天津市校際網絡同步教學項目的論證與實施

孫淑艷　丁樹峰

摘要：為促進區域內優質教育資源的均衡發展，并使均衡發展常態化，天津市實施校際網絡同步教學項目，即在天津市基礎教育和學前教育中，讓不同學校的課堂，借助雙向高清視頻技術，在線同步互聯，產生即時的、深度的教學互動。該文對天津市校際網絡同步教學項目進行總體介紹，并闡述了項目總體建設目標以及對硬件環境、軟件平臺的技術需求，還介紹了項目的實施情況，并對項目的運行進行了階段性總結，指出強有力的領導和政策支持是項目得以實施的重要保障，合理的頂層設計是項目實施的基礎，參與項目的師生不斷創新教學模式是項目的核心內容。

關鍵詞：校際網絡同步教學；區域教育均衡發展；優質教育資源；遠程教室

一、研究背景

2016年7月27日，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《國家信息化發展戰略綱要》，提出“完善教育信息基礎設施和公共服務平臺，推進優質數字教育資源共建共享和均衡配置，建立適應教育模式變革的網絡學習空間，縮小區域、城鄉、校際差距。建立網絡環境下開放學習模式，鼓勵更多學校應用在線開放課程”。教育部《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》指出：“要建設智能化教學環境，提供優質數字教育資源和軟件工具，縮小基礎教育數字鴻溝，促進優質教育資源共享”。可見，利用現代信息技術，促進教育公平，推進優質教育資源共享和均衡發展一直是黨中央和各級政府高度重視、社會大眾普遍關注的重要議題。

（一）優質教育資源的界定

優質教育資源并不是一個嚴格的學術名詞，也沒有清晰的界定。顧明遠指出辦好一所學校必須具備三個要素：一是教師隊伍，二是校舍設備，三是信息。謝維和給出從五方面評價教育資源的框架：一是學校的文化資源，包括學校的辦學理念、價值觀念、師生對學校的認同感、學校從當地社區得到的信任和支持；二是學校的制度資源，包括學校正式和非正式的規章制度以及外部的制度資源；三是學校的物質資源，包括硬件基礎設施和對物質資源的配置方式；四是優質的教師資源；五是學校的特色資源，即學校的品牌資源。

提到優質教育資源又會與兩個概念緊密相關：教育質量和教育公平。對一所學校來講，高的教育質量是其擁有優質教育資源的外在表現，而教育公平就是讓不同學校之間的教育質量能保持相對平衡。潘懋元認為教育質量標準可分為兩個層次：一個是一般的基本質量要求，另一個是具體的人才合格標準。丁興富指出教育質量是指學校以其教育產出和服務滿足教育目標的能力，較高的教育質量一般又與名校相聯系。衡量名校可依據四個方面：建校歷史或創辦年代、高度排斥性、選擇性的入學政策、教學中的人際交流、擁有優質的教育資源。丁教授也進一步指出從工業經濟到知識經濟的社會轉型期間，擁有巨大的物質資源已經不再是保證質量、贏得競爭優勝的保障了。顧明遠認為教育公平是指為每個孩子提供入學機會的公平，提供教育過程（包括教育條件和師資）的公平，并不能保證教育結果的公平，個體差異和社會環境差異會引起教育的差異。程方平、楊東平等認為基礎教育階段資源的配置應該首先做到經費的均等分配，其次應該實行教師流動和輪換制。如果這兩項工作能夠做到，政府在確保基礎教育階段的“平等”方面的責任，應該說就算盡到了嘲。

綜上所述，優質教育資源并沒有清晰的界定，其內涵幾乎涉及一個學校的方方面面，其與教學質量和教育公平又緊密相關，且優質一詞即指由多個主體相比較而產生的結果，這就決定了在任何社會環境下，優質教育資源都屬于“少數”。

（二）信息化促進教育資源均衡發展的方法

優質教育資源是一所學校的歷史傳承、學校文化、學校師資、生源質量、教學模式和方法、教學軟硬件資源配置、辦學特色、辦學聲譽等多個因素的綜合體現，這就使優質教育資源共享，尤其是使這種共享常態化，具有很大的難度。任友群等認為影響優質資源共享效率的三個典型問題為：“不同地區學校信息化基礎設施和終端設備條件差異巨大；數字化資源建設與使用缺乏有效機制；對于資源共享效率缺乏科學評價和評估方法”。在教育資源結構性缺乏成為制約信息化教學普及關鍵性因素的情況下，在區域范圍內采取由基層教育行政部門牽頭共建共享的建設模式成為解決方案之一。

針對資源共享的基礎設施和終端設備方面，現代信息技術發展迅速，基于寬帶的雙向視頻技術，可以讓一所名校的課堂與另外一所學校的課堂在線互聯，從而達到把優質教育資源所涵蓋的多個方面（如：名師、優質生源、教學方法、課堂文化等）通過技術手段直接共享出去，這就是校際網絡同步教學，并且也有越來越多的教育主管部門承擔起了牽頭資源共建共享的重任。已有多個省份利用視頻會議等雙向視頻技術，進行校際網絡同步教學的嘗試。2013年，安徽省在蕪湖市繁昌縣、南陵縣進行實驗取得初步成效的基礎上，通過兩個批次的在線課堂建設。僅在2015年上半年，國內還在進行的校際網絡同步教學項目包括：海南省三亞市教育局在線課堂項目、云南省玉溪市教育局信息化建設在線課堂項目、湖南省株洲市蘆淞區教育局多媒體互動教室項目、河南省鄭州市二七區外國語小學直錄播互動教室項目、河南省平頂山市湛河區直錄播互動教室項目、湖北省團風教育局在線課堂項目等。

天津市委、市政府高度重視教育信息化建設工作，把教育信息化列為天津市2015年“20項民心工程”之一，并提出了校際網絡同步教學的初步方案。2016年，天津市教育工作要點中明確提出“完善基礎教育信息化‘三通兩平臺，啟動校際網絡同步教學項目，推廣‘一校帶多點、一校帶多校應用模式”。

二、校際網絡同步教學的界定

（一）校際網絡同步教學的概念

校際網絡同步教學項目面向全市基礎教育和學前教育的全體師生，借助音視頻互動技術，使身處不同地理位置的師生同上一堂課。協作內容以同上一堂課為抓手，以新課程實施過程中的常態化教學為展開重點，并主動國際化，積極探索在不同文化背景環境下的教學交流方法，培養創新型國際化人才。具體協作方式包括：總校與分校、城鎮與鄉村、本市與外埠、本市與境外，還可以細化為課內課外、課堂之間、課堂與研究機構間及研究機構之間。

（二）校際網絡同步教學項目的實施原則

在建設整個系統時，為充分發揮各區“三通兩平臺”建設成果的作用，基于各校原有硬件環境進行建設。同時，為項目的深入開展，使該項目能在教學中得到充分應用和全面推廣，切實惠及廣大師生，提高天津基礎教育的綜合實力，應遵循以下原則：

1.支持常態化教學

整個系統要立足教師的常態化教學應用，可方便地調整教學目標、教學內容、教學策略、課堂教學時間的分配、課外安排等。

2.支持統一教學進度

在市、區級教研部門指導下，通過在校際網絡同步教學基礎系統上統一安排教學課表的方式，使優質資源基地與教育資源基礎相對薄弱學校之間實現統一教學計劃、統一課表和統一教學進度。

3.支持統一監督管理

通過校際網絡同步教學基礎系統及移動客戶端，教育機構管理者可以實時查看轄區互動教學實況和應用全貌，包括直播觀摩、巡視、統計查看、精品資源瀏覽等功能，統計數據可作為開展教學督導和考核評價的重要依據。

4.易用性

系統貼合實際教學需要，兼顧不同教師計算機操作水平的差異，做到“一鍵開課”；在教學過程中，授課教師可以針對課堂互動使用遙控器進行場景切換；系統具備自動圖像跟蹤功能，根據師生教學活動隋況自動進行畫面切換、人像跟蹤等功能。

5.擴展性

系統具備優越的擴展性能，采用B/S架構設計。根據實際需要進行功能及接口的靈活配置，便于硬件資源升級擴展；支持集中控制，分布式部署結構，各區可獨立進行互動教學，也可以通過系統進行統一控制下的互動教學。

6.兼容性

系統遵循有關國際標準、國內標準以及國內外通信行業有關的規范要求，系統具有較高的兼容性，能夠與現有系統進行完美地銜接與互操作。同步教學終端可以無縫兼容現有班班通多媒體教學設備，與班班通設備構成豐富的多媒體同步教學環境，充分挖掘設備潛能；系統支持第三方錄播系統音視頻信號輸出，通過同步教學終端打破錄播教室信息孤島，形成完整的共享資源環境。

7.傳承性

一是設備的傳承性：基于原有班班通設備進行提升，充分發揮原有設備的使用效率，充分挖掘設備潛能，能夠最大限度地滿足實際教學的需要，貼合教學業務發展；二是資源的傳承性：系統可以對接和管理現有資源，針對現有資源進行統一管理，與系統建成后的生成性資源融為一個資源整體，讓資源更好地延續和傳播；三是教學習慣的傳承：系統基于原有班班通設備進行功能提升，教師的使用習慣無需發生變化，只需要掌握授課過程中相應遙控設備的使用方式即可。

8.技術先進性

為保證用戶使用感受，要求網絡同步教學在高清1080P視頻效果的情況下可保持流暢的視頻畫質，整體網絡的丟包率低，師生交流聲畫同步，聲音清晰，音量大小適中。

三、校際網絡同步教學項目的需求分析

（一）項目建設總體目標

1.擴大優質教育資源覆蓋面

系統建設將覆蓋全市16個區的所有中小學和幼兒園，通過統一身份認證和權限管理，可以對轄區內教室進行分級管理。將在100所優質資源基地中，每所學校建一個遠程教室和一個移動工作站，主要承擔常規教學中的校際網絡同步教學授課的發起工作。同時，在教育資源基礎相對薄弱學校的572所學校，每所學校建1間功能教室，實現常規教學中的校際網絡同步教學授課和聽課。

2.與教育教學業務深度融合

教師通過校際網絡同步教學系統在課前可以多方面整合教學資源，課上應用信息技術啟發學生思維、擴充教學容量、提高教學效率，課后利用校際網絡同步教學系統加強與學生的交流，不斷提升業務水平。學生能利用校際網絡同步教學系統登陸資源庫自主學習，實現與教師的有效互動，提高學習的針對性，培養學生的信息素養和探究能力，最終達到全面提升教師信息技術應用能力，創造濃厚的教學研究氛圍，激發學生的學習熱情，提高素質教育水平，創新教育教學模式，努力探索信息化教學新規律的目的。

（二）項目總體技術需求

為了實現天津市校際網絡同步教學，實現全市16個區672所學校具備同步教學的條件，讓全市8萬教師可以開展網絡教研，108.9萬學生可以接受本市名校名師的異地授課這一目標，總體技術方案如下：

1.服務器兩級部署

系統采用開放式架構，通過天津市教委平臺、天津市教委統一身份認證系統，與既有的各類信息化系統進行數據對接，實現身份信息和資源數據共享，逐步形成天津市教育資源生態圈，讓資源在教師、系統、學生之間良性流轉，使整個系統達到資源最大化利用，實現教育均衡和資源互聯互通。在具體配置信息服務器時，分為基礎系統服務器和教室互動系統轉發服務器，基礎系統服務器放置在天津市教委教育信息化管理中心，教室互動系統轉發服務器放置在各區信息中心。

2.分類建設終端教室

在100所優質資源基地分別建設遠程教室和移動工作站各一個，遠程教室和移動工作站完成的功能類似，區別在于移動工作站的設備可移動至其它教室。在572所教育基礎相對薄弱的學校各建設1間功能教室，以實現遠程互動教學功能和教師遠程教研的基本功能。

（三）項目硬件需求

該項目需要的硬件，除傳統的服務器之外，還需要三種類型的教室。

1.遠程教室

需要支持開展遠程互動教學和教師遠程教研。可實現1個發起教室最多與3個協同教室同步上課。利用原有的班班通設備，將多媒體教室升級成可以互動的遠程教室，功能增加如下：音視頻實時互動、自動導播、遠程導播、智能跟蹤、自動守護、本地資源管理、課表管理、作業管理、實時直播、往期點播、課堂監管檢測、實時在線觀摩和圖表統計分析。

2.移動工作站

移動工作站硬件設備與遠程教室基本一致，可以移動部署，是為在不同教學場景可快速實現同步教學功能而設計。因其需要移動的需求，取消了固定的板書定位攝像機。另外增加一臺觸控一體機，替代遠程教室中的電子白板，便于移動的同時，可支持教師的各種信息化教育應用。

3.功能教室

功能教室部署于教育資源相對薄弱的學校，偏重優質資源的接收，硬件與遠程教室一致。

（四）項目軟件需求

天津市校際網絡同步項目需市、區、校三級互動，需在672所學校之間開展同步雙向高清音視頻互動，實現教育主管部門、教學專家、教師、學生、家長均能參與，教學資源在隨課堂同步生成的同時，還可實現面向全市的實時直播和課后點播，因此軟件整體復雜度較高。

1.軟件系統總體架構

整個軟件系統分為如下6大業務功能管理模塊：

系統基礎類模塊：系統基礎架構使用三層架構模式，包括視圖層、邏輯層、數據訪問層。系統基礎類模塊屬于邏輯層和數據訪問層，包括了實現整個系統功能的所有底層支持模塊：統一身份認證、音視頻互動引擎、數據分析、生成性資源管理、資源遷移及管理、知識網絡、資源搜索和索引、按地理地圖方式實現音視頻實時監管監測、消息中心、視頻轉碼、互聯互通系統、大文件上傳系統、流媒體訪問等。

專屬工作臺模塊：是為各級教育機構建立的工作界面，包括教育行政部門機構工作臺、學校機構工作臺、班級工作臺。教育行政部門機構工作臺與直屬下級機構工作臺之間建立聯系，分層管理市、區、學校，上傳下達通知公告和分享教學資源，實時監管課堂教學。機構工作臺自動獲取相關機構網站數據，或由機構管理員在機構工作臺上發布相關信息、推薦教學資源，即時傳遞給下級機構，其他用戶可訪問機構門戶，瀏覽通知信息，觀看/下載教學資源。

后臺管理類模塊：是為各級機構中的網絡管理人員使用的專屬工作界面，包括下級管理、學校管理、班級管理、角色管理、用戶管理、教師管理、學生管理、家長管理、教室管理、課表管理、資訊管理、通知公告管理、資源管理等。

互動學習類模塊：是為基于系統開展教與學活動提供支持的核心模塊，包括互動教學、錄播教室、在線題庫、在線測試、在線作業、在線問答等。

網絡教研類模塊：是為教育管理者、教育專家、教師開展網絡教研提供支持的模塊，包括集體備課、互動聽課、評課議課、實時在線觀摩等。

移動端支持模塊：為充分利用當前移動互聯網技術，支持各類人員隨時隨地利用移動設備進行學習，或對教學情況進行監管，上述大部分的功能除在計算機上使用外，均可在手機、平板電腦等移動端使用，支持iOS系統和Android兩種系統。

2.校際網絡同步教學核心軟件

校際網絡同步教學核心軟件主要是利用音視頻互動引擎實現網絡異步教學和大規模同步在線教學，并滿足常態化教學的需要。其基礎應用系統包括：教學管理、數據統計、課前/課中/課后管理、備課、網絡教研、在線輔導、學習管理、課堂管理、白板互動、桌面共享、專屬工作臺、后臺管理、互動學習和移動端支持等核心應用，校際網絡同步教學核心軟件功能如下圖所示。

3.生成性資源管理

校際網絡同步教學項目實施后，會產生海量的、優質的視頻教學資源。對這些生成性資源進行合理的存儲和管理，將極大地促進優質教育資源的共享。在本項目中，資源存儲包含中心庫的存儲和分布式的其它資源庫存儲。在中心庫中，采用分布式的文件系統存儲文件，便于存儲工作臺不夠時動態擴展。分布式的其它資源庫可以通過在線創建鏈接的方式集成到資源訪問服務中，用戶在訪問時使用瀏覽器訪問統一的資源服務。

在優質教學資源的使用方面，要綜合考慮版權保護與使用的便利性，同時要做到優質資源的篩選和積累。教師在各種音視頻實時互動教學中，可以引用系統推薦的資源，以及根據多種條件遴選的資源，這些資源有機融人授課過程，最終以課堂實錄、精品課程、微課程等形式再次分享到資源平臺，從而實現了對原有資源的再創造。讓資源在教師、系統、學生之間良性流轉，使整個系統達到資源最大化利用，使同步資源與異步資源全面打通，構建出優勝劣汰、持續進化的優質教學資源流轉生態圈。

四、校際網絡同步教學的項目實施

為全面貫徹教育部、天津市教育規劃綱要，天津市電化教育館自2009年開始設計、實施校際網絡同步教學項目。對校際網絡同步教學項目建設工作統一部署，為教育管理者、學校、教師和學生之間建立起互動管道，主要建立以100所優質資源基地帶動572所教育資源基礎相對薄弱的學校，通過一對多的教學互動，形成同步和異步相結合的教學模式，將信息技術與教育教學進行深度融合。在此期間，對信息化教學的理論、技術、環境、資源、模式、方法進行了一系列具有創新性的探索與應用示范，重塑了教與學的生態，切實促進教學方式的變革。

（一）項目實施情況

2016年5月10日，天津市校際網絡同步教學系統項目完成公開招標。5月19日，合同簽約儀式在市教委舉行。6月13日，天津市校際網絡同步教學項目服務中心揭牌儀式在天津市電化教育館舉行。項目服務中心作為項目協調管理機構，為天津市各區的672所電教中心、學校等提供建設支持和平臺服務，全程推進項目的部署、培訓和服務。6月23日，天津市校際網絡同步教學項目啟動會在市教委正式召開。8月29日，是天津市中小學秋季學期開學的第一天，寧河區各中小學校利用校際網絡同步教學平臺，組織開展了開學第一課主題班會活動。蘆臺第一小學李麗虹老師的《讓時刻講安全成為習慣》、蘆臺第三中學張莉老師的《感恩父母》課，都通過校際網絡同步教學系統，向全區中小學同步教學。天津電視臺《天津新聞》欄目對此以“網絡同步教學讓優質教育資源動起來”為題進行報道。11月22日，市教委組織專家對天津市校際網絡同步教學項目進行驗收論證，市教委科技處、市政府采購中心相關人員出席驗收論證會。專家組對校際網絡同步教學項目取得的顯著成效予以了充分的肯定，認為該項目的應用實施對今后天津整體教育教研水平的提升、縮小教學差異化現象提供了堅實基礎。目前，項目已進入全市大規模常態化應用階段。

（二）項目實施的經驗總結

1.強有力的領導和政策支持

在CNKI中以“校際網絡同步教學”為關鍵詞進行搜索，搜到的文獻大體可分為三類：一是同步教學相關，這種同步教學是在遠程教育領域中，為解決師生時空分離狀態下的學習支持服務問題，使用同步教學和異步教學配合。這種同步教學是在一個教育系統（如：同一網絡學院）內進行的，不存在校際協作問題；二是校際協作學習，是不同學校之間圍繞某一主題，在一段時間內利用網絡通信技術開展協作，從而培養學生問題解決的能力，這種校際協作是異步的；三是校際網絡同步教研，即不同學校的教師、教育管理者、教學專家，利用雙向視頻會議進行圍繞某一教學內容，或某個教師的公開課進行教學研討，這種形式不是直接面對學生開展教學。總之，以不同學校之間的多個課堂，利用網絡技術在線互聯，同步授課，在授課過程中分屬不同學校的師生深度交互，這樣的教學實踐和研究尚不多見。

在雙向視頻會議技術不斷成熟、網絡帶寬越來越寬的情況，完成校際網絡同步教學構想的技術壁壘已經消除。但如果想把區域內的學校全部通過校際網絡同步教學設備互聯，至少要有兩點保證：一是當地政府對教育信息化給予充分的政策支持和財政支持。如天津市校際網絡同步教學項目在2015年就成為民心工程的重要建設內容，在2016年被寫入天津市教育工作要點，項目投資8500余萬元；二是教育主管部門的強力推動。無論是優質教育信息資源的共建共享機制建設，還是在促進優質資源均衡發展的實施途徑方面，充分發揮市、區、校三級聯動，可極大促進教師對優質教育資源的使用。在本項目中，天津市電化教育館從前期的項目試點，到不斷申請上級教育主管部門的支持，到項目論證過程中的扎實推進，到目前項目實施過程中的規劃和引領，都積極主動，表現出強烈的服務意識、責任意識和較高的專業水準。

2.合理的頂層設計

教育信息化在基礎教育領域發展了多年，每個學校都有系列硬件的信息化教學設備，也有多個軟件的信息化教學平臺。校際網絡同步教學項目在設計時，充分考慮和“三通兩平臺”的對接，把接入教室分成遠程教室、移動工作站和功能教室三類。在項目學校的選擇上，覆蓋到每個區，并且選取優質教育資源比較集中的和平區和教育資源相對薄弱的寧河區進行全覆蓋，做到既有點，也有面，方便項目開展，也為后續項目發展留有廣闊空間。

3.項目要惠及師生

從項目實施隋況來看，擁有優質教育資源的名校參與積極性反而更高，如天津市和平區昆明路小學，是傳統名校，在項目開展過程中一直積極主動，多位教師和多個班級與區域內其它學校進行校際同步教學，并且與安徽省滁州九梓學校進行了跨省同步教學試驗，這與高等教育領域中MOOC的開展發端于名校類似。在信息化社會，名校為保持其領先優勢，更愿意接受挑戰。徐曉東認為差異可以引發背景各異的校際同伴的相互啟發，在啟發對方的同時也受對方強化而實現自我啟發。在校際網絡同步教學中，教師、學生表現出的差異化，是用雙向視頻同步表現的、生動的差異化，其本身就是優質的教育資源，能極大地提高學生興趣，拓展學生的視野。校際網絡同步教學項目，將在學期初就規劃好協作學校的課表，使校際同步教學常態化。這讓具有不同文化傳承、不同教學傳統、不同生源的課堂，通過雙向視頻技術，圍繞具體教學內容進行深度協作，此舉必將引起教學模式、教育資源共享模式的重大變革，通過項目的常態化，必將縮小區域校際教育水平的差距，引起基礎教育信息化方面的全面革新。

4.要不斷創新教學模式

校際網絡同步教學設備只是為跨校進行深度同步教學交互提供了可能，高質量的教學必須依靠參加項目的教師和學生進行創造性的教學實踐。校際網絡同步教學中不同教學模式的構建與應用，將是該項目的核心內容。這些模式包括優質教育資源共享模式、教學能手與新手教師配合模式、班級競賽模式、課堂教學與教研同步模式、跨學科整合模式、特情學生模式等。隨著教學的展開，這些教學模式將不斷完善和改進，也將產生新的教學模式。

五、總結

天津市校際網絡同步教學項目的建設是積極利用信息化手段推進義務教育均衡發展，縮小區域、城鄉、校際差距，促進教育公平與均衡的重要途徑。校際網絡同步教學項目主要是滿足專遞課堂、名師課堂、名校網校和網絡協作教研等應用需求，建設遠程教室、移動工作站和功能教室，提供音視頻實時互動環境，搭建配套的軟件支撐平臺實現優質資源的共建共享。項目自啟動以來，已涌現出一批高水平的成果，并得到廣泛認可。當技術真正致力于人的生存、作用于人的存在的時候，才能體現它的價值所在。天津市校際網絡同步教學項目為保障教育公平、提升教學質量，嘗試打破學科壁壘，將完整的、差異化的教學形態呈獻給學生，改變以前優質教學資源禁錮在名校或小范圍之內的狀況，通過該項目的持續開展，將更多更好的優質教學資源在區域內共享，讓更多的師生受益，學生可以開拓眼界并提升綜合素質，教師也可以從中得到的啟發，更好地改進教學方式。