高校線上線下多場景直播教學平臺的構建與應用研究

摘要：利用基于局域網(wǎng)的直播技術，搭建適合高校應用的局域網(wǎng)多場景教學直播平臺，構建了線上線下深度融合的教學模式，實現(xiàn)了線上線下多場景直播的同步教學，改變了高等學校教學選擇的單一性，讓校園絕大部分的教學參與人員解決了時間、場地等環(huán)境的束縛，解放了自身在教學中的主觀能動性，積極地參與教學過程中，提高了教學質量。

關鍵詞：線上線下；深度融合；多場景；直播教學；局域網(wǎng)

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）19-0128-03

0 引言

目前，線上線下結合的教學模式已經(jīng)廣泛應用于高等學校的教學中，對各高校的教學起到了積極的作用[1]。但這些教學模式仍只是將線上教學作為一種補充手段，并未真正嘗試將兩種方式進行深度融合，應用范圍較小，所起的作用很有限。因此，在高校局域網(wǎng)內開展線上線下融合教學模式的創(chuàng)新與實踐顯得尤為重要[2]。

1 線上線下融合教學現(xiàn)狀與存在的問題

當前高校教育體系中教學環(huán)節(jié)存在的場地局限性、教與學的不對稱性、學生學習主動性差等問題和現(xiàn)狀。針對這些教學難題，國內外高校普遍開展了線上教學的方式，即利用網(wǎng)絡、通信工具、線上教學平臺等手段實現(xiàn)將傳統(tǒng)課堂教學轉移到網(wǎng)上開展，并進一步孕育了慕課平臺等教學模式。同時，各高校也不約而同地開展了線上教學模式的研究與嘗試，其中國內影響較大的是復旦大學通過市面已有的互聯(lián)網(wǎng)直播平臺，對學生開設實時線上課程。

2020—2023年，國內各高校普遍未雨綢繆地邁入線上線下教學結合的階段，相應的教學研究也轉變?yōu)槿绾卧诰€下教學過程中充分利用線上資源。但根據(jù)現(xiàn)有的研究，仍有不少的高校教師仍只是將線上教學作為一種補充手段，并未真正嘗試將兩種方式進行有效融合，更沒有對這種融合教學方式深入研究并推廣。這在由傳統(tǒng)的“教育+互聯(lián)網(wǎng)”向“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式的轉變中顯然是滯后的，更滯后于新興互聯(lián)網(wǎng)教育市場主體?？v然高校教育具有學術性與嚴肅性，同時涉及教育公平性等問題使其無法與互聯(lián)網(wǎng)完全接軌，因此，在高校局域網(wǎng)內開展線上線下融合教學模式的創(chuàng)新與實踐顯得尤為重要[3]。

利用基于局域網(wǎng)的直播技術，構建線上線下深度融合的教學模式，可改變高等學校教學選擇的單一性，讓校園絕大部分的教學參與人員擺脫時間、場地等環(huán)境的束縛，解放自身在教學中的主觀能動性，積極地參與教學過程，提高教學質量[4]。

2 線上線下多場景直播教學平臺設計

在國家大力提倡推廣“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式的指導下，通過研究局域網(wǎng)流媒體直播技術在高校教學研究、教學改革中的應用、推廣，以提高教師教育主導性、學生學習主動性和積極性、教輔管理在教學中的評價客觀性為目的，搭建適合高校應用的局域網(wǎng)多場景教學直播平臺，以實現(xiàn)多場景直播的同步教學，開放課程的校園整體受眾面，提高各教學參與主體的主觀能動性，實現(xiàn)教學質量的提高。

所謂的多場景教學是指教師可在線上線下多場景的環(huán)境下進行教學，學生可在線上線下多場景的環(huán)境下進行學習，教學交流和教學評價活動也可在線上線下多場景的環(huán)境下進行。

2.1 線上線下多場景直播教學平臺架構

搭建適合高校應用的局域網(wǎng)線上線下多場景直播教學平臺，通過打造“高校教師即教學主播”的理念，實現(xiàn)線上線下的多場景同步教學，開放課程的校園整體受眾面。

線上線下多場景直播教學平臺功能包括課程發(fā)布、線下教學實施、線上教學參與、教學互動、重點課程回放、課程評價收集等教學與評價任務。線上線下多場景直播教學平臺架構示意圖如圖1所示。

2.2 線上線下多場景直播教學平臺的硬件設計

線上線下多場景直播教學平臺的硬件由校園局域Wi-Fi網(wǎng)、流媒體服務器、直播設備、PC學習終端、手機學習終端等組成。

2.2.1 直播錄制與推流系統(tǒng)

直播錄制與推流系統(tǒng)負責捕捉教師或演講者的視頻和音頻信號，并將其編碼為適合網(wǎng)絡傳輸?shù)母袷?。它包括高清攝像頭、麥克風、專業(yè)音頻和視頻編碼器等設備。編碼后的視頻流通過推流技術發(fā)送到直播平臺。

直播錄制系統(tǒng)采用兩種形式：直播教室和移動直播裝置。

直播教室配置一臺安裝教學直播平臺軟件的電腦，若干臺高清攝像機，一個電子白板，一個回音消除拾音器，若干學生座位和電腦終端。

若干臺高清攝像機具有移動跟蹤功能，分別面向教師和學生安裝。

回音消除拾音器，雙向分別于音視頻編解碼器和擴音設備相連接的兩根音頻線分別于音視頻編解碼器端Line In和Line Out相連接，一根USB為12V供電線路，一根音頻輸出于外放設備相連接，拾音器安裝于主講教師近端桌面或頂部。

移動直播裝置主要由一臺可移動的高清攝像機和話筒等設備組成，用于教室以外的各種現(xiàn)場的直播。采用高清晰度、抗風抗噪的攝像機，搭配穩(wěn)定的三腳架和移動電池，確保直播畫面穩(wěn)定、聲音清晰。同時，利用無線網(wǎng)絡或移動信號進行實時傳輸，確保直播內容的及時性和流暢性。

2.2.2 流媒體服務器

流媒體服務器是直播教學平臺的核心，它接收來自推流系統(tǒng)的視頻流，并將其存儲和轉發(fā)給拉流端（即觀眾）。這些服務器通常具有強大的處理能力，以應對大量并發(fā)連接和高帶寬的需求。

2.2.3 終端用戶設備

學生或教師可以通過各種終端用戶設備觀看直播內容，包括電腦、手機、平板等。這些設備上的客戶端應用程序或網(wǎng)頁播放器負責從流媒體服務器拉取視頻流并解碼播放。確保終端用戶能夠在不同終端設備上流暢觀看直播內容，提供多種觀看方式以適應不同場景和需求，并能實現(xiàn)雙向傳輸。

2.3 線上線下多場景直播教學平臺的軟件設計

多場景教學直播平臺的軟件組成主要包含三方面的內容：直播端也稱為推流端，為直播主體（主要為課堂現(xiàn)場參與者）使用的直播發(fā)布部分，根據(jù)具體使用情況可限制或擴展包括主講教師、輔助教師、現(xiàn)場學生、黑板、PPT等場景；觀看端也稱為拉流端，為線上主體（主要為參與課程教學的師生）參與直播教學并進行教學互動的部分；管理端為發(fā)布課程、記錄教學參與者、關聯(lián)其他數(shù)據(jù)庫等提供的統(tǒng)一平臺。直播端、觀看端、管理端三者統(tǒng)一形成的軟件平臺滿足各教學參與者的軟件需求。

2.3.1 軟件主要功能模塊

直播錄制與推流模塊：該模塊負責音視頻信號的捕獲、編碼和推流。設計時需要考慮到不同設備和場景的兼容性，以及音視頻質量的優(yōu)化。

流媒體管理與分發(fā)模塊：此模塊是平臺的核心，負責接收、存儲和轉發(fā)音視頻流。需要設計高效的流媒體處理算法，確保音視頻流的穩(wěn)定性和低延遲。

用戶管理與權限控制模塊：設計用戶注冊、登錄、權限分配等功能，確保不同用戶能夠訪問到相應的直播內容和管理功能。

互動與通信模塊：包括實時聊天、問答、投票等互動功能，以便學生和教師可以實時交流和互動，提升教學體驗，設計時需考慮實時性、穩(wěn)定性和易用性。

數(shù)據(jù)分析與報告模塊：為了評估教學效果和優(yōu)化平臺性能，多場景直播教學平臺還配備數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以收集并分析用戶行為數(shù)據(jù)、觀看時長、互動次數(shù)等，為平臺運營者提供決策支持。

內容管理系統(tǒng)負責管理和組織直播內容，包括視頻回放、課程列表、用戶權限等。它提供了一個用戶界面，使教師和管理員能夠輕松地上傳、編輯和發(fā)布課程內容。

2.3.2 其他設計

平臺接入方式包含客戶端、安卓、iOS的App應用，以及教學接入端等，在全校師生便于掌握的前提下，與校園網(wǎng)各數(shù)據(jù)服務器關聯(lián)，建成完善的多部門協(xié)同工作平臺。

考慮到直播教學的特殊性質，安全與隱私保護也是多場景直播教學平臺不可或缺的一部分。這包括數(shù)據(jù)加密、身份驗證、訪問控制等措施，以確保直播內容的安全和用戶隱私的保護。

綜上所述，多場景直播教學平臺的結構是一個復雜而綜合的系統(tǒng)，涉及多個方面的技術和組件。這些組件共同工作，為不同場景下的實時教學活動提供穩(wěn)定、高效和安全的支持。

3 線上線下多場景直播教學平臺應用

3.1 開展多場景直播同步教學

開展多場景直播同步教學是平臺的主要任務，可以充分利用各種教學資源，實現(xiàn)教學資源利用的最大化。

主講教師由學?；蛲馄傅膬?yōu)秀教師擔任，其主要陣地是在直播教室，通過多場景直播教學平臺，面向直播學生進行線下教學和直播，并與學生進行線下和線上的實時交流。在特殊情況下，也可在家里、辦公室和現(xiàn)場進行直播教學。

學生可在直播教室進行線下學習，并與教師進行線下和線上交流，也可在其他教室、宿舍等地方進行線上同步學習和交流。

為了擴大受眾面和保證教學質量，根據(jù)實際情況，需要配備一定數(shù)量的輔助教師參與教學和管理。輔助教師數(shù)量主要由教學任務和學生數(shù)量等因素決定，可分布在直播教室、其他教室、現(xiàn)場和線上。主要任務是輔助主講教師進行教學過程的管理、信息推送、輔導、答疑等。

3.2 開展線上線下深度融合同步教學

教師在直播教室上課時，除教室內的學生進行線下學習外，其他選課的學生可通過校園網(wǎng)進行線上學習。同時，上課教師、輔助教師和教室內外的學生，包括聽課教師和教學檢查人員均可進行線上交流，參與教學過程，特別是教室內的學生也可進行線上交流，以提高學生參與教學過程的積極性。

將傳統(tǒng)線下單場景的教學與線上教學通過直播平臺同步開展，提高代課教師在備課、講課、互動等教學過程中的積極性，提高學生在預習、聽課、互動、課下補充學習等過程中的參與感。

3.3 擴大學生學習的自主權和選擇權

線上線下多場景直播教學可以擴大學生學習的自主權和選擇權，合理完善學分制教學改革。學生在完成隨堂課程的基礎上，通過利用平臺瀏覽并選擇自己感興趣的課程、教師及回放等內容，進行擴展學習和二次學習，充分調動學生課下學習的積極性，并根據(jù)自身實際情況和發(fā)展規(guī)劃，補充專業(yè)學習的不足，為學分制教學改革提供了新的發(fā)展與完善契機。

3.4 為教師之間的交流提供便利條件

線上線下多場景直播教學可以為同行教師、新老教師之間的聽課和相互學習提供優(yōu)良的環(huán)境和便利條件，也為討論交叉學科學術問題等提供了有效手段。

3.5 為教學評價提供有效途徑

線上線下多場景直播教學可以為教學評價提供一種有效途徑。通過豐富評價指標，進一步完善評價體系，將課堂進行過程曝光于平臺上，并利用熱度指數(shù)、互動指數(shù)等實時記錄課程的受歡迎程度、課堂氣氛調動程度。改變以往教學評價中利用課程結束后教師、學生互相打分和學生課程成績這類單一的做法，更加關注于課程的過程管理，并將過程評價納入到教學評價體系中，充分提高課程的實際質量，可將教師與學生從應試教育、分數(shù)教育的束縛中解放出來。

4 線上線下多場景直播教學平臺應用的意義

1） 解決學分制教學改革中學生仍無法自主選擇課程和優(yōu)質師資資源緊張的問題。當下的學分制教育普遍采用學生修習必修學分、選修學分等課程內容完成后獲得相應學分得到對應學位的方式，培養(yǎng)模式較為單一，培養(yǎng)出的學生個體差異有很大的局限性，不能完全適應社會、市場對人才的需求，這主要是由固化的學分制教育與師資資源特別是優(yōu)質師資資源的缺乏造成的。采用線上線下融合教學模式可很大程度上解決這一問題，學生選擇課程的形式不再局限于教室內上課一種場景，同時可根據(jù)自身的興趣愛好等因素選擇相關課程學習并取得學分；教師的課程通過線上線下融合教學模式開放了更大的受眾面，也能很大程度上解決優(yōu)秀師資資源緊張的問題。

2） 解決線上線下深度融合教學模式推廣困難以及學生缺乏自主學習和彈性學習的環(huán)境問題。無論是教師、還是學生在后疫情時期對線上教學缺乏應有的熱情，這與線上教學所普遍采用的觀看課件自學、缺乏互動的慕課平臺教學方式緊密關聯(lián)。主要原因在于任課教師無法了解學生的具體學習情況，不能適時給予學生重難點的充分解答；而學生在自學過程中一旦遇到問題也難以及時尋求有效的幫助，造成教與學雙層面的挫折感。采用創(chuàng)新的直播平臺教學模式可有效解決這一問題，教學雙方通過平臺可快速建立聯(lián)系，采用彈幕形式及時獲得溝通與反饋，同時，回放功能也可讓學生在課下再次進行知識的回顧與鞏固。

3） 解決同行教師、新老教師之間的聽課和相互學習的環(huán)境和積極性問題，以及新進教師的指導流于形式的問題。教師的教學水平參差不齊，教學風格存在差異，互相之間取長補短，才能快速地提高教師的教學水平，新進教師更是需要多多向前輩學習才能快速完成角色的轉變，迅速適應工作崗位。但環(huán)境場地等因素制約了大多數(shù)教師的積極性，普遍僅滿足于現(xiàn)有的狀態(tài)，新進教師也難以從有限的培訓中快速成長。線上線下融合教學模式能夠提供教師成長的途徑，有助于所有教師取眾家之所長，快速提高個人教學水平，完善獨有的教學風格。

4） 解決領導、教學管理人員、教學督導和同行教師參與教學指導和評價的手段、方式單一問題?，F(xiàn)行的教學指導通常以現(xiàn)場參與聽課再給出評價的形式實施，而對于一門課程的評價方式也局限于同行教師評分、學生為教師評分和教學督導聽課評分的方式，缺乏對教學過程的監(jiān)督與評價。平臺為教學指導和評價提供了隨時隨地參與的便利性，將過程評價納入到教學評價體系中，引入了多種一手的教學評價數(shù)據(jù)，使教學評價體系更為豐富和直觀。

5） 解決一流本科課程建設和一流本科專業(yè)建設中的教學模式、教學方法和教學手段改進的問題。在課程建設和專業(yè)建設中教學模式、教學方法和教學手段的改革是非常重要的，采用線上線下深度融合的教學模式進行創(chuàng)新性的改革，能為一流本科課程建設和一流本科專業(yè)建設提供強有力的支撐。

5 結束語

利用基于局域網(wǎng)的直播技術，搭建適合高校應用的局域網(wǎng)線上線下多場景教學直播平臺，構建了一種線上線下深度融合的教學模式，實現(xiàn)了線上線下多場景直播的同步教學，改變了高等學校教學選擇的單一性，讓校園絕大部分的教學參與人員不受時間、場地等環(huán)境的束縛，解放了自身在教學中的主觀能動性，積極地參與教學過程中。解決了學分制教學改革中學生仍無法自主選擇課程和優(yōu)質師資資源緊張的問題，解決了學生缺乏自主學習和彈性學習的環(huán)境問題，解決了同行教師、新老教師之間的聽課和相互學習的環(huán)境和積極性問題，以及新進教師的指導流于形式的問題，解決了領導、教學管理人員、教學督導和同行教師參與教學指導和評價的手段、方式單一問題，提高了教學質量。

參考文獻：

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[3] 馮卉姍，田佳明，楊宇，等. 線上線下相結合的混合式教學模式的發(fā)展與應用現(xiàn)狀述評[J]. 經(jīng)濟師，2022（2）：201，203.

[4] 蔣夢云. HLS流媒體技術在Twitch直播平臺中的實踐與優(yōu)化[J]. 電腦知識與技術，2024（1）：127-129.

【通聯(lián)編輯：王 力】