智能化数字微格教学信息管理系统的设计与实现

摘 要 数字化环境下的微格教学活动是一个开放性的教学技能实训过程，现代微格教学活动对微格教学管理系统提出新的要求。通过分析网络环境下微格教学的变化及其发展趋势，提出微格教学信息管理系统的设计原则，并根据实际的业务操作流程设计出系统的功能框架。

关键词 智能化；微格教学；信息管理

中图分类号：TP315 文献标识码：A

文章编号：1671-489X（2014）02-0007-04

1 引言

进入21世纪以来，随着教育信息化的发展，信息技术渗透到教育的各个方面，给当代教育的方式、方法以及内容带来了巨大的变化，这种变化对现代教师的能力提出了新要求。在新的教育形势下，信息技术的应用成为教师教学技能的重要组成部分。作为培训师范生课堂教学技能的微格教学，面对今天信息技术的挑战，特别是在实现数字化改造后，在理论和实践方面均有超越以往发展水平的需要，其观念和培训技能发生了一系列新的变化。

现在很多师范院校都对其微格教学系统进行数字化改造，但数字化微格教学系统的优点却没有更好地体现出来，主要是因为没有一套相应成熟的微格教学信息管理系统，连最基本的视频数据备份等功能都还要人工进行，更不用说其他数字化的功能，如自动评价、网上点播、网上预约等，这就导致了数字化微格教学系统的管理水平还停留在传统系统的水平上。

结合当前流行的数字微格教学硬件系统，设计和开发出智能化的信息管理系统，能够体现教学现代化的管理特点，做到微格教学实验室管理人性化、训练过程监控信息化、信息传输数字化、项目评价科学化、资源共享多元化等，实现实验室从课程安排、网上预约、设备使用及分离监控，技能演练、过程记录、生成文件和远程观摩，教学演播、即时评价、评议反馈与成绩统计，同步编辑、视频点播、演示播发到后期制作等一体化管理，构成训练自主、适时调控、资源共享的开放性系统[1]。

2 智能化数字微格教学信息管理系统的设计原则

目前国内的微格教学系统普遍存在课前资料准备不足，训练过程中产生的教学设计、视频课件、评价反思等无法形成系统的训练结果，课后不能对课件自动归类管理等问题。智能化数字微格教学信息管理系统，应该是一个集多媒体网络服务、教学交互、微格教学管理、评价反馈于一体的微格教学资源、精品课程服务与管理的平台，能够用于对师范生和在职教师进行教学技能培训及精品课程建设，为用户的微格教学和精品课程提供数字化网络支撑服务，大大提高用户掌握教学技能的效率。智能化数字微格教学信息管理系统，要紧抓“录像”“反馈教学”“精细化”等微格教学的核心本质要素，采用最新一代的多媒体网络通讯及管理技术，全面提升微格教学的管理水平，以适应数字化的需求。

智能化管理 实现微格教学流程的数字化管理，成为以教学技能训练为中心，综合发展学生教学实践能力、教学评价能力、教学反思能力的，集教学、训练、评价、检测、研究等功能为一体的“网络智能化教学训练系统”；同时要融入相关的运维支持，使得微格教学的进行更顺畅。

突破时空界限 智能化数字微格教学信息管理系统要将传统的“反馈教学”全面提升为数字化、网络化的教学与评价，打破传统微格教学空间、时间上的限制，实现实时同步、非实时异步的网络教学与评价以及相关管理。

多功能评价体系 智能化数字微格教学信息管理系统要能够采用现代信息技术对学生的行为进行记录，及时准确地获取反馈信息，支持教学技能的评价指标体系的建立，不仅内置传统的评价体系，用户还可以自定义，进一步提升微格教学“精细化”训练的能力，提高训练的效率。

支持多种媒体格式 智能化数字微格教学信息管理系统要能够将传统的“录像”全面提升为数字化的多媒体网络微格资源，实现数字化微格资源的管理，支持多种流媒体格式，支持微格资源的流式，同时兼容传统音视频设备。

个性化服务 智能化数字微格教学信息管理系统要坚持以学生为主体、以指导教师为主导、以训练为主线的原则，能够实现个性化的数字化微格教学服务，为微格教学相关的教师、学生、管理人员及外部单位人员提供个性化、数字化微格教学服务门户[2]。

开放性架构 智能化数字微格教学信息管理系统要能够实现开放的架构，层次化、模块化，不但可靠性要高，同时灵活性要强，易于扩展[3]。

3 智能化数字微格教学信息管理系统的功能框架

智能化数字微格教学信息管理系统的功能框架如图1所示。

展现层 展现层为信息管理系统的受训学生、指导老师、管理人员、外部用户（如用人单位）等各类用户提供了统一的网络门户服务。系统按照各类用户的主要工作流程组织各自门户的展现形式，简单明了，反应快速，易于操作。门户承载用户进入智能化数字微格教学信息管理系统的入口功能。各类用户的门户具备的基本功能包括用户登录/退出、个人信息管理、微格资源分类浏览、微格资源搜索、最新微格资源、热门微格资源、相关软件下载等。用户还可以在自己的门户内很方便地完成微格教学的各种相关工作。

1）受训学生。受训学生可以在自己的门户内方便地接受指导老师安排的微格教学任务，提交和自己的微格资源，进行网络微格教学的评价，包括自评和互相评价；还可以自主选修精品课程和网络学习，维护自己的网络学习空间等。①微格任务：接收查看指导老师布置的微格任务以及自己选修的微格资源。②资源及管理：通过平台软件，受训学生可以自己微格教学的实录，也可以把自己精心编辑过的微格教学录像成果到外部门户，供大家借鉴学习和用人单位评价；受训学生还可以、管理、检索在自己微格学习过程中所需要的各种类型的教学资源，方便自己在微格学习时使用。③直播学习：受训学生在自己的学习门户网页上可以看到自己可以参与的微格授课直播，点击进入即可收看课程直播。④点播学习：可以进行点播学习，选择资源列表中任意微格录像，实现在线播放学习的功能，在学习过程中可以对学习时间进行跟踪记录。⑤资源评价：受训学生可以对自己能够参与的微格资源进行微格评价，也可以评价自己学习的精品课程。⑥教学资源下载：平台支持对相关微格教学课件的上传下载功能，支持各种主流播放文件，包括Flash、PPT、WMV等格式，方便学生随时随地学习。⑦微格资源论坛：网站都带有一个微格资源论坛，便于学生与教师进行答疑，交流学习经验；系统结合核心模块的自我学习特性，增加课程答疑、笔记、消息、论坛、作业、资源等辅助学习的协作功能，使用户在任何时间、任何地点都可以获得充分的学习辅助和协作。⑧个人学习空间：主要是个人的微格学习电子档案。

2）指导老师。指导老师的个人门户除了具备资源及管理、微格评价等与受训学员的共及更高的权限外，还具备课程管理、学生管理、微格任务管理、评价审核管理、成绩统计分析等教师专有的功能。

3）管理人员，主要做好角色权限管理以及系统的维护备份、恢复等工作。针对多媒体并发用户多、资源文件大、格式多样等特性，系统提供了专业而强大的管理功能，实现多媒体视频流式播放，在学习视频的时候可随意拖动进度条。系统模拟客户端界面，实时展现当前进度百分比、上传速度、剩余时间等信息，让用户时刻掌握上传进度，防止大文件上传出现“没有响应”的情况。系统还可根据用户的需要，自动在后台转换多媒体文件格式，自动实现管理功能[3]。

4）外部用户，主要是检索、查看、分享相关的微格资源、精品课程资源及查看相关电子教学档案。用户操作界面简洁，反应快速，操作统一，系统自动化、智能化程度高。资源上传后，压缩包在服务器自动解压并自动生成入口链接，压缩包同时保留在网络存储中提供资源下载服务。系统还提供了高级检索、分类、排行等功能，让外部用户可以方便地找到想要的资源。

功能服务层 功能服务层以成熟而强大的多媒体网络服务（录播服务、点播服务、直播交互服务、分发服务）为支撑，为微格教学提供了六大关键功能服务及管理。

1）微格资源模块。微格资源模块提供了对微格教学资源完整生命周期的技术支持：上传、解压、转码、存储、分类、审核、、检索、浏览、下载、评价、排行、删除。可方便地在上层门户中根据各自微格教学的业务逻辑调用。与其他传统类似系统不同，微格资源模块不仅支持微格教室内录制以及后期编辑、标注所得到的微格资源，还支持师生在微格教学过程中要用的几乎所有格式的网络资源。微格资源模块还弥补了传统相关系统对于多媒体资源并发用户多、资源文件大、格式多样等特性支持不足的缺陷。专业支持文件大、用户多、并发多、带宽高的视频资源，弥补了传统相关系统的不足。按照学科、课程等教学需求管理本校的教学资源，为教师、学生提供丰富的网络教学资源、网络教学的门户及网络学习过程的管理。简洁高效，响应迅速，并发能力强，客户体验好，解决网络教学资源与实际教学应用脱节的问题。

2）微格交互模块。微格交互模块为微格教学提供了丰富的网络互动支持，不仅支持单向的点播、直播，还支持双向的互动；不仅可支持音视频、文字实时互动，还可整合论坛、博客等异步的互动机制。系统实现主控室与各教室之间、教室与教室之间双向可视对讲，完成了微格教学基础理论要求的教学相互观摩、相互学习的重要要求，真正实现了教学对比、共同提高的目的。系统还能将某一音像资料强制性送到每一教室；教师可以对所有班级或指定的某年班级的学生讲解教学内容；可以把某个教室的实况转播给所有的班级或指定的某几个班级。

3）微格评课模块。微格评课模块集中支持了微格评课标准的管理、评价的、审核及管理、评价结果的统计分析报表等功能，并可方便地在用户门户中展现出来，可支持系统实现以下评价模式。①实时指导评价：通过回放受训人员自身的表现视频，使其能够了解自己的表现，学会自我“诊断、治疗”，进行自我纠正和评价；也可以是同组训练的“学生”角色扮演者对“教师”角色扮演者的模拟教学情况进行讨论、分析和评价；指导老师也可以对“教师”角色扮演者的模拟教学情况进行全面的分析、评价，并提出改进意见。②实时多点并行评估：除中心控制室的教师可进行评课外，各间多媒体微格教室也可同时进行平级听课、评课、控制，可以有多位教师同时听课、评课、控制。③课后指导点评：指导老师通过网络点播受训人员的课堂实录，将受训人不正确的语言、行为和教案进行标识后再返还受训者，使受训者知道自己存在的不足并事后更正。④本地指导评价：双向交流，可以在本室进行面对面交流，室与室之间通过网络进行视频与音频的交互交流、观摩，也可在各室间或各间和控制室间通过录播系统进行双向交流。⑤远程指导评价：运用计算机网络技术，指导老师、学生即可以实现远程的视频、音频传输，远程的评价人员可在异地实现评价。用人单位在异地也可以通过网络进入学校人才资料库，远程了解所需人才的在校表现及综合素质，同时还可了解所需人才的成长过程情况，有助于全面了解所需人才。

4）集成服务模块。集成服务模块为微格系统与数字化校园中其他相关系统提供了统一的集成服务，与教务管理系统集成，可以统一完善微格教室的使用管理、学籍管理等；与校园一卡通系统的集成，可以完善和简化身份识别及权限管理；与网络中控系统的集成可以简化微格设备的控制。

5）微格教学过程管理模块。微格教学过程管理模块支持微格教学过程的管理，包括微格教学任务的、作业、考核评价、成果展现、统计分析、奖惩等，形成相关师生的电子教学档案和电子学习档案。针对多媒体并发用户多、资源文件大、格式多样等特性，系统提供了专业而强大的处理，实现多媒体视频流式播放，在学习视频的时候可随意拖动进度条。系统模拟客户端界面，实时展现当前进度百分比、上传速度、剩余时间等信息，让用户时刻掌握上传进度，防止大文件上传出现“没有响应”的情况。系统还可根据用户的需要，自动在后台转换多媒体文件格式。

6）运维支持模块。运维支持模块主要包括微格教室管理及物资设备管理，可以支持客户更好地开展日常工作。提供单点登录解决方案，与录播系统、网络中控系统、教务系统、一卡通系统无缝集成。角色可自定义，权限灵活分配。智能化的密码管理，保障安全性的同时，降低管理员的劳动强度。用户丢失密码后只需输入用户名即可获得系统自动生成的激活邮件，并将其发送到注册邮箱，通过激活邮件用户即可修改密码。

网络服务层 网络服务层是系统与微格网络教学的底层支撑，它与网络存储、网络监控运维、微格教学采集设备、录播系统等基础支撑环境紧密结合，并可实现跨域的管理。智能化数字微格教学信息管理系统采用B/S三层体系架构，功能强大，使用方便，配置灵活，扩展方便。系统实现了高端的多媒体网络资源跨域管理和传输，为满足视频点播对带宽和空间的高要求，最大限度地缓解视频服务器和网络的负载，实现了微格资源网络存储与平台数据库的剥离。系统打破B/S传统的单线程架构，采用多线程异步调用技术，在执行某项操作的同时，系统可创建新的线程流来并发完成另一项相关操作，操作之间互不干扰，极大提高了执行效率。系统全部采用存储过程、触发器来执行数据操作，提高响应速度，采用事务回滚机制彻底保证数据的完整性。系统还采用了Cache高速缓存机制，将常用信息暂存于内存中，实现快速读取，最大限度地降低来回访问的字节消耗，速度最快，对网络资源消耗最少[4]。

4 智能化数字微格教学信息管理系统的教学流程设计

智能化数字微格教学信息管理系统是以教学技能训练为中心，综合发展学生教学实践能力、教学评价能力和教学反思能力，集教学、训练、评价、检测、研究等功能为一体的网络智能教学训练系统。它能够科学设计教学训练流程，实现训练过程自动化；针对训练中各环节需要解决的问题，全面支撑教学训练整个过程；能够对不同的教学应用场景，选择有针对性的、客观的、全方位立体的评价体系，实现与录播系统无缝结合。系统的微格教学流程如图2所示。

系统内置微格教学网络评课功能，可以对训练者进行全方位的评估、打分，完成教学技能评测，也可在网络上异地评估，同时自动生成评估报表，并可及时打印。可帮助师生分析在某授课技能方面存在的缺点，从点到面细节地进行评估，了解师生每次上课进步的幅度。系统还支持专业的教学技能分类评价，对教师进行评估的内容，严格按照微格教学标准来制定，主要有导入技能、语言技能、提问技能等10项评估标准，10项标准根据权值定为优、良、差三等级，然后系统自动统计进行数字分析，产生评估值，对教学结果进行准确的记录和合理评估，从而促进不断地完善教案和提高教学水平与教学效率。系统支持各种类型的微格教学评价反馈：既可实时评价，又可课后评价；既支持本地评价，又支持远程评价；既支持单个教师的评价，又支持多用户网络并发评价。微格教学流程充分利用现代网络技术来突破空间限制，采用科学的评价体系，客观地对训练情况进行质性或量化评价[5]。课程训练过程中产生的视频案例、教学设计、评价反思等可以系统地形成训练结果，可提供对学生能力进行客观检测的材料。整个训练课程系统、连贯，教师可持续地指导和帮助，训练结束后可记录学生自己的反思，有规范的记录系统，学生参与程度高，训练规模大。

5 结束语

智能化数字微格教学信息管理系统能够有效解决当前微格教学训练模式的不足，为师范生提供教学示范和优秀课例，实现实时和非实时的视频点播，不受时间、地点的限制，为训练者提供及时全面的反馈，充分发挥师范生自主学习、相互评价的优势，在微格教学中体现了学生主体认知建构的思想理念。同时也方便了教师对学生的及时指导，扩大教师与学生之间、学生与学生之间的交流与协作，增强了教学技能训练的效果，实现微格教学智能化管理，提高了微格教学实验室的利用率。

参考文献

[1]叶谷平，王伟东.基于云计算的网络数字化微格教学系统研究[J].现代教育技术，2013（7）：67-71.

[2]叶惠文，邹应贵，杜炫杰.现代微格教学系统构建与实施模式研究[J].电化教育研究，2006（7）：70-72.

[3]谭福奎，岑家靠.微格教学实验室的建设与运行管理研究[J].实验科学与技术，2012（4）：158-160.

[4]何其国.应用多媒体教室进行数字微格教学训练实施方案[J].中国教育信息化，2013（6）：87-89.

[5]邓婵.基于微格教学的教学技能培训[J].中国教育技术装备，2011（4）：15-16.