基于高校教学特点的课堂录播系统设计研究

☆宋楚杰 李惠莹

（沈阳师范大学教育技术学院，辽宁沈阳 110034）

一、课堂录播系统的概述

（一）录播系统概念

自动录播系统是集成计算机、视音频设备和其它相关设备的系统，其核心功能是在教学过程中对教师、学生、黑板或白板、多媒体课件、视频展台等教学活动的相关信息实时动态采集、合成、压缩、记录和同步提供网络服务，以实现网络直播、点播，或后期集成、编辑。[1]

（二）录播系统基本特征

课堂录播系统是针对课程录制的一种录播系统，其基本特征应该包括以下几点。

1.摄像自动跟踪功能

教师摄像机一般采用一台具有旋转圆台的高性能球形摄像机，吊挂在教室后面中部位置，跟踪拍摄教师讲课的全部场景，并能确保教师始终处于画面的中心位置。学生摄像机一般安装在黑板上方，通过旋转云台拍摄学生与教师互动教学的全部场景。

2.远程控制摄像机拍摄功能

导播平台远程点击视频相应位置，云台便会以点击的位置为中心，自动移动到此位置拍摄画面。

3.场景预置切换功能

系统预先设置多种取景模式，如：全景、中景、特写的拍摄范围，鼠标点击相应模式操纵变焦范围。

4.多种录制模式

系统可以选择单流或多流模式进行录制。单流录制模式指多路视频及VGA信号整合成一路视频进行录制，观看端显示的一路视频画面内容不但支持多路视频、VGA信号的切换显示，而且支持画中画、单流多画面等各种显示模式，并可在各种显示模式间无缝切换。多流录播模式指多路视频及VGA信号同步录播生成一个独立文件，每一路录制的视频都是完整的，编辑软件在后期可以把其中任意一路视频导出，并且各路视频之间没有画面覆盖的情况，能够保留最完整的素材资料。

5.一键式中控系统

实现中央控制系统与录播设备的对接，能实现一键式自动录制并能同意管理所有媒体设备。教师上课时轻按录制按钮，系统便开始自动录制；下课时教师再轻按面板挺值按钮，教学录像即录制完成。[2]

6.自动添加片头/片尾功能

系统将会为视频文件添加片头、片尾信息，片尾一般包括课程名称、教师信息及包括结束标志的背景图片，信息持续时间可以自行调节，一般5秒至15秒不等。

7.自动编辑功能

自动编辑功能是按讲课的时间顺序，自动剪接成3种类型摄像机的画面和插入多媒体电子课件等内容，自动生成实时播出、电影模式、3分屏模式的音视频资料。整个过程无需人工干预，由自动编辑机完成。

8.自动生成视频文件功能

多路视音频文件通过自动采集、编码后生成视频文件。视频文件可以是基于本机播放的文件格式，如：mpeg、rm等文件格式，也可以是基于网络播放的流媒体文件格式，如：wmv、asf等文件格式。[3]

9.实时直播

使用单播或组播方式可以将现场视音频、VGA信号通过网络进行实时直播。收看端不需要安装任何插件，使用IE浏览器打开服务器地址即可观看。

10.在线点播功能

录播主机内置点播服务器，经过授权的终端用户通过IE浏览器登录到录播主机即可观看。

11.文件索引功能

系统播放平台具有强大的录制课件搜索功能，可按教师、授课内容、名称或者关键字搜索录制视频。

12.远程管理功能

管理员无需亲临现场便可实现对录播系统的远程开关机。只需使用IE浏览器登录录播系统即可实现对其的全面管理，包括全自动录播参数设置、直播管理、点播管理、用户管理、资源管理等。

二、现有录播系统存在的主要问题

目前，市场上流行的课堂录播系统种类繁多、功能各异、价格不菲，对应很多的使用者。高校在选择录播系统时也存在一些盲目性，所以，在实际应用中存在一些问题。主要表现在以下方面。

（一）使用者不认可操作方式

不同的课堂录播系统采用不同的操作方式和操作界面，会导致授课教师不习惯或者不满意操作方式，从而影响教学效果。

（二）录制效果不理想

教师是教学课堂的主体，在课程教学中担当重要的角色，在录制教师画面时经常会出现两种情况：一种是由于教师摄像头安装及设定的原因，导致教师画面出现倾斜的现象；另一种情况是因为教师授课活动范围相对较大，教师可能会进行板书、互动等活动，教师位置不确定，所以，要求摄像头在短时间内更换角度，摇摆拍摄，在这样的情况下，画面出现模糊、晃动等不良效果。[4]

（三）画面切换

教师画面和课件画面的切换是通过鼠标点击相关操作或者移动鼠标完成，这样就会出现鼠标的意外触碰导致错误内容的显示，甚至还会出现鼠标的操作无法触发相应的事件。

（四）后台管理不方便

除了教师的因素外，录播系统的管理维护人员的行为也应该考虑在内。各高校对教育技术人员的配备及人员相应的技术特点不一样，各相关单位的管理模式不一样，会使管理人员对现有录播系统的管理及维护感觉不方便。

（五）系统管理不足

有些录播系统管理功能有欠缺，如：不支持网络化管理，不支持基于课表的管理，等等。

以上种种问题的出现，原因是由于没有针对性地设计录播系统，在高校使用中由于学科的不同、课程特点不同、教师授课习惯不同，以及授课的教室环境不同，都会使录播系统在应用过程中产生问题。因此，在高校录播系统的使用中应该遵循高校教学的特点，进行详细的分析，采用合适的设计，开发出适应性强的产品。

三、高校教学特点分析

用户在选择系统时首先应该知道自己需要什么，根据自身的特点和需求有选择性地去挑选才会是最适合的。所以，在高校教学应用中，选择录播系统必须得对高校教学全面分析，要充分考虑各高校、各学科以及各位授课教师和课程互动等因素。本文将把课程分为公共课和基础课两部分，对教学中的教学环境和教学活动两要素进行分析。

（一）教学环境分析

教学环境包括空间大小、教室光线、人员数量、座位分布情况。

1.教学环境分析

根据教学课程以及学科的不同，会安排不同的教室。基础课大多会安排小教室，以小班级授课形式进行教学。公共课程则会选择空间能够容纳几个班级学生的大教室。

2.教学活动分析

班级授课过程中，教师会选择板书，也会进行多媒体课件的操作。在板书时，教室内的光线应通透，板书必须清晰可见，即使阴雨天气，开启日光灯也足以记录板书内容。当播放多媒体课件时，教室需要拉上窗帘阻挡室外光线导致的课件灰暗情况，配以部分照明灯，以保证教室的光线明亮。

3.人员数量

公共课的上课学生数量一般为200人左右，座位是自由选择并且分散的，大多的学生会选择坐在偏后排的位置，相比后排，前排人员较少。小教室承载人数为40至80不等，座位不固定且分布均匀。

（二）教学活动分析

教学活动是高校教学的主体，在分析高校教学特点时必须考虑在内，教学活动以教学资源呈现方式和活动范围以及师生互动情况为主。

1.呈现方式

根据教学课程的不同，选择的教学资源呈现方式也不一样。大多数教师上公共课喜欢用PPT，板书使用较少。而在讲授基础课时，教师则更喜好利用板书来详细进行教学内容的诠释，PPT只是用于辅助板书帮助学生理解。

2.教师活动范围、大小

教师的活动范围是不固定的，通常来说，基础课程的小教室空间较小，教师一般会走到学生中间教学，而公共课因为课程和人员等原因，教师的活动范围会相对较小，只在讲台简单移动。

3.师生互动

师生互动也有两种不同的情况，基础课程由于学科的专业性，教师会侧重于和学生面对面地交流和讨论，但在公共课的环境中，教师一般以个人讲授为主，交流互动为辅。

以上针对高校教学中的诸多因素进行分析，从公共课和基础课两方面对教学环境和教学活动进行了分析，在进行录播系统的设计时要基于以上的分析，设计出合理、高效率的系统。

四、课堂录播系统的系统分析以及设计

根据以上的分析，得出了课堂录播系统的基本功能模块。但是在真正的使用中，应根据特点的不同设计出满足不同需要的课堂录播系统（如图1）。

图1 课堂录播系统的基本架构图

多路摄像机、音频、VGA信号模块通过自动识别定位模块控制某一路摄像启动拍摄，此路采集信息传给采集编辑模块。采集编辑模块把视频、音频以及计算机信号进行采集并且数字化编辑，从而形成流媒体。直播录制模块配合网络媒体服务对流媒体进行直播，并可同时进行录制生成流媒体文件。生成文件模块把流媒体保存在存储设备中并生成文件，作为系统数据的一部分。系统管理模块是把生成的流媒体文件进行保存管理，或者进行其他操作。

图1所示的是课堂录播系统的基本架构，为了满足不同的需求，每个构件根据需求分析其设计及功能会有所不同。为了满足需求的差异性，系统在进行设计时必须充分考虑模块化，并可进行智能化的组合。

（一）公共课课堂录播系统的设计

根据上述的教学特点分析可知：公共课都是选择大教室环境下的授课形式，其授课内容主要通过PPT文档、计算机操作来展示，而教师的活动范围比较小，并且师生互动很少，因此，可以采用如图2所示的架构设计。

图2 公共课课堂录播系统架构设计

录播系统根据需求不同做了设计：录播信息来源于多路摄像机、音频以及VGA信号，智能定位采用超声波定位技术，教师采用无线麦克获取音频信号，当操作PPT文档时触发鼠标切换采集VGA信号。这些录播信息都通过切换控制获取及时的信息，经过自动编辑后生成流媒体文件。文件存储到本地系统的同时传送到了网络教学平台。以上设计基本满足了公共课录播系统的需求。

（二）基础课课堂录播系统的设计

根据基础课的教学特点构建了如图3所示的录播系统架构设计。

图3 基础课课堂录播系统架构设计

由于基础课上教师的授课方式以讲授和互动为主，所以，视频采集采用图像识别技术，由跟踪模块获取教师位置，从而确定云台摄像机转动及自动对焦。教师和学生通过无线麦克以及吊麦来接收音频信号。VGA信息仍然通过触发鼠标切换完成拍摄。这些信息源经过采集编码后，进行录制和直播，直播的流媒体信号实时发布到视频网络直播系统，同时，录制生成的流媒体文件保存到本地系统管理。

通过以上的需求分析设计，我们可以得知，在针对不同教学特点的情况下，需求差异是很大的。在选购课堂录播系统时，必须考虑到课程之间的差异性，在系统设计时采用模块化设计，各模块易于组合以完成不同需求的目标。

五、结束语

录播系统是现代教学媒体之一，是教学内容的主要载体，是辅助教师教学工作的有力工具，它和教师承担着共同的教学目标。[5]随着新技术的不断涌入及使用者的需求差异，课堂录播系统还需要不断地发展技术，达到教学信息传递和教学媒体使用效益的最佳化。

[1]张飞碧.全自动智能录播系统的架构分析[J].中国电化教育,2008,(5):104-108.

[2]邓文新.录播系统在精品课程教学录像中的应用研究[J].中国电化教育，2008,(5):101-103.

[3]宋建功,张冀中.课堂录播系统的研究与应用[J].现代教育技术,2010,(8):46.

[4]李燕.多媒体录播系统在高校精品课程建设中的应用研究[D].上海:华东师范大学,2011,(3):45-46.

[5]朱京曦.教学媒体理论与实践[M].北京:北京师范大学,2006.