面向影视动画的整合型实验培训平台建设架构研究

(1.湖北大学新闻传播学院，湖北武汉 430000；2.伏传格(上海)信息科技有限公司，上海 200050)

1 引言

2015年李克强总理在《政府工作报告》中首次提出制定“互联网+”行动计划，力图基于开放与分享的核心精神构建强大的生态环境。各大高校在教学平台建设中由传统的讲授模式转向以翻转课堂、协作学习、在线讨论以及个别辅导为中心的现代教学模式。教育部办公厅2017年公布的在线教育平台中，全国各地运行2年以上的各类课程有1376门。随着云计算在校园的推广，一些高校尝试与业界合作，通过校园公有云和私有云搭建具有融合媒体教学和运营实践的平台。教育部高教司2019年33号文提出2019年建立26个类别305项虚拟仿真实验教学认定的计划。这些平台都给教学带来了巨大的成长空间，但是对于影视制作培训采用一种途径或方法是远远不够的，它必须搭建一个系统化的平台，来完成线上线下混合式教学与实验需要。

2 整合型教学平台(ITP)设计理念

传统的行为主义学习、建构主义学习等教育理论逐渐被混合式学习、游戏化学习、个性化学习、终身学习、翻转学习、学习环境等新的学习理论所改写，这些理论要求教育者重预测学习效果、改善学习体验，从而让学习更加自然、生动、深入和有针对性。特别是D2L公司的旗舰产品 Brightspace 网络学习平台通过提供云端学习支持服务，为整合型学习系统提供了具体的可操作性方向。胡立如等人认为，整合型学习平台(Integrated Learning Platform，ILP)更致力于对学习的服务与提升，它采纳了强大的学习技术，通过与第三方资源平台合作以及提供 API 接口实现了外部资源与功能的整合，创设更加开放与灵活的学习空间，为学习者提供个性化的学习体验与一站式的学习服务。

无论哪种平台，基本设计思维都是要满足三个目标：学习行为采集、学习行为分析和推送系统。现代教育越来越倾向于将教学内容进行碎片化处理，并将教学媒体进行跨平台的融合处理，完成混合式教学。通过多年的现代教育技术实践验证与创新，我们认为适合影视制作培训课的主要过程为：

图1 整合型教学平台(ITP)教学模式

图1中，我们可以看到，知识点和随堂练习贯穿整个教学过程，慕课平台通过微视频形式让学员了解行业案例，了解该知识点的框架结构与模型模块，了解学界相关专家的研究成果(如超星慕课平台还提供了自动生成知识点查询图)；通过虚拟仿真完成教学实验操作；通过电子教室现场转播的形式完成作业讲评、学员实验转播等任务；采用雨课堂、慕课测验等检测与反馈工具完成交互式课间问答、随堂测验、主题讨论、限时作业等，实时记录并反馈学员学习行为数据，实现数据驱动的教与学，为教师提供精准化评价、个性化引导，从而形成一个立体的OPO(Online Plus Offline)混合教学模式。图1 1.1到1.6涉及到4种教学工具(慕课、电子教室、雨课堂、虚拟仿真)、5种教学方式(预习、查阅、讨论、测验、实验)互相穿插，6种学习环境要素(教学资源、工具支架、策略支持、任务情境、认知工具、学习社群)灵活运用，完成了一个完整的教学内容。

3 整合型教学平台(ITP)系统架构与功能模块设计

图2 整合型教学平台(ITP)入口设计概念图

本系统采用Adobe Director开发，通过用户需求分析、原型设计、模块优化、接口开发等，初步搭建一套影视制作培训的网络教学平台软件支援系统。这个平台可以启动慕课翻转课程平台等5个子模块。为了克服多种网络教学平台的缺陷，本文系统架构中设计了三个突出的特性。

图3 整合型教学平台(ITP)框架图

3.1 面向大数据的数字资产管理模块

数据库是整合型学习平台的核心，是学员自学与教师授课的主要依据。在教学资料组织过程中，不同硬件、软件平台以及团队中不同教师所完成的大量教学资源需要进行细致管理，本平台采用第三方应用程序(AlienBrain)进行数据的管理。这些公共资源面向全体师生公开，通过权限设置管理人员，从而实现各种数字媒体资源进行编码、分类，安全植入、存储、组织管理以及应用。数字资产管理工具既便于教师对本地文件进行管理，也能通过远程服务器，提供给相关负责人及时沟通，最终达到教育信息化标准、教学资源数据库建设等目标。

图4 教学资源管理入口 图5 教学资源管理(Alienbrain)

3.2 面向项目合作的管理模块

项目式教学方法按产品生命周期开发原理，将实践项目与科研课题纳入教学。在项目合作过程中，我们引入工作流管理系统(Ftrack)对实验教学进行项目创建、任务与人员分工、权限设置、文件版本管理、远程批复以及报表功能。这个模块能够模拟社会实践中的项目管理，教师作为管理员与执行员可以设计项目或创建方案，设置计划与项目生命周期，在内容、进度与预算间不断调整，从而不断锻炼学生的团队协作和沟通能力。

图6 实验项目管理入口 图7 实验项目管理(Ftrack)

3.3 面向虚拟实验的仿真模块

图8 虚拟仿真实验入口 图9 虚拟仿真实验(电视问政多场景虚拟)

虚拟仿真实验在理工科教学应用广泛，能显著提高学生的实践能力、创新能力和科学素养。本平台主要是调用第三方应用程序来完成虚拟实验教学，特别是直接与教育部高教司国家虚拟仿真教学项目直接衔接。国家虚拟实验主要是验证学界最新研究的理论(如立体电影技术、延时摄影技术、高速铁路列车运行控制系统等)，或者是完成实体实验难以模拟的项目(如环境规划、产品原型设计、单片机开发、电工电子虚拟仿真、建筑虚拟现实展示、数字化工厂、灾难事件现场虚拟报道、融媒体新闻制作等)。除了国家虚拟仿真教育项目以外，近年来很多高校往往直接采用成熟的仿真软件完成虚拟仿真实验。我们通过平台的集成，将“慕课翻转——电子教室教学——现场虚拟仿真反馈”等教学环境反复迭代，及时发现问题，解决疑惑，实现从实践到理论的飞跃。

4 验证研究与用户体验分析

4.1 教学平台与数据样本

为了更好模拟在教学与实践中的应用，本测试主要目标是对电子教室、网络教学(慕课)、虚拟仿真实验以及整合型平台教学效果测试。本实验测试环境如下：

电子教室我们使用湖北大学新闻传播省级示范实验中心视觉传播实验室安装的极域电子教室，慕课平台我们选用清华大学学堂在线平台，虚拟仿真实验采用北京润尼尔公司的虚拟仿真平台。

本文教室机环境为：教师机采用戴尔台式机电脑(i5 cpu，16g内存，win7 64位)，学生机采用戴尔商务机(i5 cpu，8g内存，win7 64位)。湖北大学新闻传播、广告设计、资源与环境规划、材料工程等4个专业参加了项目测试，学生数量大致为每个班级50人。

本文测试的数据样本分别为：样品1使用了云非线性剪辑软件(索贝)；样品2使用了虚拟摄影棚软件；样品3使用了数据可视化制作软件(Matlab)；样品4使用了游戏引擎软件(CryEngine)，样品5使用了资源环境规划软件(ArcGIS)；样品6使用了模具设计软件(Pro E)；样品7使用了清华大学学堂在线平台《广播电视广告》(实验)；样品8使用了《电视问政多场景虚拟仿真实验》。这8个样品用于模拟大学文理工科基础教学实验，这些软件需要开启显卡的硬件加速性能，用于模拟相关教学实验与实践环境。

4.2 研究目标

目标一：本实验首先验证现有的教学与实践平台的主要功能模块，评估最优组合，提取现有系统的合理架构。因此主要集中于：基本功能测试、特色功能测试、软件易用与友好性测试等条目中。每个平台的特性在用户手册中进行详细的描述，因此这一部分测试能很容易完成。

目标二：通过CPU占有率测试、GPU占有率测试、内存占有率测试、带宽占有率测试、误码率和漏码率测试等条目，评估现有平台的核心工作机制与效率。为了保证测试的准确性，我们使用截屏软件对屏幕显示进行截图，通过图片分析能检查显示效果，误码、丢帧、卡顿等现象，从而更好了解平台的性能与瓶颈。

目标三：通过采集分析、学员个人访谈、课堂学习反馈等多角度、多途径了解分析参与学生的课外学习情况、课堂互动情况、能力提升情况、期末同卷成绩比较、学生工程能力提升等。

4.3 研究结果分析

由于教学平台的特殊性，面向教学培训的整合型平台在系统开发中始终把用户体验的概念贯穿始终。

4.3.1学习过程的可用性、可靠性分析

学习过程理论强调从系统的整体视角，基于科学研究成果和学习技术现状，对学习资源、学习过程和学习策略进行系统化的设计与开发。可用性(Useful)表示教学平台能帮助学习者对知识的内化理解与深度建构，可靠性(Credible)是指教学平台要尽量设计和提供使用户充分信赖的组件。

对于教学培训中必不可少的项目管理与团队互动，无论是电子教室，还是慕课平台(包括中国大学慕课、学堂在线、超星在线等主流平台)，目前都只提供了简单的面向学习的“行为发生频次”或“行为结果正确率”为核心的功能(视频培训或作业进度监督等)，而对于制作中所必须的诸多环节：实验设备、器材或素材准备、实验环节跟踪、团队沟通与交流、实验效果评估，这些最重要的环节，都是这些平台无法提供的。在整合型教学平台(ITP)中，我们更加强调实验本身必须得到跟踪、指导与团队交流，因此，我们借助平台，调用第三方专用的Ftrack工作流程管理平台完成。如上图7所示，Ftrack能够跟踪到每个学员团队、每个实验项目、实验中每个环节、环节中所涉及到的软件中每个资源、环节所花费的时间、教师团队对作业的评论与备注信息等。

表1 整合型教学平台与传统平台比较

4.3.2学习内容的可找到性、可获得性分析

现代学习理论越来越强调先进的技术手段在教育领域的应用，它通过学习资源的优化和传播，更高效地完成知识结构和知识体系的建构，如美国《National science education standards》《Principles and standards for school mathematics》，2007年中国联合国教科文组织发布的《Model Curricula for Journalism Education》等。从2013年开始，学界对开放教育资源进行了研究。韩普、刘邦奇、管皓等人对网络教学资源、教育云建设模型、框架与模块设计、运行机制、整合优化等提出一些建设思路。可找到性(Findable)、可获得性(Accessible)是指从用户需求看，教学平台应当提供良好的导航和定位元素，使用户能很快地找到所需信息，并且知道自身所在的位置，不至于迷航。

在实验课程建设过程中，必然产生大量的数字资产，其中包括：教学大纲、授课计划、教学课件、教学视频(含课程标准、技术标准、评价标准、慕课视频、网上教程)、参考教材、参考文献、相关软件、相关素材、案例库、题库、作品库、平台指南、学界观点(研究热点、研究机构)、业界观点(研究热点、研究机构)等。在网上课程(慕课或虚拟仿真)建设中，上述资源要通过平台上线，供教师团队和学生访问、检索、导入导出。目前慕课平台能够提供详细的教学内容(音视频、图片、文档等形式的视频、课件、作业、测验、参考文献)，网络课程启动后，教师能够将高度有序的课件按照章节点精确编号，学生围绕知识点、相关文档、相关习题、课外扩展知识等展开自主学习，实现公共资源的精确投放。超星在线平台甚至提供了电脑同步云盘，能够直接把本地资源上传到服务器，供教师和学生通过电脑或移动平台使用。

图10 教学资源管理(Alienbrain) 图11 教学资源管理(超星在线)

教学资源都是动态更新的，必然会有资源浏览、编辑、更新等。这个任务，目前只有专业的数字资产管理系统，如Alienbrain等才能实现数字资产的浏览、转换、历史、同步、比较、可视化、查找、互动、更新以及报表等关键环节在整个教学过程中高效流动，才能通过对线上线下教学资源的持续开发、使用、反馈、积累、整合、建模，形成动态学习环境，从而完成教学资源的优化工作。

4.3.3学习环境的满意度分析

学习环境论强调学习环境搭配中的技术手段与工具对认知的支持。著名的市场营销领域的满意度CSI指数(Customer Satisfaction Index)近年来也被用于教育领域作为学习者满意度概念模型，而软件开发领域的满意度(Desirable)则是指开发出的元素应当满足用户的各种情感体验，即情感设计的用户体验。现代实验教学中，问题为导向的学习(Problem-based Learnig,PBL)、结果为导向的学习(Outcome-based Education,OBE)、协作学习(Cooperation Learning,CL)、基于设计的学习(Design-based Learning，DBL)等模式越来越受到重视。正是基于此认知，高校近年来致力于通过广泛的连接与跨界融合构建实验教学的建设新模式和运行新思路，借助互联网平台(维基平台、Eclipse教学平台、Android/iOS移动终端平台)，通过线上线下真实模拟方式(网上校园、网上教室、网上图书馆、网上实习基地)等虚拟教学环境，实现学习理论与教育技术之间的融合，这种模式对诸多实验课的软件教学流程具有直接的优化作用。整合型平台的思维，能够打破空间与时间限制，克服电子教室、慕课、直播等单一教学手段的局限，形成立体式实验教学，主要体现在：

第一，平台的整合能透过多种课程学习资源的定制化学习，让学生获得因材施教的效果。网上教程事先录制的教程不一定能满足不同专业、不同学校的学生需求，必须及时记录、跟踪学习过程，只有电子教室、雨课堂之类工具才能通过师生双向沟通，及时反馈，让学习者获得更多的满足感。比如，在电子教室中，现场实时教学的优势表现充分，能不断与学生交互，通过用户需求分析，及时调整教学内容与授课方式，能更多完成教学过程而非内容设计，通过有效的教学活动支持学习者对学习内容的深度认知，实现因材施教。现代教育中很多慕课平台都已经抛弃电子教室，改为直播，但是直播中传播者的单向性导致学生学习中的不同的学生的演算过程、操作过程得不到反馈而使得教学效果丢失了宝贵的示范功能。

图12 电子教室入口 图13 电子教室在课堂互动中应用(Netsupport)

第二，协作学习、协作教学的环境，能提高学生和教师两个维度的群体感知、群体归属意识以及学习专注度。对于教学实验，存在的突出问题是，对于庞大的团队课程建设、团队课程管理几乎都是空白，另一方面，实验课程和普通的理论课程教学不同在于，实验的本质是项目模拟，只能根据业界流程来运作。协同教学在慕课时代显得特别重要，教师团队、学生团队的无缝衔接与配合，形成一个线上线下、课前课中课后既有轮换分工又有互动协作甚至是临时的交叉的隐性协作的立体化格局。项目管理系统是现在企业管理的核心，是管理学科与工程实践交叉研究方法。闫丽新等人对项目管理与在线教学资源的平台建设、绩效评估进行了探讨。

图14 项目管理系统在实验项目中的应用案例(Ftrack)

第三，平台的整合，能够通过反馈与迭代，为个性化学习所必需的创造力的发展和教学内容的映射提供个性化学习推荐系统。实验教学平台和单纯的试题系统不同，后者往往需要错题收集、搭建难度序列、构建试题关联网络等技术完成测验试题推荐系统。在实验过程的跟踪和教师端的课程建设中，通过进度跟踪、绩效报告、文件笔记等众多方式的互动，教师或者团队成员间可以通过消息提醒及时答疑解难、避免环节错乱、防止任务重复或日程错漏，将所有解决方案自动推荐给相关的团队成员。这个模式是目前几乎所有以慕课平台为基础的大班教学所欠缺的，学生经常会因为错过时间或任务等导致成绩不够理想。项目管理系统的自动化流程事件、自动化通知功能，能够较好解决学生实验教学中的自主学习和个性化学习的问题。

4.3.4学习效果的价值性(Valuable)分析

学习效果是指学习过程优化与学习内容的呈现，是否符合认知理论的教学。近年来学界对慕课的低完成率进行了较多研究，有的学者从学习目的进行分析，有的从学习者类型进行研究，这些成果都对学习效果的检测与应对策略提出了较好的建议。

图15 慕课系统评价系统(学堂在线) 图16 混合式教学手段应用效果比较

对于仅仅是注册或浏览资源的旁听生或观察员来说，本平台中的数字资产管理模块完全能够通过提供丰富的教学资源满足他们的兴趣与需求，虚拟仿真模块能够提供拟真的实验环境和设备从而吸引他们来参与教学活动。对于动力不足者或者旁观者、健忘者来说，慕课或虚拟仿真都能在网站数据库建设运营后，通过网站管理层、教师团队层合作，完成资源、时间、人员部署后，系统将智能监控所有教学环节，自动推送消息或邮件到所有项目参与者，无需教学督导亲自到课堂，即可通过平台随时查看教学过程，无论是教师还是学生均能从中受益，实现教学内容的可持续发展。对于有志于从事创客作坊、虚拟社区的学生来说，本平台自身所提供的项目管理能与真实的工程对接，从而形成思想碰撞、创意分享、产品重构等良性互动环境。

5 结论

现代教育技术的发展，推动着教学平台的不断演进。本研究提出一种基于混合式学习的整合型(ITP)教学培训平台，经过电子教室、慕课、虚拟实验室等多种组合验证，本教学平台能提供影视领域相关专业人才培养、团队协同素养、实验教学资源、项目流程管理等相关功能。该平台目前还处于原型设计与验证中，因此诸如专业课程所使用的虚拟实验、数字资产与流程管理系统等软件都是采用调用第三方应用程序来完成的，我们将在后续的云平台建设中依次纳入上述模块，为实验课程教学提供更佳的用户体验。