基于云教室的信息技术应用创新设计与实践思考*

张 鹏

（新疆广播电视大学 信息处，新疆 乌鲁木齐 830049）

2010年7月29日，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010 - 2020年）》正式发布。该纲要明确提出了“优先发展，育人为本，改革创新，促进公平，提高质量”的工作方针，并提出了“构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互联网”等教育信息化的发展任务①。在此纲要的指引下，2013年2月，国家开放大学（以下简称“国开”）正式启动云教室建设项目。

作为信息技术在远程教育领域的应用典范，国家开放大学云教室是现代信息技术与教育技术的高度融合产物。它由双向视频系统、远程监控系统、无线投屏系统、智能交互桌面等多种现代化设备组成，具有在线面授教学、远程实时教学、课程实时录播、网络直播教学、视频会议、远程面试与答辩等功能。同时也为学习者提供了多终端学习、以学习者为中心的教学互动、教学内容直观性等全方位学习体验。

一、云教室建设意义

国家开放大学云教室的建设旨在深入研究、探索和实践先进信息技术在远程教育中的应用，改变了广播电视大学传统教学模式。在已初步实现教学管理过程现代化的基础上，进一步实现课堂教学活动的现代化，实现学、测、考、监一体化，促进教学改革，改善学习者的学习体验，提升教学效率。其建设过程必然是一个探索实现现代科技与教育的深度融合的过程②。

云教室的建设可有效解决远程教育教学环节中存在的师资力量不均衡、教学实时性、互动性不高等问题，有利于促进教学资源共享、构建跨地域学习小组、组织丰富多样的远程教育教学活动等教育教学模式改革，为学习者提供更为优质的教学环境，为促进现代远程教育的发展提供强有力的技术保障。

二、基于云教室的信息技术应用创新设计与实践思考

新疆电大作为国开云教室建设第一期试点单位，自2013年下半年正式投入使用以来，对教师以及技术管理人员进行了多次培训工作。通过组织开展云教室各类教学活动，使教师逐渐适应了云教室教学环境，并从中积累了丰富的云教室教学经验，同时也对云教室的教学环境和教学模式提出了更高的技术需求。

作为信息技术融合的云教室，其建设离不开对信息技术应用创新的研究。所谓信息技术应用创新通常可理解为新信息技术的应用与信息技术的新应用。新信息技术应用一般来说是指通过采用可以优化教学过程、提高教学质量的新硬件设备、软件平台等，实现教学的创新。而信息技术新应用的重点则在于充分挖掘现有设备、成熟技术的潜力，通过采用新的应用方式来实现教学的创新。随着云教室建设项目继续发展，如何从信息技术应用创新角度出发探索建立基于云教室的优质教学环境以及更为丰富的教学模式成了云教室建设过程中不可或缺的研究方向。

（一） 通过应用程序虚拟化技术进一步完善云教室教学环境

对于远程开放教育理工科的教师来说，通常在课堂教学时仅仅是采用在演示文档中加入静态、动态图片、视频等教学资源的方式，帮助学习者理解理工科中抽象的概念，但一些课程因受教学资源品质与局限性等问题的影响，很难达到预期的教学效果，例如计算机类的专业软件课程（图像设计软件、软件开发软件等）、物理专业中的模拟电路、化学专业中相关的实验类课程。

随着现代信息化的发展，各国的技术研究人员针对不同学科研发出众多的可视化仿真软件（如:Multisim电路仿真软件等），它们的出现有效地解决了理工科专业演示实验教学方式的需求。教师利用可视化仿真软件进行教学，可以有效地提升课程的整体教学效果。然而，不同的应用软件对计算机的硬件配置以及系统有着较高的要求，这给云教室的管理工作带来了很多不便，同时也给云教室硬件设备的性能带来严峻的考验。

如今，许多高校开始尝试采用应用程序虚拟化技术构建本校的虚拟实验室，新疆电大自2011年起开展应用程序虚拟化技术研究工作，并搭建了基于Citrix Xenapp （思杰公司虚拟应用交付管理软件）的虚拟实验室，通过虚拟实验室满足学习者对理工科类教学实验的学习需求。云教室建设项目开展以后，我们借助应用程序虚拟化技术将教学应用程序（如可视化仿真软件；计算机类学科软件课程）统一集中安装在专用的服务器上，不同地区的、不同专业的教师只需运行安装在本地客户端的插件便可访问远程服务器上分配的应用程序。由于应用程序是在服务器上运行，客户端仅仅是远程调用，所以对客户端硬件需求也不是很高。应用程序虚拟化技术实现了云教室系统间优秀教学应用程序的共享，降低了基层云教室中应用软件的资金投入成本，同时也大大减少了云教室管理人员的维护工作。如今，部分虚拟化厂商已推出了移动终端设备的客户端，教师通过应用程序虚拟化技术使用移动终端即可调用所需的应用程序来完成授课。

（二） 云教室与虚拟演播室相结合实现高质量的访谈式教学

随着现代远程教育的进一步发展，更多的教学方法被应用在现代远程教育中（如:访谈式教学、讲演式教学等）。拿访谈式教学来说，一般是教师将教材中的基本概念及理论、教学难点和重点与社会实际相结合，通过现场教师与专家或具备丰富经验的工作者通过访谈形式共同完成的授课方式。这种授课方式通过调动学习者的多种感官，增强学习者学习的主动性与积极性，激发学习者的学习兴趣与参与意识，使学习者主动参与到教学互动中，从而更有力地促进和加深学习者对教学内容的理解与掌握。

以往远程教育中的访谈式教学更多的是采用在虚拟演播室录制的方式来实现，学习者通常只能通过观看视频的方式学习，很难与场内访谈双方进行沟通，教学互动环节无法达到预期的效果。国家开放大学云教室具备先进的多点音视频信号实时传输功能，为实现访谈式教学的远程互动提供了有利的技术支撑。当前云教室的现场环境为传统教室布置方式，无法满足访谈式的教学方式所需的环境布置以及多机位切换需求。而将虚拟演播室与云教室进行融合即满足了访谈式教学场景布置、视角切换、背景设定的需求，同时也实现了异地学习者与现场教师或访谈对象进行疑问咨询、话题讨论等教学互动方式。

从技术上说，虚拟演播室与云教室的融合仅需要通过对两者进行物理连接以及对相关设备的管理平台进行相应的设置便可实现。但如何利用两者的融合组织开展相应的教学活动才是我们最需要探索思考的问题，在访谈式教学活动设计中我们需注意以下几个方面：

1.访谈对象与访谈主题

在访谈式教学活动设计时我们首先应确认访谈主题、选择访谈对象。如法学专业，通常法学专业的专职教师与职业律师相比缺乏实践经验，而当前远程开放教育的学习者大多是在职的工作人员，他们除了需要掌握更丰富的理论知识外，更注重的是如何掌握实践经验。教师在教学活动设计时，需要搜集符合实际教学内容的法律视频案例，在教学过程中邀请一名法学专家及一名法律相关专业从业者担任受访对象，而教师仅作为主持人的身份，通过展示法律视频案例引出访谈话题，与受访对象就视频片段所描述的内容进行组织交流，使学习者在观看案例的同时，掌握教材中的难点重点，并激发学生的积极性与主动性，为之后的互动环节奠定基础。

2.虚拟演播技术的应用

在运用虚拟演播技术时我们需要根据不同的访谈内容制订不同的虚拟背景，并通过架设多个摄像机机位实现视频素材、访谈现场与学习现场以及受访者、主持人与学习者之间的视角切换激发学习者学习兴趣，进而提升学习者学习体验。

3.访谈式教学互动环节

云教室与虚拟演播室的融合，实现了在教室的组织下，学习者可以利用云教室多点交互的功能，直接与访谈现场的专家或职业工作者进行沟通交流。通过引入现场与场外学习者的互动环节进一步激发学习者的学习兴趣。同时我们也可以引入翻转课堂的理念，实现在教学过程中教师先解决学习者自学产生的疑问，然后就问题引出访谈主题，再进入访谈环节以及交互环节。

云教室与虚拟演播室融合下的访谈式教学离不开教师与虚拟演播室技术人员相互配合，只有通过双方共同的研究探索，并不断地在实践中总结经验，才能在为学习者提供高质量、个性化、富有创造性的教学效果，同时提高学习者参与学习的积极性、主动性。

（三） 通过新型信息技术的应用探索现场实践式教学

单一的课堂教学形式已无法完全满足学习者个性化的学习需求，如何将理论知识与实践教学相结合、提升学习者学习兴趣，现场实践教学无疑成了现代远程教育探索的重点之一。现场实践教学即在自然的环境中及社会现实活动中进行教学的组织形式。现场实践教学为学习者提供丰富的直接经验，有助于学习者理解和掌握理论性的知识。它是课堂教学的一种辅助形式③。

随着移动通信技术的快速发展，4G已跨入全面建设阶段，这为实践教学现场高清信号的无线传送奠定了基础，学习者可以方便地通过云教室与现场教学的教师、实践导师参与互动。同时，移动通信技术的发展也让可穿戴设备的价值凸显出来，随之衍生出的现代信息技术产品也越来越多，它们在医疗、教育等行业渐渐地发挥了突出的辅助作用。如：谷歌公司推出的智能眼镜，借助智能眼镜，教师可以实时将第一人称视角的视频画面传送至云教室中，同时也可以通过云教室中学习者反馈的信息，针对学习者提出的问题进行及时解答或再次进行实践操作。

在高速移动通信技术、现代信息技术产品以及云教室环境的支撑下，现场实践教学的直播以及实时互动得以实现。然而不同学科现场实践教学的环境大不相同，采用的设备也会有所区别，按现场环境划分，可分为以下两个方面：

1.室内环境下的现场实践教学

室内环境一般是指物理、化学、医学、体育等专业的室内教学环境。根据不同的教学需求选择相应的实践教学场地，并在现场架设固定机位的摄像机，依托高速移动通信网络，将笔记本实时采集到的摄像机拍摄图像以及声音，通过云教室移动客户端软件传送至远端云教室中，学习者在同步观看实践讲解的同时，还可以与现场教师或实验人员进行沟通与互动。

2.室外环境下的现场实践教学

室外环境一般包括地理、生物、建筑等专业的户外现场环境。与室内环境不同的是，室外环境若通过摄像机进行视频传输，无论是固定机位还是由专门人员进行移动拍摄，首先是由于硬件设备过多带来的电力保障问题。其次，在现场教师与云教室中的学生进行互动时，教师需要花一定时间与专职拍摄人员进行沟通，这可能会影响到教学的流畅性。如今，在高速移动通信技术的支持下，通过配戴智能眼镜，便可以直接将教师或讲解人员的第一人称视角画面传送至学习者的眼前，进一步加强了教学的灵活性、流畅性。

现场实践教学的实现进一步证明了信息技术在云教室应用中的重要性，同时通过基于信息技术的科技产品的使用实现了国开系统间教师资源、现场教学环境的共享。随着信息技术的发展，对应的各类高科技产品也相应出现，为今后云教室研究也提供了更多探索方向。

三、云教室建设过程中还需解决的技术问题

在研究和探索云教室应用模式的同时，不仅要探索如何将现代信息技术应用到云教室中以实现云教室应用模式创新，还要及时对现有云教室存在的问题进行分析，为今后云教室长远建设发展奠定基础。

（一）云教室系统中各个设备的管理操作繁琐

云教室目前的硬件设备主要包括双向视频服务器与终端、录播系统、监控设备。对于云教室管理人员来说，需要根据不同的教学需求进行相应的配置，但由于每个设备都有其不同的管理平台，从而造成了操作流程繁琐、复杂等问题，这给云教室的管理工作带来了一些不便。

（二）云教室师生互动的流畅性没有达到理想的效果

在新疆电大云教室互动教学过程中，当多个教学点的学习者同时发起提问，教师很难确定声源，往往会为了确定沟通对象而花费一定的时间进行协调工作，从而对云教室教学流畅性造成了一定的影响。

（三）云教室教与学的空间还有待进一步扩大

当前云教室教学还仅限于固定空间，条件不便的远程教育学习者无法体验到云教室实时教学互动。目前，借助厂商提供的应用程序可以解决教师与学习者在云教室外参与教学互动，但这会给云教室硬件性能、学校资金投入、学习者学习成本带来很大的压力。

从新疆电大云教室的使用来看，在当前云教室架构上解决上述问题，除了根据不同的云教室应用模式建立相应的操作流程外，还需借助云教室中各设备厂商APⅠ（应用程序编程接口）开发云教室统一管理平台，通过云教室管理平台实现各设备统一认证、功能个性化控制、web视频嵌入、语音文字现场互动等功能。

目前由于各厂商相关的APⅠ函数并没有对外开放，可供利用的APⅠ函数也暂时无法获知，云教室统一管理平台的开发工作很难开展，仅仅停留在功能设计阶段。随着云教室建设项目的进一步开展，与各厂商间沟通解决APⅠ函数的开放问题将有助于改善上述问题，为云教室应用探索与发展提供更完善的支撑环境。

云教室是国开实现现代信息技术与教育深度融合的优质实践平台，为探索多终端融合教学环境的建设提供示范性参考，是国开远程教育服务云的重要基础。伴随现代信息技术的快速发展，教育信息化的实现已成为远程教育发展的必然趋势，作为信息技术融合体的云教室也将会在今后的远程教育中扮演着重要的角色。目前，云教室还属于起步阶段，如何进行云教室授课，如何通过信息技术为云教室开辟更多的应用模式将是未来国家开放大学整个系统需要研究的重点课题。

注释：

①国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）方针、任务[EB/OL].中华人民共和国中华人民政府网，http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1666978.htm.2010-07.

②云教室概念[EB/OL].数字化学习技术与应用教育部工程研究中心，http://erc.ouchn.edu.cn/?actionviewnews-itemid-11.2013-11.

③鲜于玉莲.高职物业管理法规课程现场教学探讨[J].现代物业，2011(5) :142.

[1]李谦.云教室对远程教学方式的影响[J].软件导刊，2015， （5） .

[2]陈文峰，温李懿贞，赵慧臣.可穿戴技术的特点及教育应用[J].数字教育，2015， （2） .

[3]翟国.MOOC对高校信息化教学的影响和建议[J].中国管理信息化，2015， （1） .

[4]栗曦坤，刘家勋. 基于虚拟演播室的教学模式研究[J].辽宁师范大学学报(自然科学版)，2004， （1） .

[5]徐 红，刘羽，王林.网络虚拟实验室建设的研究[J].实验科学与技术，2007，（4）.