“互聯網+”時代開放大學云教室建設與應用研究

吳淑蘋+蔣國珍+魏順平

【摘 要】

“互聯網+教育”時代的到來，MOOC在線教育的迅速發展，讓國家開放大學辦學面臨前所未有的機遇與挑戰。在國家開放大學的轉型與發展中，信息化建設是基礎。云教室是國家開放大學為了推動教育資源共建共享提出的一種新型遠程教育資源傳遞模式，連續四年列入“教育信息化重點工作”中。目前，云教室建設已取得階段性成果，在西部多個省份進行了部署和應用。本文分析了國家開放大學云教室的建設背景和需求，介紹了云教室系統設計方案，回顧了云教室建設歷程，總結了建設成果和應用經驗，提出了云教室建設中存在的問題和解決策略，以期為后續項目建設和各開放大學分部、地市學院及縣級學習中心的信息化項目推進提供參考。

【關鍵詞】 開放大學；云教室；遠程教育；學習環境；數字化學習

【中圖分類號】 G420 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009-458x（2017）01-0045-07

在十二屆全國人大三次會議上，李克強總理在政府工作報告中首次提出“互聯網+”行動計劃。“互聯網+”是創新2.0下的互聯網發展新形態、新業態，是知識社會創新2.0推動下的互聯網形態演進及其催生的經濟社會發展新形態，利用信息通信技術以及互聯網平臺，讓互聯網與傳統行業進行深度融合，創造新的發展生態。2012年，中央廣播電視大學正式轉型升級為國家開放大學，劉延東副總理在開放大學掛牌儀式上提出“開放大學要超前部署，率先探索，努力成為信息化帶動教育現代化的試驗田、示范區和引領者”（劉延東， 2012）。作為正處于攻堅建設期的新型大學，國家開放大學積極探索“互聯網+”時代教育信息化的新思路、新方法、新模式，經過多次嚴謹的論證，最終確定了依托云計算技術建設為學習者提供教、學、管、服、研等一體化的云平臺，形成以“云教室”“云OPAD”“云手機”“云電視”“云桌面”等多終端云學習環境，為用戶提供無所不在的學習服務（徐明軍， 2012）。作為“互聯網+教室”領域的重要探索，國家開放大學于2013年啟動云教室項目，希望利用云教室系統密切聯系開放大學系統各級辦學機構，探索遠程教育新模式。

一、文獻綜述

（一）教室發展演變

學習場所的演化經歷了從庠序、私塾、書院等私學，到太學、國子監等官學，直到16世紀末班級授課制的出現，現代意義上的教室是在班級授課制出現以后產生的。教室的外形結構以長方形為主，黑板、講臺、排排桌是教室最主要的配置（何智， 2014）。

教室的發展以技術的發展為標志，主要分為三個階段，傳統教室、電子教室和智慧教室（或未來教室）。教育信息化推進以來，相繼出現了多媒體教室、網絡教室等電子教室，以及自動錄播教室、智慧教室、未來教室等形態。技術進步是教室發展與建設的推動力，從幻燈投影技術，到視聽技術，再到以計算機為核心的現代信息技術，教室的形態和所使用的設備不斷發生變化，技術直接推動教室里教學環境與裝備的更新換代。國內對于“未來課堂”“智慧教室”“未來教室”等內容已有較多研究，其應用多集中在中小學和普通高校領域，少見專門針對遠程教育和成人學習的教室類型研究。

從云計算在教育領域應用的探索開始，關于云計算技術下多媒體虛擬教室建設的探索也隨之展開。在此背景下，國家開放大學提出了云教室概念，將其理解為遠程教育的資源共建共享方式。目前，云教室的理念有兩種：一種是IT公司推出的云計算教室，是指基于云計算技術基礎上的電腦、電化教室管理系統（百度百科， 2016）。云計算教室所有的教學資源都存儲在“云端”，用大型資源庫取代單臺計算機有限的存儲空間，簡化主機功能。這種教室主要替代傳統的計算機機房。在教學機房部署方面引入云計算技術，節省機房建設的硬件成本、軟件許可開銷、人員雇傭成本、管理維護費用、后期運營成本等。另一種就是國家開放大學系統內提出的云教室，其定位是：在全國范圍內利用云計算技術，完成遠程教育的資源共建和優質師資共享，完成線上云平臺與線下云教室的教學互動。在云計算技術基礎上，云教室集成了視頻會議、課程直播、課程錄播、學習平臺和學習資源等功能模塊，以期在成人遠程教育中發揮作用。

（二）國家開放大學云教室建設的意義及內涵

作為國家開放大學的前身，中央廣播電視大學最初以廣播電視開展遠程教學。廣播電視的主要特點是單向傳輸、非實時、無交互的多媒體教學方式。廣播電視教學手段解決了多媒體應用在教學實際中的問題，但是從教學檢查、實地調研的數據來看，廣播電視大學教學存在優質資源共享不足，西部和偏遠地區缺乏優秀師資，面授質量不高，學生面授到課率低，教學手段用戶體驗度低等諸多情況。

據2012年國家開放大學教育統計年鑒數據，電大系統有網絡多媒體教室1.3萬間，但多媒體教室存在設備老化、配置低、教室之間孤立建設、資源不共享等情況（李林曙， 2014， pp. 448-450）。作為統一辦學體系，廣播電視大學從中央到地方、教學點的教學通道一直沒有完整地建立起來，導致中央的教學資源、師資團隊等優質資源無法直接送達教學一線。

由于繼續教育階段的生源質量不高等因素，在電大遠程教學中，學生的自主學習能力不足，自主學習行為存在障礙，對教師的面授和輔導需求非常迫切。但是，受到經濟社會發展的影響，大部分優質資源和師資多集中在東部沿海省份，全國范圍內的資源共享不足，各省之間的溝通渠道不暢，導致東、中、西部教育資源分布不均衡。

面對廣播電視時代教學存在的問題，以及新時期學生對學習體驗和學習資源的需求問題，國家開放大學希望在系統的轉型升級中進行優化。《國家開放大學建設方案》提出了建設新型大學的要求，即提高遠程教育教學水平，大力發展學歷與非學歷繼續教育，為全體社會成員提供人人皆學、時時能學、處處可學的學習環境（國家開放大學， 2011），國家開放大學積極探索推進基層辦學機構與教育云平臺的互動教學問題，建立覆蓋全國的教室互聯互通系統。

國家開放大學云教室以互動和共享為核心，以數字化設備和互聯網為基礎，以教育云平臺為依托，以傳播優質教育資源為目標，以及時動態反饋為特征，具有直播、錄播和多終端接入等功能，支持大規模分布式的網絡實時互動和資源共享。云教室強調借助先進技術打破學習空間限制，賦予學生更大的主動性，倡導基于學習資源和問題解決的個性化學習和小組協作的學習方式，為學習者提供實時交互和溝通協作的工具、優質海量的學習資源、優秀的師資團隊指導、知識分享的空間、多終端無縫接入的環境以及個性化的學習支持與服務，實現無處不在的學習與交流，是一個物理教室與虛擬教室相結合的“云”教室。

二、云教室架構設計

國家開放大學將云教室作為一種新型學習空間進行建設，是云、路、端體系建設的重要組成部分，符合國家開放大學教學點遍布全國、系統辦學的特點，支持在線學習和線下教學相結合的混合教學模式。

（一）功能設計

根據國家開放大學遠程教育需求，云教室包含五個主要功能模塊，分別為遠程實時教學、課程實時錄播、遠程課堂觀摩和教學研討、遠程面試與答辯和高清視頻會議，可以支持并滿足各種網絡條件下的教學、會議、考試等教學業務的開展。

1. 遠程實時教學。利用云教室實現在全國范圍內不同地方任意組合的遠程實時教學，教師可以在任何地方同時完成多個地方的面授教學任務，實現異地課堂教學同步，讓身處不同教室的學生同時參與一個課堂教學，并能夠隨時跟老師進行直播互動，也可以通過PAD、手機或者Web端實現遠程直播學習，完成優質課堂的對接，實現優質資源共享。

2. 課程實時錄播。在云教室內完成的所有課程教學可以根據需要進行實時錄制，錄制完成的資源自動存儲在云端。錄播管理平臺可以通過接口與學習平臺互聯，將課程教學內容自動推送到學習平臺相應課程下。教學名師可以利用云教室進行真實課堂的講授、傳播與錄制，把名師課堂實時傳播到全國各地。

3. 遠程課堂觀摩和教學研討。教師可以進行遠程課堂觀摩和教學研討活動，專家可以遠程聽課、評課、指導，促進中西部師資隊伍的建設。

4. 遠程面試與答辯。利用云教室實現教師或學生的遠程面試和答辯，支持教師對學生面試與答辯過程的實時記錄、分析、提問與互動等功能。

5. 高清多向視頻會議。利用云教室可以召開高清視頻會議，進行教學和管理業務實時研討與交流。利用遍布全國的云教室，實現管理團隊、課程教學團隊或科研團隊的遠程辦公，支持全國性團隊的協調配合工作，有效地提高工作效率。

（二）系統架構

參照國家開放大學“四級辦學，兩級管理，辦學網絡立體覆蓋全國城鄉”的運行機制，國家開放大學云教室采用“統一平臺、兩級管理、四層應用、資源共享”的架構設計，充分發揮總部、分部和學習中心在建設中的積極主動性，采取共建共享方式組織項目實施，通過控制中心實現對分布在全國的云教室集中管理、統一維護、互聯互通。

如圖1所示，云教室系統主要包括兩大部分：一是云教室部分，包括總部、分部、學院和學習中心共四層云教室，總部和分部云教室以主講的功能配置為主，學院和學習中心云教室以資源和信息的接收和反饋為主；二是控制中心部分，包括總控中心和分控中心。控制中心由云教室統一管理平臺和錄播資源管理平臺組成，控制權限采取分級管理方式，總控中心控制管理所有分控中心及全國云教室，分控中心可以管理所屬省份的云教室。

三、云教室建設標準化設計與實現

為建設具有特色、識別度明顯的遠程學習環境，國家開放大學總部從系統架構、功能設計、教室空間、設備配套、環境文化等多方面對云教室進行規劃，努力做到用戶體驗好、功能完備、可復制和標準化。為保證項目實施效果，國家開放大學制定了項目管理制度和標準化流程，保障全系統的技術、風格和進度的統一性。

（一）設備配套標準化

根據國家開放大學四級辦學特點及各級辦學機構在資源共建共享方面的特征，本著節約成本的原則，云教室系統在平臺架構和技術形態上實現了高彈性、易擴展、高可用和統一管理調配。

1. 統一采購設備。云教室分為總部、省級、 地市級和區縣級四級標準，各級云教室的設備配套和功能各有優勢。總部和分部圍繞主講功能配置，地市級和區縣級圍繞優質資源接收和共享的功能配置，每級云教室有標配的設備清單。設備采取總部統一招標采購，選用在設備的兼容性、功能性、易用性、穩定性方面都有保證的可靠產品。

2. 建設多終端接入環境。支持PAD、手機、PC等終端接入云教室進行雙向互動和單向資源傳輸。為適應移動互聯時代的學習需求，云教室移動終端實現了與云教室的音視頻雙向互動（如圖2所示），使得在工學矛盾下無法到指定云教室上課的學生，也可以在工作崗位或者家里實現異地實時互動學習。

（二）教室空間標準化

1. 統一教室面積和布局。對云教室面積、層高、課桌椅數量、人均面積等都做了嚴格要求，安裝點需按照總部要求遴選合適教室進行改造。為提高學生的舒適度，增強課堂臨場感，設計了橫向排列和縱向排列兩種課桌擺放方式。橫向課桌擺放方式縮短了學生與教師的直線距離，也解決了后排學生看不清屏幕的問題，在心理和身體上增強了學生的課堂臨場感。

2. 統一教室裝修風格。對云教室空間裝修進行統一要求，由總部設計，對各級云教室的裝修材料、裝修風格、LOGO、聲音、燈光、工藝等方面進行要求，安裝點按照總部要求進行教室空間裝修和布置。為實現設備的合理隱藏，提高用戶體驗，總部統一為省級云教室量身制作兼具機箱和講桌功能的一體式講桌。云教室設計效果圖和湖南湘西學院云教室實際完成效果圖如圖3所示。

（三）系統集成標準化

項目采取迭代式研發的方式對系統進行完善和深度集成，在易用性、用戶體驗和消除信息孤島方面做了深入研究和扎實工作。

1. 一屏控制，一鍵操控。研發桌面控制系統，為省級云教室配置云桌面控制PAD（如圖4所示），所有設備集成控制，實現PAD對多個設備的一鍵式管控，實現一鍵開機、一屏控制模式，所有設備都可以通過PAD控制開關機、遠端互聯、遠程授課、文本互動等操作。

2. 定制研發云錄播資源管理平臺。采用云計算資源共享技術，建設全國統一的云錄播資源管理平臺。將云錄播系統部署在總控中心和分控中心，實現總部統一控制，滿足了操作方便、節省帶寬、本地存儲的要求。云錄播資源管理平臺可以在全國范圍內調配云教室直播的服務資源和課程錄播資源，便于跨區域優質資源共享（如圖5所示）。

3. 云教室與國開在線學習平臺集成。采用統一登錄，實現信息互通，建立云教室系統與學習空間、學習平臺、教務系統之間的無縫對接。將老師在云教室內上課的視頻實時直播到學生空間和學習平臺，學生可以通過手機、PAD和電腦實時觀看和互動。直播結束后，系統可自動生成視頻資源，與學習平臺的對應課程關聯，實現課程資源生成與應用的一體化。

將云教室打造成基于云教室管理平臺和錄播資源管理平臺實現其服務價值的虛擬與現實相結合系統，既支持基于物理存在各地的云教室開展活動，也支持基于各種移動終端和Web端開展活動，實現云教室教學活動無縫嵌入學習平臺的互通方式，構建國家開放大學“云平臺+云教室”數字化學習環境。

（四）實施保障標準化

為保證整體工程的項目實施，國家開放大學成立項目組，由信息化部牽頭，財務與資產管理部、事業發展與合作辦學部參與的項目負責制。國家開放大學分部及以下的各級機構指派專門人員負責項目推進，總部對各級機構的項目負責人數量、職務、工作內容等都做出了界定和要求。總部項目組負責頂層設計、統一采購、統籌協調，各級項目組分工合作，共同推進項目實施。項目組人員組織架構如圖6所示。

國家開放大學制定了云教室運維管理制度，實行分級分類管理制度，堅持穩定支持、動態調整和定期評估。國家開放大學設立專項經費，負責云教室的建設，支持云教室的開放運行、設備更新和自主創新研究。對于云教室使用、運維和管理等方面有突出成績或有嚴重失職、失誤、不積極的情況，根據規章制度進行相應的獎罰。

四、云教室建設與應用情況

云教室采取總部與分部共建的形式，充分調動了總部、分部、地方學院和學習中心的力量。到2016年3月，在全國建成312間云教室和21間控制中心，覆蓋國家開放大學22個分部和百萬師生。

（一）建設成果

1. 第一期（2013年2月至2014年1月）。第一期是起步階段，以援疆、援藏為重點，在新疆和西藏等邊疆和少數民族地區建設云教室。總部負責云教室系統的統一規劃、設計、設備采購與項目驗收，分部負責各教學點云教室的選擇、教室裝修及網絡條件準備等。第一期建設了總控中心、分控中心、總部云教室、省級云教室和市級云教室，將云教室從總部建到了地市級城市。在各分部的通力合作下，經過一年的建設，順利完成了63間云教室在6個西部省會城市及40多個地市級城市的建設：① 搭建了一個重點面向新疆和西藏地區雙向互動的數字化教學環境；② 搭建了一個開放大學系統內課堂教學共享的平臺，為“全省一堂課”“全國一堂課”提供了技術環境；③ 解決了多終端接入的問題，學生可以同步不同終端，在不同環境中參與課堂教學，也可按需點播不同的教學內容。

2. 第二期（2014年2月至2016年3月）。第二期是深化階段，擴大了建設范圍，并進行了建設模式創新和技術集成創新。以西部地區、享受西部待遇的中部地區、革命老區為主，采取了總部、分部按比例共建的方式，根據各分部的經濟條件和建設意愿，分為總部援建和總部、分部共建兩種方式開展，最終在18個分部建成249間云教室（如圖7所示）。在項目共建中，總部與分部分工合作，各司其職。共建的開展鼓勵分部加大資金投入力度，進行配套建設，調動了分部建設與應用云教室的積極性，減輕了總部的資金壓力，擴大了云教室的規模，覆蓋范圍從地方學院擴展到縣級教學點。共建機制是云教室系統能夠大規模建設和長期運行與應用的重要保障。

（二）應用探索

云教室建設項目將先進的教育技術和教育理念帶到了邊疆、邊遠地區、少數民族地區和貧困地區，使新疆、青海、西藏、內蒙古等西部地區的信息化教學條件大為改善，實現被援建學校特別是縣級教學點信息化水平的跨越式發展。在第一期63間云教室投入使用后，總部項目組通過訪談、問卷調查和個案研究等方式追蹤了2014-2015年的應用情況。

調查結果顯示，云教室系統已經被廣泛應用于教學、教研、管理等各個領域。第一期63間云教室累計使用達800余次，應用到96門遠程教學或輔導課程中，參與教學的教師累計約1，000人次，遠程教學總時長約143，025分鐘，累計錄制視頻38，588分鐘，參與學習的學生約4萬人次。其中，新疆分部、新疆兵團分部、青海分部等地多措并舉探索云教室應用模式，推動云教室的應用與研究，總結了較多的經驗和方法，取得較好反響。云教室已經創新性地應用到教學、教研和管理中，在“兵團一堂課”、網上面授輔導、導學答疑、遠程畢業答辯、大教研室活動等中發揮了重要作用。截止到2015年底，新疆建設兵團分部已開展了4個學期共30多門的“兵團一堂課”教學，完成了5個學期近2，000名學生的遠程畢業答辯。新疆分部用于錄播視頻教學資源已累計 6，000多分鐘，開展了200多次教育教學活動。

國家開放大學各級教師從教學實踐和學術方面對云教室的應用模式進行了探索和研究，為云教室的建設發展獻言、獻策。新疆建設兵團分部和廣西分部等將云教室創新性地應用在翻轉課堂教學、案例討論教學、模擬實踐教學等遠程面授教學里，將云教室與教學內容、教學方法、學生群體遠程聽課等相結合，開展面授教學活動。國家開放大學總部在援藏3D技術培訓、開放大學講壇、骨干教師培訓班等活動中探索云教室應用模式，改善了開放大學基層面授教學環境，助推了基層遠程教學方式改革。

從全國范圍的調研結果可知，云教室的建設較好地解決了國家開放大學系統內西部地區優質師資和教學資源共享不足的問題，為少數民族地區和偏遠地區送去了優秀師資，在一定程度上促進了教育公平和優質資源共享。但在云教室一期應用中也存在師生互動不足、技術操作煩瑣、用戶體驗有待提高等問題（馬小強， 劉銘， 2016）。這些問題在云教室二期建設中已經得到較大改善。在未來的云教室建設中，需要更加關注教師和學生的用戶體驗，在簡化系統操作、資源共享和整合方面更多地探索和改進。

（三）問題與策略

云教室作為國家開放大學系統內的新生事物，作為跨越總部、分部、地方學院和學習中心四級辦學機構的項目，具有操作難度大、復雜性高、溝通成本大、利益關系復雜等特點。云教室的建設以信息化部門為主推進，但是要在教學中廣泛應用，還需要開放大學系統內各級機構和部門之間的協調工作。

1. 多級管理的溝通成本大，統籌協調難，時間把控難。在項目推進過程中，各分部進度存在巨大差異，分析其中的原因后發現，分部和基層領導的重視程度是影響項目進度的關鍵因素。項目涉及20家分部、200多家教學點，對于各地配套經費到位、裝修進度、設備發貨進度、設備安裝進度、項目驗收組織等方面存在較大問題。為提高溝通效率，項目中主要使用了視頻會議、項目周報、季度報告、QQ群、微信群等方式進行交流溝通。各地配套經費要走政府財政支出、教室裝修要走招標采購流程、網絡條件要與各地互聯網運營商協商等，其中的任何地方、任何細節出現問題都會導致整體項目進度受到影響。因此，對于覆蓋系統的項目，統籌協調整個項目，且要使各地云教室在同一時間完工是非常困難的事情。不管是總部還是分部，都需要主管領導的高度重視，加強組織領導，才能帶動全校各部門和相關責任人，需要學校層面明確各部門的責任分工，實行工作監督制，強化責任落實，才能保證工作質量和時間進度。

2. 技術創新易，業務集成難，形成資源共享機制是挑戰。技術引領業務改革是國家開放大學近幾年提出的新命題，云教室在與學習空間和學習平臺對接時就涉及了重塑業務流程的問題。如何形成新的業務流程，需要在了解現有業務基礎上，對未來國家開放大學的在線教學業務流程進行探索和創新，要求系統集成重視標準化接口和擴展性的問題，技術的探索伴隨業務探索，在業務演進中不斷進行迭代升級。傳統的優質資源共享多指自上而下的資源傳輸，但在互聯網時代，云教室系統能較好地支持自下而上的資源共享模式，所謂“高手在民間”，云教室系統支持將各基層教學機構優秀、有特色的教師和資源推向全國，開放大學要憑借系統優勢，挖掘各地優秀教師和優秀人才，培養一批覆蓋全國的優秀教學隊伍，形成自下而上的資源共建共享模式。目前，雖然系統業務流程已經實現，但在機制上要實現真正的資源共享，還需要各項配套措施和鼓勵政策。

3. 需要教學、技術和管理部門協同工作，推進云教室教學應用。建設是階段性任務，業務應用才是體現云教室價值的長期任務。在建設工作完成后，要想將云教室充分應用到遠程教學業務中，需要學校的高層部署，需要各部門的任務分工與協調管理。首先，教學業務主管部門要作為總策劃和總協調，制定云教室應用管理制度，策劃教師的課堂應用，將云教室融入遠程教學活動，融入課程教學中去；其次，技術部門需要負責云教室應用過程中的技術支持和運維管理工作，制定云教室使用流程，完善云教室使用規范；最后，相關管理部門需要負責云教室長期運行中的設備更新、技術支持等運維與經費支持工作。云教室的應用需要教學、管理、技術、資產等部門的協調溝通與管理，需要運維與支持服務的長期跟進，需要各部門明確責任和分工，各司其職，共同推進。只有這樣，云教室才能良好運轉，發揮其真正價值。

4. 需要改變教師和管理觀念，加強技術培訓，鼓勵應用探索。云教室授課打破了傳統師生面對面的授課方式，突破了制約教育發展的時空和地域限制，讓教師通過云教室授課，對云教室的教學手段應用有新的認識，讓他們深刻地認識到上課時要以學生為主體，把自己變為課堂的參與者和引導者。云教室課堂是面向全國或全省學生，教學全過程實時直播，教師在上課前要比傳統面授課更謹慎，內容準備時間更長，增加了工作量，加大了授課壓力。在傳統教師向在線教師轉變的過程中，需要加強教師信息技術能力的培訓，做好教師基于云教室教學應用的技能培訓工作，積極營造云教室應用的氛圍。通過在系統內開展基于云教室的教學應用能手大賽，鼓勵全國教師積極參與基于云教室的教學應用和探索，做好云教室應用的宣傳教育工作，培養出優秀的國家開放大學網絡教師團隊。

五、總結

國家開放大學以援疆、援藏、支持西部地區發展為重心探索建設的云教室項目，針對遠程教育領域提出了新的教室形態，并已經通過標準化技術和流程在全國部署了312間云教室，成為國家開放大學落地和深入到學生中的途徑，搭建了學生、教師、各級教學機構和總部的橋梁，拉近彼此的距離，為縮小中西部地區與東部地區的數字鴻溝，將優質教育資源送到學生手中提供了堅實的技術基礎。2016年教育部發布的《關于辦好開放大學的意見》中明確“繼續推進云教室建設，實現網絡條件下的遠程雙向高清視頻和互動教學”。在國家開放大學“十三五”規劃中，云教室建設依然是信息化建設的重要任務之一。在技術更新換代的驅動下，國家開放大學將在云教室的用戶體驗、功能設計方面開展更多研究，探索如何在全國范圍教學業務和資源共享中發揮好云教室的作用，也將繼續開展教學應用模式的深入研究和探索。

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