真實性課堂遠程診斷系統的創新設計與開發

【摘要】傳統的課堂診斷建立在實地聽課的基礎上，然而課堂教學往往會因診斷專家的臨場而變為教師不真實的“作秀”，導致診斷失去了應有的功能。針對此問題，該研究設計和開發了基于FMS的真實性課堂遠程診斷系統，力求在降低外來干預對課堂影響的基礎上，實現對“原生態”課堂的遠程診斷，從而真正發揮課堂診斷的作用，促進教師教學水平的提升。系統中的視頻與診斷信息同步關聯、將診斷信息自動分類匯總等功能是創新設計。

【關鍵詞】真實性課堂；課堂診斷；遠程診斷；診斷系統

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2011）07—0096—05

引言

“課堂診斷”也稱“教學診斷”或“課堂教學診斷”，一般是指診斷者通過對課堂教學全過程的看、聽、問等手段，在理性思考的基礎上，探究與發現執教老師的教學經驗與特色，并發現、研究教學過程中存在的問題，及時提出相關的改進策略的教研活動[1]。課堂診斷是一個驗證理論、指導實踐的過程，它能有效地幫助教師認識到教學中的亮點和存在的不足，從教學內容、教學手段、教學策略、教學反思等方面透視和剖析問題的所在，并提出改進意見，從而提高教師的教學水平、促進專業成長。課堂診斷的核心詞是“診斷”，主要偏重于對問題、“病癥”的辨析與判斷，因此“課堂診斷”一定是進入現場或來自現場的，只有以現實情境為場域，其診斷才可能是客觀、真實的，從而也才具有真實意義[2]。然而，診斷專家進入課堂現場會導致授課教師的心理變化，使課堂教學演變為教師的作秀。只有真實性課堂才能自然地暴露教學中存在的不足，也只有在真實性課堂基礎上作出的診斷才能充分發揮診斷的功能，因此真實性課堂是有效診斷的前提和基礎。所謂真實性課堂即常態課堂，是指真實情境下的、沒有明顯人為干預的原生態的課堂，它要求師生的表現和行為與平時沒有專家或領導聽、評課的課堂狀態一樣。但是目前還沒有一個為真實性課堂量身打造的診斷系統，本系統的構建是一個探索和創造的過程。

一 設計理念

1 使診斷建立在真實性課堂的基礎上

課堂診斷主要分為現場診斷和非現場診斷，不管哪種形式，都離不開教學現場。其中現場診斷是最常見的，它建立在診斷者（專家、領導和教師同行）進入現場、實地聽課的基礎上。教師為了給專家、領導留下好的印象，會自覺或不自覺地加入“表演”的成分，將課堂當作教學的舞臺，導致課堂向“非常態”發展，刻意包裝的痕跡明顯[3]。這也正是霍桑效應的表現（當人們在被觀察和研究時，或者相信有人在注意他們時，他們的行為會與平時不同）。對這種不真實的課堂進行診斷，其研究結果必然失真，直接影響了課堂診斷的目的和功能的發揮。

不可否認，一旦要對課堂作診斷，就會使課堂受到外來因素的干預。但是隨著信息技術的發展，我們可以將這種外在干預盡可能降低。本系統的主要設計目的之一就是要解決“非常態”課堂的問題、減少甚至避免“場域”專家對師生的外在干擾，從而保證課堂的原汁原味。

2 真實性課堂的診斷形式為遠程診斷

以提高課堂教學質量、促進教師專業發展為目的的課堂診斷機制，其前提假設是：診斷者是專業領域內的“專家”或“內行”，能夠對教師的課堂教學提供專業化的分析和建議，否則診斷容易停留在表面和淺層次[4]。但是，有兩個問題應該要考慮：一方面課堂教學容易受到專家介入的影響。要想保證課堂的真實性，筆者認為采取將課堂實況“送”出教室、將“場域”延伸至課堂外，通過遠程的手段對課堂進行診斷不失為一種較好的方法，可以有效地減少執教教師面對專家的心理壓力；另一方面，專家經常深入中小學為教師提供教學實踐方面的指導也是不現實的。因而本系統旨在利用現代通信手段，在真實性課堂的基礎上實現遠程診斷。這樣既解決了真實性課堂的問題，也使得專家足不出戶就能對教師的課堂教學進行評價和指導。

3 為教師反思提供良好平臺

教學反思是促進教師教學實踐水平的重要途徑和環節，它不同于日常生活中的簡單回憶，具有自己的專業品性。教師在教學反思中，對過去的教學行為做出理性的審視和評判，促進智慧的生成和實踐行為的進一步提升[5]。美國學者波斯納提出了一個教師成長的公式：教師成長=教學經驗+教學反思，由此可見反思對于教師發展的重要性。但是，目前教師教學反思存在若干問題，教師缺少反思的意識、缺少反思的方法、缺少反思的氛圍、缺少反思的機會[6]。本系統中的同步視頻互動交流平臺則為教師提供了良好的教學反思的平臺，使反思得到專家的針對性點評，借助這種合作力量教師在實踐性知識、反省能力等方面將獲得新的發展。

二 體系結構

真實性課堂遠程診斷系統主要由教室端、工作站、服務器端和用戶終端（教師和專家）構成，圖1為系統的主要構成。

課堂遠程診斷的流程大致為：教師在日常的教室進行教學，利用無指向話筒和攝像頭（通過云臺可控制其旋轉角度）采集課堂教學的視頻，通過網絡通信手段將其實時傳輸到服務器。多個診斷專家在觀摩教學現場（主要方式為同步，也可異步）的基礎上，客觀地對課堂教學進行點評并記錄診斷建議。教師課后先進行教學反思，然后借助于平臺一邊回憶教學細節，一邊與專家進行音視頻交流。專家對教師的教學反思和整個教學環節進行診斷，提出針對性強的指導建議，從而促進教師教學行為的改進。

根據以上流程和本系統的設計理念，結合課堂診斷的實際需求，系統本著為診斷提供便利的原則進行設計和開發，系統從邏輯上分為三層：表示層、功能層和數據層，如圖2所示。

1表示層

表示層主要為用戶提供信息以及響應用戶的指令，分為界面外觀層和界面規劃層。界面外觀層是本系統的第一道門戶，表現為安裝在客戶端（包括專家端和教師端）的應用程序界面，界面規劃層響應用戶的指令，并調用業務接口層的接口。用戶通過表示層與系統進行交互：一方面，將用戶信息、教學視頻、診斷信息等提交給服務器，另一方面服務器將用戶驗證信息、與診斷信息同步關聯的視頻、診斷報告等結果反饋并呈現給用戶。

2功能層

功能層是系統的邏輯處理中心，也是整個系統性能體現的關鍵。它位于用戶層和數據層之間，為用戶層提供服務，又與數據層的數據直接聯系。本系統既支持專家對課堂的同步、實時診斷，也支持異步診斷。根據提供的服務不同，將其分為用戶管理模塊、視頻管理模塊、遠程視頻采集與發布模塊、診斷信息管理模塊和診斷信息反饋模塊。

3數據層

數據層位于系統的最底層，是功能得以實現的基礎與保障。它主要借助數據庫管理系統來存儲用戶、視頻和診斷信息等數據，用戶通過讀、寫數據實現整個系統的運作。數據庫的設計主要以平臺功能的要求為基準，力求減少冗余、并具有一定的擴展性。這里主要設計了用戶表、教學視頻相關表、診斷信息相關表、交流相關表以及其他一些輔助表。

三 功能模塊

如同課堂診斷的本質目的不是判斷一節課的好壞，課堂遠程診斷系統也不單純是一個給專家評價課堂教學優劣的工具，它更是一個根據“病癥”來判別“病因”，并提出改進建議的主體間的交流平臺。作為一個完整的診斷系統，它涉及到基本的視頻采集和發布、用戶管理、專家對于診斷信息的記錄和反饋以及視頻的分類管理。為了幫助教師再現課堂情境以及給專家和教師的交流提供便利，系統以實現視頻與診斷信息的同步關聯、診斷信息與視頻內容的迅速檢索與定位為擴展功能，這也正是本系統比起其他平臺的特色之處。基于此，本系統設置了五大功能模塊。

1 用戶管理模塊

用戶管理主要實現用戶注冊、信息修改和刪除、用戶權限設置等功能。作為一個支持教研活動的系統，其安全性是保證活動順利、有效開展的基礎。系統所有用戶的認證都通過用戶名加密碼的方式進行，不同的用戶對系統有不同的操作權限。新教師需要經過管理員的審核才能成功注冊。注冊用戶可以隨時登錄系統，因此教師可以隨時、反復地觀看課堂細節和專家給出的建議。另外，由于本系統能支持對不同地區、不同學校的多節課同時進行診斷活動，因此，管理員要通過設置權限劃分小組目錄，給每個學校設置一個小組，為了保證視頻的安全性和課堂診斷的順利開展，教師進行各項操作的權限也是不同的。系統會定期對用戶的信息進行審核，當對一名教師的跟蹤診斷結束后就會刪除該帳戶信息，以減少數據冗余。

2 遠程視頻采集與發布

本模塊是系統的重要組成部分，也是實現“真實性課堂”的重要環節。本研究利用Adobe Flash Media Server（FMS）、ActionScript 3.0等技術，在Flash中實現師生課堂教學的實時錄制。通過在教室里安裝攝像頭、無指向話筒等必要的視音頻采集設備，客觀實時地錄制教學過程，并將其按分類同步發布到遠程Web服務器中。通過這種遠程手段來記錄教學現場的信息，大大降低了外在因素對課堂的干擾，減少了教師面對專家和領導的自我表現感和心理壓力，盡可能使診斷專家看到的教學現場是師生本真的狀態和表現。

3診斷信息管理系統

作為一個專門用于課堂遠程診斷的系統，如何為診斷提供便捷是要考慮的問題，本系統通過以下方式實現專家對課堂的遠程診斷。首先利用視頻標記的方式記錄診斷專家對課堂的診斷信息，如圖3所示，如果在某一時間范圍內教學存在問題，專家則在對應的視頻進度條范圍內插入標記點（圖中視頻下方的綠色標記點），在“診斷結果”框內輸入相關的評價文字信息，并按照事先設置好的教學評價要素為該問題添加所屬的“問題分類”，并為該標記信息添加名稱以方便查找，添加成功后系統會將該診斷信息自動保存并顯示在右方的評價要素分類目錄中。

本系統支持多位專家對同一教師的同一節課進行聯合“遠程會診”，由于專家對教學視頻的操作是直接通過讀、寫數據庫的方式實現的，所以不同專家均可同時為視頻添加診斷信息且不相互影響。為了避免專家間意見的相互干擾，使診斷結果更加客觀、公正，系統默認在同步診斷情況下，每位專家讀取的都是原始的教學視頻，在原始視頻上標注診斷信息，系統將根據不同的問題自動分類并匯總診斷記錄，并將完整的診斷視頻保存在服務器數據庫中，這樣教師就可以同時得到多位專家的指導。

4診斷信息反饋系統

在實際中，很多課堂診斷都是從宏觀上對課堂作簡單的評價。在本系統中教師與專家的交流是重要部分，它是教師與專家們針對教學實踐中的問題進行深入對話的平臺，流程如下：教師自述教學反思—教師觀看診斷報告—專家調用診斷視頻來分析具體問題—教師再次進行反思。診斷報告，是教師在登錄系統后獲得的診斷反饋，是系統根據專家們的診斷信息，通過“合并同類項”的方式自動生成的，主要分為教學亮點、教學不足及專家針對不足提出的改進意見。教師在觀看、初步分析、反思診斷報告后，通過視音頻與專家進行深入、細致的交流。在這個環節，通過調用數據庫中的診斷視頻，仔細分析各個教學問題，提出改進方法。視頻與診斷信息的同步關聯，使得在播放教學視頻的同時能同步顯示專家們的診斷文字。專家引領是促進教師專業發展的良好途徑，系統中基于網絡的“面”對“面”交流，給授課教師提供了與專家直接對話、尋求教學幫助的機會。教師教學水平的提升也不是一蹴而就的，需要經歷相對較長時間的反思、實踐、再反思的循環反復的過程。本系統在一定時期內保存的反饋電子檔案袋為教師改進教學策略提供了依據。

5視頻管理模塊

如上文所述，系統支持對不同地區、不同學校的多節課同時進行診斷，本模塊主要實現對服務器數據庫中的教學視頻按類分組管理。為了讓教師能借鑒他人的教學風格和特色，取長補短，教師有權限觀看其他教師的教學視頻和專家對其做出的診斷，但是除了授課教師外他人不能隨意下載。另外，為了系統性能的優化，將自動刪除一段時間前的教學視頻。

四 主要功能的實現

本系統運用的技術主要有FMS、RIA、SQL Server 2008、Flash CS5、ASP.Net。系統的流媒體服務器為FMS，其提供的FMS 4作為用戶之間相互通信的新平臺集成了Flash的多媒體交互性、添加實時視音頻和數據流等特色，并同時實現同步共享。基于Flash的開發相對容易，與ASP.NET結合可以實現系統需要的功能，通過AS 3.0（AS 3.0是針對Adobe Flash Player運行環境的編程語言，它在Flash內容和應用程序中實現了交互性、數據處理以及其他許多功能）語句，可使系統做出復雜的交互性應用。另外，數據庫選用SQLServer 2008，Web服務器使用IIS。圖4顯示了本系統的技術處理圖。

1 教學視頻的實時記錄和傳輸

記錄教學現場的視音頻并將其實時傳輸是實現課堂遠程診斷的基礎，本系統是通過Flash Media Server（FMS）來實現的。FMS 是一個 RIA的開發框架和部署環境，可以使用 Flash 來編寫媒體應用程序，然后使用 FMS 來部署這些應用程序。FMS 將傳統的流媒體功能與靈活的開發環境結合起來，為最廣泛的群體創建和提供創新的、交互式媒體應用[7]。FMS使得Flash和FMS 建立客戶/服務器（C/S）架構，對視音頻實現更靈活的支持。本系統中錄制的視頻格式為FLV（全稱為Flash Video），這是一種新的流媒體格式，這種格式的多媒體文件比較小，視頻質量較高，加載速度快，有效地保證了傳輸的流暢性，也使得在低帶寬的網絡環境下觀看教學視頻成為可能。教學視頻錄制和實時傳輸的過程如下：首先在學校配置一臺安裝了Flash Player的計算機作為工作站，利用它訪問Web Server的視音頻發布頁面，并將從教室端攝像頭和無指向話筒獲得的視、音頻流，按照RTMP（Real-Time Message Protocol）協議發布到Flash Media Server。專家訪問Web Server的實時視音頻界面，由Flash Player執行相關操作，專家端的Flash Player通過 RTMP 協議連接到 Flash Media Server，獲得實時視音頻流，專家就可實時觀看教學視頻。

2 視頻與診斷信息的同步關聯

視頻與診斷信息的同步關聯，就是在播放教學視頻的同時，系統會自動呈現專家們針對教學問題記錄的診斷文字。用到的主要技術是ASP.NET（C#）、Microsoft SQL Server 2008，設計思想為在對應的視頻進度時間范圍的始末插入標記點，并通過界面與系統交互，相應用戶的指令，將詳細的診斷文字存儲入數據庫中。這樣在回放教學視頻時，系統同時調用各個相關的診斷數據。并且也可根據診斷信息，快速檢索和定位視頻內容，實現兩者的同步關聯。主要代碼如下：

/***********提示點寫入數據庫操作*************/

private function addCuePintInserDB():void {

var object:Object=new Object ;

var variables:URLVariables=new URLVariables ;

object.name=\"cue\"+i++;

object.type=\"actionscript\";

object.time=AsyDia.flv_pb.playheadTime;//Math.round()獲取提示點的時間

quest.method=URLRequestMethod.POST;

variables._name=object.name;

variables._time=object.time;

……

variables.tip=input_txt.text;

variables.conTent=content_txt.text;

variables.Mode=mode_cb.selectedLabel;//List所選的值

quest.data=variables;

}

五 小結

真實性課堂遠程診斷系統將計算機網絡和多媒體技術結合，實現對真實教學現場的遠程診斷。這種基于真實性課堂作出的診斷有利于專家在了解教師真實教學水平的基礎上，針對教學中的實際問題進行客觀點評和提出針對性的改進策略，從而促進教師教學行為的改進。系統中視頻與診斷信息同步關聯、根據評價要素對診斷信息進行自動分類匯總等創新技術為基于網絡的遠程診斷提供了便利。同時，本系統支持下的課堂遠程診斷在節約成本的基礎上實現了優質診斷師資的共享，對改進教、學水平有很好的實用價值。隨著教育信息化的發展及課堂診斷實踐的深入，本系統將得到廣泛的應用。

參考文獻

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[6] 王波兒.中學教師教學反思現狀[J].教書育人，2010，(4):56-57.

[7] 蘭學莉，婁健，何欣楓.基于 RIA 技術的網絡實時課堂系統[J].大眾科技，2010，(4):180-181．

The Innovative Design and Development of Distant Diagnose System Based on Authentic Class

PAN Yu-xiaWANG YingHUANG Ru-minZHANG Lu-dan

(School of Information and Communication， Xuzhou Normal University， Xuzhou， Jiangsu 221009， China)

Abstract: The traditional class diagnose based on attend the lecture on the spot; however， classroom teaching may become to a show because of experts’ attend. It causes diagnose lose its function. To solve this problem， a distant diagnostic system based on FMS is designed and constructed to realize distant diagnose on the basis of authentic class. I hope this research can help to promote the function of class diagnose， and improve the teacher's teaching level. Diagnose information associate with the video synchronously， recording the diagnose information according to the classification automatically are the innovative designs in this system.

Keywords: authentic class; class diagnose; distant diagnose; diagnose system

*基金項目：教育部人文社會科學研究青年基金項目“‘農遠’工程多層合作教師培訓模式實證研究”（編號：10YJC880116）

收稿日期：2011年5月2日

編輯：紅葉