基于視頻標(biāo)注的教學(xué)技能訓(xùn)練點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳平頤　齊貴超　王華文

摘要：師范生教學(xué)技能訓(xùn)練需要教師反饋和評(píng)價(jià)，而由于師生比例過(guò)大等因素導(dǎo)致教師的反饋和評(píng)價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，系統(tǒng)利用視頻標(biāo)注技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)微格教室三分屏視頻的同時(shí)批注，并且可選擇文字、手寫(xiě)和語(yǔ)音等多種批注方式，方便了教師遠(yuǎn)程在線點(diǎn)評(píng)學(xué)生的教學(xué)技能訓(xùn)練，方便了學(xué)生清晰有效地反思自己的問(wèn)題，從而不斷提升教學(xué)技能訓(xùn)練的效果。

關(guān)鍵詞：視頻標(biāo)注;教學(xué)技能;評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G451.6? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0078-04

一、問(wèn)題的提出

教學(xué)技能是師范生從師任教的基本功，是做一名優(yōu)秀的教師、一名高效率的教師所必須具備的最基本能力[1]。目前師范生教學(xué)技能訓(xùn)練主要通過(guò)微格教學(xué)、教育見(jiàn)習(xí)和教育實(shí)習(xí)等方式開(kāi)展，微格教學(xué)作為教師教學(xué)技能培訓(xùn)的重要方法之一[2]，是通過(guò)拍攝受訓(xùn)者的教學(xué)行為，并回放視頻加以分析評(píng)價(jià)，以便在短期內(nèi)使受訓(xùn)者掌握一定的教學(xué)能力的一種教學(xué)方法[3]。所以在教學(xué)技能訓(xùn)練過(guò)程中評(píng)價(jià)起著極其重要的作用，而由于師生比例過(guò)大等因素致使目前的學(xué)生訓(xùn)練評(píng)價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

關(guān)于教學(xué)技能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)已有相關(guān)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究[4-9]。就這些系統(tǒng)來(lái)看，只是實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)量表的網(wǎng)絡(luò)化，評(píng)價(jià)主體的多元化，評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)的自動(dòng)化，其中的定性評(píng)價(jià)也只是較籠統(tǒng)地指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。而教學(xué)技能評(píng)價(jià)的目的是分析、診斷受訓(xùn)學(xué)生存在的具體問(wèn)題，為學(xué)生提供詳細(xì)反饋和改進(jìn)方向。

隨著視頻標(biāo)注技術(shù)的不斷成熟，國(guó)外開(kāi)發(fā)了很多工具，從支持文字標(biāo)注的ELAN[10]到支持語(yǔ)音標(biāo)注的Video Traces[11]，從單機(jī)版到網(wǎng)絡(luò)版的VideoAnt[12]，從FlashPlayer嵌入視頻標(biāo)注的YouTube到引入html5的AAV[13]。國(guó)內(nèi)近些年關(guān)于視頻標(biāo)注在教學(xué)中的應(yīng)用研究也做了一定的工作[14-18]，但就應(yīng)用于教學(xué)技能訓(xùn)練的評(píng)價(jià)仍有些地方有待完善：1.觀看教學(xué)視頻的時(shí)候教師希望看到主講人的表現(xiàn)、學(xué)生的反應(yīng)和課件制作的情況并給予相應(yīng)的反饋評(píng)價(jià)，故需要支持標(biāo)準(zhǔn)的三分屏視頻批注;2.教學(xué)過(guò)程的反饋有時(shí)用言語(yǔ)可能比文字更簡(jiǎn)潔和容易理解;3.微格教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)的視頻可直接同步到點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)選定評(píng)價(jià)教師，同時(shí)支持自己錄制視頻的上傳。

我們于2010年開(kāi)展在線視頻標(biāo)注在教學(xué)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用研究，指導(dǎo)碩士論文《基于在線視頻標(biāo)注的微格教學(xué)技能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》[19]，其主要是基于flash技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，2014年結(jié)合華東師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備研制項(xiàng)目《基于在線視頻標(biāo)注技術(shù)的微格教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)》嘗試了基于html5的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)探索微格錄制的三分屏視頻的在線文字、手寫(xiě)和語(yǔ)音批注，現(xiàn)已基本完成測(cè)試。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

師范生教學(xué)技能訓(xùn)練點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)應(yīng)解決師范生教學(xué)技能訓(xùn)練中評(píng)價(jià)不足的問(wèn)題，作為教學(xué)技能訓(xùn)練課堂內(nèi)評(píng)價(jià)的補(bǔ)充，因此，主要滿足如下需求：1.師范生教學(xué)訓(xùn)練視頻的上傳、在線播放、微格教室錄制的三分屏視頻自動(dòng)上傳;2.師范生訓(xùn)練視頻提交給教師請(qǐng)求點(diǎn)評(píng);3.指導(dǎo)教師在線遠(yuǎn)程點(diǎn)評(píng)學(xué)生訓(xùn)練視頻;4.記錄點(diǎn)評(píng)的信息，供師范生回放時(shí)進(jìn)行反思?；谝陨闲枨?，該系統(tǒng)總體框架如圖1：

系統(tǒng)包括三類用戶，分別是管理員、教師和學(xué)生，學(xué)生用戶可以上傳教學(xué)視頻，提交給指導(dǎo)教師等待點(diǎn)評(píng)，查看教師點(diǎn)評(píng)信息;教師用戶可以查詢待點(diǎn)評(píng)的視頻，對(duì)提交的視頻進(jìn)行文字、手寫(xiě)和語(yǔ)音批注，對(duì)整個(gè)視頻進(jìn)行綜合文字和語(yǔ)音評(píng)價(jià);管理員用戶可對(duì)用戶、上傳視頻、批注和綜合評(píng)價(jià)等進(jìn)行管理，同時(shí)可直接指派和撤銷評(píng)價(jià)任務(wù)。

三、系統(tǒng)使用流程和主要模塊實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)在已有微格實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)強(qiáng)化技能訓(xùn)練的點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)。使用的流程相對(duì)比較簡(jiǎn)便，如圖2：

（一）學(xué)生提交視頻點(diǎn)評(píng)請(qǐng)求

學(xué)生在微格教室將自己教學(xué)技能訓(xùn)練的過(guò)程錄制下來(lái)，視頻將自動(dòng)同步到點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)中，學(xué)生根據(jù)自己的需要可將視頻提交給指定教師請(qǐng)求點(diǎn)評(píng)。

學(xué)生用其他設(shè)備錄制的視頻可自行上傳至點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)再提交給指定教師請(qǐng)求點(diǎn)評(píng)。目前建議上傳視頻格式為H.264/MPEG-4，以更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播，為了方便學(xué)生操作，特別給學(xué)生提供了視頻轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)易指南。

（二）教師添加批注點(diǎn)評(píng)

教師可播放提交給他請(qǐng)求點(diǎn)評(píng)的學(xué)生視頻，在需要點(diǎn)評(píng)的地方暫停添加文字、手寫(xiě)和語(yǔ)音批注，在微格教室錄制的三分屏視頻可分別在任意一路畫(huà)面上添加批注，如圖3在主畫(huà)面、學(xué)生畫(huà)面和電腦畫(huà)面中分別添加了文字批注、語(yǔ)音批注和手寫(xiě)批注。

添加了批注后視頻播放軸上對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)會(huì)標(biāo)紅顯示，單擊可快速定位到添加了批注的片段，當(dāng)視頻再次播放到該時(shí)間點(diǎn)時(shí)批注會(huì)自動(dòng)加載在視頻畫(huà)面上。批注列表可查看對(duì)本視頻的批注情況，并可修改和刪除批注信息。每個(gè)批注均可定義它顯示的起止時(shí)間，文字批注和手寫(xiě)批注可以修改文字的顏色和大小，如圖4，拖動(dòng)文字批注可修改文字批注的位置。

（三）教師添加綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合傳統(tǒng)在線評(píng)價(jià)的需求，教師可給學(xué)生添加綜合評(píng)價(jià)，其中包括文字評(píng)價(jià)和語(yǔ)音評(píng)價(jià)，學(xué)生點(diǎn)擊綜合評(píng)價(jià)即可查看教師給出的綜合點(diǎn)評(píng)。語(yǔ)音評(píng)價(jià)方便了教師用語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)等方式豐富多彩地指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)學(xué)生的訓(xùn)練。

四、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

確定了系統(tǒng)的總體框架和主要模塊，我們?cè)谠薪虒W(xué)技能實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上通過(guò)NET技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了師范生教學(xué)技能訓(xùn)練點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)。系統(tǒng)延續(xù)原來(lái)的B/S結(jié)構(gòu)，采用Windows Server+IIS+SQL Server。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要是視頻標(biāo)注，我們利用Html5的視頻、畫(huà)布技術(shù)規(guī)范，在視頻播放元素上添加畫(huà)布層，用來(lái)管理批注信息，保存時(shí)將批注的原始信息轉(zhuǎn)換為Json數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)之中?；胤艜r(shí)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)記錄，根據(jù)播放的進(jìn)度獲取對(duì)應(yīng)的批注信息，并計(jì)算相對(duì)坐標(biāo)和縮放大小，重繪于畫(huà)布之上。系統(tǒng)部分程序js代碼如下：

//添加文字批注和手寫(xiě)批注部分代碼

function addPlayCtr（newInfo） {

var ctr = null;

if （newInfo.Type == 1） {

var label = new Kinetic.Label（{

x：newInfo.X * drawW[newInfo.DrawIndex]，

y：newInfo.Y * ? ?drawH[newInfo.DrawIndex]，

width：200，draggable：false

}）;

label.add（new Kinetic.Tag（{

fill：newInfo.BackgroupColor，

stroke：newInfo.BackgroupColor，

pointerDirection： ? ?newInfo.ArrowDirection，

pointerWidth：10， pointerHeight：10

}））;

label.add（new Kinetic.Text（{

align：'center'，text：newInfo.Content，

fontSize：newInfo.FontSize，padding：5，

fill：newInfo.FontColor

}））;

canvasLayer[newInfo.DrawIndex].add（label）;

label.moveToTop（）;

canvasLayer[newInfo.DrawIndex].draw（）;

ctr = label;

} else if （newInfo.Type == 2） {//--------省略}

return ctr;

};

五、小結(jié)

本文結(jié)合教學(xué)技能訓(xùn)練評(píng)價(jià)和反饋不足的具體需求，對(duì)現(xiàn)有微格實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化教學(xué)技能訓(xùn)練的反饋和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于視頻標(biāo)注技術(shù)的教學(xué)技能訓(xùn)練點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了微格教室視頻的同步上傳和三分屏畫(huà)面的同時(shí)批注的問(wèn)題，并且可選擇文字批注、手寫(xiě)批注和語(yǔ)音批注多種豐富的形式。讓教師突破時(shí)空的限制，提高教師點(diǎn)評(píng)工作的效率;讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到自己的問(wèn)題和改進(jìn)方向，增強(qiáng)教學(xué)技能訓(xùn)練反思的效果;讓教學(xué)技能訓(xùn)練的評(píng)價(jià)、反饋和反思的環(huán)節(jié)更加優(yōu)化，快速提升教學(xué)技能訓(xùn)練的效益。

系統(tǒng)在2015級(jí)化學(xué)系教學(xué)技能訓(xùn)練中試用，效果明顯?；瘜W(xué)系將97名師范生分成10個(gè)組，分別聘請(qǐng)中學(xué)的名師進(jìn)行分組指導(dǎo)，中學(xué)教師利用該系統(tǒng)對(duì)學(xué)生教學(xué)技能訓(xùn)練的過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程在線點(diǎn)評(píng)，老師們認(rèn)為系統(tǒng)很好地解決了教師和學(xué)生面對(duì)面點(diǎn)評(píng)不足的問(wèn)題，老師們可以充分利用空余時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，同時(shí)認(rèn)為語(yǔ)音批注可以提高點(diǎn)評(píng)的效率，不用花過(guò)多時(shí)間和精力去遣詞造句。同時(shí)試用也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如評(píng)價(jià)完了老師想修改無(wú)法修改、點(diǎn)擊評(píng)價(jià)完成后教師看不到評(píng)價(jià)過(guò)的視頻，這些問(wèn)題我們都做了相應(yīng)的修改。由于微格教室錄制三分屏視頻相當(dāng)于有三路視頻信號(hào)，在校外網(wǎng)播放和批注的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不流暢的情況，接下來(lái)我們將研究視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將在微格教室錄制的視頻同步到該系統(tǒng)前進(jìn)行轉(zhuǎn)碼處理。

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Design of Teaching Skill Training Evaluation System Based on Video Annotation

WU Ping-yi，QI Gui-chao，WANG Hua-wen

（Experimental Teaching Center for Teacher Education，East China Normal University，

Shanghai 200241，China）

Abstract：Teachers'feedback and evaluation are needed in normal school students' teaching skills training，but teachers'feedback and evaluation are far from enough because of the large ratio of students and teachers.The system uses video annotation technology to annotate three-screen video of micro-classroom simultaneously，and can choose various annotation methods，such as text，handwriting and voice.The system is convenient for teachers to evaluate students'teaching skills on-line，and students to reflect on their own problems clearly and effectively，so as to improve the effect of teaching skills training.

Key words：video annotation;teaching skills;evaluation