)（如圖1）。

圖1 課堂錄播系統(tǒng)的基本架構(gòu)圖

多路攝像機(jī)、音頻、VGA信號(hào)模塊通過自動(dòng)識(shí)別定位模塊控制某一路攝像啟動(dòng)拍攝，此路采集信息傳給采集編輯模塊。采集編輯模塊把視頻、音頻以及計(jì)算機(jī)信號(hào)進(jìn)行采集并且數(shù)字化編輯，從而形成流媒體。直播錄制模塊配合網(wǎng)絡(luò)媒體服務(wù)對(duì)流媒體進(jìn)行直播，并可同時(shí)進(jìn)行錄制生成流媒體文件。生成文件模塊把流媒體保存在存儲(chǔ)設(shè)備中并生成文件，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一部分。系統(tǒng)管理模塊是把生成的流媒體文件進(jìn)行保存管理，或者進(jìn)行其他操作。

圖1所示的是課堂錄播系統(tǒng)的基本架構(gòu)，為了滿足不同的需求，每個(gè)構(gòu)件根據(jù)需求分析其設(shè)計(jì)及功能會(huì)有所不同。為了滿足需求的差異性，系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮模塊化，并可進(jìn)行智能化的組合。

（一）公共課課堂錄播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述的教學(xué)特點(diǎn)分析可知：公共課都是選擇大教室環(huán)境下的授課形式，其授課內(nèi)容主要通過PPT文檔、計(jì)算機(jī)操作來展示，而教師的活動(dòng)范圍比較小，并且?guī)熒?dòng)很少，因此，可以采用如圖2所示的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖2 公共課課堂錄播系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

錄播系統(tǒng)根據(jù)需求不同做了設(shè)計(jì)：錄播信息來源于多路攝像機(jī)、音頻以及VGA信號(hào)，智能定位采用超聲波定位技術(shù)，教師采用無線麥克獲取音頻信號(hào)，當(dāng)操作PPT文檔時(shí)觸發(fā)鼠標(biāo)切換采集VGA信號(hào)。這些錄播信息都通過切換控制獲取及時(shí)的信息，經(jīng)過自動(dòng)編輯后生成流媒體文件。文件存儲(chǔ)到本地系統(tǒng)的同時(shí)傳送到了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。以上設(shè)計(jì)基本滿足了公共課錄播系統(tǒng)的需求。

（二）基礎(chǔ)課課堂錄播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)基礎(chǔ)課的教學(xué)特點(diǎn)構(gòu)建了如圖3所示的錄播系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖3 基礎(chǔ)課課堂錄播系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

由于基礎(chǔ)課上教師的授課方式以講授和互動(dòng)為主，所以，視頻采集采用圖像識(shí)別技術(shù)，由跟蹤模塊獲取教師位置，從而確定云臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及自動(dòng)對(duì)焦。教師和學(xué)生通過無線麥克以及吊麥來接收音頻信號(hào)。VGA信息仍然通過觸發(fā)鼠標(biāo)切換完成拍攝。這些信息源經(jīng)過采集編碼后，進(jìn)行錄制和直播，直播的流媒體信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)布到視頻網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)，同時(shí)，錄制生成的流媒體文件保存到本地系統(tǒng)管理。

通過以上的需求分析設(shè)計(jì)，我們可以得知，在針對(duì)不同教學(xué)特點(diǎn)的情況下，需求差異是很大的。在選購(gòu)課堂錄播系統(tǒng)時(shí)，必須考慮到課程之間的差異性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊易于組合以完成不同需求的目標(biāo)。

五、結(jié)束語(yǔ)

錄播系統(tǒng)是現(xiàn)代教學(xué)媒體之一，是教學(xué)內(nèi)容的主要載體，是輔助教師教學(xué)工作的有力工具，它和教師承擔(dān)著共同的教學(xué)目標(biāo)。[5]隨著新技術(shù)的不斷涌入及使用者的需求差異，課堂錄播系統(tǒng)還需要不斷地發(fā)展技術(shù)，達(dá)到教學(xué)信息傳遞和教學(xué)媒體使用效益的最佳化。

[1]張飛碧.全自動(dòng)智能錄播系統(tǒng)的架構(gòu)分析[J].中國(guó)電化教育,2008,(5):104-108.

[2]鄧文新.錄播系統(tǒng)在精品課程教學(xué)錄像中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)電化教育，2008,(5):101-103.

[3]宋建功,張冀中.課堂錄播系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2010,(8):46.

[4]李燕.多媒體錄播系統(tǒng)在高校精品課程建設(shè)中的應(yīng)用研究[D].上海:華東師范大學(xué),2011,(3):45-46.

[5]朱京曦.教學(xué)媒體理論與實(shí)踐[M].北京:北京師范大學(xué),2006.