面向影視動畫的整合型實驗培訓平臺建設架構研究

(1.湖北大學新聞傳播學院，湖北武漢 430000；2.伏傳格(上海)信息科技有限公司，上海 200050)

1 引言

2015年李克強總理在《政府工作報告》中首次提出制定“互聯網+”行動計劃，力圖基于開放與分享的核心精神構建強大的生態環境。各大高校在教學平臺建設中由傳統的講授模式轉向以翻轉課堂、協作學習、在線討論以及個別輔導為中心的現代教學模式。教育部辦公廳2017年公布的在線教育平臺中，全國各地運行2年以上的各類課程有1376門。隨著云計算在校園的推廣，一些高校嘗試與業界合作，通過校園公有云和私有云搭建具有融合媒體教學和運營實踐的平臺。教育部高教司2019年33號文提出2019年建立26個類別305項虛擬仿真實驗教學認定的計劃。這些平臺都給教學帶來了巨大的成長空間，但是對于影視制作培訓采用一種途徑或方法是遠遠不夠的，它必須搭建一個系統化的平臺，來完成線上線下混合式教學與實驗需要。

2 整合型教學平臺(ITP)設計理念

傳統的行為主義學習、建構主義學習等教育理論逐漸被混合式學習、游戲化學習、個性化學習、終身學習、翻轉學習、學習環境等新的學習理論所改寫，這些理論要求教育者重預測學習效果、改善學習體驗，從而讓學習更加自然、生動、深入和有針對性。特別是D2L公司的旗艦產品 Brightspace 網絡學習平臺通過提供云端學習支持服務，為整合型學習系統提供了具體的可操作性方向。胡立如等人認為，整合型學習平臺(Integrated Learning Platform，ILP)更致力于對學習的服務與提升，它采納了強大的學習技術，通過與第三方資源平臺合作以及提供 API 接口實現了外部資源與功能的整合，創設更加開放與靈活的學習空間，為學習者提供個性化的學習體驗與一站式的學習服務。

無論哪種平臺，基本設計思維都是要滿足三個目標：學習行為采集、學習行為分析和推送系統。現代教育越來越傾向于將教學內容進行碎片化處理，并將教學媒體進行跨平臺的融合處理，完成混合式教學。通過多年的現代教育技術實踐驗證與創新，我們認為適合影視制作培訓課的主要過程為：

圖1 整合型教學平臺(ITP)教學模式

圖1中，我們可以看到，知識點和隨堂練習貫穿整個教學過程，慕課平臺通過微視頻形式讓學員了解行業案例，了解該知識點的框架結構與模型模塊，了解學界相關專家的研究成果(如超星慕課平臺還提供了自動生成知識點查詢圖)；通過虛擬仿真完成教學實驗操作；通過電子教室現場轉播的形式完成作業講評、學員實驗轉播等任務；采用雨課堂、慕課測驗等檢測與反饋工具完成交互式課間問答、隨堂測驗、主題討論、限時作業等，實時記錄并反饋學員學習行為數據，實現數據驅動的教與學，為教師提供精準化評價、個性化引導，從而形成一個立體的OPO(Online Plus Offline)混合教學模式。圖1 1.1到1.6涉及到4種教學工具(慕課、電子教室、雨課堂、虛擬仿真)、5種教學方式(預習、查閱、討論、測驗、實驗)互相穿插，6種學習環境要素(教學資源、工具支架、策略支持、任務情境、認知工具、學習社群)靈活運用，完成了一個完整的教學內容。

3 整合型教學平臺(ITP)系統架構與功能模塊設計

圖2 整合型教學平臺(ITP)入口設計概念圖

本系統采用Adobe Director開發，通過用戶需求分析、原型設計、模塊優化、接口開發等，初步搭建一套影視制作培訓的網絡教學平臺軟件支援系統。這個平臺可以啟動慕課翻轉課程平臺等5個子模塊。為了克服多種網絡教學平臺的缺陷，本文系統架構中設計了三個突出的特性。

圖3 整合型教學平臺(ITP)框架圖

3.1 面向大數據的數字資產管理模塊

數據庫是整合型學習平臺的核心，是學員自學與教師授課的主要依據。在教學資料組織過程中，不同硬件、軟件平臺以及團隊中不同教師所完成的大量教學資源需要進行細致管理，本平臺采用第三方應用程序(AlienBrain)進行數據的管理。這些公共資源面向全體師生公開，通過權限設置管理人員，從而實現各種數字媒體資源進行編碼、分類，安全植入、存儲、組織管理以及應用。數字資產管理工具既便于教師對本地文件進行管理，也能通過遠程服務器，提供給相關負責人及時溝通，最終達到教育信息化標準、教學資源數據庫建設等目標。

圖4 教學資源管理入口 圖5 教學資源管理(Alienbrain)

3.2 面向項目合作的管理模塊

項目式教學方法按產品生命周期開發原理，將實踐項目與科研課題納入教學。在項目合作過程中，我們引入工作流管理系統(Ftrack)對實驗教學進行項目創建、任務與人員分工、權限設置、文件版本管理、遠程批復以及報表功能。這個模塊能夠模擬社會實踐中的項目管理，教師作為管理員與執行員可以設計項目或創建方案，設置計劃與項目生命周期，在內容、進度與預算間不斷調整，從而不斷鍛煉學生的團隊協作和溝通能力。

圖6 實驗項目管理入口 圖7 實驗項目管理(Ftrack)

3.3 面向虛擬實驗的仿真模塊

圖8 虛擬仿真實驗入口 圖9 虛擬仿真實驗(電視問政多場景虛擬)

虛擬仿真實驗在理工科教學應用廣泛，能顯著提高學生的實踐能力、創新能力和科學素養。本平臺主要是調用第三方應用程序來完成虛擬實驗教學，特別是直接與教育部高教司國家虛擬仿真教學項目直接銜接。國家虛擬實驗主要是驗證學界最新研究的理論(如立體電影技術、延時攝影技術、高速鐵路列車運行控制系統等)，或者是完成實體實驗難以模擬的項目(如環境規劃、產品原型設計、單片機開發、電工電子虛擬仿真、建筑虛擬現實展示、數字化工廠、災難事件現場虛擬報道、融媒體新聞制作等)。除了國家虛擬仿真教育項目以外，近年來很多高校往往直接采用成熟的仿真軟件完成虛擬仿真實驗。我們通過平臺的集成，將“慕課翻轉——電子教室教學——現場虛擬仿真反饋”等教學環境反復迭代，及時發現問題，解決疑惑，實現從實踐到理論的飛躍。

4 驗證研究與用戶體驗分析

4.1 教學平臺與數據樣本

為了更好模擬在教學與實踐中的應用，本測試主要目標是對電子教室、網絡教學(慕課)、虛擬仿真實驗以及整合型平臺教學效果測試。本實驗測試環境如下：

電子教室我們使用湖北大學新聞傳播省級示范實驗中心視覺傳播實驗室安裝的極域電子教室，慕課平臺我們選用清華大學學堂在線平臺，虛擬仿真實驗采用北京潤尼爾公司的虛擬仿真平臺。

本文教室機環境為：教師機采用戴爾臺式機電腦(i5 cpu，16g內存，win7 64位)，學生機采用戴爾商務機(i5 cpu，8g內存，win7 64位)。湖北大學新聞傳播、廣告設計、資源與環境規劃、材料工程等4個專業參加了項目測試，學生數量大致為每個班級50人。

本文測試的數據樣本分別為：樣品1使用了云非線性剪輯軟件(索貝)；樣品2使用了虛擬攝影棚軟件；樣品3使用了數據可視化制作軟件(Matlab)；樣品4使用了游戲引擎軟件(CryEngine)，樣品5使用了資源環境規劃軟件(ArcGIS)；樣品6使用了模具設計軟件(Pro E)；樣品7使用了清華大學學堂在線平臺《廣播電視廣告》(實驗)；樣品8使用了《電視問政多場景虛擬仿真實驗》。這8個樣品用于模擬大學文理工科基礎教學實驗，這些軟件需要開啟顯卡的硬件加速性能，用于模擬相關教學實驗與實踐環境。

4.2 研究目標

目標一：本實驗首先驗證現有的教學與實踐平臺的主要功能模塊，評估最優組合，提取現有系統的合理架構。因此主要集中于：基本功能測試、特色功能測試、軟件易用與友好性測試等條目中。每個平臺的特性在用戶手冊中進行詳細的描述，因此這一部分測試能很容易完成。

目標二：通過CPU占有率測試、GPU占有率測試、內存占有率測試、帶寬占有率測試、誤碼率和漏碼率測試等條目，評估現有平臺的核心工作機制與效率。為了保證測試的準確性，我們使用截屏軟件對屏幕顯示進行截圖，通過圖片分析能檢查顯示效果，誤碼、丟幀、卡頓等現象，從而更好了解平臺的性能與瓶頸。

目標三：通過采集分析、學員個人訪談、課堂學習反饋等多角度、多途徑了解分析參與學生的課外學習情況、課堂互動情況、能力提升情況、期末同卷成績比較、學生工程能力提升等。

4.3 研究結果分析

由于教學平臺的特殊性，面向教學培訓的整合型平臺在系統開發中始終把用戶體驗的概念貫穿始終。

4.3.1學習過程的可用性、可靠性分析

學習過程理論強調從系統的整體視角，基于科學研究成果和學習技術現狀，對學習資源、學習過程和學習策略進行系統化的設計與開發。可用性(Useful)表示教學平臺能幫助學習者對知識的內化理解與深度建構，可靠性(Credible)是指教學平臺要盡量設計和提供使用戶充分信賴的組件。

對于教學培訓中必不可少的項目管理與團隊互動，無論是電子教室，還是慕課平臺(包括中國大學慕課、學堂在線、超星在線等主流平臺)，目前都只提供了簡單的面向學習的“行為發生頻次”或“行為結果正確率”為核心的功能(視頻培訓或作業進度監督等)，而對于制作中所必須的諸多環節：實驗設備、器材或素材準備、實驗環節跟蹤、團隊溝通與交流、實驗效果評估，這些最重要的環節，都是這些平臺無法提供的。在整合型教學平臺(ITP)中，我們更加強調實驗本身必須得到跟蹤、指導與團隊交流，因此，我們借助平臺，調用第三方專用的Ftrack工作流程管理平臺完成。如上圖7所示，Ftrack能夠跟蹤到每個學員團隊、每個實驗項目、實驗中每個環節、環節中所涉及到的軟件中每個資源、環節所花費的時間、教師團隊對作業的評論與備注信息等。

表1 整合型教學平臺與傳統平臺比較

4.3.2學習內容的可找到性、可獲得性分析

現代學習理論越來越強調先進的技術手段在教育領域的應用，它通過學習資源的優化和傳播，更高效地完成知識結構和知識體系的建構，如美國《National science education standards》《Principles and standards for school mathematics》，2007年中國聯合國教科文組織發布的《Model Curricula for Journalism Education》等。從2013年開始，學界對開放教育資源進行了研究。韓普、劉邦奇、管皓等人對網絡教學資源、教育云建設模型、框架與模塊設計、運行機制、整合優化等提出一些建設思路。可找到性(Findable)、可獲得性(Accessible)是指從用戶需求看，教學平臺應當提供良好的導航和定位元素，使用戶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。

在實驗課程建設過程中，必然產生大量的數字資產，其中包括：教學大綱、授課計劃、教學課件、教學視頻(含課程標準、技術標準、評價標準、慕課視頻、網上教程)、參考教材、參考文獻、相關軟件、相關素材、案例庫、題庫、作品庫、平臺指南、學界觀點(研究熱點、研究機構)、業界觀點(研究熱點、研究機構)等。在網上課程(慕課或虛擬仿真)建設中，上述資源要通過平臺上線，供教師團隊和學生訪問、檢索、導入導出。目前慕課平臺能夠提供詳細的教學內容(音視頻、圖片、文檔等形式的視頻、課件、作業、測驗、參考文獻)，網絡課程啟動后，教師能夠將高度有序的課件按照章節點精確編號，學生圍繞知識點、相關文檔、相關習題、課外擴展知識等展開自主學習，實現公共資源的精確投放。超星在線平臺甚至提供了電腦同步云盤，能夠直接把本地資源上傳到服務器，供教師和學生通過電腦或移動平臺使用。

圖10 教學資源管理(Alienbrain) 圖11 教學資源管理(超星在線)

教學資源都是動態更新的，必然會有資源瀏覽、編輯、更新等。這個任務，目前只有專業的數字資產管理系統，如Alienbrain等才能實現數字資產的瀏覽、轉換、歷史、同步、比較、可視化、查找、互動、更新以及報表等關鍵環節在整個教學過程中高效流動，才能通過對線上線下教學資源的持續開發、使用、反饋、積累、整合、建模，形成動態學習環境，從而完成教學資源的優化工作。

4.3.3學習環境的滿意度分析

學習環境論強調學習環境搭配中的技術手段與工具對認知的支持。著名的市場營銷領域的滿意度CSI指數(Customer Satisfaction Index)近年來也被用于教育領域作為學習者滿意度概念模型，而軟件開發領域的滿意度(Desirable)則是指開發出的元素應當滿足用戶的各種情感體驗，即情感設計的用戶體驗。現代實驗教學中，問題為導向的學習(Problem-based Learnig,PBL)、結果為導向的學習(Outcome-based Education,OBE)、協作學習(Cooperation Learning,CL)、基于設計的學習(Design-based Learning，DBL)等模式越來越受到重視。正是基于此認知，高校近年來致力于通過廣泛的連接與跨界融合構建實驗教學的建設新模式和運行新思路，借助互聯網平臺(維基平臺、Eclipse教學平臺、Android/iOS移動終端平臺)，通過線上線下真實模擬方式(網上校園、網上教室、網上圖書館、網上實習基地)等虛擬教學環境，實現學習理論與教育技術之間的融合，這種模式對諸多實驗課的軟件教學流程具有直接的優化作用。整合型平臺的思維，能夠打破空間與時間限制，克服電子教室、慕課、直播等單一教學手段的局限，形成立體式實驗教學，主要體現在：

第一，平臺的整合能透過多種課程學習資源的定制化學習，讓學生獲得因材施教的效果。網上教程事先錄制的教程不一定能滿足不同專業、不同學校的學生需求，必須及時記錄、跟蹤學習過程，只有電子教室、雨課堂之類工具才能通過師生雙向溝通，及時反饋，讓學習者獲得更多的滿足感。比如，在電子教室中，現場實時教學的優勢表現充分，能不斷與學生交互，通過用戶需求分析，及時調整教學內容與授課方式，能更多完成教學過程而非內容設計，通過有效的教學活動支持學習者對學習內容的深度認知，實現因材施教。現代教育中很多慕課平臺都已經拋棄電子教室，改為直播，但是直播中傳播者的單向性導致學生學習中的不同的學生的演算過程、操作過程得不到反饋而使得教學效果丟失了寶貴的示范功能。

圖12 電子教室入口 圖13 電子教室在課堂互動中應用(Netsupport)

第二，協作學習、協作教學的環境，能提高學生和教師兩個維度的群體感知、群體歸屬意識以及學習專注度。對于教學實驗，存在的突出問題是，對于龐大的團隊課程建設、團隊課程管理幾乎都是空白，另一方面，實驗課程和普通的理論課程教學不同在于，實驗的本質是項目模擬，只能根據業界流程來運作。協同教學在慕課時代顯得特別重要，教師團隊、學生團隊的無縫銜接與配合，形成一個線上線下、課前課中課后既有輪換分工又有互動協作甚至是臨時的交叉的隱性協作的立體化格局。項目管理系統是現在企業管理的核心，是管理學科與工程實踐交叉研究方法。閆麗新等人對項目管理與在線教學資源的平臺建設、績效評估進行了探討。

圖14 項目管理系統在實驗項目中的應用案例(Ftrack)

第三，平臺的整合，能夠通過反饋與迭代，為個性化學習所必需的創造力的發展和教學內容的映射提供個性化學習推薦系統。實驗教學平臺和單純的試題系統不同，后者往往需要錯題收集、搭建難度序列、構建試題關聯網絡等技術完成測驗試題推薦系統。在實驗過程的跟蹤和教師端的課程建設中，通過進度跟蹤、績效報告、文件筆記等眾多方式的互動，教師或者團隊成員間可以通過消息提醒及時答疑解難、避免環節錯亂、防止任務重復或日程錯漏，將所有解決方案自動推薦給相關的團隊成員。這個模式是目前幾乎所有以慕課平臺為基礎的大班教學所欠缺的，學生經常會因為錯過時間或任務等導致成績不夠理想。項目管理系統的自動化流程事件、自動化通知功能，能夠較好解決學生實驗教學中的自主學習和個性化學習的問題。

4.3.4學習效果的價值性(Valuable)分析

學習效果是指學習過程優化與學習內容的呈現，是否符合認知理論的教學。近年來學界對慕課的低完成率進行了較多研究，有的學者從學習目的進行分析，有的從學習者類型進行研究，這些成果都對學習效果的檢測與應對策略提出了較好的建議。

圖15 慕課系統評價系統(學堂在線) 圖16 混合式教學手段應用效果比較

對于僅僅是注冊或瀏覽資源的旁聽生或觀察員來說，本平臺中的數字資產管理模塊完全能夠通過提供豐富的教學資源滿足他們的興趣與需求，虛擬仿真模塊能夠提供擬真的實驗環境和設備從而吸引他們來參與教學活動。對于動力不足者或者旁觀者、健忘者來說，慕課或虛擬仿真都能在網站數據庫建設運營后，通過網站管理層、教師團隊層合作，完成資源、時間、人員部署后，系統將智能監控所有教學環節，自動推送消息或郵件到所有項目參與者，無需教學督導親自到課堂，即可通過平臺隨時查看教學過程，無論是教師還是學生均能從中受益，實現教學內容的可持續發展。對于有志于從事創客作坊、虛擬社區的學生來說，本平臺自身所提供的項目管理能與真實的工程對接，從而形成思想碰撞、創意分享、產品重構等良性互動環境。

5 結論

現代教育技術的發展，推動著教學平臺的不斷演進。本研究提出一種基于混合式學習的整合型(ITP)教學培訓平臺，經過電子教室、慕課、虛擬實驗室等多種組合驗證，本教學平臺能提供影視領域相關專業人才培養、團隊協同素養、實驗教學資源、項目流程管理等相關功能。該平臺目前還處于原型設計與驗證中，因此諸如專業課程所使用的虛擬實驗、數字資產與流程管理系統等軟件都是采用調用第三方應用程序來完成的，我們將在后續的云平臺建設中依次納入上述模塊，為實驗課程教學提供更佳的用戶體驗。