信息化条件下数字微格教学系统构建

杨辉

摘要：随着信息技术的飞速发展，数字化微格教学系统应运而生。对数字化微格教学系统构建及功能进行了阐述。微格教学是提高师范生教师教学技能的一种行之有效的手段。

关键词关键词：微格教学；网络；数字化

DOIDOI：10.11907/rjdk.161254

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）007007702

0引言

微格教学（Microteaching）又被称为“微观教学” 、“微型教学”、“小型教学”。它以现代教育理论为基础，利用先进的媒体信息技术，依据反馈原理和教学评价理论，通过对教学行为记录和研究，分阶段培训教师教学技能活动。1963年，斯坦福大学艾伦教授等人借助录像、录音设备和电教技术，对“角色扮演”（相当于我国师范生在教育实习前的试讲训练）进行改造，使其完善，最终形成了微格教学实践课程。我国在20世纪80年代初期引进这种教学方法。微格教学的特点就是“微”，即微型、片段、小步子，微格教学采取小组进行技能试讲实践，授课时间一般为10～20分钟，每个小组的人数控制在5～10名，有针对性地进行一种或两种特定的教学技能训练。微格教学对师范类人才的培养至关重要。

数字化微格教学系统将计算机技术、多媒体技术、网络技术、存储技术、音视频处理技术、压缩技术、通信传输技术等融为一体，并进行综合运用，构建出的一个以音视频录制、视频点播、实时监控等功能为一体的信息化系统。师范院校如何构建新型的微格教学系统以及实施微格教学模式，成为信息时代师范生教学技能培养的一个新课题。

1微格教学特点

1.1理论结合实践

将教育教学理论应用在实践教学环节，通过观摩示范、备课写教案、角色扮演等活动进行微格教学。

1.2目的明确，重点突出

由于微格试教训练中每个受训者所用的时间较短，分组后学生人数少，可以集中精力和时间训练常用的教学技能，训练目的更加明确具体。受训者在短期内训练一两个教学技能，可以把精力集中在需要掌握的知识重难点上。

1.3及时反馈

微课训练结束后，培训者可马上通过播放视频及时进行自我分析和相互评价，找出教学中存在的优缺点。

1.4自我反思，压力较小

微格教学使用的是视频录制技术，受训者可以作为第三者观察自己的教学活动，自我认识不足之处，受训者不会因为试教失败而产生不良心理反应。

2数字化微格教学系统职能

微格教学是以任务为驱动的教学实践活动，既可进行师范生的课堂教学技能训练，又能对在职教师教学技能提高起到积极作用。

2.1实践培训职能

可通过数字化微格教学系统传播最新的教育理论、教学模式及教学方法，培养和提高教学技能。

2.2教育教学职能

数字化微格教学系统实现了教学资源的共享，有利于提高学生参与实践教学的积极性和主动性，有利于实践教学信息的反馈和对教学实践的调控，为教师运用现代教育理论、教学模式、教学方法提供了很好的系统平台，有利于培养高素质的师范生。

2.3师生服务职能

该系统可以完成精品课程的前期录制、后期编辑、网络上传等工作，师生可以通过校园网进行网络VOD视频点播，收看优秀教师的授课视频和实践教学视频，对学校建设和优化教学资源库起到了重要作用。

3系统设计

数字化微格教学系统采用的是当前先进的数字化传输、数字化存储和网络应用方案，它由一个总控室（集控中心）和多个微格教室组成，是集网络、数字、多媒体、声音、视频、存储、传输等技术于一体的数字化网络系统，具有网络化、智能化、数字化、自动化、交互式可视化、个性化等特点，系统管理、操控简单，可满足师生的各种技能训练需求。教辅人员可通过系统辅助现场教学，对教学现场或视频录像进行观摩，对教学视频及课堂直播或录播进行控制管理。它明确了课堂教学的核心地位，提高了工作效率，改善了工作质量。系统由集控中心、数字化微格教室、教学视频中心3个子系统构成。

3.1集控中心

集控中心是数字化微格教室集中控制管理的应用平台，它具有远程辅助教学、设备运维管理、教学观摩、现场监控等功能，对各个微格教室整体运行进行管理。这些教室在集控中心的控制管理下协同工作，构成信息化教学环境。

集控中心在课堂教学过程中，实现了远程辅助教学。系统具有远程操控功能，比如远程接管微格教室设备、控制设备的操作，如开启关闭、播放暂停、设备切换等，还可对微格教室计算机进行远程桌面管理。教辅人员根据教师需求操作教学设备，即进行辅助授课。按照教师要求，将优秀教师的授课视频在全体、一组或多组、特定的微格教室内播放，实现示范教学的目的。

集控中心可对微格教室设备进行运维管理。管理人员将每间微格教室的设备在系统登记，系统可以自动记录微格教室设备的使用情况，管理人员按照类别对设备数量、使用次数、使用时间进行分析，得出各类教室使用率等基本数据。管理人员还可通过微格集控系统，对教室进行日常管理，包括开关机管理、教室分类管理、教室任务管理等。如开关机管理，管理者可事先输入微格教室相对应的课表，按照课表的时间要求，在上课前对微格教室内的教学设备启动，授课结束后，系统可将这些设备自动关闭。特定设备如投影机，可以设定电源延时切断时间。

集控中心还可进行教学现场监控和教学观摩活动。在试讲训练时，系统可以对多个教学现场进行观摩监控，集中或单独显示教学现场图像。系统还可对教学现场进行监控录制，录制优秀的教师示范课程或精品课程，并将其存储、管理，构建精品课程。

集控中心提高了学校教辅服务工作效率，扩大了教学服务管理范围，提升了微格教室运行管理的工作质量。

3.2数字化微格教室

本微格教学系统除具备摄像机、云台、云台控制器、话筒、计算机、投影机和屏幕这些设备外，还包含网络交换机、音频切换矩阵、视频切换矩阵、VGA切换矩阵、电源管理模块、多路红外设备控制、多路串行通讯设备控制等，能够全面满足教学需求。

数字化微格教室能实现多个教学场景的拍摄：教室教学场景、学生学习场景、电脑课件场景、多媒体设备场景、教师板书场景、教室全景。在对教师进行录像时，可以根据教学需要对场景进行切换，授课教师采用超声波和红外两种双重定位方式，确保教学全场景的录制。为了保护学校的知识产权，可在录制的视频中加入学校的标准等信息。为了更清晰得到音频和视频，本系统采用有源吊麦互动方案，采用空间智能定位方式，学生不需要作任何触发性操作，比如站立、举手等非常态化举动，即可实现学生场景的智能定位及音视频采集，最后将信号剪辑生成教学录像视频。

为了确保图像清晰，能在网上直播或点播，录制视频控制码流在400K以内，分辨率1 024×768，32bit真彩色，帧率25-30帧/s，录制输出格式为asf的单一标准流媒体格式。系统支持网络直播，学生可选择性收看，如校园网内的组播IE收视、跨网段的MediaPlay方式收视、网络课件式收视（视频+教学课件）。

本系统与集控中心、教学视频中心无缝对接，通过网络远程对微格教室进行管理，可将录制完成的视频自动上传到教学视频网站中。

3.3教学视频中心

教学视频中心集计算机技术、网络通讯技术、多媒体技术、数字压缩技术等现代高新技术于一体，为广大师生提供视频资源，帮助师生打破传统教学在时空上的限制，提高教学资源利用率。为师生提供实时点播、关键字搜索查询等服务，师生可以方便快捷地查找视频资源库中的相关信息，还可以对视频资源进行点评。

建立教学名师资源库，让学生有机会受益于名师，让更多的师生足不出户地观摩名师教学，体验名师的教学魅力。实现教师网络培训、网上教研和远程协作等功能，提高教师的科研效率和能力。

师生可对教学视频内容发表评论，让课堂交流有效地延伸到课外。可就教师的教学目标、教学仪态、教学方法、教学内容、教学过程和教学效果等内容进行全方位评价，这对教师技能的培养至关重要。

3.4系统环境部署

学生社团从级别上可分为校级社团和院级社团，对社团的操作包括社团创建、社团信息维护、社团注销、社团信息统计分析等，社团负责人在创建社团或修改社团信息时由管理员指定。校级管理员、院级管理员分别负责校、院两级社团的上述管理。

1.3社团成员管理业务

社团负责人负责所在社团成员管理，主要包括学生入团申请审批、成员信息维护等。

1.4社团活动管理业务

社团活动主要由社团负责人进行管理，主要包括本社团公告管理、活动创建及其信息维护、成员参加活动记录审核与统计等，但所创建的新活动需要相应级别的管理员审批后方可实施。

一般的社团成员功能包括申请入团、退团、查看社团介绍、个人社团活动情况查询等。

1.5移动端应用

鉴于移动应用日益广泛，许多学生依赖手机获取信息，本系统提供Android版APP，即时向社团成员推送社团活动信息，社团成员也可随时查看个人参加活动记录情况，了解个人第二课堂学分信息。

2系统设计

2.1基于RBAC的访问权限控制

RBAC（Role-Based Access Control，基于角色的访问控制）的基本思想是“用户—角色—权限”，由各级管理员根据用户岗位职责对权限进行注册，并为角色授予相应权限。社团管理机制具有内在性、系统性、自动性、可调性等特征，如学院辅导员、院级社联负责人都属于院级管理员角色，都具有院级管理员权限。基于RBAC的访问权限控制很好地体现了业务管理中岗位职责与权限的关系，且非常灵活，一个用户根据岗位职责可承担多个角色，并可通过动态指定角色实现动态授权。

2.2社团活动管理设计

社团的具体活动由相应的社团负责人创建（发起），然后由相应级别的管理员审批后方能实施。活动实施后，社团负责人要登记、审核参加本次活动的成员，严格第二课堂学分管理。

2.3第二课堂学分计算

通过在社团活动表中设计相应的二课学分字段来表示本次活动可得的二课学分，由于有些活动需参加多次才能计一个学分，所以该字段值可以为小数，如参加5次学术讲座才计一个学分，则此次学术讲座活动的学分为0.2。学生某时间段（如某学年）参加社团活动所得二课总学分按时间段查询学生参加活动记录表和活动表进行汇总即可。

2.4数据库设计

数据库采用MySQL 5.5，数据表主要有用户表、学生信息表、社团表、社团成员表、社团活动表、学生参加活动记录表等。主要数据表结构如9User_IDCHAR（6）外键，引用用户表中User_ID主键活动审批人ID10Exam_DateDATE审批日期11Exam_TextVARCHAR（100）审批意见3系统实现

系统基于JSP实现，采用B/S三层架构，可最大限度保证数据的唯一性和安全性。数据库采用MySQL 5.5，并提供了Android版的移动端APP，可以实时推送社团活动公告等信息。

3.1系统框架

系统采用了MVC框架的设计模式，强制性地使系统的输入、处理和输出分开，程序被分成3个核心部件：模型、视图、控制器，它们各自处理自己的任务，如图2所示。采用MVC分层有助于管理复杂的应用程序，可以在一个时间内专门关注其中一个方面，实现各模块间的高内聚低耦合，也让后期测试更加容易；同时也简化了分组开发，不同的开发人员可同时对视图、控制器逻辑和业务逻辑的不同部分进行开发。

系统采用Struts2框架，Struts是世界最早的MVC框架，也是全世界应用最方便的MVC框架，技术相对成熟，因此本系统采用Struts2作为MVC框架。

系统采用Tomcat服务器，Tomcat与Java结合得最好，是Oracle官方推荐的JSP服务器，并且Tomcat是开源的Web服务器，其经过长时间的发展，具有良好的性能及稳定性。

3.2数据并发访问管理

数据库系统的一个明显特点是多个用户共享数据库资源，但如果没有锁定且多个用户同时访问一个数据库，则当他们同时使用相同的数据时可能会发生问题，即由于并发操作带来的数据不一致性问题：丢失数据修改、读“脏”数据、不可重复读、产生幽灵数据等。

本系统使用Synchronized关键字对数据表的更新操作方法加对象锁，使同一时刻最多只有一个线程可以访问相关数据表，从而保证数据的正确性和一致性。例如，对社团活动表（Activity）的更新操作方法定义如下：

3.3移动端消息推送

目前有多个第三方移动推送服务平台，多数都支持Android和iOS移动端消息推送，本系统采用百度“云推送”消息传递和通知服务实现移动端消息推送，百度“云推送”是一站式APP信息推送平台，为企业和开发者提供消息推送服务，开发者可以通过“云推送”向用户精准推送通知和自定义消息。

应用百度“云推送”的具体步骤为：首先在百度开发者中心创建项目，获取API key，然后下载云推送客户端SDK，将SDK中libs中的jar和so文件夹拷贝到新建项目中；修改manifest中application的值为com.baidu.frontia.FrontiaApplication，并添加相应权限：android.permission.INTERNET、android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE、android.permission.READ_PHONE_STATE等；再自己实现一个Receiver，用来接收Push消息、接口调用回调以及通知点击事件。

4结语

系统提供了高校社团统一管理平台，采用RBAC权限控制模型实现了灵活的访问控制，特别是提供了社团活动的二课学分计算功能。某高校试用反馈表明，该系统在社团管理统一性、信息资源共享性、管理规范性和效率上都有不同程度的提高，移动端APP也提高了学生用户体验。但限于管理体制，实际应用中也存在一些问题，如不能与现有学生学籍管理系统等相关系统进行有效融合，难以实现跨校社团管理等，这些都需要深化管理体制改革才能得到有效解决。

参考文献：

史洪存，孙政高.高校大学生社团资源整合发展的思考[J].思想理论教育研究，2010（5）：132133.

李新瑾，张丽华.高校学生社团管理机制的制订与创新[J].广西青年干部学院学报，2010（2）：3644.

倪东英，张晓丽.基于RBAC的用户权限管理的设计与实现[J].济南大学学报：自然科学版，2010（2）：167171.

刘大伟，张光明.基于B/S的敞开式变电站校验软件设计与应用[J].山东建筑大学学报，2013（1）：7881.