教育信息化2.0視域下教室錄播系統的創新驅動研究

鄒奕倫 馬駿 范斌

錄播系統對于高校教學資源的數字化、教學督導及評價的公開化，都起到了極其重要的作用，它代表了學校教育信息化的程度。教學錄播系統已成為高校教育信息化建設的重要組成部分，然而目前的錄播系統已無法適應日益增長的課堂需求。本文分析了目前舊錄播系統的各項不足，闡述為了解決這些問題，新建錄播系統的改進方案。

一、錄播系統的建設意義

在第十一屆“中國大學教學論壇”上，教育部吳巖司長提出，課程是人才培養的核心要素，打造“金課”，要充分重視課堂教學這一主陣地，要合理運用現代信息技術手段，努力營造課堂教學的熱烈氛圍。這不僅對課堂教學的理念和形式提出了新要求，還點明了信息化教學環境的重要性。早在2016年，南京大學就專門發布了《南京大學關于加強優質課程建設的實施意見》，提出實施“十百千”優質課程建設，即建設十門量級處于國際先進水平的示范性精品課程、百門量級具有國內重要影響的精品教改新型課程和精品學科專業核心課程、千門量級體現南京大學先進教學水平的課程，為不同類型的學生提供個性化、多樣化、高質量的課程群。學校建立了督導督學的聽課制度，在技術上要求實現線上遠程督導，同時強化對出勤率、學風、考風的監督保障，加強師生教務的信息化管理。

基于學校各部門、各方面的迫切需求，多媒體教室錄播系統的全覆蓋應運而生。

二、現有錄播系統的缺陷

錄播系統應用場景非常廣泛，但是教育界的錄播系統并沒有緊追前沿技術，就目前常見的教室錄播而言，在使用過程中還是存在不足：

（一）視頻清晰度停留在720P

受制于帶寬、處理器等技術水平，舊錄播的分辨率選擇了720P。雖然在電視行業標準里， 720P已經達到了高清標準，但是依然難以滿足在線課程的需求，尤其是現在課程常用的三分屏模式，720P下的輔助畫面難以看清。

（二）各個通道的畫面分離

過去的錄播主機對各通道視頻僅做保存處理，不會做進一步的編碼和整合，如果要做完整的視頻課程，需要后期進行編輯，這無疑會占用老師大量課后時間。

（三）無法與聲光系統聯動

目前拾音一般采用吊麥或是鵝頸，光線調整是通過窗簾來實現，而聲系統、光系統與錄播系統是分離而獨立的。所以錄制視頻往往出現聲音不清楚或是光線太暗、太亮等問題，影響了視頻效果。

（四）課程錄制處于手動狀態

常見的錄播系統需要聯系技術人員提前設置錄制計劃。如果課程較少，設置錄制計劃是可行的，如果要大面積錄制課程，這種方法則實現不了。

（五）錄播系統不支持課程直播

疫情催生了大量的直播課程，但是由于錄播系統僅支持本地化操作，無法直接聯網直播，只能借助直播軟件來實現。

三、解決方案

要解決過去錄播系統帶來的問題，那就要從需求出發，設計必要模塊，基于教務部門的課表進行管理，通過服務器在特定平臺發布，用戶可以方便的進行查詢、觀看點播和直播。為教學督導、部門領導、校內同儕、外校參觀人員等不同權限的人提供課程視頻活動情況查看。

（一）與聲光系統聯動

在線課程的要求越來越高，在進一步提升分辨率的同時，應該注意與周圍環境的配合。智能錄播系統在課程錄制時，自動打開遮陽簾，打開學生區域頂燈、教師區域頂燈。默認使用教室內吊麥，大幅降低上下課鈴聲。如果教師走動時使用移動麥，則自動關閉吊麥。

（二）智能識別的跟蹤技術

跟蹤技術是錄播的核心技術之一，準確性與實時性是衡量水平的重要指標。常見的跟蹤技術主要有紅外線感應跟蹤技術、超聲波定位技術、空間網格定位技術，如何有效融合各項技術是錄播系統智能化的重要考量。

（三）建立管理、服務平臺

課表管理功能?；谡n表錄制可以實現課程錄制的全自動化，管理平臺與學校教務部門的課表數據進行對接并且自動同步，到點平臺向錄播主機發送開始和停止指令。支持手動增減、更改課程、地點、時間、教師等信息。

點播與直播功能。錄制好的課程自動上傳至平臺，根據課表信息進行分類整理，師生們可以進行點播觀看，同時支持電影模式或是資源模式的直播，若有必要，可以設置彈幕或是討論區。

查詢功能。支持課程名、教師名、教室號等組合條件下的模糊查詢。

遠程控制功能。主要包括遠程控制錄播主機的開關機、內存管理、攝像機的推拉搖移、光圈以及建立預設點等。

四、南京大學打造智能錄播系統，支撐新型教學模式

南京大學致力于打造穩定、高效、智能的教學環境，計劃分批次實施鼓樓、仙林兩校區教室的改造升級。2021年，先行建成一間樣板教室，進行時長為一學期的使用測試，力求獲得充分反饋，為下一步批量改造積累經驗、夯實基礎。

錄播系統是重點建設項目，經過多家產品的測試，選定系統解決了舊系統存在的問題：

每臺攝像機、每個通道支持最高1080p的錄制，同時也支持其他分辨率的顯示；

教師畫面、學生畫面、課件畫面，有多種組合模板和切換風格，支持以選定的模式導出視頻，也支持單獨通道的下載；

支持智能導播，檢測教師和學生行為，實現畫面跟隨和自動切換。教師靜止時，切為近景；教師移動時，切為中景。如果教師或是學生使用了移動麥，錄播系統自動切換到移動麥發聲的景別，從而實現了智能化的跟蹤。該錄播系統使用了紅外線感應跟蹤技術和空間網格定位技術；

課表管理功能支持課表導入、臨時更改調課信息，每天自動同步課表。根據課表，發送指令，實現全自動錄播；

支持移動存儲設備與硬盤同時錄像，如果老師需要本堂課的錄像，可以插入U盤，此時錄像在結束后會自動復制一份至U盤中；

支持課程視頻搜索和點播，用戶可以根據課程名進行搜索，搜到特定課程后即可點播觀看；

支持多路編碼技術，固定碼率編碼用于視頻文件錄制，可變碼率編碼用于多畫面切換；

設備支持休眠，休眠后超低功耗運行。

由于服務器設立于學校內，受配置和帶寬影響，本次錄播系統本身沒有搭建可接入公網供多人同時在線觀看直播的平臺。因此，課程直播需要借助于騰訊會議、zoom等市面上較為常見的直播軟件。

新的錄播系統極大的提高了穩定性與易用性，但是也存在著一些問題亟待解決。

首先，課程錄制精度不夠高。

課程錄制的起始時間取決于課表的數據，而現實的課堂往往伴隨著提前開始、拖課等情況，如果完全按課表時間錄制，則無法錄全。解決思路是檢測講臺活動，如果講臺有人活動，錄制活動則始終進行，這無疑是對畫面的分析策略提出了極其嚴峻的考驗。

其次，音頻僅支持單路，尚未實現多路自動混音。

多媒體教室根據結構、容量等因素，會設計較為復雜的拾音擴音系統，如果多路音頻摻雜且不加處理，必然引起嘯叫。錄播系統安裝音頻處理器在一定程度上可以解決，不過也增加了經濟成本和技術風險。

最后，錄播系統跨平臺能力不強。

錄播系統采用PHP架構，視頻發布模塊雖然可以在MAC、Linux系統上使用，但是課表管理、視頻編碼、策略設置等操作只能在Windows系統下執行。

作者單位：南京大學教育技術中心