“互联网+”时代开放大学云教室建设与应用研究

吴淑苹+蒋国珍+魏顺平

【摘 要】

“互联网+教育”时代的到来，MOOC在线教育的迅速发展，让国家开放大学办学面临前所未有的机遇与挑战。在国家开放大学的转型与发展中，信息化建设是基础。云教室是国家开放大学为了推动教育资源共建共享提出的一种新型远程教育资源传递模式，连续四年列入“教育信息化重点工作”中。目前，云教室建设已取得阶段性成果，在西部多个省份进行了部署和应用。本文分析了国家开放大学云教室的建设背景和需求，介绍了云教室系统设计方案，回顾了云教室建设历程，总结了建设成果和应用经验，提出了云教室建设中存在的问题和解决策略，以期为后续项目建设和各开放大学分部、地市学院及县级学习中心的信息化项目推进提供参考。

【关键词】 开放大学；云教室；远程教育；学习环境；数字化学习

【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2017）01-0045-07

在十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。“互联网+”是创新2.0下的互联网发展新形态、新业态，是知识社会创新2.0推动下的互联网形态演进及其催生的经济社会发展新形态，利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。2012年，中央广播电视大学正式转型升级为国家开放大学，刘延东副总理在开放大学挂牌仪式上提出“开放大学要超前部署，率先探索，努力成为信息化带动教育现代化的试验田、示范区和引领者”（刘延东， 2012）。作为正处于攻坚建设期的新型大学，国家开放大学积极探索“互联网+”时代教育信息化的新思路、新方法、新模式，经过多次严谨的论证，最终确定了依托云计算技术建设为学习者提供教、学、管、服、研等一体化的云平台，形成以“云教室”“云OPAD”“云手机”“云电视”“云桌面”等多终端云学习环境，为用户提供无所不在的学习服务（徐明军， 2012）。作为“互联网+教室”领域的重要探索，国家开放大学于2013年启动云教室项目，希望利用云教室系统密切联系开放大学系统各级办学机构，探索远程教育新模式。

一、文献综述

（一）教室发展演变

学习场所的演化经历了从庠序、私塾、书院等私学，到太学、国子监等官学，直到16世纪末班级授课制的出现，现代意义上的教室是在班级授课制出现以后产生的。教室的外形结构以长方形为主，黑板、讲台、排排桌是教室最主要的配置（何智， 2014）。

教室的发展以技术的发展为标志，主要分为三个阶段，传统教室、电子教室和智慧教室（或未来教室）。教育信息化推进以来，相继出现了多媒体教室、网络教室等电子教室，以及自动录播教室、智慧教室、未来教室等形态。技术进步是教室发展与建设的推动力，从幻灯投影技术，到视听技术，再到以计算机为核心的现代信息技术，教室的形态和所使用的设备不断发生变化，技术直接推动教室里教学环境与装备的更新换代。国内对于“未来课堂”“智慧教室”“未来教室”等内容已有较多研究，其应用多集中在中小学和普通高校领域，少见专门针对远程教育和成人学习的教室类型研究。

从云计算在教育领域应用的探索开始，关于云计算技术下多媒体虚拟教室建设的探索也随之展开。在此背景下，国家开放大学提出了云教室概念，将其理解为远程教育的资源共建共享方式。目前，云教室的理念有两种：一种是IT公司推出的云计算教室，是指基于云计算技术基础上的电脑、电化教室管理系统（百度百科， 2016）。云计算教室所有的教学资源都存储在“云端”，用大型资源库取代单台计算机有限的存储空间，简化主机功能。这种教室主要替代传统的计算机机房。在教学机房部署方面引入云计算技术，节省机房建设的硬件成本、软件许可开销、人员雇佣成本、管理维护费用、后期运营成本等。另一种就是国家开放大学系统内提出的云教室，其定位是：在全国范围内利用云计算技术，完成遠程教育的资源共建和优质师资共享，完成线上云平台与线下云教室的教学互动。在云计算技术基础上，云教室集成了视频会议、课程直播、课程录播、学习平台和学习资源等功能模块，以期在成人远程教育中发挥作用。

（二）国家开放大学云教室建设的意义及内涵

作为国家开放大学的前身，中央广播电视大学最初以广播电视开展远程教学。广播电视的主要特点是单向传输、非实时、无交互的多媒体教学方式。广播电视教学手段解决了多媒体应用在教学实际中的问题，但是从教学检查、实地调研的数据来看，广播电视大学教学存在优质资源共享不足，西部和偏远地区缺乏优秀师资，面授质量不高，学生面授到课率低，教学手段用户体验度低等诸多情况。

据2012年国家开放大学教育统计年鉴数据，电大系统有网络多媒体教室1.3万间，但多媒体教室存在设备老化、配置低、教室之间孤立建设、资源不共享等情况（李林曙， 2014， pp. 448-450）。作为统一办学体系，广播电视大学从中央到地方、教学点的教学通道一直没有完整地建立起来，导致中央的教学资源、师资团队等优质资源无法直接送达教学一线。

由于继续教育阶段的生源质量不高等因素，在电大远程教学中，学生的自主学习能力不足，自主学习行为存在障碍，对教师的面授和辅导需求非常迫切。但是，受到经济社会发展的影响，大部分优质资源和师资多集中在东部沿海省份，全国范围内的资源共享不足，各省之间的沟通渠道不畅，导致东、中、西部教育资源分布不均衡。

面对广播电视时代教学存在的问题，以及新时期学生对学习体验和学习资源的需求问题，国家开放大学希望在系统的转型升级中进行优化。《国家开放大学建设方案》提出了建设新型大学的要求，即提高远程教育教学水平，大力发展学历与非学历继续教育，为全体社会成员提供人人皆学、时时能学、处处可学的学习环境（国家开放大学， 2011），国家开放大学积极探索推进基层办学机构与教育云平台的互动教学问题，建立覆盖全国的教室互联互通系统。

国家开放大学云教室以互动和共享为核心，以数字化设备和互联网为基础，以教育云平臺为依托，以传播优质教育资源为目标，以及时动态反馈为特征，具有直播、录播和多终端接入等功能，支持大规模分布式的网络实时互动和资源共享。云教室强调借助先进技术打破学习空间限制，赋予学生更大的主动性，倡导基于学习资源和问题解决的个性化学习和小组协作的学习方式，为学习者提供实时交互和沟通协作的工具、优质海量的学习资源、优秀的师资团队指导、知识分享的空间、多终端无缝接入的环境以及个性化的学习支持与服务，实现无处不在的学习与交流，是一个物理教室与虚拟教室相结合的“云”教室。

二、云教室架构设计

国家开放大学将云教室作为一种新型学习空间进行建设，是云、路、端体系建设的重要组成部分，符合国家开放大学教学点遍布全国、系统办学的特点，支持在线学习和线下教学相结合的混合教学模式。

（一）功能设计

根据国家开放大学远程教育需求，云教室包含五个主要功能模块，分别为远程实时教学、课程实时录播、远程课堂观摩和教学研讨、远程面试与答辩和高清视频会议，可以支持并满足各种网络条件下的教学、会议、考试等教学业务的开展。

1. 远程实时教学。利用云教室实现在全国范围内不同地方任意组合的远程实时教学，教师可以在任何地方同时完成多个地方的面授教学任务，实现异地课堂教学同步，让身处不同教室的学生同时参与一个课堂教学，并能够随时跟老师进行直播互动，也可以通过PAD、手机或者Web端实现远程直播学习，完成优质课堂的对接，实现优质资源共享。

2. 课程实时录播。在云教室内完成的所有课程教学可以根据需要进行实时录制，录制完成的资源自动存储在云端。录播管理平台可以通过接口与学习平台互联，将课程教学内容自动推送到学习平台相应课程下。教学名师可以利用云教室进行真实课堂的讲授、传播与录制，把名师课堂实时传播到全国各地。

3. 远程课堂观摩和教学研讨。教师可以进行远程课堂观摩和教学研讨活动，专家可以远程听课、评课、指导，促进中西部师资队伍的建设。

4. 远程面试与答辩。利用云教室实现教师或学生的远程面试和答辩，支持教师对学生面试与答辩过程的实时记录、分析、提问与互动等功能。

5. 高清多向视频会议。利用云教室可以召开高清视频会议，进行教学和管理业务实时研讨与交流。利用遍布全国的云教室，实现管理团队、课程教学团队或科研团队的远程办公，支持全国性团队的协调配合工作，有效地提高工作效率。

（二）系统架构

参照国家开放大学“四级办学，两级管理，办学网络立体覆盖全国城乡”的运行机制，国家开放大学云教室采用“统一平台、两级管理、四层应用、资源共享”的架构设计，充分发挥总部、分部和学习中心在建设中的积极主动性，采取共建共享方式组织项目实施，通过控制中心实现对分布在全国的云教室集中管理、统一维护、互联互通。

如图1所示，云教室系统主要包括两大部分：一是云教室部分，包括总部、分部、学院和学习中心共四层云教室，总部和分部云教室以主讲的功能配置为主，学院和学习中心云教室以资源和信息的接收和反馈为主；二是控制中心部分，包括总控中心和分控中心。控制中心由云教室统一管理平台和录播资源管理平台组成，控制权限采取分级管理方式，总控中心控制管理所有分控中心及全国云教室，分控中心可以管理所属省份的云教室。

三、云教室建设标准化设计与实现

为建设具有特色、识别度明显的远程学习环境，国家开放大学总部从系统架构、功能设计、教室空间、设备配套、环境文化等多方面对云教室进行规划，努力做到用户体验好、功能完备、可复制和标准化。为保证项目实施效果，国家开放大学制定了项目管理制度和标准化流程，保障全系统的技术、风格和进度的统一性。

（一）设备配套标准化

根据国家开放大学四级办学特点及各级办学机构在资源共建共享方面的特征，本着节约成本的原则，云教室系统在平台架构和技术形态上实现了高弹性、易扩展、高可用和统一管理调配。

1. 统一采购设备。云教室分为总部、省级、 地市级和区县级四级标准，各级云教室的设备配套和功能各有优势。总部和分部围绕主讲功能配置，地市级和区县级围绕优质资源接收和共享的功能配置，每级云教室有标配的设备清单。设备采取总部统一招标采购，选用在设备的兼容性、功能性、易用性、稳定性方面都有保证的可靠产品。

2. 建设多终端接入环境。支持PAD、手机、PC等终端接入云教室进行双向互动和单向资源传输。为适应移动互联时代的学习需求，云教室移动终端实现了与云教室的音视频双向互动（如图2所示），使得在工学矛盾下无法到指定云教室上课的学生，也可以在工作岗位或者家里实现异地实时互动学习。

（二）教室空间标准化

1. 统一教室面积和布局。对云教室面积、层高、课桌椅数量、人均面积等都做了严格要求，安装点需按照总部要求遴选合适教室进行改造。为提高学生的舒适度，增强课堂临场感，设计了横向排列和纵向排列两种课桌摆放方式。横向课桌摆放方式缩短了学生与教师的直线距离，也解决了后排学生看不清屏幕的问题，在心理和身体上增强了学生的课堂临场感。

2. 统一教室装修风格。对云教室空间装修进行统一要求，由总部设计，对各级云教室的装修材料、装修风格、LOGO、声音、灯光、工艺等方面进行要求，安装点按照总部要求进行教室空间装修和布置。为实现设备的合理隐藏，提高用户体验，总部统一为省级云教室量身制作兼具机箱和讲桌功能的一体式讲桌。云教室设计效果图和湖南湘西学院云教室实际完成效果图如图3所示。

（三）系统集成标准化

项目采取迭代式研发的方式对系统进行完善和深度集成，在易用性、用户体验和消除信息孤岛方面做了深入研究和扎实工作。

1. 一屏控制，一键操控。研发桌面控制系统，为省级云教室配置云桌面控制PAD（如圖4所示），所有设备集成控制，实现PAD对多个设备的一键式管控，实现一键开机、一屏控制模式，所有设备都可以通过PAD控制开关机、远端互联、远程授课、文本互动等操作。

2. 定制研发云录播资源管理平台。采用云计算资源共享技术，建设全国统一的云录播资源管理平台。将云录播系统部署在总控中心和分控中心，实现总部统一控制，满足了操作方便、节省带宽、本地存储的要求。云录播资源管理平台可以在全国范围内调配云教室直播的服务资源和课程录播资源，便于跨区域优质资源共享（如图5所示）。

3. 云教室与国开在线学习平台集成。采用统一登录，实现信息互通，建立云教室系统与学习空间、学习平台、教务系统之间的无缝对接。将老师在云教室内上课的视频实时直播到学生空间和学习平台，学生可以通过手机、PAD和电脑实时观看和互动。直播结束后，系统可自动生成视频资源，与学习平台的对应课程关联，实现课程资源生成与应用的一体化。

将云教室打造成基于云教室管理平台和录播资源管理平台实现其服务价值的虚拟与现实相结合系统，既支持基于物理存在各地的云教室开展活动，也支持基于各种移动终端和Web端开展活动，实现云教室教学活动无缝嵌入学习平台的互通方式，构建国家开放大学“云平台+云教室”数字化学习环境。

（四）实施保障标准化

为保证整体工程的项目实施，国家开放大学成立项目组，由信息化部牵头，财务与资产管理部、事业发展与合作办学部参与的项目负责制。国家开放大学分部及以下的各级机构指派专门人员负责项目推进，总部对各级机构的项目负责人数量、职务、工作内容等都做出了界定和要求。总部项目组负责顶层设计、统一采购、统筹协调，各级项目组分工合作，共同推进项目实施。项目组人员组织架构如图6所示。

国家开放大学制定了云教室运维管理制度，实行分级分类管理制度，坚持稳定支持、动态调整和定期评估。国家开放大学设立专项经费，负责云教室的建设，支持云教室的开放运行、设备更新和自主创新研究。对于云教室使用、运维和管理等方面有突出成绩或有严重失职、失误、不积极的情况，根据规章制度进行相应的奖罚。

四、云教室建设与应用情况

云教室采取总部与分部共建的形式，充分调动了总部、分部、地方学院和学习中心的力量。到2016年3月，在全国建成312间云教室和21间控制中心，覆盖国家开放大学22个分部和百万师生。

（一）建设成果

1. 第一期（2013年2月至2014年1月）。第一期是起步阶段，以援疆、援藏为重点，在新疆和西藏等边疆和少数民族地区建设云教室。总部负责云教室系统的统一规划、设计、设备采购与项目验收，分部负责各教学点云教室的选择、教室装修及网络条件准备等。第一期建设了总控中心、分控中心、总部云教室、省级云教室和市级云教室，将云教室从总部建到了地市级城市。在各分部的通力合作下，经过一年的建设，顺利完成了63间云教室在6个西部省会城市及40多个地市级城市的建设：① 搭建了一个重点面向新疆和西藏地区双向互动的数字化教学环境；② 搭建了一个开放大学系统内课堂教学共享的平台，为“全省一堂课”“全国一堂课”提供了技术环境；③ 解决了多终端接入的问题，学生可以同步不同终端，在不同环境中参与课堂教学，也可按需点播不同的教学内容。

2. 第二期（2014年2月至2016年3月）。第二期是深化阶段，扩大了建设范围，并进行了建设模式创新和技术集成创新。以西部地区、享受西部待遇的中部地区、革命老区为主，采取了总部、分部按比例共建的方式，根据各分部的经济条件和建设意愿，分为总部援建和总部、分部共建两种方式开展，最终在18个分部建成249间云教室（如图7所示）。在项目共建中，总部与分部分工合作，各司其职。共建的开展鼓励分部加大资金投入力度，进行配套建设，调动了分部建设与应用云教室的积极性，减轻了总部的资金压力，扩大了云教室的规模，覆盖范围从地方学院扩展到县级教学点。共建机制是云教室系统能够大规模建设和长期运行与应用的重要保障。

（二）应用探索

云教室建设项目将先进的教育技术和教育理念带到了边疆、边远地区、少数民族地区和贫困地区，使新疆、青海、西藏、内蒙古等西部地区的信息化教学条件大为改善，实现被援建学校特别是县级教学点信息化水平的跨越式发展。在第一期63间云教室投入使用后，总部项目组通过访谈、问卷调查和个案研究等方式追踪了2014-2015年的应用情况。

调查结果显示，云教室系统已经被广泛应用于教学、教研、管理等各个领域。第一期63间云教室累计使用达800余次，应用到96门远程教学或辅导课程中，参与教学的教师累计约1，000人次，远程教学总时长约143，025分钟，累计录制视频38，588分钟，参与学习的学生约4万人次。其中，新疆分部、新疆兵团分部、青海分部等地多措并举探索云教室应用模式，推动云教室的应用与研究，总结了较多的经验和方法，取得较好反响。云教室已经创新性地应用到教学、教研和管理中，在“兵团一堂课”、网上面授辅导、导学答疑、远程毕业答辩、大教研室活动等中发挥了重要作用。截止到2015年底，新疆建设兵团分部已开展了4个学期共30多门的“兵团一堂课”教学，完成了5个学期近2，000名学生的远程毕业答辩。新疆分部用于录播视频教学资源已累计 6，000多分钟，开展了200多次教育教学活动。

国家开放大学各级教师从教学实践和学术方面对云教室的应用模式进行了探索和研究，为云教室的建设发展献言、献策。新疆建设兵团分部和广西分部等将云教室创新性地应用在翻转课堂教学、案例讨论教学、模拟实践教学等远程面授教学里，将云教室与教学内容、教学方法、学生群体远程听课等相结合，开展面授教学活动。国家开放大学总部在援藏3D技术培训、开放大学讲坛、骨干教师培训班等活动中探索云教室应用模式，改善了开放大学基层面授教学环境，助推了基层远程教学方式改革。

从全国范围的调研结果可知，云教室的建设较好地解决了国家开放大学系统内西部地区优质师资和教学资源共享不足的问题，为少数民族地区和偏远地区送去了优秀师资，在一定程度上促进了教育公平和优质资源共享。但在云教室一期应用中也存在师生互动不足、技术操作烦琐、用户体验有待提高等问题（马小强， 刘铭， 2016）。这些问题在云教室二期建设中已经得到较大改善。在未来的云教室建设中，需要更加关注教师和学生的用户体验，在简化系统操作、资源共享和整合方面更多地探索和改进。

（三）问题与策略

云教室作为国家开放大学系统内的新生事物，作为跨越总部、分部、地方学院和学习中心四级办学机构的项目，具有操作难度大、复杂性高、沟通成本大、利益关系复杂等特点。云教室的建设以信息化部门为主推进，但是要在教学中广泛应用，还需要开放大学系统内各级机构和部门之间的协调工作。

1. 多级管理的沟通成本大，统筹协调难，时间把控难。在项目推进过程中，各分部进度存在巨大差异，分析其中的原因后发现，分部和基层领导的重视程度是影响项目进度的关键因素。项目涉及20家分部、200多家教学点，对于各地配套经费到位、装修进度、设备发货进度、设备安装进度、项目验收组织等方面存在较大问题。为提高沟通效率，项目中主要使用了视频会议、项目周报、季度报告、QQ群、微信群等方式进行交流沟通。各地配套经费要走政府财政支出、教室装修要走招标采购流程、网络条件要与各地互联网运营商协商等，其中的任何地方、任何细节出现问题都会导致整体项目进度受到影响。因此，对于覆盖系统的项目，统筹协调整个项目，且要使各地云教室在同一时间完工是非常困难的事情。不管是总部还是分部，都需要主管领导的高度重视，加强组织领导，才能带动全校各部门和相关责任人，需要学校层面明确各部门的责任分工，实行工作监督制，强化责任落实，才能保证工作质量和时间进度。

2. 技术创新易，业务集成难，形成资源共享机制是挑战。技术引领业务改革是国家开放大学近几年提出的新命题，云教室在与学习空间和学习平台对接时就涉及了重塑业务流程的问题。如何形成新的业务流程，需要在了解现有业务基础上，对未来国家开放大学的在线教学业务流程进行探索和创新，要求系统集成重视标准化接口和扩展性的问题，技术的探索伴随业务探索，在业务演进中不断进行迭代升级。传统的优质资源共享多指自上而下的资源传输，但在互联网时代，云教室系统能较好地支持自下而上的资源共享模式，所谓“高手在民间”，云教室系统支持将各基层教学机构优秀、有特色的教师和资源推向全国，开放大学要凭借系统优势，挖掘各地优秀教师和优秀人才，培养一批覆盖全国的优秀教学队伍，形成自下而上的资源共建共享模式。目前，虽然系统业务流程已经实现，但在机制上要实现真正的资源共享，还需要各项配套措施和鼓励政策。

3. 需要教学、技术和管理部门协同工作，推进云教室教学应用。建设是阶段性任务，业务应用才是体现云教室价值的长期任务。在建设工作完成后，要想将云教室充分应用到远程教学业务中，需要学校的高层部署，需要各部门的任务分工与协调管理。首先，教学业务主管部门要作为总策划和总协调，制定云教室应用管理制度，策划教师的课堂应用，将云教室融入远程教学活动，融入课程教学中去；其次，技术部门需要负责云教室应用过程中的技术支持和运维管理工作，制定云教室使用流程，完善云教室使用规范；最后，相关管理部门需要负责云教室长期运行中的设备更新、技术支持等运维与经费支持工作。云教室的应用需要教学、管理、技术、资产等部门的协调沟通与管理，需要运维与支持服务的长期跟进，需要各部门明确责任和分工，各司其职，共同推进。只有这样，云教室才能良好运转，发挥其真正价值。

4. 需要改变教师和管理观念，加强技术培训，鼓励应用探索。云教室授课打破了传统师生面对面的授课方式，突破了制约教育发展的时空和地域限制，让教师通过云教室授课，对云教室的教学手段应用有新的认识，让他们深刻地认识到上课时要以学生为主体，把自己变为课堂的参与者和引导者。云教室课堂是面向全国或全省学生，教学全过程实时直播，教师在上课前要比传统面授课更谨慎，内容准备时间更长，增加了工作量，加大了授课压力。在传统教师向在线教师转变的过程中，需要加强教师信息技术能力的培训，做好教师基于云教室教学应用的技能培训工作，积极营造云教室应用的氛围。通过在系统内开展基于云教室的教学应用能手大赛，鼓励全国教师积极参与基于云教室的教学应用和探索，做好云教室应用的宣传教育工作，培养出优秀的国家开放大学网络教师团队。

五、总结

国家开放大学以援疆、援藏、支持西部地区发展为重心探索建设的云教室项目，针对远程教育领域提出了新的教室形态，并已经通过标准化技术和流程在全国部署了312间云教室，成为国家开放大学落地和深入到学生中的途径，搭建了学生、教师、各级教学机构和总部的桥梁，拉近彼此的距离，为缩小中西部地区与东部地区的数字鸿沟，将优质教育资源送到学生手中提供了坚实的技术基础。2016年教育部发布的《关于办好开放大学的意见》中明确“继续推进云教室建设，实现网络条件下的远程双向高清视频和互动教学”。在国家开放大学“十三五”规划中，云教室建设依然是信息化建设的重要任务之一。在技术更新换代的驱动下，国家开放大学将在云教室的用户体验、功能设计方面开展更多研究，探索如何在全国范围教学业务和资源共享中发挥好云教室的作用，也将继续开展教学应用模式的深入研究和探索。

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