基于云计算的数字微格教学系统建设

杨军胜，张德明，龙金菊

（ 铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300 ）

基于云计算的数字微格教学系统建设

杨军胜，张德明，龙金菊

（ 铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300 ）

随着科学技术的发展，网络资源的不断丰富，数字新媒体技术得到了突破性进展。本文主要探讨在新技术环境下数字微格教学系统的建设与管理。讨论了充分利用云计算技术，以模块化建设，大量集成软硬件设备，满足系统的灵活性，扩展性与兼容性，建设一套多功能、多系统的综合数字微格教学系统。

云计算； 网络化； 数字微格教学

1.数字微格教学系统概述

微格教学（Micro teaching）又叫录像反馈教学，被称为“微型教学”、“小型教学”。微格教学是指在有限的时间和空间内，利用现代多媒体、视频录制等设备，帮助被培训者训练某一技能、技巧的教学方法。它是一个可控的实践系统，利用这个系统可使培训者有可能集中解决某一特定技能的教学行为，或在有控制的条件下进行学习。是构建在教育教学理论、传播理论、视听理论和现代技术的基础上，该系统是训练教师教学技能的一种较为先进的教学方法。

数字化微格教学系统采用当前先进的数字化传输、存储和应用方案，整个系统方案由总控室和多个微格室组成。该系统建成后，将会成为集数字微格教学、精品课程录播系统，远程教育录播系统、网络视频会议系统、网络视频直播和点播系统、影音编辑与制作系统、多媒体资源云存储系统为一体的现代综合云网络数字系统。

2.传统微格教学系统的结构与缺陷

传统微格系统结构如图1，主要由三个部分构成：主控系统、客服系统与配套的音视频系统。由图一可以看出，这是一个封闭型的孤立系统，有着流程简单，便于操作，需要管理人员少等优点。

随着教育的发展，首先是“学生主体”这一新教育理念与“翻转课堂”这一新教学模式的出现，传统微格系统暴露出它的极大的局限性，这些局限性主要都是由于它的封闭性和孤立性产生的。

（1）交互性只局限在封闭系统内进行，难以扩展交互领域与范围。

（2）功能拓展较难，设备利用率低。

（3）缺乏外延性，难以形成教育教学资源的有效整合。

（4）难以满足新的教育理念和新的教学模式。

由于这些缺陷，云计算网络下的数字微格教学系统也就应运而生。

图1 传统微格系统结构

图2 云计算数字微格教学系统

3.云计算网络技术功能及特点

云计算是近几年兴起的一种网络应用模式。云计算是指服务的交互和使用模式, 是完全建立在可自我维护和管理的虚拟资源层上的。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，它具有超大规模、虚拟化、安全性等独特功效。其特点有计算资源集成提高设备计算能力，软硬件相互隔离减少设备依赖性，分布式数据中心保证系统容灾能力，虚拟资源池为用户提供弹性服务，平台模块化设计体现超大规模，虚拟化，共享性，可扩展性云存储技术等。

4. 云计算数字微格教学系统

数字微格教学系统是高校实践教学基地建设的重要组成部分，也是数字化管理校园的重要组成部分。如下面图二所示，它是一个开放型、扩展型系统，以多媒体课堂教学为基础，通过微格教学录制

系统、评课系统、反馈系统、交互系统、教学管理系统、多媒体资源云存储系统等几部分的协同作业。构建起集多媒体教学、交互教学、资源管理、教学评价、网络视频直播和点播系统于一体的教育教学应用系统，教师教育技能训练中心，网络视频云存储系统。

4.1.云计算数字微格教学系统结构

主控室是整个系统的核心，能对每间小微格进行集中管理、控制，并考虑了今后的扩展需要；每间微格教室安装了计算机、高清摄像机、液晶电视、拾音系统等设备，除了在主控室能进行集中的录像外，每间微格都能自己在本教室进行录像、回放、点评。其中，根据需要，可以建设一间或者两间大微格教室，利用微格教室的智能跟踪系统，高清摄像头，导播机，录播机，编辑机等，减少设备的重复投入和闲置，节约资源与成本，同时满足与视频相关的多种用途，具有视频传输网络智能化、系统集成化、用户管理智能化、视频资源管理云存储网络化。

4.2.云计算数字微格教学系统功能模块建设

焚烧炉燃烧调整相关设备全部受控于ACC系统，包括推料器速度控制、炉排速度控制、一次风配风控制、二次风配风控制等［3］。

（1）集中管理、控制功能模块：微格教学系统采用先进的网络控制方式，主控室能集中管理，观看到各个微格教室的使用情况，可以分别对各个教室的摄像机进行推拉、变焦和云台操作，使记录的视频更加灵活、真实、有效。通过网络远程实时同步采集教师的图像、声音、教师计算机屏幕内容，同步生成流媒体视频。

（2）微格训练，互动教学功能模块：支持微格点评方式，可实时点评、互评、文字交流、实时打分。实现中控室与微格教室一对一或一对多的交互微格教学，及时反馈评价，分析问题，解决问题，进行自我评价和自我纠正。

（3）客观、全面的及时反馈评价功能模块：微格教室的主要优势就在于它的功能。能实时反馈，学生评价，教师点评，双向交流，可以进行面对面交流，也可以通过网络实现双向交流，这样，受训成本、时间、范围和效率可大大提高。教师在线实时观看视频或在回放过程中，在线打分，结束后，自动进行技能分数汇总，生成并存储文档。

5. 云计算数字微格教学系统的扩展性与兼容性模块建设

5.1.数字视频录播与点播模块建设

数字视频录播与点播模块，该模块是采用先进的视频云计算技术，通过虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化。是通过类似于ParallelsDesktop、VMware软件将一台服务器分成多个虚拟机，使CPU、内存和带宽达到最高的利用率。也可通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将流媒体内容上传到中心节点服务，也可分享到各“边缘”节点或虚拟节点，实现云服务功能。从而解决用户访问量大、对骨干网带来拥塞等问题，提高用户访问流媒体的范围和响应速度。采用国际较先经的内容混合优化技术，并支持不同码流的多种媒体格式，分发在云服务器设备上进行混合部署，极大地节省了服务器群资源优化。

视频录播与点播采用智能权限管理，可以控制用户、在何地、在何时、可以访问何种资源，保证资源安全性。客户端具有多种格式文件上传和下载功能，可以通过互联网方式进行远程资料源的上传与下载。

5.2.数字微格教学系统中视频云存储兼容性模块建设

在现代网络技术的快速发展下，网络资源数字化，高清化，多媒体化的应用中，对视频有着更高的要求，视频资源的存储和传播是很多高校的瓶颈，这样我们在建设数字微格教学系统的同时，综合分析，全面考虑。在进行系统设计构造的过程中，坚持统一构思、统一设计、模块化构造、扩展方便、分步实施的设计理念，同时满足多系统，多平台的存储功能，兼容远程教育系统，精品课程录播系统，视频会议等。同时考虑学校以后的扩展需求，形成一个层次建设性的微格教学管理系统。

为充分利用网络技术，智能一卡通由教务管理系统、学籍档案管理系统、消费管理系统等组成的现代化智能一卡通系统。在数字微格教学系统中，其视频服务的架构，应满足云存储的扩展平台，满足视频资源的统一管理和利用。

5.3.数字微格教学系统中云计算网络扩展性模块建设

通过构建基于云计算的网络数字化微格教学系统，对师范生开展教学技能培训，有效推动了校园信息化的建设，创造了合作交流与优质的教学资源的共建共享平台，有效地提升了微格教学设备的利用率与综合性能，促进了微格教学理论和应用水平的提高。

数字视频录播与点播系统是基于IP网络的纯软件多媒体实时远程互动系统。充分利用现有的微格教学系统中的高清摄像头，视频服务器，网络服务器等设备，同时满足如下几个系统的应用。智能跟踪系统：是采用先进的空间图像跟踪技术，可对教室的主体目标进行跟踪，自动推拉，智能切换，保证跟踪效果与人工拍摄水准媲美。整个跟踪过程连续、稳定、匀滑，画面清晰稳定。远程教育录播系统：该系统可以通过数字微格大教室，对其进行视频的录播和转播来满足远程录播系统，不需要设备的再次投入，能直接进行网络直播和点播，数字微格教学系统其中的功能可满足。视频会议系统：充分利用数字微格教学系统中的大，中，小微格教室，进行开展不同需要的视频会议，同时实现网络直播和点播功能。精品课程数字录播系统：在数字微格教室建设时，可选择一间大的教室，重点建设，根据精品课程教室的要求，建设智能化多媒体，多功能的精品微格教室，采用固定式课程录播工作站，扩展探测、跟踪、定位、智能策略等模块实现。采用智能跟踪技术，灵活准确的调度现场的摄像机、拾音器等采集设备，实现课堂无干扰、无控制、无人值守的精品课程全自动智能录播系统。

根据实际需要，设计功能，综合分析利用，在建设数字微格教学系统的同时，综合考虑，一套系统，多种功能，多种用途，高效率，低成本，智能化工程，全方位建设现代数字云计算机中心。其扩展性为网络平台必须适应云计算发展，兼顾扩展性和兼容性，能接入新云计算中心、新终端，移动端，高速全方位提供服务。满足不同终端的需求、接入方便快捷，使范围最大化，降低、可控，简化对终端的要求，实现有线与无线网络的全覆盖。目前，云计算数据中心典型架构均为千兆接入，万兆核心的扁平化网络结构。

6.结语

在数字微格教学系统的设计和建设时，不能只孤立地考虑微格教学系统，应考虑系统的开放性与扩展性，包括新技术、新平台、网络化、虚拟化以及高效率、高带宽、云计算、兼容性、功能与应用扩展性等特点，从而构建一个多平台、多服务、智能化的数字微格教学系统。

[1] 叶谷平.基于云计算的网络数字化微格教学系统研究[J].现代教育技术，2013，（7）：67-71.

[2] 俞树文.基于网络的数字化微格教学系统的建设，现代教育技术[J].2007，（9）：102-104.

[3] 张子石.智能化数字微格教学信息管理系统的设计与实现[J].中国教育技术装备，2014，（2）：7-11.

[4] 王佳隽.云计算技术发展分析及其应用探讨[J].计算机工程与设计，2010，（20）：4404-4408.

[5] 罗军舟.云计算：体系架构与关键技术[J].通信学报，2011，32（7）：3-8.

The Construction of Digital Micro Teaching System Based on the Cloud Computing

YANG Junsheng, ZHANG Deming, LONG Jinju
(School of Data Sciences, Tongren University, Tongren,Guizhou 554300,China)

With the development of science and technology, the network resources are constantly enriched, the new media technology has been a breakthrough in the progress of. This paper focuses on the construction and management of digital micro teaching system under the new technological environment. Take full advantage of cloud computing technology, according to the modular construction, a large number of integrated software and hardware equipment, meet the system's flexibility, extended and compatibility, building a set of multi-function, multi system integrated digital microteaching system.

cloud computing, network, digital Microteaching

TP301

A

1673-9639 (2016) 04-0074-04

（责任编辑 田 波）（责任校对 毛 志）

2016-02-20

贵州省教育厅高校人文社会科学研究自筹经费项目“新环境下的微格教学”（2015zc169）。

杨军胜（1981-），男，贵州铜仁人，实验师，本科，研究方向：现代教育技术。张德明（1957-），男，贵州铜仁人，高级实验师，研究方向：微格教学、教学技能训练。龙金菊（1982-），女，贵州铜仁人，讲师，研究方向：教学技能训练、政治学理论。