协作技术推动教育革命

屈竹杰

教育是目前专业AV领域最炙手可热的垂直行业，一方面国家对教育大力投入，一方面新型的教学模式催生了学校对现代化技术手段的需求。其中现在流行的协作技术能够很大程度上帮助改善教学方法和工作流程，推动了互动、主动、探究式教学的实现。正如台达电子教育协作解决方案事业处大中华区业务总监蔡其金所言：“教育协作的终极目标就是改善现有的教学习惯，使学习成为一种乐趣，使教学实现无空间、无国界的资源共享。”

理解教育协作技术

在互联+、智慧教室、慕课等大背景下，教育技术进入协作时代成为一种必然。快思聪亚洲中国区业务拓展经理庞新海指出，过去，以硬件为主的应用模式相对简单粗放，现在随着客户需求越来越刁钻，市场进入精耕细作时期，大家开始挖掘软硬件独特的功能并结合到自己的方案中去，通过功能的组合发挥出更高功效，教室协作也由此慢慢发展演化而来。到现在协作已经成为系统不可或缺的部分，所有厂商和业者都高度重视。

从应用角度来理解，教育协作系统涵盖：本地教学的协作系统，即教学的最小单元——教室应用，教室内部所有设备通过网络、自动化连接到一起实现协作。再往上就是校内协作系统，例如录播、教室预定等，录播表面看是教室内应用，但一般也会和外部相连。范围更广的是校际间合作，比如远程教学和多重互动课堂，是校际间的互动协作系统。范围越大，复杂程度就会越高，首先会它会依赖小系统，同时要在小系统基础上构建更复杂的应用。

从功能和技术角度理解，教育协作又包括：IT软件平台，这部分在过去很多时候都是集成商在做，随着厂商的介入和系统复杂性的提高，将来也会经历洗牌。另外一方面是传统的硬件支撑，其中既有IT硬件，也有音视频硬件。只有将软件和硬件完美结合，才能打造高效的教室以及校园的协作系统。

设计高效实用教室协作系统

电子白板系统、投影交互系统、LED多媒体影音辅助教学播放系统、无纸教学等是目前常见的协作系统。

“协作技术应用已经非常普遍，从百元消费级至几万元专业级都有。消费级一般包括电子白板、带安卓系统的U盘和投影内置的多平台四分屏的屏幕镜像。专业级不仅要有同屏，支持高清，还要提供云服务，如网络会议和多个平台的文件共享，并能在线归档讲座记录和实时的流媒体。协作系统应能为教师提供安全的内容和APP访问，最常应用的是，在课堂上通过QR二维扫码，学生就可以立即下载演讲内容进行研究、分享，并能通过在线视频会议和教师互动来拓展学习机会。”安玛思（北京）科技有限公司高级售前工程师孙明介绍道。

“协作教学模式俗称小队教学，是一种主动学习的全新教学方法。由教师、实习教师和教学辅助人员组成教学小队 （teaching team）集体研究并编订教学工作计划；学生则参与各种各样的活动来学习他们的研究材料，包括阅读、写作、说话、倾听和反馈。”孙明谈到教育协作具体应用时表示，“在多媒体互动教学系统中，主要通过压缩教师教学现场的视频、音频流结合同步浏览课件命令，形成教学资源流，利用网络实时传送到远端学生的电脑上，学生可以及时通过举手提问、共享教师端程序、文字交流等方式实现远程互动教学。互动教学系统可运行在Internet、卫星网、校园网、局域网，提供文字、音视频、课件、电子白板、互动广播教学的平台。互动教学系统采用软件即服务思想，使虚拟现实中的教室打破时空限制，让异地师生通过音视频实时交互，如同置身于同一课堂之中。多媒体教室系统，一般会由多媒体计算机、液晶投影机、数字视频展示台、中央控制系统、投影屏幕、音响设备等多种现代教学设备组成，还有灯光窗帘等环境控制。主要采用基于中央控制系统集成的方法，把整个多媒体演示教室的设备操作集成在一个平台上完成，相比多媒体互动教学系统，偏‘硬；随着设备的日益IT化，也会充分使用‘+互联网技术。”

根据具体的教学方法和工作流，我们还可以再细分成三种设计思路：教师中心、教师中心与学生互动，以及学生中心。

教师中心：这种方式提供了一些可以自己获取的选项。软件选项可以让使用者镜像他们的设备到中央计算机。教师只需要购买软件使用权， 将主机软件安装在学校教室的PC或他们自己的个人笔记本上。一旦启动，软件将允许教师使用教室Wi-Fi，无线演示自己设备上的内容。这是针对基础的无线演示很好的低成本解决方案，不需要坚持整个房间的AV系统。

教师中心及学生互动：这种方法拓展到让学生能够通过自己的个人设备浏览和参与到教学课程中。 这个解决方案经常需要一些技术更新来有效实施，但是并不需要教室的整体更新。针对此，克莱默的VIA和Mersive Solstice等技术提供了工作流驱动协作技术选择的完美实例。这类解决方案让学生和教师连接到中心设备来分享和协作内容。这将传统课堂变成一个开放讨论区。无论使用内置Wi-Fi设备，或企业Wi-Fi，课堂都增加了更多的交互性，给教师更多的关于教学效果的反馈。

学生中心：在这种情境下，传统教室的藩篱都被打破，构建出一个真正圆桌式协作环境，是主动学习的教室情境，激发学生投入于自己正在学习的内容当中去。无线协作技术与IP视频流媒体管理的使用，将实现更高效的主动学习环境。这种新型的主动学习环境会在每个学习小组桌面采用无线协作设备。学生小组通过他们的个人设备一起工作。每个无线设备的画面都会有教师通过IP网络监控和管理。网络成为矩阵切换、流媒体平台和控制系统。教师能够使用平板设备路由和管理来自每个无线设备。通过使用强大网络上无线协作技术，主动学习教室可以发展形成，并提高效率和用户工作流，并最终降低成本。

大数据也是现今教育协作的关键技术，庞新海指出，不管解决方案如何，数据整合、存储、挖掘，最后到综合性展现和管理必不可缺。基于IT的系统后台，也必须是完善的IT、音视频和控制结合的解决方案，因为客户希望系统是融合而不是独立的，一个电脑或者两个电脑就可以管全校所有的系统。我们现在所做的就是打通这些孤岛类的应用，做好最后一米的事情，这是协作的基础。

“打造一个高效的教育协作系统还需要考虑：稳定可靠的网络基础建设，比如足够的连接带宽；强大的云服务对网络会议和文件共享的保障；低廉的服务费用（高质量的音视频在线传输和共享能对所有平台相同，如基于苹果的平台封闭性强，会产生费用；安卓平台国外畅通无阻，国内要修改Root权限）；协作硬件即插即用，如用USB接摄像头和DSP混音设备即可召开高清视频会议。”孙明补充道。

以用户需求为本

并非所有的教室环境都需要最新和最好的技术来实现全面的功能。所以，当试图围绕市场上最佳技术设计一个系统的时候，先后退一步，围绕实际用户需求设计解决方案，因为最终定义系统成功的是：终端用户。我们需要看到，即便都是教育应用，从幼儿教育到高等院校，再到专业培训，需求也不尽相同。

据庞新海介绍，幼儿教育对于互动特别关注，相对而言，设备是否高端、音视频的质量高低是其次。K12即普教，最大特点就是标准化教学，对于智慧教室、互联网的大量部署应用是非常重视的。除了平台部署以外，综合管理也非常重要。

“交互式电子白板和超短焦投影机正在成为普教课堂的标准配置，加上跨平台的屏幕镜像无线硬件消费化，原本较简单的中控集成这些硬件就可以在有限的预算内实现AV控制加协作的功能。由于每个教室设备设置并不复杂，很多的协作功能，主要通过的电子白板和无线同屏软件就可以实现。”孙明指出。

蔡其金认为由于教学资源的不同，普教系统在规划及设计上，通常会由上级单位统一分配，统一采购，所以需求相对保守、传统，在使用上也比较混乱，技术对教学的帮助上较难完全符合实际的应用层面需求。相对来说，高校及一些技术学院，资源较为自由，为了争取好的生源，在教学上积极开创更先进、更符合课堂教学需要的应用，会大胆采用新的技术和方案，所以在协作系统需求方面层次更高，更灵活，师、生互动性更强？？

高校的信号源选择跟多，需要专业级AV信号传输，如在医学院在线教学，需要的是高清甚至4K的无延时图像；未来的AR（增强现实）、VR（虚拟现实）也对音视频提出更高要求。孙明在谈及高校应用的专业性时表示，多媒体教室除了协作教学外，又要兼顾会议系统功能，那么PTZ摄像头、扩声系统和广播系统相关的设备都会有所增加。设备的复杂性需要一个基于C/S的平台对高教所有的AV资产管理和调度。

高校协作应用相对复杂，因环境以及教室的多样性会更注重物联网和多媒体应用，对校园综合管理能力、远程以及所有设备协同联动要求比较高。庞新海就此举了一个实例：“我们在做校园节能的时候发现，仅在某些教室做节能，按照人员使用分区进行开关灯还不够，必须和实际使用相结合。例如，不能把开放的自习教室当作普通的教学教室来管理，我们需要设定一个阈值，当自习教室达到一定的人数，如60%或80%坐满，就会自动开放下一个教室，这样才会更节能高效。”

职业教育、专有领域的教育（如MBA、医疗或其他行业的培训机构），侧重点更不一样，庞新海指出，例如我们看到的中外合资的商学院，会特别注重资源管理平台、资源管理与节能，同时对于翻转课堂的要求比较高，这一类更多是互动性的，而这与幼儿的互动又有所不同。医疗培训机构有大量的远程手术示教，对于远程示教和翻转课堂的要求非常高。

“所谓真正地理解用户需求，就是了解其业务开展过程中有哪些难点和痛点。需要和业务层面做比较深的沟通，实现技术和业务层面的双向渗透。举个例子，我们在做医教行业应用时，原以为最重要的可靠性，但是当我们和客户深入沟通后，发现并不是这样，他们需要的首先是防水，因为所有医教过程都需要消毒，所以设备首先要防水。很多时候，协作、自动化是相对的，系统太过自动，使用者会感觉被控制，我们最终要达到的目标就是要让使用者察觉不到系统的存在，全身投入自身业务。”庞新海补充道。

快速发展的教育协作市场

教育领域对协作技术的渴求，引发市场追捧，厂家纷纷推出各具特色的解决方案。蔡其金指出市场上的协作系统非常多元化，可谓百家争鸣，但还没有一家可以完全满足教育应用。高端、中端、低端产品层出不穷，让教育采购人员眼花缭乱。长远来看，随着国内教育系统逐渐完善，在国家教育政策方针引导下，整体方向是发展更简单的操作系统、更强的多操作系统、移动设备整合、无空间限制，教学资源整合，加入3D、VR、AR等多样化应用。台达电子教育事业方案解决处，在全球教育领先国家都有专门的研究单位，可谓走在业界的研究前端，集各国先进教育理念，整合科技与教育的矛盾和人性需求，设计方案，在美国、意大利、德国、台湾等地获得很大的成功，能够吸引学生在课堂上专心学习。我们的独特之处就是：不是在卖一个设备给学校，而是要用科技去改善现有的教育环境，创新教学思维，使广大学子在课堂上友善用脑，加强学生和老师互动、学生和学生之间的互动、学校和学校（国内外）的互动，未来课堂不一定在学校，教师可以在任何地方给学生上课。任何资源可以在任何时间，任何地点分享到课堂。

庞新海也认为虽然中国在教育协作方面起步不算早，一直在追欧美的趋势，但是我们国内教育市场体量非常庞大，发展快速，相关基础技术也在突飞猛进，现在我们所有在推的教育类解决方案都会重点增加协作这一块。快思聪在很多区域的第一个项目都是基于教育的，我们有很多的案例和解决方案，在平台化的经验和稳定性上，有很大优势。我们一直坚持开放协议，好处就是既能兼容更多的设备，更顶层的设备软件对我们的接入也很方便。让很多客户以为是设想的东西，在我们这个架构上能够轻松实现。另外一个是可定制性，我们提供的解决方案，都可以成为第三方集成的完美工具，例如过去像霍尼韦尔、江森自控这样的企业和我们不是一个行业，现在我们已经打通了其中的壁垒。

面对教育特别是高教，安玛思为从研讨室到多功能报告厅，提供一体化和专业的协作解决方案。孙明指出，安玛思的RMS（资源管理系统）作为企业调度程序，有全面的房间日程管理，帮助学生和教师通过触控面板、二维码、邮件预定教室，分配教室的设施资源。无论在校园网和互联网，学校管理人员即可在线远程管理设备和资产，被集中管理和监控的设备可以是AV设备、灯光、空调以及其它校园建筑的功能。互动型的教室中AV的切换和分配，将所有的信号资源（包含用户自带BYOD设备）以最佳分辨率在不同显示设备相匹配地显示和路由。ENZO协作和会议系统除了含有屏幕镜像的无线设备演示设备以外，还提供基于云的网络会议和文件共享服务。安玛思的NX中控系统本来就用DVX演示一体机、DGX插卡式混合矩阵完成大型互动教室的AV信号处理和分配，具有传统的专业优势；基于交换机的网络化AV解决方案，用SVSI编码器和解码器把音视频信号变成交换机数据，将流媒体、声音、画面清新度可达4K视频传送到本地及网络任何一端的显示设备上。