数字技术的微格教学

陈小民

[摘 要]:数字技术在微格教学的应用已成为趋势,本文就其数字系统构成结构、数字环境和模拟环境的比较进行了阐述。

[关键词]:微格教学 流媒体 比较

微格教学1963年起源于美国斯坦福大学,借助于声像技术对教学行为进行记录和研究。也称之为“微型教学”、“小型教学”等等,上世纪80年代中后期引入我国。主要针对于师范类专业的学生。以教育学、心理学理论为基础,摄录为手段,训练学生掌握授课技能和技巧,在一定的时间段完成授课环节,同时声像记录。训练结束后,可通过回放声响记录,反复多次的观看自己的授课过程,并在指导教师按照评价体系进行点评,找出授课过程中存在的问题,提高教学技能,加快了师范类学生教学技能的形成。

随着信息技术、数字技术的迅速发展,微格教学硬件环境也在向数字领域迈进。通过网络、流媒体等手段将微格教学的效率有了很大的提升,也产生非常大的变化。依托于校园网上的微格教学将这一教学方式延伸到校园的各个网络终端。

一、数字环境的微格教学

从宏观上来看,跟传统的模拟环境并无多大区别,只不过是将录像机(模拟)换成了计算机,但其核心本质却产生了质的变化。数字技术的介入,从记录形式、操作方式、回放等等都有很大的变化。

1.系统拓扑图

2.教室环境

视频摄像采用三台摄像机,分别为主摄像机、全景摄像机、学生摄像机。

主摄像机的功能主要拍摄和跟踪授课者,它所表现的是授课者的精神面貌、板书及细节部分

全景摄像机的功能为授课的整个环境,包括授课者的体态仪表及对整个授课环节的把握。同时为镜头之间的切换提供过渡。

学生摄像机的功能摄取听课者的反应,在互动环节提供回答问题同学的图像。

音频拾取采用数字界面话筒,在一定的区域范围内,均能拾取到清晰的声音。

3.控制环境,由云台控制器、视频切换台、流媒体计算机组成

云台控制器和视频切换台跟模拟环境基本相同。云台对摄像机进行变焦、聚焦、光圈等控制(如有条件最好使用数字自动跟踪摄像机)。视频切换台对视频信号进行处理同时编辑合成,一路提供监视画面,另一路提供流媒体计算机记录。

流媒体计算机是整个数字微格教学系统的核心,它将所接收的视频信号进行相应的编码,可根据使用者不同的需求,选择对应的码率和格式,确定图像的清晰度,并记录在本地硬盘上。录制开始前对授课者将要录制的课程指定文件保存路径同时进行文件名的命名。录制完成后通过计算机在校园网进行上传,上传至网站供点评教师随时调用。

4.记录格式

AVI格式:它的英文全称为Audio Video Interleaved。是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。运动图像和伴音数据是以交织的方式存储,并独立于硬件设备。视窗大小或分辨率可按4∶3的比例随意调整:大到全屏720×576,小到160×120甚至更低。帧率也可以调整,而且与数据量成正比。

MPEG-4格式:MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写,是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的,它可利用很窄的带度,通过帧重建技术,压缩和传输数据,以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。

H.264格式:是一种新型的视频编码格式,它是目前MPEG-4标准所定义的最新、技术含量最高的视频编码格式之一。H.264的优点在于更高的数据压缩比,在同等的图像质量条件下,H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2~3倍,比MPEG-4高1.5~2倍,在MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时,H.264只需要1Mbps~2Mbps的传输速率。技术优越性很明显。

以上三种格式比较常用,大多播放软件都能够支持。AVI格式图像质量好,但体积过于庞大。H.264格式体积小传输快。根据需要合理选用。

5.点评环境

保留模拟环境点评教室,回放设备为计算机并连接校园网,点评教师进入网站调取点评授课声像资料。网络的介入点评环境也在发生变化,多媒体网络教室、教师备课室等都可以进行点评。

二、数字环境与模拟环境的比较

1.载体比较。模拟条件下的信息记录主要是录像带,形式单一,清晰度不高,保存时间受限制,复制性差。保存条件要求高,占用校舍,随着年限的增加录像带同时也在不停的增长,检索不便工作量大,需设专人管理。数字条件下载体的多样性,硬盘、网站、移动储存设备等等。图像质量可调,复制性强。刻录在光盘上,在一般环境下就可以长期保持,物理体积小。特别是在检索环节效率提高很大,不论是精确查找还是模糊查询,在计算机上都能实现方便、快捷、准确,管理有序。

2.回放比较。数字录像、数字传输省掉了录像带的物理传送和录像带的装载、倒带等许多步骤。回放图像减少了因操作步骤多而占用的时间,并且操作简单。线性播放是模拟的特点,一盘带只能按录制顺序回放。非线性播放是数字技术的特点,可以像模拟的顺序回放,也可以跳跃回放,在校园网的任意终端均可实现回放,回放的时间和地点也更加灵活,同时打破了区域限制。

3.封闭与开放比较。点评环节是提高授课技能的关键,模拟环境只能在指定的教室进行,是一个相对较为封闭的环境,同学与同学之间、系与系之间、指导教师和非指导教师之间的交流和互评受到很大的限制。而在数字环境完全是开放的,参与其中的人不在局限于本组、本班、本系的学生和教师,由于地点和时间的灵活性,既可以是代课教师点评,也可以是学校的其他教师点评。既可以单独点评也可以集体点评。学生还可以通过网络平台相互之间交流学习,点播或下载其他系部的授课录像观摩学习,提高授课水平。

4.信息反馈比较。以前的信息反馈只能通过口授或书面的形式来了解微格教学的实施情况,反馈信息不及时,缺乏第一手资料。现在学校的相关管理部门可以随时在网络上调取学生授课的录像实况,了解教学中存在的问题,掌握有关的信息。由被动接受信息到主动收集信息,为科学、合理地制订教学计划提供依据。

5.经济性比较。数字系统是在原模拟系统的基础上改造而来,仅更换录像部分。目前流行配置的计算机加入流媒体卡即可成为流媒体计算机,同时可对多路视频(含音频)信号进行处理。以四路为例,将几个教室的控制和录制集中起来,一台计算机就可以代替四台录像机工作,投资少、见效大。模拟录像是用录像带记录图像,微格教学的使用量一年少说也需几百盘才能满足学生授课的需求。数字威格系统几乎没有什么消耗材料节约了这部分资金。使用成本数字系统低于模拟系统,大家知道录像机的磁鼓使用是有时间限制的,更换的价格也较高,教学录像机高频次、长时间的使用维护保养也在发生着费用,整体的使用寿命也相对较短。流媒体计算机很好的解决了这一问题。从经济性而言数字系统的优势非常明显。

总之,数字环境下的微格教学从诸多方面凸显出很多的优势。作为新的一种技术手段,硬件环境和软件环境的相互补充才能更好地发挥作用。随着新技术的不断出现,微格教学应用新技术的领域将会不断扩展。

参考文献:

[1]孙立人.微格教学理论与实践研究.北京:科学出版社, 1999.

[2]田文华.微格教学基本教程.武汉工业大学出版社, 2003.

[3]杨帐宏.教育实践研究.浙江教育出版社,1998.