?云錄播視角下的課堂教學評價系統構建與應用

摘 "要 "教學評價的信息化是教學信息化的重要環節，實現教室內常態化教學過程的評價意義重大。利用先進的云計算、大數據、移動互聯等技術手段，構建基于云錄播的課堂教學評價系統，改變傳統評價模式，豐富教學評價手段，深化課堂教學評價改革，提高教學管理的精細化水平。同時，系統可以提供一種數字化教學資源建設、教學反思、電子巡考的有效手段和方式。

關鍵詞 "云錄播；教學評價；教學管理；課堂教學評價系統

中圖分類號：G642 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）02-0036-05

Construction and Application of Classroom Teaching Evaluation System from Perspective of Cloud Recording//ZHANG Kai， YANG Kang

Abstract "The informatization of teaching evaluation is an

important part of teaching informatization. How to realize the evaluation of the normal teaching process in the class-room is of great significance. Utilizing advanced cloud com-puting， big data， mobile internet and other technical means， a classroom teaching evaluation system based on cloud record-

ing and broadcasting has been constructed， traditional eva-luation models have been changed， deepening the reform of

classroom teaching evaluation， teaching assessment methods

have been enriched， and the finer level of teaching manage-ment has been improved. At the same time， the system pro-

vides an effective means and method of digital teaching resource

construction， teaching reflection， and electronic patrol.

Key words "cloud recording and broadcasting; teaching eva-

luation; teaching management; classroom teaching evaluation

system

0 "引言

《教育信息化“十三五”規劃》提出要積極利用云計算、大數據等新技術，創新資源平臺、管理平臺的建設、應用模式的指導建議[1]。教學評價的信息化是教學信息化的重要環節，課堂教學評價的網絡化將成為趨勢。如何利用信息化的手段保證學校對課堂教學效果的有效管理與評價，增強教學評價的實效性和科學化，促進教師改進教學，提高課堂教學效益，成為教育技術研究的熱點之一。構建一套基于IP攝像機的云錄播課堂教學評價系統，在不影響正常教學秩序的情況下可以完成常態化的教學檢查與評價，突破聽評課制度的時間和空間約束，不但能夠給課堂評價帶來更多樣化的數據信息，而且可以克服傳統教學評價遇到的瓶頸問題，深化課堂教學評價改革 [2-3]。

1 "云錄播的內涵與架構

傳統的錄播教室建設是在室內建立一套直錄播系統，一般由多媒體教學系統、高清錄播主機、音視頻采集系統、自動跟蹤系統、導播系統、錄播控制系統、基礎環境裝修系統等組成。由于傳統的錄播教室建設涉及設備比較多，工程實施以及系統操作都較為復雜，建設成本較高，大規模進行錄播教室建設很不現實。隨著云計算、流媒體技術、音視頻編解碼技術、網絡傳輸技術迅速發展與應用，能夠有效突破多教室、多信號源進行規模化、系統化、自動化、持續性課堂實錄等技術瓶頸，錄播系統迅速由單一向云錄播跨越式發展。

云錄播以分布式音視頻信號采集與編碼為基礎，基于物聯網模式，采用云存儲、云傳輸、集群應用、流媒體技術、網格技術，以云端錄播服務為核心，支持多間錄播教室信號同步采集和統一管理，高集成度地實現精品錄播的功能，完成常態化的教學資源建設和教學管理[4]。通過云錄播管理平臺可以完成錄制、直播、點播、控制、管理，實現整個學校的校本教研、自主學習、教學直播、遠程點播等功能。

云錄播教學環境的體系架構包括錄播教室單元、錄制私有云、播出公有云和多訪問終端四層結構[4]，在錄播教室只需要布置音視頻采集設備，通過網絡接入錄播系統，所有的錄播工作都由錄播管理云平臺集中完成。這種云錄播系統特別適用于大規模、常態化的錄播教室建設，有利于降低學校教育信息化建設的總體成本和效率。

2 "系統設計與實現

2.1 "建設需求

如何利用信息化的手段改變傳統的“推門聽課”，既不影響任課教師的正常教學，又保證學校對課堂教學的有效管理，實現基于技術的“足不出戶聽評課，時時地地搞教研”，成為智慧校園需要解決的重大問題之一。云錄播教室無須對課堂教學環境和錄播環節進行刻意設計，授課教師不需要佩戴任何設備，在原生態教學環境下，系統就能完成對課堂教學過程和場景的真實記錄，大規模、系統化地完成對大量課程教學過程的常態化錄制，生成標準化的流媒體文件，這就為基于云錄播的遠程教學督導（聽課、巡課）和評價提供了有效建設方式和技術手段。

通過調研與訪談，針對教學管理人員和師生的實際需求，基于云錄播的教學評價系統應具有集中自動錄制、課堂直（錄）播、教學監控、在線觀摩、巡查督導、教學評估、資源管理、設備管理、權限管理、數據管理等功能，具體表現在以下幾個方面：

1）可以進行大規模、自動化、常態化課堂多角度、高清晰錄制，并在網絡資源平臺上共享；

2）校領導、教學督導、教學管理人員、教研室等可多畫面實時查看教室上課場景，全面直觀了解教學情況；

3）教師課后可回看自己的教學視頻，進行教學反思，促進教師專業發展；

4）系統提供專業評課量表工具，可進行遠程實時或延時評課，評課結果及時反饋教師；

5）系統自動生成知識點索引，學生可以快速查找到課程的知識點，實現對微課程的重點學習；

6）學生可對授課效果進行評論、反饋以及課后評教，促進教師授課水平的提升；

7）系統可對教學視頻進行S-T教學分析，對實

時分析教學過程和活動，并提供可視化評價圖表；

8）支持多種設備（PC、筆記本等），支持多種操作系統（iOS、Android等），支持多種瀏覽器，無須下載任何插件即可進行課堂直播接收、課件點播、點評、移動學習；

9）可根據不同角色授予不同管理權限，對系統、攝像機、課件、資源等進行不同權限控制。

2.2 "系統架構

如圖1所示，在整個服務模式中，該系統分為六個單元模塊：云錄播教室模塊、服務器集群模塊、云存儲系統、教學視頻專網、控制中心、云錄播教學評價平臺模塊。云平臺對硬件進行統一管理和部署，方便系統擴充和維護。教室內的終端設備負責教師、學生以及電腦VGA信號的音視頻采集，生成三畫面課件，通過教學視頻專網傳輸到數據（控制）中心和云錄播教學評價管理平臺上；服務器負責視頻的同步錄制、轉碼、直播、點播等服務，實現網上同步直播、課后點播、教學評價等功能；存儲系統形成一個私有云，提供高可靠的數據存取能力，負責整個系統的存儲服務。

2.2.1 "云錄播教室模塊 "通過錄播教室可以實現現場情況的直播及點播再現，建設并提供高質量的高清錄播教室服務是實現課堂教學評價的基礎。云錄播教室終端一般由視頻采集設備、音頻信號采集設備、VGA采集設備組成。

1）視頻采集設備。傳統的模擬攝像機需要配置音視頻編碼器，并且配合錄播主機完成教室音視頻的采集。對于云錄播教室可以選用IP網絡攝像機，可直接通過網絡將攝像機接入教學視頻專網，用于采集教室的視頻，實現現場情況的直播及點播再現。教室內一般配置三個機位的1 080P高清云臺攝像機：兩個機位用于拍攝教師中景及教師講臺上課場景畫面，一個機位用于拍攝學生全景畫面。為保證視頻采集的畫面效果，IP攝像機要采用高性能傳感器、廣角鏡頭，視頻輸出支持1 920×1 080@60 fps，

有效像素200萬以上，10倍以上光學變焦和4倍以上數字變焦。如經費允許，可配置帶智能跟蹤的教育球機，利用智能圖像分析技術自動調節景別景深，自動完成教師、學生的自動跟蹤。整個拍攝過程無須人工干涉，可以實現課堂無干擾、無意識控制、無人值守的全自動智能錄播，完整地記錄整個教學活動過程，最大限度地保證常態化教學。

2）音頻信號采集設備。清晰穩定的課堂聲音采集對于教育視頻錄制效果有著重要的影響。對于錄播教室音頻錄制來說，如何解決環境噪聲問題一直是音頻采集的一大難題。傳統的錄播教室建設一般通過參照專業級演播室聲學裝修，以求降低環境噪聲。由于聲學裝修價格昂貴，對所有的教室進行聲學裝修很不現實，但在未經任何處理和裝修的普通教室環境中進行師生的聲音采集、錄制，視頻課件中語言的清晰度和可懂度效果不佳。

為了解決錄制的噪聲和擴聲問題，經測試與實際應用，針對教師上課聲音的采集，推薦直接使用專業的無線麥克進行擴音和拾音，此類設備對聲音的采集噪聲極小、聲音明亮清晰，能夠很大程度降低環境噪聲，以獲得最佳靈敏度和音質。學生的聲音采集可以采用高靈敏度、專業吊頂拾音話筒拾取，同時配置數字音頻矩陣處理器，通過背景降噪（ANC）、

自動增益控制（AGC）技術以及均衡（EQ）、混音（Reverb），提高語言可識別度、清晰度及還原度，從而保障常態化錄播教室中的音頻采集效果。

3）VGA采集設備。錄播的重要一環就是要實時采集多媒體教學系統傳輸過來的計算機信號，采集的內容為計算機的屏幕實時錄影，包含PPT、視頻、軟件操作過程以及鼠標操作行為等任何電腦桌面。根據行業的標準要求，采集的視頻一般每秒25幀或以上幀率。目前主流的VGA信號采集方式分兩種：一種是硬采集，另一種是軟采集。其中硬采集主要采用VGA視頻采集卡，屬高品質的專業產品，市場價格偏高。在云錄播建設過程中建議使用軟采集的方式進行VGA采集，需要注意的是，一定要禁用硬件加速，否則會出現視頻播放無法采集電腦桌面的現象。

目前有很多優秀的開源軟件，如Open Broad-

caster Software、Lightscreen、Webinaria，可以進行二次開發。通過實測，建議選用Open Broad-

caster Software（OBS），它支持高清采集（分辨率1 920×1 080），且在錄屏直播時占用CPU和網絡使用率低，占用資源相對較少，采集畫面清晰流暢，不影響教師正常的教學。

2.2.2 "服務器集群模塊 "服務器是負責整個基礎數據、系統平臺、流媒體直播、視頻點播、數據評價以及各類數據轉發與應用的運行支撐，性能必須支持大容量數據的吞吐且穩定可靠、可擴展、便于管理。服務器配置及數量要根據建設云錄播教室攝像機的總數量、實時碼流、VGA的碼流等進行配置。例如：要建設300間云錄播教室，根據計算需要配置一臺Web服務器、一臺數據庫服務器、三臺流媒體服務器、三臺點播服務器、20臺錄制服務器，每個服務器的配置為兩顆E5-2600 v2系列6核CPU、32 G內存、256 G SSD、硬盤1 T以上。

2.2.3 "云存儲系統模塊 "傳統單體式存儲系統是基于向上擴展的設計，這種模式要求以增加處理器等運算資源進行升級以滿足對應用性能的要求，成本往往會大于部署大量相對便宜的設備實現性能的提升，而且這種提高受到上限的制約，來自磁盤數量、連接數量、緩存大小、控制器數目等方面的約束，存在很大的局限性。例如，要建設300間云錄播教室，近千臺攝像機以及300路VGA信息采集，數據量大，且需要滿足視頻點播需求，對存儲要求較高。針對這種情況，采用集群存儲建設云存儲系統，可以根據需求增加不同的服務器和存儲應用，依靠多部服務器、存儲協同運算，借負載平衡及容錯等功能來提高運算能力及可靠性，整個存儲系統將變得更加敏捷、穩定且更具擴展性[5]。

2.2.4 "教學視頻專網 "網絡的安全性、穩定性、可用性直接關系到整個系統的正常運行。由于整個系統傳輸都是視頻流，數據量較大，交換機的交換容量、包轉發率、穩定性、可靠性等方面性能顯示尤為重要。網絡結構建議采用二層扁平化網絡，核心交換機選配兩臺萬兆核心交換機做虛擬化，這樣一來，任何一臺出現故障，都不影響業務的正常進行。接入交換機與核心交換機采用萬兆雙鏈路連接方式，雙鏈路相較于單鏈路更能夠提供冗余、負載均衡、提高總帶寬、增強網絡健壯性與穩定性。網絡綜合布線系統根據各樓宇教室實際點位需求配置信息點，教室內攝像機的接入采用六類雙絞線接入各樓棟弱電間網絡交換機。

2.2.5 "控制中心 "控制中心是整個系統的數據匯聚中心，承擔整個系統的集中控制、遠程管理、調度、常態化錄播等多項功能，完成各系統網絡規劃，分級別、分權限實現所有系統的統一規劃、監控、監測、控制和管理。控制中心需要建設大屏顯示系統，實現在控制中心實時對任意教室的教學情況以及教師教學課件的圖像進行查看。大屏顯示系統一般采用液晶拼接屏，分割畫面根據實際面積及數量規劃。為避免重復建設，大屏顯示系統可以與可視化多媒體教學管理中心、標準化考場統籌復用。

2.2.6 "云錄播課堂教學評價平臺 "錄播教學評價平臺將多媒體教室的攝像、存儲、管理、應用統一于平臺，實現多媒體教室課程資源的直播、點播、管理與評價。平臺提供課堂教學評價模塊，實現各級領導、專家、督導、同行以及教學管理人員對教師的基于量表庫的課堂教學指導和評價。評課專家不到現場，通過平臺即可實現對教學的可視化巡查與評價，或通過實時錄制功能對課堂教學狀況進行評價，促進教師授課水平的提升。平臺兼具課程直（錄）播、教學巡課、電子巡考、課程資源管理等功能。

1）課程直播。無須下載任何插件，系統支持多種瀏覽器及移動終端觀看課程視頻直播。

2）課程錄播。通過云錄播教室實現音視頻以及VGA信號的實時采集，實時錄制課堂教學場景和聲音，生成三畫面（教師、學生、課件）的視頻課件，點擊單路可進行全屏播放。

3）教學巡課。系統支持按教室、課表、學院、教師等信息進行在線巡課、巡查，按日期和節次篩選正在上課的課程，被巡查教室以三畫面顯示，主屏為教室畫面，側面為學生畫面和電腦的VGA畫面，畫面下方顯示開課學院、教師姓名、課程名稱，每個畫面都可以單獨放大，巡課人員可以實時對教學秩序和教學內容進行記錄和評價。

4）教學評價。在直播或后期點播過程中，系統提供對教學視頻多種形式的評價方式。

①文字評價可以實時提交評論或對知識點的見解。教學專家、督導可以基于時間點對視頻的特定時間或時間段進行標記，指出教師教學過程的不足，方便教師改進教學；系統自動對所有標記的內容進行統計分類分析，形成評價大數據，并將標注的內容與課程內容關聯，以便對教師課堂教學提供更好的指導。

②量表評價可以規定考核指標來考核整個課堂教學過程。根據學校教學實際情況，綜合國內外最新的課堂評價研究結果及指標體系，專家、教學管理部門開發評價量表和課堂評價規范，針對不同類型的課程設置不同的、可擴展的指標體系。該系統會分配給校領導、教學專家、督導、教學管理人員每學期的評課任務，教師的個人課程空間會收到屬于自己的講課任務，根據評價量表和課堂評價規范對整個教學過程進行評價、打分、過程點評，評課記錄、點評信息等都自動與課程視頻進行綁定，及時反饋任課教師，供授課教師教學反思使用。

系統評價采用S-T分析法即Student-Teacher分析法，對教學錄像的教師行為和學生行為數據進行記錄與分析，將課堂教學模式劃分為練習型、講授型、對話型和混合型，并對整個學期的課程教學進行分類匯總，確定該課程的講授方法。將數據推送給大數據平臺，挖掘這些數據的時間內在關系及其與學生成績之間的關系，發現內在規律，找到教師課堂教學的薄弱環節，供教師改進教學方法和教學模式。

3 "系統應用探索

課堂教學作為實施教學任務的主陣地，最能真實反映出教師教學能力水平和學生習得教育內容的效果。有效的課堂教學質量評價有利于調動教師教學的積極性和創造性，促進教學內容和方法的改革，提高教育教學水平，是教師提高課堂教學質量和實現專業發展的重要途徑。

3.1 "應用模式與價值

3.1.1 "應用模式 "通過云錄播評價系統的建設，建立三級聽課機制（校級、院級、教研室）：校級主要是在教務處的計劃和安排下，相關校領導、處室和督導對全校教師隨機聽課，在控制中心或個人電腦上實時聽課或查看教學錄像并填寫評價信息，結合課堂聽課與網絡聽課形式，雙軌運作；院級是由院主要領導在同一時間安排下，對該院教師及學生所在班級隨機進行聽課，完成常態教學檢查，方便針對出現的問題作出及時反應；教研室主要立足教研室一級的目標，建立青年教師教學幫助機制，注重課后的分析指導，促進教師專業素質和教學技能的提高。

在不干擾正常教學秩序的情況下，通過系統平臺觀察教師、學生的常態教學和學習情況，完成常態化的教學檢查與評價，對教師和學生的評價應更為中肯，實現在任何時間、任何地點進行評教，突破聽課制度的時間和空間約束[3]。教師通過課堂回放功能回看自己的教學過程，對自己的授課過程進行教學反思或者進行教研室的集體討論，發現存在的問題，從而優化教學設計，改進教學方法，提高教學能力。此方式可以有效提升聽、評課數量，大大增加聽課量，量的倍增將促進教學水平質的變化[3]，

在積累一定數量的數據后進行統計與分析，并以此為依據，更為確切地對某一位教師的教學狀態進行描述。巡課制度在發揮監督管理作用的同時，能夠緩解教學壓力，提高教學動力。

3.1.2 "應用價值 "通過云錄播系統評價建設，克服傳統環境課堂評價中長時間、高成本、少量化等問題，超越時空限制，減少對課堂的影響，借助技術環境從多方面進行多元評價，能夠實現課堂教學評價的及時性、客觀性、真實性，促進課堂教學質量提升以及教師教學能力的提高，為教師專業發展提供有效途徑，對課堂教學狀況進行信息化教學監督和督導，有助于實現課堂教學的精細化管理。

3.2 "擴展教學應用

3.2.1 "課程資源建設 "在“互聯網+教育”大背景下，利用系統進行課堂創新，教務部門可以遴選優秀教師開展學校名師網上直播授課，促進教師優質資源的共享，擴大精品教學資源的有效輻射，讓學校所有的學生都有機會學習不同專業、不同學科的課程，促進教師之間相互學習交流。同時，通過云錄播評價系統的建設，可將每間錄播教室的每節課自動錄制成視頻課件，在較短時間內就可以快速生成大量課件資源，建設一個大型公共資源庫，形成內容豐富的課件資源庫。

3.2.2 "教師專業發展 "系統通過資源生成產生優質校本資源，匯聚到平臺，為教師教學評價、自我教學反思、教學學術傳承的實現提供大數據支撐。優秀教師的課堂教學融合自身學科知識、教學設計和情感關懷，包含教師長期的教學實踐和對學科的理解，呈現一種教學的藝術，將優秀教師的課堂教學內容完整保存，作為學科的教學傳承，對于年輕教師教學水平的提高將起到輔助作用，將大大縮短年輕教師的成長時間。

3.2.3 "電子巡考 "在考試期間，系統可以對考場啟用全程錄像和電子巡考功能，巡考人員在控制中心大屏顯示系統上可以自動循環顯示考場情況，對整體的考試情況及考風進行巡查，也可以通過系統平臺對所有考場進行定點巡視，保證考試的公平、公正，促進良好考風、學風的形成[6]。

4 "結束語

基于云錄播的課堂教學評價系統以常態化教學場景生成為基礎數據，通過對教師教學活動評估以及對學生外在學習行為分析，引入多元評價策略，建立一套基于智慧教室常態化教學真實視頻的教學評估方法，推動課堂教學評價的根本性變革，實現全方位、多地域、立體式、不受時空約束的教育評價云，讓教師的教學更加開放，促進課堂教學質量提升以及教師教學能力提高，保證教學質量。在相應運行保障機制下，該系統將成為教學管理的重要抓手，在深化教學改革、提升教學質量方面產生一定影響[3]。

參考文獻

[1] 趙麗紅，吉莉莉，周鵬.新媒體時代成人高等學歷教

育現狀及困境突破路徑：基于北京市11所高校的調

查與分析[J].繼續教育，2017，31（3）：3-5.

[2] 李玉順，楊振濤，卿竹君，等.基于云平臺的直播課

堂教學評價研究[J].軟件導刊（教育技術），2014，

13（8）：89-90.

[3] 張凱，楊再明，宋慧寧.可視化巡課系統的設計與實

現[J].中國教育信息化，2017（13）：66-69.

[4] 宋述強，鐘曉流，李海霞，等.面向MOOCs的云錄播

教學環境的設計與實現[J].實驗技術與管理，2014，

31（8）：177-180.

[5] “智慧的地球”這五年[J].軟件和信息服務，2013（12）：

34-37.

[6] 張凱，楊再明.常態化教學錄播系統構建與應用研究

[M]//走向智慧時代的教育創新發展研究：第16屆教

育技術國際論壇暨首屆智慧教育國際研討會論文集，

2017：208-211.