【摘要】互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，提升了知識獲取的便利性，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式下的空間限制和時間限制，也間接導(dǎo)致高校必須提升教學(xué)環(huán)境的智能化和教學(xué)服務(wù)的便捷性。文章結(jié)合武漢大學(xué)的現(xiàn)狀，從問題入手，采用頂層設(shè)計方式，以實現(xiàn)綜合性、一體化、基礎(chǔ)性的教學(xué)公共服務(wù)為目標(biāo)，從設(shè)計思路、系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用功能等多個層面對教學(xué)公共服務(wù)平臺的建設(shè)進行介紹，希望能為高校教學(xué)環(huán)境升級改造、教學(xué)服務(wù)優(yōu)化改進提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】頂層設(shè)計 教學(xué)服務(wù) 智慧教室 視頻結(jié)構(gòu)化分析 教學(xué)模

互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，引起知識獲取方式的重大變革，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)下成長的新生代大學(xué)生，已習(xí)慣在互聯(lián)網(wǎng)上快速、甚至系統(tǒng)的獲取知識和技能，這使得傳統(tǒng)課堂“系統(tǒng)性”、“講授式”的授課模式，無法吸引學(xué)生的目光，急需對教學(xué)模式進行改革以適應(yīng)新的要求和變化。

教學(xué)模式的改革，離不開基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)境的支持，離不開各類教學(xué)服務(wù)的支持。但近幾年的智慧教室建設(shè)，更多還是一種探索和嘗試。從成果上來看，提供了更好、更智能的教學(xué)環(huán)境，引入了更先進、更智慧的教學(xué)設(shè)施。但從老師反饋來看，智慧教室的使用體驗、教學(xué)流程輔助等方面還需要不斷的優(yōu)化和提升。

一、遇到問題

武漢大學(xué)教育技術(shù)與教學(xué)服務(wù)中心，主要負責(zé)全校公共教學(xué)平臺（包括教室、計算機機房、英語自主學(xué)習(xí)中心等）的建設(shè)、管理、維護，現(xiàn)代教育技術(shù)信息化應(yīng)用、培訓(xùn)和推廣，全校教學(xué)媒體、網(wǎng)絡(luò)課程資源的制作、編輯、發(fā)布以及維護等工作，公共教室物業(yè)管理與日常維護，教材供應(yīng)管理等教學(xué)服務(wù)工作，是學(xué)校直接面向師生的教學(xué)支撐、教學(xué)服務(wù)和管理的基礎(chǔ)性、服務(wù)性職能部門。

作為學(xué)校本科教育信息化建設(shè)的主要部門之一，中心管理全校教室，擁有本科教學(xué)一線數(shù)據(jù)資源，對建設(shè)智慧教育、智慧校園、智慧教室等方面有著得天獨厚的先決條件。在多年的建設(shè)過程中，遇到以下主要問題：

標(biāo)準規(guī)范缺失：高校教室眾多，過去、現(xiàn)在、將來都可能會是多種品牌設(shè)備、多家集成商共存局面，但在當(dāng)前的建設(shè)過程中，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵設(shè)備上缺少相應(yīng)的標(biāo)準規(guī)范支撐，造成建成后的系統(tǒng)，用戶體驗難以一致、軟件系統(tǒng)難以互通、數(shù)據(jù)資源難以共享。

應(yīng)用軟件功能滿意度較低：前期的信息化建設(shè)，更多還是在環(huán)境、硬件層面，以改善教學(xué)環(huán)境、降低教室管理和維護的復(fù)雜性為主。信息化建設(shè)跟著硬件廠商走，硬件提供什么，軟件就用什么。應(yīng)用軟件系統(tǒng)的功能并不完全是按照實際需求來開發(fā)和建設(shè)，而更多的是廠商配套的軟件中有什么功能就用什么功能。

教學(xué)環(huán)境管控力度急需加強：當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境管控，主要以教室中多媒體教學(xué)設(shè)備管控為主。但隨著新教學(xué)設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有的中控設(shè)備已經(jīng)無法擴展，無法實現(xiàn)對新涌現(xiàn)的教學(xué)設(shè)備的接入和管控。此外，缺少對教室門禁、教室環(huán)境（燈光、窗簾、溫濕度）、節(jié)能環(huán)保（無人情況下自動關(guān)電、關(guān)空調(diào)等）等方面的管理和自動控制。

二、頂層設(shè)計

1.設(shè)計思路

現(xiàn)狀梳理、設(shè)定目標(biāo)：多層面、多角度梳理當(dāng)前業(yè)務(wù)現(xiàn)狀、信息化現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在的問題和需要改進的地方。結(jié)合教改趨勢、教育信息化發(fā)展趨勢、以及學(xué)校的愿景和具體推進方案，設(shè)定基于技術(shù)和教學(xué)服務(wù)的業(yè)務(wù)目標(biāo)、管理目標(biāo)、信息化目標(biāo)。

頂層設(shè)計、標(biāo)準先行：對信息化建設(shè)進行整體規(guī)劃，對應(yīng)用系統(tǒng)進行頂層設(shè)計。從全局的角度考慮，而不是站在一域，或者僅僅解決某個問題的角度。在目標(biāo)清晰的基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息化藍圖、分解和設(shè)計具體項目、規(guī)劃建設(shè)路徑。并在關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵設(shè)備的選型采購上建立和完善相應(yīng)的標(biāo)準規(guī)范，作為硬件集成、應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)要求和共識。

軟硬分離、面向服務(wù)：樹立硬件為軟件服務(wù)，軟件為應(yīng)用服務(wù)，應(yīng)用面向具體場景，解決具體問題的系統(tǒng)建設(shè)思路。要從“面向管理的信息化建設(shè)”升級到“面向服務(wù)的信息化建設(shè)”。在繼續(xù)加強、改善內(nèi)部信息化管理的基礎(chǔ)上，加強面向老師、面向?qū)W生、面向?qū)W校管理者的服務(wù)型信息系統(tǒng)的建設(shè)。

分步實施、靈活調(diào)整：在整體規(guī)劃基礎(chǔ)上，分步建設(shè)系統(tǒng)。在建設(shè)和使用的過程中，在目標(biāo)和規(guī)劃不變的前提下，隨時根據(jù)使用效果對建設(shè)內(nèi)容和系統(tǒng)功能進行調(diào)整和優(yōu)化，以確保系統(tǒng)的適用性和實用性。

2.業(yè)務(wù)規(guī)劃設(shè)計

業(yè)務(wù)規(guī)劃上（如圖1），以圍繞“教學(xué)服務(wù)的優(yōu)化改進”為中心，實現(xiàn)教學(xué)環(huán)境與設(shè)備可集中管控，教學(xué)基礎(chǔ)資源可統(tǒng)一管理，教學(xué)模式與過程可優(yōu)化改良、教學(xué)評估可量化分析。

3.信息系統(tǒng)頂層設(shè)計

信息系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計（如圖2），圍繞以下重點進行：

“一個核心”：以圍繞師生的教學(xué)服務(wù)優(yōu)化改進為核心。

“兩個轉(zhuǎn)變”：從部門級應(yīng)用向校級一體化應(yīng)用轉(zhuǎn)變;從面向內(nèi)部工作人員的信息管理向面向全體師生的教學(xué)服務(wù)轉(zhuǎn)變。

“三個統(tǒng)籌”：統(tǒng)籌考慮信息系統(tǒng)與信息系統(tǒng)之間的集成、協(xié)同共享關(guān)系;統(tǒng)籌考慮與校級信息化建設(shè)之間的集成、協(xié)同共享關(guān)系;統(tǒng)籌考慮邏輯集中、一體化設(shè)計開發(fā)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)平臺與各廠商、各品牌、各類型硬件之間的集成、協(xié)同共享關(guān)系。

“四個層面”：從教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)服務(wù)、教學(xué)評估四個層面，實現(xiàn)教學(xué)基礎(chǔ)資源可統(tǒng)一管理，教學(xué)環(huán)境與設(shè)備可集中管控，教學(xué)模式與過程可優(yōu)化改良、教學(xué)評估可量化分析。

“五個統(tǒng)一”：統(tǒng)一訪問、統(tǒng)一接入、統(tǒng)一體驗、統(tǒng)一服務(wù)、統(tǒng)一架構(gòu)。

教學(xué)公共服務(wù)平臺是基于一個計算中心（云計算）、四張網(wǎng)絡(luò)（辦公網(wǎng)、教學(xué)網(wǎng)、視頻網(wǎng)、無線WIFI）、兩個資源庫（結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源庫、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源庫）、四個支撐平臺（應(yīng)用門戶、多渠道接入、應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)集成），通過整合、重構(gòu)、完善、新建應(yīng)用系統(tǒng)，建設(shè)教學(xué)服務(wù)與教學(xué)管理的三個中心（在線服務(wù)中心、應(yīng)用訪問中心、教學(xué)監(jiān)控中心）、五個應(yīng)用平臺（教學(xué)資源平臺、教室監(jiān)控平臺、教學(xué)服務(wù)平臺、教學(xué)評估平臺、協(xié)同管理平臺）、三類服務(wù)渠道（PC端渠道、移動端渠道、自助設(shè)備端渠道），形成一個體系化的教學(xué)公共服務(wù)平臺。

在系統(tǒng)設(shè)計上，以 SOA或微服務(wù)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以平臺化、組件化為系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)模式。盡量減少各層間、各系統(tǒng)間在技術(shù)上的相互依賴（軟件對硬件、軟件對系統(tǒng)、軟件對平臺、軟件對數(shù)據(jù)、軟件對軟件、平臺對平臺等），使任一子系統(tǒng)未來的減少、增加和變更，不影響到其它子系統(tǒng)和總系統(tǒng)，從而最大限度地保護投資，減少對系統(tǒng)的維護和未來開發(fā)的投入。在系統(tǒng)整體化、功能化和規(guī)?；耐瑫r，保證系統(tǒng)在技術(shù)上、經(jīng)濟上的可持續(xù)性發(fā)展。

4.標(biāo)準規(guī)范的制定

復(fù)雜環(huán)境下的信息系統(tǒng)建設(shè)，離不開基礎(chǔ)的標(biāo)準規(guī)范。需要同步制定完善的標(biāo)準規(guī)范包括：

（1）教室分類標(biāo)準及各類型教室應(yīng)具備功能。

（2）智慧教室建設(shè)的標(biāo)準規(guī)范（控制面板交互規(guī)范、中控設(shè)備技術(shù)參數(shù)要求、集成施工要求等）。

（3）各種類型的課程視頻（公開課、精品慕課、隨堂錄播等）的制作流程規(guī)范、視頻標(biāo)準規(guī)范。

（4）應(yīng)用服務(wù)集成與數(shù)據(jù)集成共享規(guī)范。

5.應(yīng)用系統(tǒng)功能

具體來說，建成后的系統(tǒng)功能應(yīng)達到所有教室集中管控平臺、集中監(jiān)控中心，包括：

（1）面向師生的各類教學(xué)服務(wù)的展示中心、交付中心、管控中心。

（2）各類教學(xué)資源（結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化）的集中管理和綜合利用平臺。

（3）基于上述各類教學(xué)資源的，面向教學(xué)過程、教學(xué)效果的數(shù)據(jù)分析平臺。

（4）教學(xué)信息統(tǒng)一發(fā)布、教學(xué)支撐與保障的協(xié)同管控平臺。

5.1教室管控平臺

教室環(huán)境與設(shè)備的集中控制平臺。

教室管控平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、視頻技術(shù)、流媒體技術(shù)等技術(shù)，一體化管理和控制教學(xué)樓及教室的各類相關(guān)設(shè)備資源，實現(xiàn)對教學(xué)樓、教室中各類基礎(chǔ)設(shè)施（門禁、燈光、空調(diào)、窗簾、時鐘、監(jiān)控攝像頭等）、教學(xué)設(shè)備（中控、投影儀、幕布、智慧黑板、互動大屏、視頻切換矩陣、無線投屏設(shè)備、錄播主機、音響、麥克風(fēng)等）的集中一體化管理和控制。

5.2教學(xué)服務(wù)平臺

面向師生的綜合性教學(xué)服務(wù)平臺。

教學(xué)服務(wù)平臺的核心是服務(wù)于教學(xué)，以支撐教學(xué)、優(yōu)化管理、提升質(zhì)量為主要目標(biāo)，通過軟硬件的整體解決方案，將課堂教學(xué)延伸到在線教學(xué)、課下教學(xué)。通過對課前、課中、課后教學(xué)場景的梳理，重新定義符合教學(xué)流程和環(huán)節(jié)，讓傳統(tǒng)的教學(xué)方式變得更方便快捷，并可產(chǎn)生相關(guān)教學(xué)數(shù)據(jù)為教學(xué)評估分析提供數(shù)據(jù)支持。

教學(xué)服務(wù)平臺提供如下的基礎(chǔ)功能：

課下：課程體系、課程設(shè)計（大綱、知識點、知識圖譜、資源庫）、課程在線學(xué)習(xí)、課程學(xué)習(xí)互動、課程在線測驗、課程在線咨詢、課程作業(yè)與題庫、課程學(xué)習(xí)統(tǒng)計、課程教學(xué)回顧等功能。

課中：教師插卡/刷臉/掃碼上課、無感知點名、投屏共享、互動教學(xué)、隨堂錄課、課堂直播（含遠程互動）等功能。

5.3教學(xué)資源平臺

各類教學(xué)基礎(chǔ)資源的存儲、管理、處理平臺。

教學(xué)資源主要分為兩大類：結(jié)構(gòu)化資源（分析建模后可結(jié)構(gòu)化存儲的數(shù)據(jù)）、非結(jié)構(gòu)化資源（教學(xué)過程中產(chǎn)生的文件、影像、資料等，如：教學(xué)素材、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、錄播視頻、精品課慕課視頻等）。

依據(jù)“少建庫、多修渠”和“集中管理、分布應(yīng)用”思路，將教學(xué)過程中產(chǎn)生的、貼近教學(xué)的數(shù)字資源進行統(tǒng)一的歸檔、管理，構(gòu)建統(tǒng)一的、也是唯一的教學(xué)資源平臺。教學(xué)資源平臺更像是一個教學(xué)數(shù)據(jù)資源的管理工廠，提供多種通路實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源采集和獲取，按照類型和用途進行分類的存儲和管理，通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)的自動分析和加工、人工的分析和加工等方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)簽化管理，為師生提供靈活多樣的教學(xué)資源應(yīng)用服務(wù)。

5.4分析平臺

教學(xué)數(shù)據(jù)分析平臺，分析結(jié)果為教學(xué)評估提供數(shù)據(jù)支撐。

現(xiàn)行的教學(xué)評價，主要是通過設(shè)立評價指標(biāo)，提供教學(xué)評價表，由督導(dǎo)、學(xué)生定期或不定期對課堂教學(xué)的評分評價。但客觀公正的教學(xué)評價不能局限在主觀評價層面，需要多方面綜合評價。從過去以人為主的主觀評價，逐漸過渡到基于教學(xué)分析數(shù)據(jù)的多維度客觀評價和主觀評價相結(jié)合的方式。針對多種教學(xué)場景（課堂教學(xué)、在線視頻教學(xué)、科研、實習(xí)實訓(xùn)等），貫穿教學(xué)全周期，針對不同階段設(shè)立有針對性的數(shù)據(jù)采樣點、數(shù)據(jù)分析指標(biāo)，從培養(yǎng)計劃（課件數(shù)量、課件多樣性，知識點數(shù)量、知識點關(guān)聯(lián)度、知識點延展度等）、教學(xué)過程（課堂教學(xué)選課人數(shù)，上課到課率、抬頭率、互動次數(shù)、手機電腦上網(wǎng)時長、瀏覽內(nèi)容，視頻教學(xué)的點擊數(shù)、收藏數(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)、平均聽課時長、平均互動交流次數(shù)等）等多角度、多維度的客觀反映教學(xué)效果。

5.5協(xié)同管控平臺

教學(xué)信息統(tǒng)一發(fā)布、教學(xué)支撐與保障的協(xié)同管控平臺。

教學(xué)環(huán)境的改善，引入了越來越多、各種類型的交互屏幕，從宣傳、管理和維穩(wěn)的角度，需要加強對屏幕上展示內(nèi)容、發(fā)布內(nèi)容的管理，需要實現(xiàn)教學(xué)信息的集中、可控發(fā)布。同時，站在教學(xué)支撐和保障角度，教學(xué)空間的分散性、教學(xué)組織的松散性、教學(xué)模式的多樣性、教學(xué)設(shè)備的復(fù)雜性，都離不開有序、高效、準確的支持和保障服務(wù)，教學(xué)空間的動態(tài)調(diào)配、教學(xué)設(shè)備的維修更換、課堂教學(xué)的遠程協(xié)助等，需要一個統(tǒng)一平臺實現(xiàn)跨地域、跨業(yè)務(wù)、跨時間的管理和協(xié)同，提供教學(xué)空間管理、教學(xué)設(shè)備管理、耗材配件管理、在線服務(wù)工單提交、服務(wù)流程跟蹤監(jiān)控、內(nèi)控管理等多種基礎(chǔ)支撐功能。

結(jié)束語

本文是結(jié)合武漢大學(xué)雙一流建設(shè)，站在向師生提供一體化、綜合性、基礎(chǔ)性教學(xué)服務(wù)角度，以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、視頻結(jié)構(gòu)化分析等技術(shù)為基礎(chǔ)，對基礎(chǔ)教學(xué)服務(wù)過程中涉及的教室集中管控、教學(xué)資源管理、教學(xué)綜合服務(wù)、教學(xué)數(shù)據(jù)分析、協(xié)同管控支撐等五大領(lǐng)域進行的完整性頂層設(shè)計。該設(shè)計沒有局限在某個領(lǐng)域，而是試圖將教學(xué)服務(wù)的主要涉及領(lǐng)域一次性打通，變成一個整體系統(tǒng)，面向師生提供服務(wù)，實現(xiàn)教學(xué)服務(wù)的全方位覆蓋，提供相對比較完整的、協(xié)同一體化的教學(xué)基礎(chǔ)服務(wù)。未來隨著信息化程度的深化， 需要不斷對頂層設(shè)計進行調(diào)整和完善， 通過持續(xù)不斷的建設(shè)、改進和優(yōu)化， 以滿足最新的教學(xué)管理與服務(wù)的需要。

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作者簡介：姚中喜（1963- ），男，碩士，高級工程師，六級職員，研究方向;高校教育信息化。