浅谈微课录播室系统建设

孙利宏

摘  要：随着计算机技术、网络技术、多媒体技术和通讯传输技术的发展与普及，无线网络的日渐流行，信息化的加速发展推动了“微时代”的来临。同时，随着教育信息化的发展迅速，学校多媒体教室硬件设备初步完善，以及以开放、共享为理念的开放教育资源运动的蓬勃发展，新型教学模式逐渐在全球范围兴起。以Coursera的MOOC课程（慕课）为代表的大规模开放在线课程和以可汗学院（Khan Academy）为代表的微型教学资源的出现和风靡进一步触发了全球教育研究者对教育信息化的探索。

关键词：微课系统  系统构架  录播

中图分类号：G71    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（a）-0119-04

教育部在《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出，教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以信息化学习环境和优质教育资源建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。在种种因素的影响下，“微课”这种以微视频为核心的新型教学模式引起了教育研究者以及广大教师的关注。同时，教育研究者对师生授课模式的探讨也不曾停滞，互联网信息技术催生了新型教学模式，微视频的发展使翻转课堂（Flipped Classroom）逐步实现和推广。

1  微课的意义

近年来，优课、微课在国内教学中逐步兴起，尤其是以促进学习方式和教育模式的转变为核心，利用信息化技术，促进教学设计和教学改革，引导激发学生主动性、创新性学习为目的的“一师一优课、一课一名师”活动已在各地中小学全面铺开。

“微课”是一种全新的资源表现形式，是针对某一知识点（重点、难点、疑点、考点等）进行阐述的、短小精趣的教学视频，可与智能手机、平板电脑等互联网终端结合，支持翻转课堂学习、移动学习以及碎片化学习等形式的教学资源。

其具有“短小精趣”的鲜明特征，具体表现为“情景真实、主题突出、资源多样、形式灵活、交互性强、动态生成、易于传播、操作便捷”等优点。

微课突破了原有网络直播的时间限制，录课的长时间、画质差、点击率低缺陷，成为了未来发展趋势。

对于学校及各教育研究者而言，“微课”将推动教育信息化进一步发展，通过“微课”可以更好地共享教育资源及探讨调研教学模式及质量。

对于教师而言，“微课”将革新传统的教学与教研方式，突破教师传统教学模式的局限性，教师的电子备课、课堂教学和课后反思的资源应用将更具有针对性和实效性。微课教学资源共享也将成为教师专业成长的重要途径之一。

对于学生而言，“微课”能更好地满足学生对不同学科知识点的个性化学习、按需选择学习，对重点知识点及时查缺补漏，又能强化巩固知识，“微课”所提供的教学资源是传统课堂学习的一种重要补充和拓展。

就目前而言，微课资源建设的状况却不容乐观，存在着“拍摄难度大、后期编辑加工技术难度大、画质不高、教师教学方式受限、教学主体识别混乱、教学主体不能同时展现”等问题，同时各地教育主管部门纷纷响应国家政策组织教师们开展以微课建设与评审为主题的教学研究活动，但却面临着上述诸多问题，微课的建设与应用对广大师生和教育研究者而言，需要一款功能完备、效果卓著、操作便捷的微课制作系统。

2  方案设计

针对以上需求和微課特点，TV-Class微课系统集合了广播级图像质量、单人操作、不改变教师讲课习惯、与现有教学设备无缝对接的特点，具有操作简单、使用方便、功能完备、业内最完善的配置等优点。TV-Class微课系统立足于微课的核心组成，为实现教师应用微课进行翻转课堂的教学活动，提供高清微课资源录制编辑、微课资源推送直播、重点知识讲解、添加编辑字幕角标、一键自动抠像等多种核心功能。

3  预期效果

（1）学校层面。通过微课系统制作的精品高清课程，开展多种形式的微课优质教学资源评比活动，以教学需求与应用实践来引领微课建设的有序发展，将微课作为有效的教育资源，促进区域教育事业发展。

（2）教师层面。微课系统为教师提供了最便捷的微课录制环境，教师无需改变讲课习惯，仅凭简单学习即可实现单人操作，轻松录制各式各样的微课资源;TV-Class微课系统可以帮助教师将教案、练习、重点难点、板书有机地结合到同一个学习界面中，提升学生学习的效率。

（3）学生层面。学生通过微课系统制作的精品课件可以轻松形象地预习、复习知识;随时随地进行浏览适用、实用的微课视频资源，针对知识难点和薄弱知识点进行学习。

4  方案组成

4.1 系统架构及原理

TV-Class微课系统通过将虚拟演播室的抠像技术与投影仪和交互电子笔的巧妙结合，能轻松还原教师上课的真实环境，同时录制音频与视频无需进行后期编辑，制作高质量微课视频课件。基于TV-Class微课系统，辅以几项简单的设备，教师只需将PPT等教学文件导入系统，便可通过交互电子笔操作系统简单按钮录制微课（见图1至图3）。

教师站在绿幕前方，摄像机对教师及绿幕进行半身拍摄，电脑中的课件由投影投射到绿幕上，通过调节投影的亮度，使得微课系统对摄像机拍摄的“教师+绿幕”既能进行完美抠像，又使得教师能够看清楚投影绿幕上的课件内容。

教师通过电子笔可对绿幕上的课件进行批注，批注内容可实时和课件内容进行叠加，同时作为虚拟合成图像的背景。

音频通过麦克风和本机视频文件进行混音，再同虚拟合成视频一起进行本机录制，录制结束可利用微课系统的简易非编进行简单编辑，或流媒体推送（用于直播）。

现场配有灯光，可对教师面光进行调节，并配有监看电视，方便教师实时监看（见图4）。

4.2 典型配置

典型配置见表1。

5  设计理念

TV-Class微课系统设计原则是在满足微课资源录制要求的情况下，充分考虑系统的可用性、稳定性、可靠性、先进性、兼容性、性价比。

5.1 可靠性

TV-Class微课系统采用成熟的先进技术，关键部件选用进口顶级设备，整个系统的硬件与软件能够长期稳定运行。

5.2 可用性

TV-Class微课系统可以同时应用在多种教育资源方面，可节省针对不同教育资源搭建不同系统设备的成本和时间，提高工作效率。

5.3 兼容性

可与原有的摄像机配套使用，信号可直接送至非编、录像机、网络设备，对录制灯光无任何苛刻要求，在今后也可迅速采用视频网络化发展出现的新技术。

5.4 先进性

TV-Class微课系统采用先进的计算机图像处理技术，利用国内外最新技术和成功经验，选择开发先进、实用的软硬件设备，充分集成为先进的整体系统;依靠着强大的科研实力，在国际上具有独特的先进性。

5.5 性价比

TV-Class微课系统操作简单，维护量少，软件可以轻松升级并向下兼容，主要通过4个方面显示其经济性：系统本身的价格、系统开通后的维护和运行代价、在系统实施现场的特殊要求所需的费用、系统在与其他系统集成时所需的有关软件的开发，硬件接口等所需费用。TV-Class微课系统具有最佳的性能价格比。

5.6 安全性

系统的各个环节提供安全保密措施来保证网络的性能。安全措施包括防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。

6  功能特色

6.1 功能

TV-Class微课系统通过将虚拟演播室的抠像技术与投影仪和交互电子笔的巧妙结合，能轻松还原教师上课的真实环境，同时录制音频与视频无需进行后期编辑，与同类产品对比，系统主要功能如下。

（1）常用文件导入：支持PPT、PDF、WORD、视频、FLASH动画等教学常用文件导入。

（2）菜单栏操作便捷：在投影框最下端配备操作菜单按钮，为老师的操作控制提供便利，在最终合成输出的画面中此菜单栏并不显示，做到既方便使用，又能保证合成录制画面的完美构图。

（3）轻松控制课件：教师于讲课过程当中依据课程内容可轻松控制课件选择、翻页、录制等功能，录制过程中如需调整可点击暂停键随时控制暂停。

（4）多种景别构图轻松选择：一键选择切换远、近景、画外音、虚拟大屏等多景别构图，远景构图将教师与虚拟场景完美结合，使教师的讲解更加生动形象，近景构图适用于教师对重点知识点进行讲解并且需要进行批注时使用，在重要知识点不希望课件被遮挡时点击画外音就可轻松实现全画幅课件显示，虚拟大屏功能则可将课件与教师分置于屏幕两个区域，实现课件与教师同屏出现又互不遮挡。

（5）画笔和橡皮擦功能：画笔功能可以让教师在各种课件素材上任何写画批注，有多种颜色供任意选择，并且可轻松应用擦除按钮来随时擦掉写错或是不需要批注的部分。

（6）字幕、角标功能：系统备有简易字幕、LOGO功能，所讲课程主题、授课教师学校称谓等可轻松实现显示或消隐，并有标配模板可供教师选择字幕或LOGO的模板样式，教师只需在模板上轻松修改内容即可。

（7）一键自动抠像功能：对教师进行完美抠像，使合成效果生动形象，无需任何参数调节，最简单快捷的操作却能保证最佳的视频抠像效果（见图5）。

（8）一键录制功能：同时录制音频和视频，随时一键暂停（见图6）。

（9）流媒体推送：流媒体推送功能，提供了自由灵活的操作方式，可将系统节目推送至网络进行共享。

（10）音频调节功能：系统具备音频调节功能，无需额外配置音频延时、调音台等硬件设备。

（11）简单剪辑功能：系统提供简单的视频剪辑功能，教师录课结束后可添加片头、片尾。

（12）提供多种样式模板：TV-Class微课系统配套提供多种课件背景模板，供教师授课选择，配合不同的授课学科和内容，搭配不同样式的背景模板，使授课更直观形象。

（13）适用于多种制作方式：适用于正焦短距投影、背投、虚拟蓝箱等多种制作方式。

（14）回监屏预览：教师可以在微课录制过程中在回监屏中实时看到录制效果，保证录制效果。

（15）通过投影操作课件：改变传统虚拟抠像教师需要隔空表演的缺陷，使教师能清晰地看到演示教学文件，讲课更加流畅自然。

（16）电子交互笔操作便捷：电子交互笔只需简单设置一次，即可在其他设备不变的情况下一直使用。电子交互笔实现强大功能，不改变教师任何教学习惯，辅助教师完成优质微课录制。

（17）操作便捷，界面美观：友好、简洁、直观的操作界面，轻松上手，易学易用。

6.2 特色特点

（1）广播级图像质量。

TV-Class微课系统拥有广播级图像质量，保证教学文件内容清晰的同时，也将教师拍摄得清晰、完美。TV-Class微课系统秉承中视天威公司开发广播级视频设备的一贯理念，硬件全部采用业内最顶级的广播级配置：采用业内顶级的广播级视频卡，保证10bit的广播级图像质量，信噪比在65dB以上;采用业内顶级的Umatter内置抠像算法，抠像效果远优于业内同类产品，使得教师图像清晰、边缘柔和，和虚拟背景无缝融合。

（2）单人操作。

区别于市面上基于虚拟抠像的同类产品，TV-Class微课系统内置一键自动抠像技术，既保证了最佳的视频抠像效果，也减少了教师制作微课的工作量，降低了录制难度;配合交互电子笔的使用，教师能清晰地在投影屏幕上看到课件内容，同时在回监屏上预览实时录制画面，实现了教师单人操作录制微课，无需其他专业人员在旁辅助指导，充分发挥了教师自主性，保证了教师在授课过程中发挥的自由，减少了录制过程的干扰。

（3）不改变教师现有的讲课习惯。

TV-Class微课系统为教师提供了无需改变教师授课习惯的平台。在以往原有的微课录制过程中，基于虚拟抠像的录制中，教师需要通过实时关注回监屏来提前规划授课行为，也无法进行板书书写，控制教学文件;普通录播中，教师在授课过程中虽然可以保持原有授课习惯，但事后却有板书不清晰、画面被切换等一系列问题。TV-Class微课系统则突破原有限制，教师通过交互电子笔可以实现随时操控教学文件、书写板书、划出重点难点，无需担心录制效果，教师可以保持原有的讲课习惯，无需为微课录制而刻意改变，给予了教师录制优质教学课件的更大的发挥空间。

（4）可与现有常用的教学设备无缝对接。

TV-Class微课系统可与现有常用的教学设备无缝对接，例如：高拍仪、触摸一体机、电子白板等，无需减少原有的设备，添置过多的设备，即可完成微课录制，极大地降低了成本，提高了录制效率。

（5）配套完备模板。

TV-Class微课系统支持导入不同背景模板、字幕条、图标，中视天威提供不同的模板资源库供用户选择，由专业设计师团队设计，搭配不同学科内容，使背景、字幕条、图标与教师授课内容更为搭配，提高了微课资源的美观性。

参考文献

[1] 矯学光.基于MVC架构的Dreamweaver网上微课系统设计[J].电子技术与软件工程，2019（3）：42.

[2] 王莉.基于AppCan的移动微课系统设计与实现[J].计算机应用与软件，2017，34（9）：88-91.

[3] 董园飞.基于智能终端的微课系统设计与实现[J].数字技术与应用，2017（4）：197-198.