第十章、录播教学系统

本次设计拟建设一套校园精品录播教学系统，系统将全自动录播与互动系统进行深入融合，建设互动录播主讲教室、互动听课室。依托城域网为载体，能够实现跨班级、跨校区、跨区域互动教学，区教育局、区中心校远程互动教学、名师教学录制与直播、名师教学资源共享、跨区域教学合作/学术交流、创新教学模式和听课模式、教学点互动授课、视频会议、培训会议等多种应用。

同时通过录播系统将同步课堂过程同步录制下来，供用户课后点播。该系统实现在授课过程中，本地教室与远程听课教室之间的同步授课，以及实时音视频互动交流。

        10.1、 同步课堂系统

        10.1.1 、交互系统设计

主讲课室交互录播主机内置MCU模块，各互动听课室的交互录播主机内置互动模块，整个交互录播系统无需配置独立的MCU和视频互动终端，各交互录播主机之间通过网络连接即可实现“一点带三点”的教学点专递课堂的开展。

        10.1.2 、主讲课室

主讲课室建议配置为一间标准的录播课室，主讲课室优秀教师或者名师在主讲教室真实讲课，讲课的画面可通过互动录播系统实时传送到远端的互动接收教室的学生；

主讲教室内通过交互显示屏同时显示本地画面（老师画面、电脑画面）、远端教学点画面和互动输出画面，方便老师实时把控整个在线课堂的进程和授课效果；

老师可通过交互录播系统与远端互动听课室的同学进行在线实时互动，真正实现老师与学生互动学习交流。

交互录播系统主要由视频采集、音频采集、跟踪系统和互动控制系统等组成。

系统拓扑图如下图所示。

一、视频采集

主讲课室采用四机位交互录播主机，采用四台1080P高清摄像机拍摄老师特写画面、老师全景画面、学生全景画面、学生特写画面，同时接入本地电脑信号和远端教学点的视频画面。

即可作为标准录播课室正常录课，也可开展同步课堂互动教学。

同步课堂互动教学模式下，将老师画面、本地电脑画面、远端教学点画面通过互动控制面板进行自定义布局输出给远端互动听课室。

二、主讲老师跟踪

中心学校主讲课室的老师画面通过定位分析仪进行全自动移动跟踪拍摄；教学点听课室不需要安装跟踪装置，只拍摄听课学生的全景画面。

三、音频采集与处理

主讲课室老师的语音信号通过指向性话筒或无线领夹话筒拾取，并经过配置专业的音频处理器进行自动增益、混音、回声消除等处理，最后传输到交互录播主机和远端互动听课室。

四、互动控制

分别在中心学校主讲课室和远端互动听课室安装一个互动显示屏。主讲课室互动显示屏可同时看到本地画面（老师画面、学生画面、电脑画面）、远端教学点画面和互动输出画面，方便老师实时把控整个在线课堂的进程和授课效果。听课室的互动显示屏显示由主讲课室控制的互动输出画面。

为方便主讲课室授课老师能够轻松开展同步课堂互动教学，系统采用简单的控制面板即可完成本地老师信号、电脑信号、远端信号的多画面自由布局控制。老师在整个授课过程中不需要进行复杂的鼠标、键盘操作控制互动布局，无需额外人员配合授课，大大减轻了授课老师的上课负担，能够专注于进行远程互动授课。

        10.1.3、互动听课室

互动听课室可以是带互动功能的标准四机位/五机位录播课室，也可是简易的互动录播课室。

通过互动录播系统，能够将听课室实时画面传到主讲课室的互动显示屏上，同时互动听课室通过课件屏/听课屏接收主讲课室老师的授课内容和讲课画面（包括老师画面、课件画面、演示画面等）。

一、视频采集

标准互动录播课室模式：

根据需求配置四机位或五机位摄像机，完成老师特写、老师全景、学生特写、学生全景和板书的拍摄。

当正常授课时，进场常态化录播；

当进行互动时将学生全景画面传输到主讲课室进行实时互动。

简易互动录播课室模式：采用一台高清摄像机拍摄学生画面，并通过交互录播主机将学生画面输出给主讲课室。

二、音频采集与处理

教学点听课室学生的语音信号通过一个全向拾音话筒拾取，并经过交互录播主机器进行去噪、混音、回声消除等处理。可根据需求选配音频处理器。

      10.2 、校级资源管理应用平台

       10.2.1、 平台介绍

录播设备在前端采集视音频，制作优质的教学视频资源。然后将优质教学视频资源上传至资源管理应用平台，提供给用户点播、大规模直播等功能，将教学视频资源充分利用。

在区域内，结合录播设备与资源管理应用平台，将视频资源整合应用，达到资源最优化处理。还将提供基于教育云架构的资源服务、教研应用等内容，并能满足不同客户端的体验，包括PC、笔记本、IOS移动端、ANDROID移动端等。

       10.2.2 、功能服务

        10.2.3 、资源服务

应用平台提供完善的资源服务管理，为平台各功能应用提供基础支撑。

       10.2.4 、功能应用

一、资源颗粒度管理

平台将支持对优课资源自定义，优课录制完成后，平台可把区域内的优课资源自动进行上传云聚合，按照年级、学科自动归到相应的类别中，对优课资源进行有效的颗粒度管理，并便于学生的点播学习。

二、翻转课堂

开展翻转课堂新型教学模式，老师通过录播课室录制优质教学微课视频，学生在家通过应用云平台完成知识的学习，而课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果，提高学生的学习积极性和效率，加强了学生和教师互动和个性化沟通。

1、知识点学习

平台可实现校内视频资源云聚合，实现区内资源共建共享。学生可登录资源管理应用平台根据年级、学科、课程进行课程检索，对录制好的优课进行点播、评课等操作。在点播过程中，播放人员还可同时阅览教师上传的相应教学课件。

平台为区内师生的学习提供了更为人性便捷化的呈现方式，通过特色的虚拟切片技术将完整视频虚拟化碎片化，完整视频将插入以知识点为单位的虚拟“书签”，方便师生针对性的搜索和学习。

此项功能转为学生学习量身打造，通过优课制作系统对教师的授课过程进行全程互动录制，录制完毕的视频可以作为学生教学视频，视频自动上传平台后，平台的将会通过虚拟切片技术将视频进行知识点化，学生课后对不清楚的知识点只需搜索知识点即可找到相关视频资源进行精确化的知识点学习、重温，大大提高学生学习效率。

2、微课学习

平台提供“微课广场”模块，汇聚老师上传的所有微课视频，并对微课视频按最新发布、热度、关注度进行分类管理。老师可以上传针对某个知识点的微课视频，供学习课后学习、回顾。

3、专辑学习

平台提供“课例专辑”模块，老师可根据需求自定义创建视频专辑，将视频资源进行针对性分类，如“C语言教程专辑”、“高等数学专辑”、“英语写作教程专辑”等。

通过课例专辑，学生能够快速查找到想要学习的视频专辑，并能根据老师定义的专辑内容进行按计划进阶学习。

三、在线直播

举行大量视频公开课或者其它视频直播活动，资源管理应用平台为学校提供大规模视频直播功能，类似于门户网站直播，无需登录、预约即可浏览。

直播过程时提供实时在线文字和语音评论功能，提供二维码扫描功能，通过扫面二维码可参与直播观看。

直播过程中可实现实时PC端、Ipad移动端进行视频、语音、文字评论，方便授课教师汲取建议，依次改进授课技能。

四、教师发展与提升

教育信息化十年发展规划（2011-2020年）在高校数字校园建设章节中指出，建设完善的信息发布、网络教学、知识共享、管理服务和校园文化生活服务等数字化平台，推进系统整合与数据共享。

持续推进并优化高校精品开放课程建设，促进科研成果转化为优质数字教育资源，实现科研与教学的互动和对接，积极开展基于项目的学习，推动教学内容和教学方法改革，促进人才培养模式创新。

针对教师教学技能的培训与提升，云平台提供如下的手段：

1、教学行为分析

云平台按照弗兰德斯教学理论，系统自动生成S-T教学行为曲线图，方便教师参照上述客观数据进行横向自我对比，调整自己的授课方式，同时可以纵向跟名优老师学习。

2、教学环节学习

教师点播视频资源时，可选择查看其它教师甚至是名优老师的教学环节设计，通过学习相关教学环节的设计及教学环节处理来提升自己的教授技能。

五、个人微课制作

为学校和老师提供专业个人微课录制工具，老师在带摄像头的PC安装《微课轻松录》，即可轻松完成微课录制。《微课轻松录》支持老师头像和课件PPT的实时展示，同时可接入高拍仪进行实物展示。

老师通过教学视频资源管理系统平台启动个人微课制作系统，个人微课制作系统画面可包括主讲画面、实物展示、课件、画中画等，画质高、题材丰富、控制便捷灵活，老师在录制过程中可根据需求自由切换录制画面，满足基本微课制作要求。

六、网络空间人人通

七、移动在线学习

针对多数人习惯于随时随地使用手头的移动设备进行视频浏览学习，资源管理应用平台已实现Windows、IOS、Android等跨平台访问，可在手机、平板电脑等移动设备通过浏览器进行访问学习。

为保证移动设备访问的稳定性和便捷性专门研发了教学应用平台手机APP客户端，在APP store等应用网站可进行免费下载。

       10.3、 区域资源管理应用平台

       10.3.1 、平台介绍

录播设备在前端采集视音频，制作优质的教学视频资源。然后将优质教学视频资源上传至资源管理应用平台，提供给用户点播、大规模直播等功能，将教学视频资源充分利用。

在区域内，结合录播设备与资源管理应用平台，将视频资源整合应用，达到资源最优化处理。还将提供基于教育云架构的资源服务、教研应用等内容，并能满足不同客户端的体验，包括PC、笔记本、IOS移动端、ANDROID移动端等。

        10.3.2、 功能服务

应用平台提供完善的功能模块，为教学视频资源提供各种应用服务。

       10.3.3 、资源服务

应用平台提供完善的资源服务管理，为平台各功能应用提供基础支撑。

       10.3.4、 功能应用

一、资源颗粒度管理

平台将支持对优课资源自定义，优课录制完成后，平台可把区域内的优课资源自动进行上传云聚合，按照年级、学科自动归到相应的类别中，对优课资源进行有效的颗粒度管理，并便于学生的点播学习。

二、翻转课堂

开展翻转课堂新型教学模式，老师通过录播课室录制优质教学微课视频，学生在家通过应用云平台完成知识的学习，而课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果，提高学生的学习积极性和效率，加强了学生和教师互动和个性化沟通。

1、知识点学习

平台可实现校内视频资源云聚合，实现区内资源共建共享。学生可登录资源管理应用平台根据年级、学科、课程进行课程检索，对录制好的优课进行点播、评课等操作。在点播过程中，播放人员还可同时阅览教师上传的相应教学课件。

平台为区内师生的学习提供了更为人性便捷化的呈现方式，通过特色的虚拟切片技术将完整视频虚拟化碎片化，完整视频将插入以知识点为单位的虚拟“书签”，方便师生针对性的搜索和学习。

此项功能转为学生学习量身打造，通过优课制作系统对教师的授课过程进行全程互动录制，录制完毕的视频可以作为学生教学视频，视频自动上传平台后，平台的将会通过虚拟切片技术将视频进行知识点化，学生课后对不清楚的知识点只需搜索知识点即可找到相关视频资源进行精确化的知识点学习、重温，大大提高学生学习效率。

2、微课学习

平台提供“微课广场”模块，汇聚老师上传的所有微课视频，并对微课视频按最新发布、热度、关注度进行分类管理。老师可以上传针对某个知识点的微课视频，供学习课后学习、回顾。

3、专辑学习

平台提供“课例专辑”模块，老师可根据需求自定义创建视频专辑，将视频资源进行针对性分类，如“C语言教程专辑”、“高等数学专辑”、“英语写作教程专辑”等。

通过课例专辑，学生能够快速查找到想要学习的视频专辑，并能根据老师定义的专辑内容进行按计划进阶学习。

三、校园直播

校举行大量视频公开课或者其它视频直播活动，资源管理应用平台为学校提供大规模视频直播功能，类似于门户网站直播，无需登录、预约即可浏览。

直播过程时提供实时在线文字和语音评论功能，提供二维码扫描功能，通过扫面二维码可参与直播观看。

直播过程中可实现实时PC端、Ipad移动端进行视频、语音、文字评论，方便授课教师汲取建议，依次改进授课技能。

四、网络评课

云平台支持开展区域、学校的各种评课活动，老师可通过平台进行评课活动的创建、作品提交、专家评审打分、结果展示等，支持定制评分标准。

创建评课成功后，可添加奖项、评分项、活动人员、附件等，同时可将已创建的专辑、上传的视频、申请的教研和直播添加到评课活动中。

此外，还提供多样便捷的评课方式，除了通过Windows浏览器登陆教学视频应用云平台进行评课，还可通过移动端进行快速评课、语音评课等。

五、网络教研

1、教师工作坊

教师工作坊是一种全新的且行之有效的教研模式，参与研修的教师不仅可以听专家教师的讲课，更重要的是可以讲课给专家或者同行教师听；不仅要观摩别人上课，更需要自己备课、讲课让别人观摩。通过个人备课、集体讨论、教学实践、点评反思等，让参研教师对课本、教学内容、教学方式具有全新的认识，切实有效的提升个人的教学质量和效果。

教学视频应用云平台将教师工作坊教研模式从线下搬到线上，应用教育信息化的手段在线开展教研活动，通过组建教研圈子在圈内开展协作备课和互动教研。

1）分学段教研圈

教学视频应用云平台教师工作坊按照区内学校学段将教研圈自动分类展示，方便区内教师进行分类查找检索。

2）协作备课

在教研圈内可以发起协作备课活动，主备人（备课教师）可以将个人的备课文件以及相关视频等资料添加入活动当中，同时邀请协备人（专家或者圈内相关教师）对备课文件等展示资料进行评论，提出相关改进建议。

主备人借鉴协备人的建议进行重新备课，最终把优秀的备课文件在自备模块展示出来，同时在总结模块做好协作备课活动个人总结。

3）圈内资源共享

教研圈为参研教师提供了便捷的课例分享氛围，参研教师的个人授课课例可以在“个人空间”中快速地分享到圈子中，使本圈不断地增加鲜活的生成性资源。

2、教研互动

教研圈内参研教师可按照某个相关主题开展在线教研互动活动，参研教师可在个人PC端、平板电脑端、手机端通过平台个人账号即可参与在线面对面研讨活动，过程中可以进行音视频及在线文字讨论，同时还可以接入安装有视频互动终端的录播课室进行同步互动。

互动以会议形式开展，具有合理的权限分配机制，主持人具有画面布局控制、主讲人发言权限分配等功能权限。互动过程中可以将整个互动画面以及单路的视频画面进行录制、截图。

主讲人可将本地PC信号、文件进行实时共享，支持多种格式的文件远程共享，包括word、ppt、pdf、JPEG、png等。

六、名校名师课堂

1、名校网络课堂

区内名校汇集了大量的优质教育资源，同时也可以生成具有高分享价值了名校优质教育资源，利用网络课堂的形式，使名校丰富的教育资源更多更广地扩散，让更多的学生受益，解决区域内教育平衡问题 。

2、名校资源与名校列表

平台可支持建设多种名校网络课堂，将名校优质资源进行归类整理，方便校内校外人员进行分享使用。

3、名校公开课

名校可将本校的资源规整创建名校公开课程，为区内学生开设针对性的课程系列资源形成课程目录，学生可报名参加公开课程学习，让学生更加方便选择所需课程和系统的掌握相关知识。

学生在学习过程中平台会记录个人的课程学习进度和学习历史。

4、名师课堂

学校名师是宝贵的教育人力资源，组织特级教师、教学名师开设网络课堂，形成更多更好的优质网络教育资源，探索网上教研活动的组织形态，使名师资源得到更大范围的共享，从而更大的发挥名师作用。

平台提供名师列表板块，用于名师风采展示和名师介绍。方便区内师生了解名师特色，可针对性的点击选择名师专辑进行学习。

平台为每位名师提供名师个人空间，用于名师个人资源的管理和分享，让名师与学生真正网络“面对面”。

学生可对名师分享的视频资源进行在线学习。

七、教师发展与提升

教育信息化十年发展规划（2011-2020年）在高校数字校园建设章节中指出，建设完善的信息发布、网络教学、知识共享、管理服务和校园文化生活服务等数字化平台，推进系统整合与数据共享。

持续推进并优化高校精品开放课程建设，促进科研成果转化为优质数字教育资源，实现科研与教学的互动和对接，积极开展基于项目的学习，推动教学内容和教学方法改革，促进人才培养模式创新。

针对教师教学技能的培训与提升，云平台提供如下的手段：

1、教学行为分析

云平台按照弗兰德斯教学理论，系统自动生成S-T教学行为曲线图，方便教师参照上述客观数据进行横向自我对比，调整自己的授课方式，同时可以纵向跟名优老师学习。

2、教学环节学习

教师点播视频资源时，可选择查看其它教师甚至是名优老师的教学环节设计，通过学习相关教学环节的设计及教学环节处理来提升自己的教授技能。

八、个人微课制作

为学校和老师提供专业个人微课录制工具，老师在带摄像头的PC安装《微课轻松录》，即可轻松完成微课录制。《微课轻松录》支持老师头像和课件PPT的实时展示，同时可接入高拍仪进行实物展示。

老师通过教学视频资源管理系统平台启动个人微课制作系统，个人微课制作系统画面可包括主讲画面、实物展示、课件、画中画等，画质高、题材丰富、控制便捷灵活，老师在录制过程中可根据需求自由切换录制画面，满足基本微课制作要求。

九、网络空间人人通

资源管理应用平台提供“个人空间”功能，师生可通过特定的实名用户账号登陆云平台，根据不同的权限设置进行操作。

教师可进行课程录制申请、管理录制视频、发表微课、参与各种评比活动等功能操作；

学生可利用个人空间进行针对性优课视频收藏、点评、下载等操作，推进网络学习空间人人通。

十、移动在线学习

针对多数人习惯于随时随地使用手头的移动设备进行视频浏览学习，资源管理应用平台已实现Windows、IOS、Android等跨平台访问，可在手机、平板电脑等移动设备通过浏览器进行访问学习。

为保证移动设备访问的稳定性和便捷性专门研发了教学应用平台手机APP客户端，在APP store等应用网站可进行免费下载。

       10.4 集中控制管理

       10.4.1 系统介绍

在管理中心部署一套集控管理系统，可通过集控管理系统对所有录播课室进行集中管理。

集控管理系统控制界面以凸显功能操作简易、便捷和专业为设计目标，界面既能同时浏览多路录播课室的直播图像，对某个课室的其它观看角度的摄像机和教学课件PPT图像也可有选择地同时浏览监看。

每个录播课室的直播图像，可方便地从录播课室列表中快速调出。

在操作界面中还可直观地从树状课室列表中监视录播课室系统的开机状况，同时可通过远程方式对每个录播课室系统进行包括开/关机、摄像机控制等远程操作。

录播管理中心为便于观看通常会设立大屏显示系统，管理平台为满足该需求，特设计了大屏图像切换功能，通过操作管理平台，即可随意地把录播课室的图像调至大屏显示。

        10.4.2 、场景应用

一、教学监督巡课

领导可以在其办公电脑上通过应用云平台远程进行巡课，实时查看各教室的上课实况，并且可以多角度的查看（包括老师全景、老师近景、学生全景、学生近景等），查看过程中可以对精彩环节或者事故片段进行本地录制和画面抓取。

二、教研听课

教研员可以远程实现“在线听课”，观看任意教室的上课实况，在听课过程中可以实时针对任一视点进行录像视频评论、语音识别评论、文字评论等；同时，教研员可以应用手中的移动设备（手机、平板）进行移动式“在线听课”。

三、管理员远程设备管理

管理员负责对所有录播教室内的设备进行管理，针对减轻管理员工作量，实现批量监控查看的需求，应用云平台为管理员提供了远程设备监管的功能，在其办公地点即可实现对所辖所有设备的开关机等。

       10.4.3、 管理功能

一、设备管理

区域性的录播系统所涉及的设备比较多，有前端录播课室的系统设备，包括录播主机、摄像机、跟踪主机、数字音频处理器等，在录播管理中心有各种应用的服务器，包括管理服务器、流媒体转发服务器、存储服务器等，对整个系统设备的管理是录播管理平台的任务，其任务大致分为：

平台支持将系统硬件设备进行同一管理，把相关录播设备、服务器等资源添加到平台，从而实现平台对这些设备、服务器登记管理。

录播区域可根据用户需求自由添加，实现对录播设备进行地域或行政区域划分管理。

可对已添加的录播区域进行修改和删除。

录播区域下属可再添加录播子区域。

在录播区域下添加录播设备和配置服务器。

录播设备的添加可实现单IP添加和IP段添加，即单设备添加和批量设备添加。

二、用户管理

录播系统管理平台的使用对象一般有二种，一种是具有一定专业能力的管理人员，负责对整个录播系统的管理操作，另一种教学活动需要的行政管理人员和教研人员，因此根据管理范围的不同，细分为系统管理员、普通管理员和普通用户，其用户权限分为：

系统管理员拥有所有权限。

普通管理员可添加普通用户，设置用户操作权限。对系统监控实现技术性操作。

普通用户，包括教学督导、教研员、领导可实现权限范围内的浏览操作，不同角色有适应相关应用的操作界面。