人工智能视频教学篇1
关键词：智能录播系统 常态化教学 音频拾取 视频切换
智能录播系统是利用计算机网络和多媒体技术将教学过程实时数字化的一种现代教育技术系统。智能录播系统将传统演播室延伸到普通教室，简化了资源建设的流程，节约了人力，在录制的同时还能提供网络直播、点播等功能。这些特点使得智能录播系统在高校精品网络课程建设的大潮中蓬勃发展，成为一种应用广泛的资源建设和网络教学系统。
一、智能录播系统的系统构成
目前市场上的智能录播系统品牌和型号有很多，采用的技术和设备也各有不同。但从系统的整体结构上看，却是大同小异，基本由以下功能模块构成：师生视频智能跟踪模块，教学内容显示模块，视频切换模块，音频模块和广播录制模块，拓扑关系如图1所示。
师生视频智能跟踪模块：这个模块包括教师跟踪和学生跟踪两个子系统。教师跟踪子系统负责自动精确定位主讲教师位置并控制摄像机跟踪拍摄，将教师视频传送至视频切换模块。学生跟踪子系统是定位活跃学生(如发言的学生等)，功能与教师部分类似，只是定位精确性较低。目前的智能跟踪方式主要有：图像识别和触发式(又包含空间网格、红外触发、超声波触发和外部设备触发等)。
教学内容显示模块：负责将各种教学内容转为视频并传输到视频切换模块，包含计算机图像子系统、板书子系统和其他教学设备(如实物展台)子系统。
视频切换模块：智能录播系统的核心，负责从多路视频信号中选择合适的信号传送给广播录制模块。视频切换模块选择的视频是否合适，直接决定了智能录播系统能否如实准确地记录课堂教学过程。
音频模块：包括拾音子系统和扩声子系统。负责采集教学实时声音和扩声。
广播录制模块：将视频切换模块传送来的视频信号和音频模块传送的音频信号合成为视频课件，并进行网络直播。录制模式主要分成电影模式(单画面)和课件模式(多画面)。在本文中主要讨论录播系统的电影录制模式(单画面)。
二、智能录播系统在常态化教学中的困境
所谓常态化教学是指普通的课堂教学，包括常态的教学过程、教学设施、教学方法和教学对象。这就要求录播系统要尽可能小地影响师生的心态和教学过程。
录播系统对师生心态的影响主要有两个方面，一是事件的影响。当教师和学生知道这节课要录像时，心理上总会有些紧张。有些教师在课件录制过程中精神紧张，甚至说不出话来。而学生也会刻意隐藏或表现自己，表现出一定的反常情况。另一方面的影响是设备的影响。目前不少录播系统在录制课件特别是录制师生交互时需要一些辅助的器材，如教师须佩戴无线话筒，而学生回答问题需要按抢答器等。这些额外设备的使用加重了师生的心理负担，也容易引起一些录制过程中的故障。比如，学生回答问题必须要按抢答器，画面才会切换到该学生，如果学生忘记按抢答器或者其他学生按了抢答器，录播系统就无法正确切换画面。
目前的智能录播系统对教学过程的影响不大。与传统电视课程拍摄系统比较，录播系统能和多媒体教学系统有机融合，现场也无需专业人员进行视频切换操作等，教师一般只需要按一个按键就可以进行课程录制。
从现有的自动录播系统在常态化教学中的应用来看，主要存在3个问题：教师的跟踪、教学视频内容的切换以及声音的拾取。
1 教师跟踪部分存在的问题
教师在课堂教学中占主导地位，是教学信息的主要传输者。教师的图像在课件中占很重要的地位。教师跟踪部分应该能准确定位教师的位置，清晰呈现教师的神态和动作。而现有的录播系统在这一点上还有不少问题。智能识别的跟踪方式可以较为及时地跟踪教师，但常会出现跟丢的情况(也就是所谓的“丢人”)，触发式的跟踪方式“丢人”现象较少，但容易在触发临界点(两个触发区域的相交区域)出现镜头反复摇摆的情况。这些问题都会产生影响教学的垃圾镜头。而且这些跟踪方式往往有区域限制，不能覆盖教室的范围。有些教师习惯于在教室内走动讲授，当其离开设定区域时录播系统就无法准确跟踪。另外，在跟踪拍摄教师时，画面的景别是固定的，一般是中景，即腰部以上。这种景别能比较好地展现教师的教容教态，但对教师的面部表情和全身动作无法表达清楚。
2 视频切换模块存在的问题
视频切换模块是智能录播系统的核心，用来自动切换录制的视频内容。例如，当教师讲解时，该模块要选择教师跟踪子系统传来的视频；教师使用计算机时，该模块选择传输计算机的画面视频；当教师板书时，该模块将录播画面切换至板书视频；当学生提问或回答问题时，该模块选择学生跟踪子系统的视频。
总的来说，这些视频内容之间的切换不外乎3种：人与人(ptp)、人与媒体(ptm)、媒体与媒体(mtm)，见表1。
通过分析主流的录播系统，不难发现主要使用的切换方式有动作触发、区域触发和时间触发。比如当教师触动鼠标或键盘时，视频切换模块就选择计算机信号输出给广播录制系统，这就是一种动作触发切换；当一段时间无键盘鼠标动作后，视频切换模块则切回教师图像，这则是时间触发；当教师走到黑板前进行板书时，切换模块会切换到教师板书的视频，教师离开黑板，则切回教师图像状态，这就是区域触发。
视频切换模块在处理人与人、媒体与媒体的切换时，能够比较好地完成，但是对人和媒体的切换还存在很大问题。人和媒体的切换也可以分成两个部分，一是从人切换到媒体，另一个是从媒体切换到人。前者可以通过区域触发或动作触发来完成，而后者一般通过时间触发来切换。以教师使用计算机教学来说，教师点击鼠标显示一张新的幻灯片，然后放开鼠标开始讲解相关内容。智能录播系统录制的视频内容和顺序见表2。
开始时录制的是教师的图像，当教师触碰鼠标或键盘时，切换模块通过该动作触发切换，将教师图像切换到计算机图像，完成人到媒体的切换。这种切换方法基于一个假设：教师动键盘或鼠标一定是要展示计算机的内容。如果这个假设成立，那么切换就非常及时，也比较准确。从教学实际来看，这样设定基本可行。当教师触动鼠标和按钮后，在一定时间内不再有键盘或鼠标操作，视频切换模块则自动从计算机图像切换回教师图像。这里就存在一个非常关键的问题：“一定时间”是多少?5秒、10秒还是20秒?设置时间很小，计算机图像显示时间就会过短，学生还没有看完ppt内容就切换成教师图像。设置时间很长，计算机图像显示时间就会过长，学生将被迫长时间面对静止的ppt内容。即使能为这张幻灯片设置一个非常合适的时间，但是每张幻灯片的内容不同，需要显示的时间也不同，满足
了这一张就无法满足另一张。所以，如何从媒体视频切换回教师图像是目前智能录播系统难以解决的一个问题。而这一问题的根本就在于现阶段的录播系统仍处于“自动”阶段，离真正的智能还有很长的一段路要走。
3 声音拾取方面的问题
录播系统需要拾取的声音包括人声拾音(包括教师和学生)和教学设备的声音。教学设备的声音一般通过线路输入直接接入录播系统。人声的主要拾音方式分有线话筒拾音和无线话筒拾音。无线话筒的拾音效果很好，而且不影响教师的移动，不过后期维护的工作量较大，如更换电池等，且教师和学生须额外佩戴无线设备也有违常态化教学的初衷。有线话筒拾音还可以分成强指向话筒拾音和弱指向话筒拾音。前者拾音效果好，但拾音范围小，教师和学生的位置受限制；后者拾音范围大，但拾音效果差，在录制教师和学生语音的同时，环境噪音也会被录制。要拾音范围还是清晰度，目前的录播系统的拾音就处于这种两难境地。
三、基于常态化教学的智能录播系统设计
一个真正的智能录播系统要能完成以下设施或人员的工作：
1 多媒体教室
2 课件录制系统
3 网络广播系统
4 称职的摄像师(一个或多个)
5 专业的视频导播人员
6 专业的调音师
让录播系统完成其他设施的工作并不难，难就难在让计算机系统去完成专业人员的工作：摄像、切换和调音等。这也是目前录播系统在常规化教学中遇到很大困难的原因。以目前的人工智能技术很难完全实现专业人员的功能，而且录播系统的总价一般在20万元左右，如果使用一些高端的人工智能技术肯定会使录播系统造价飙升，进而妨碍录播系统的推广普及。所以基于常态化教学的录播系统应该在现有技术的基础上，通过更加科学的设计来完善。这个系统应包含：犯错更少的摄像师、更能理解教学过程的导播和更加专业的调音师。
(1)犯错更少的摄像师
录播系统中跟踪摄像的问题主要在于“丢人”和定位不准产生的垃圾镜头。要解决“丢人”问题可以采用触发式跟踪，要解决定位不准，可以通过改变触发方式来实现。现有的触发方式一般是单区域触发。该触发预先利用红外线或超声波设定多个触发区域，每个触发区域对应一个摄像机位置(如图2所示)。其过程是，当教师从触发区域a进入触发区域B时，摄像机立刻相应转动，将画面由“摄像机画面1”改变为“摄像机画面2”。如果教师再进入C区域则摄像机又将向右转动，拍摄的画面相应变成“摄像机画面3”。设想一下，如果教师刚好在a，B两个区域的交界处来回走动，一会进a区域，一会进B区域，摄像机就会跟着转动，一会画面1一会画面2，这样拍摄出来的镜头就会一直晃动，影响观看者的学习效果。
要解决这种情况，不妨在触发区域和触发策略上做文章。可将触发区域的数量增加，范围缩小，摄像机的画面包含3个触发区域(如图3所示)。其触发策略是当教师在“触发区域n”中时，摄像机画面包含“触发区域n-1”“触发区域n”和“触发区域n+1”。当教师在此3个触发区内行动时，摄像机固定，位置不变。当教师离开这3个触发区域，进入“触发区域(n-1)-1”或“触发区域(n+1)+1”时，摄像机开始跟踪，画面转换成以该区域为中心以及其前后两个触发区域所组成的画面。这样就不会出现单区域触发所引起的镜头晃动的问题。
通过上述方式，可有效降低录播系统的错误率。但目前很难做到零错误。我们知道，即使是一名专业的摄像师也有可能犯错，何况是一套计算机控制的摄像系统。关键在于，发生错误后如何修正错误，弥补错误的损失。因此，还必须有一系列的错误修正策略。比如，当跟踪“丢人”时，摄像机应迅速切换到全景或由切换模块切换到其他视频画面，这样就能减少垃圾镜头。
(2)更能理解教学过程的导播
在录播过程中，在何种情况下录制相应的教学内容视频是忠实记录课堂实况的关键。这就要有一个好的导播。如果是人工录制，可以由工作人员根据课堂的实际情况来切换各种视频。录播系统是靠动作触发、时间触发等方式自动完成切换，并非如人一样能根据上课内容来准确切换不同视频。如何让录播系统能够准确地切换并录制视频?笔者认为最重要的就是要从教学过程入手，掌握基本的教学规律，设定不同的模式，以达到导播的基本准确。
例如，我们可以根据讲课时依赖ppt的程度将教师分成3类，一类是非常依赖ppt，即ppt的内容和教师的口头讲授基本一致；另一类是很少使用ppt，即教师的上课内容多是口述，很少使用ppt；还有一类对ppt的使用介于前二者之间。然后根据这3种类型的教师我们可以设定3种不同的模式：ppt优先、教师优先和平均模式，它们的主要区别在于录制课件时ppt显示时间的长短。ppt优先模式下，从计算机的ppt内容切换到教师图像需要20秒的时间，这样学习者就有充足的时间观看ppt的内容；教师优先模式下，切换等待时间设定为8秒，这样学习者就能更好地聆听教师的讲授；平均模式则设置切换等待时间为12秒，平均分配ppt和教师图像的显示时间。
我们还可以根据教学过程的其他方面来设定不同的模式，满足不同的教学需要。
利用图像识别技术或许也能使录播系统更加智能化地进行导播。以ppt为例，现在的图像识别技术可以判断出一张ppt上文字的数量，然后根据文字的多少，我们就可以设定ppt需要显示多长时间。
当然，这些方法不能完全解决录播系统的导播问题，但是可使导播更加贴近教学实际。
(3)更加专业的调音师
为了达到常态化教学的效果，应尽量避免使用后期维护较大、增加教师负担的拾音设备，如强指向性的有线鹅颈话筒、手持式无线话筒、领夹式无线话筒等。从实践中我们发现，使用强指向性吊杆话筒可以有效地实现常态化教学的拾音。具体操作如下：在讲台区域布置若干个强吊杆话筒，覆盖整个讲台区域作为教师的拾音设备，在教室其他区域布置一些吊杆话筒作为学生的拾音设备。
另外，我们还需要一个更加自动化的音频控制系统。这个系统要有以下功能：
①在拾取人声时，能有效去除人声以外的噪音，达到较高的拾音纯净度；
②自动控制音量，不论讲话人声音的高低，保证录音电平始终一致；
③自动识别主讲人，确保拾音的准确性；
④能清晰地扩音，不会引起拾音错误和回授。
在原有录播系统的基础上，通过以上三方面的改进，应能更好满足常态化教学的需要。但是要真正做到基础常态教学的智能录播系统，还需要不断探究教学过程的规律与先进的技术和设备。
参考文献
人工智能视频教学篇2
中国工程院院士、国家自然科学基金委副主任、北京大学教授高文
对话嘉宾（排名不分先后）
中国科学院院士、中国工程院院士、国际欧亚科学院院士李德仁
中国工程院院士、总参谋部第六十一研究所李德毅
中国工程院院士蔡鹤皋
北京航空航天大学教授、中国科协副主席赵沁平
上海交通大学副校长张文军
北京航空航天大学教授、863数字媒体技术专家组专家李波
国家自然基金委信息学部常务副主任秦玉文
清华大学计算机系副主任胡事民
微软亚洲研究副院长、首席研究员李世鹏
随着视频监控技术由军用向规模民用的转变，以及人们对视频监控在安全和服务管理领域应用需求的增加，逐渐促使视频监控从相对独立、封闭的市场向融合、大联网的智能高清化的变革。其中，在各地平安城市的驱动下，城市智能视觉监控、视频分析及视频辅助刑事侦察等安防技术和设备，已较为普遍地应用于城市安全管理和服务中。
在“十二五”期间，以“智慧城市”为代表的中国城市化进程的加快，网络高清智能化的视频监控非常火爆，在智能视频分析技术发展动力倍增的同时，各种问题也随之突显出来。
2013年3月24日，由物联网・智慧城市传媒协办的“智慧城市中的视频分析与评测”论坛中，来自国内各高校和研究机构的专家分别就各自研究的领域进行阐述，并与在场的专家、学者、在校大学生，就智能视频分析技术的人才培养、技术研究、产业发展等领域进行了互动讨论，《物联网・智慧城市》杂志对其进行整理报道。
主持人（高文）：在“智慧城市中的视频分析与评测”论坛探讨内容的背景下，邀请演讲嘉宾、台下的专家、学者及学子们一同进行互动讨论。
专业观众：视频分析实际上是计算机处理数据的一个软肋。计算机处理数据在文字系统中已经越来越成熟，但在视频系统，如图象处理，至今一直还处于表面。
从大家探讨的问题就可看出，一是数据量太大，二是有用的数据太少，这说明我们视频处理和图象处理，还处于处理数据阶段。在高文院士《智慧城市中的视频编码、分析与评测》的专题报告中，他们已经把背景和前景的内容分开，把背景作为知识巩固型进行使用，这是一个非常成功的例子。视频要处理成功，就要发挥知识的作用。如何发挥知识的作用，有两条路：中国科技大学信息学院院长李卫平教授提到了一条路，就是希望把人的图像和视频感觉提取，与计算机的感觉加以比较，这条路可能是理想的道路。但据我的经验要实现应用距离甚远，因为人脑对图形和视频的处理方式，与计算机看到的图形和图像的方式完全不一样。人脑是形象思维，形象是一个常识加语义的结构化分析，如果这两个比较，肯定有巨大的分歧，但这是一条可供长期研究的道路。
另外一个给我们启发的是计算机分析的方式，在大数据时代计算机把中文和英文，或者中文和德文之间互译，是因为建立了一个强大的词库。会议现场有很多研究视频的院士和专家，我认为视频的认知中间，能否建立一个视频的原料库，这样可以进行很好的分析。
我国现在这么多城市都装了大量的摄像头，借助本次会议第一次听到了一个信息，北京和重庆都装了50万个摄像头，这么多摄像头仅仅用于安全就太可惜。虽然在识别车牌和识别人等方面有非常重要的作用，但是我们一个城市一两千万人口，就安装了50万个摄像头，我们是否可以把它用来处理其它的内容，进行更加丰富的处理？
如北京市究竟一天有多少人在街道上活动，多少汽车是从哪里开到哪里，有多少汽车是开了多长的路，沿着什么道路前进……如果没有这些数据，很多研究都是不清楚、不科学的。目前，北京的城市规划研究的就是以上的问题，如道路设计方面就不仅北京，而且全国城市的道路都存在巨大的问题。如果能把这些摄像头用于城市规划，那么智能城市建设的基础建设就会更扎实、更有用，城市化也就能够做到更好。
中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授蔡鹤皋：请问李德毅院士，智能驾驶可以解决我们操作的安全和驾驶的安全性。但现在城市的交通面临的最大问题就是堵车，要减少堵车的严重情况，您有何建议？
李德毅：智能驾驶不能从根本上解决交通拥堵问题。假如驾驶员都是智能的，也并不见得城市交通就不拥堵。智能驾驶并不能从根本上解决城市交通拥堵问题，这是目前的基本认知。
此次会议的主题是“智慧城市中的视频分析与评测”，其中“评测”两字很刺眼，一个视频如何评测？其实这是对图像的认知，在国家自然科学基金委员会重大研究计划里叫视听觉信息的认知计算。其中，听觉很重要，在此次会议之前也请相关专家召开了一个“智慧城市中的音频分析与评测”的会议，但与本次视频分析与评测的会议的形式不太一样。
目前，安徽科大讯飞信息科技股份有限公司研发了一个非常特殊的音频处理软件，把短信变成声音，把声音变成短信，让我们减轻了很大的劳动力。然而它的音频分析、评测比视频的分析、评测好在哪里，有没有相关性？音频是一维的流数据，视频本质上是二维的流数据。现在从像素图一层一层弄上去，有没有值得质疑的地方？稍微大胆的猜想，如在驾车时，跟随前车一段时间，通过对前车驾驶员的灯语和笛语的认知，可大概知道该驾驶员的技术，是菜鸟还是飙车手。灯语和笛语真的人如其人，开车时有人爱用喇叭，也有人不用喇叭，把视音频结合起来将对我们判断会更有效。作为一个外行，把视音频的评测与分析进行结合是一个值得研究的命题，扩展思路把这些结合起来考虑。
中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授蔡鹤皋：请问高文院士，在视觉信息处理上能不能从视觉仿生学方面得到一些提示和借鉴？如在信息处理上，人看到物体、发现目标或注视目标时，我们的视觉会将目标的背景进行忽略和模糊。人的眼睛具有这样的特性，那从仿生学角度，是否可借鉴生物视觉上的优越性，指导和改进我们的视频技术？
张文军：一个关于隐私性的问题。隐私性在社会服务里面是永远存在的，这里面有两条线，一条线是信息技术本身，他有很多手段去更好地掩盖这个隐私信息，也可以做到暴露隐私性，根据需要也可以做到，这个隐私性更多的是立法的问题，这个总归是要结合在一起考虑的，总的判断是不会对技术的推动形成很大的制约性。但是会牵扯到真实的技术的最后应用，会有一定的影响。
学生：如今都在提智慧城市，但城市中的空气污染情况比较厉害，摄像头获取的图片都是很模糊的，智慧城市怎么处理这些压力？目前每个城市有这么多的摄像头，对这些摄像头的信息进行网络传输和处理是需要很大计算量的，您觉得是分布式的计算方式好，还是用一个超大规模的计算比较好？因为超大规模的计算会节省比较多的能源，但是它的网络传输会有问题，所以这两个之间如何做一个选择？
赵沁平：对于这个视频摄像头看不清楚的问题，在天气恶劣的条件下，都会有这种情况。北京航空航天大学李波教授在《基于状态感知的视频目标检测与跟踪》主题演讲里，很好地诠释了在特殊环境下，基于场景区域感知的运动目标检测算法，对图像进行清晰化处理。当然还有其它的一些非技术的因素，需要多方面的解决。
而关于分布计算与集中计算，目前集中计算也是多CpU的，由一个企业的数据中心或机房来提供计算资源；过去的网格计算即分布式计算，就有点协助计算的意思，把闲置的计算能力应用起来。到底是集中计算好，还是分布计算好，这可与实际应用中的问题有关。如气象计算，它可能就是集中计算好。而我们的虚拟建设的图象处理，它就是用GpU的集群系统比较好，可能有些计算对时间的要求不太一样，他就用一些分布式计算比较好。
李德仁：我的观点就是，你要算它的成本和代价，比如说我做遥感的，那个数据量很大，我可能就分布式计算，我用网络把它传过去，它的结果再传过来，环节太多，不划算。如果我传送信息，我传一个很小的小包进去，大量的信息在那里，进行大量的计算，再传回来，这就用集中式的计算。这是一个需要考虑的方面。最后我再说一点，数字地球、智慧城市有一个要求，就是关于通信的问题，这个网络太重要了。我们的通信网要做到又快又好，价钱又便宜。在用户不均衡，爆炸式的情况下，有限的资源能不能保证通信的质量好、效率高，价钱又便宜。用得好，用得起这个网，是我们数字城市、智慧城市的基础，也是我们视频图象处理的基础，如果那个没有做好，咱们都做不好，所以这一点，我觉得同学们也要注意这个问题。这需要多个相关的部门、行业系统攻关，才能解决问题。
主持人（高文）：请问秦玉文主任您觉得通过各类比赛促进技术研究，在国内是否可行？
秦玉文：中国工程院、北京大学深圳就研究生院以及香港大学在组织“智慧城市中的视频分析与评测”论坛之前，应该也有所考虑。要组织全国性的智能视频分析技术评测与竞赛，必须要有一个裁判组，裁判组首先就要征集大家的意见和智慧，企业和研究机构要参加，就得提出相关的标准。
人工智能视频教学篇3
借助网路视频辅助外语教学，对提高学生的外语水平有着显著的效果。但视频的选取往往不是容易的事，为了说明一个语法而播放整部电影，显然是不明智的，能否利用计算机技术在视频中定位到自己需要的片段呢？通过定位的片段辅助说明一个语法或者一个文化现象，无疑会方便教师的操作，节省了时间，提高了视频的利用效率，本文针对这一问题提出了解决方案，并实际开发了这一软件，在教学中得到了初步应用。因本人从事的是韩语教学，因此只针对韩国视频进行检索，在这个过程中涉及到韩文的形态变化和智能检索的问题。
二.外语教学教育技术的回顾
当前外语教学越来越多采用现代教育技术，在这里做个简单回顾，20世纪80、90年代的外语教学在技术利用上主要以磁带为介质，录放机是当时外语学习的主要设备。
2000年左右，随着计算机进入多任务386、486的视窗时代，计算机也走进了教室，当时只是作为学生打字、检索的辅助工具，有时也为了让大家及?r掌握学校的通知。在笔记本普及后，投影仪和投影屏幕的出现，利用ppt授课逐渐流行。今天，语音室、多媒体室、电脑房、信息检索室、文化体验室等，各种利用电脑或其衍生品的各种设备成为了大学教育的标配。经过多年的发展，手机时代的来临，再一次掀起信息消费的高超，无论教师，还是学生都可以借助手持设备（主要是手机、ipaD）检索各种网络信息。计算机似乎受到冷落，但教室授课，计算机仍然作为主要的技术设备被广泛使用。因此如何提高其应用效率是教师需要不断思考的课题。
三.问题的提出
网络信息主要体现在文字、图片、音频、视频等。文字的检索是主要的使用方向，比如检索外文词典、外国的新闻报道、外国文学作品、各种证书考试需要的辅助信息等。后来，借助网络上的图片辅助说明语法，这在各种最新的外语教材中也有体现。但图片是静止的，缺少上下文的环境和生动性。为生动地说明一个语法的使用环境，自己制作有前后语境的视频从课程建设上来看虽然是值得提倡的，但显然是不容易的，因此积极利用网络视频是不错的选择。但一部电影或电视剧的容量太大，相对于某个语法、某个词汇的学习，显然有些大材小用，为此我们能否设计一个可以检索的系统，方便地定位到能体现某个语法、某个词汇应用的视频片段呢？我们可以用如下的图示说明这种需求。
四.视频检索应用的研究现状
始于20世纪90年代的基于内容的视频检索技术（CBVR）研究的热点，但“低层特征和高层抽象概念之间的语义鸿沟无法填补，造成CBVR技术无法适用于普通客户”（史迎春），而且目前还没有短时间内解决的迹象，文本标注虽然很笨拙，但相对于外语教学来说已经足够。从教学需求层面上，显然在更先进的技术解决前，利用当前成熟的技术是明智的选择。以下论文都倾向于技术上如何快速、智能地提取需要的画面。
五.以文本标注的韩语视频检索需要解决的问题
本文探讨的重点不是视频检索的技术，而是与某一门外语教学的结合应用，比起来视频画面的分析，我们更关注音频画面对应的台词部分，因此笔者仍然认为人工的标注法对于教学的应用已经足够了。但人工标注后，文本的检索显然要容易很多，最后问题的焦点落在韩文的检索和时间帧的对应上。具体来说，需要解决如下四个核心问题：
首先是有解决学生电脑和办公室电脑的之间的通信问题。为解决这一问题，需要设计通信命令格式。如：命令格式seek+“keyword”+name+password。
其次是视频的选取问题。因为检索系统本身是用于教学的，所以要考虑所采用的视频是否能对学习者的外语学习有帮助，其言语形式是否能满足学习者的交际需要，是否存在一些色情、暴力等不适于向学生展示的内容与场面等。
再次是视频和剧本的对应编辑问题。这需要把把视频的每句台词都标记出对应的时间，这项工作需要有大量的人力、时间投入，需要一个能长时间相互协助共同工作的团队来完成，同时也需要相应财力方面的支持。另外，考虑到视频和对白的编辑工作很繁琐，本文认为可以单独设计一个程序去解决。
然后是韩文的检索问题。韩语是黏着语，存在很多连接词尾和终结词尾，谓词方面也涉及到大量的活用形式，因此想要得到正确的检索结果并不容易。例如对“
（我学韩语很久了。）”中表示“做某事多久了”的语法“”的检索。为此，要借助对韩语形态以及语法的系统研究，才能准确地将这些内容分离出来，才能进行精确的检索。
人工智能视频教学篇4
一、教学目标
知识与技能：
①了解智能信息处理的工作过程。
②了解智能信息处理的工作原理。
③感受智能信息处理的应用价值。
过程与方法：
①掌握几种智能信息处理工具的使用方法。
②掌握分析问题、呈现观点和交流思想的方法。
情感态度与价值观：
①在实践活动中领略智能信息处理的神奇魅力，形成对人工智能这一前沿技术的探索愿望。
②在应用智能信息处理工具的过程中体验人工智能这一前沿技术的实际应用价值。
③认识到人工智能是一门综合学科，像所有的新生事物一样，需要更多人为之投入与付出，明白自己作为一名学生下一步努力的方向是什么。
二、内容分析
1、本课内容选自上海科技教育出版社《信息技术基础》必修第三章信息加工与表达，随着信息技术的不断发展，人类自然会涉及到智能信息处理这一前沿技术，它是人工智能在日常应用中的体现。现在的高中生有必要也有兴趣追求和学习这一前沿技术。本节课的内容只是要求学生在使用智能信息处理工具（借助软件来模拟相关的工具）的过程中，初步体验智能信息处理的过程，并对其形成一个感性的认识。
2、本节的作用和地位：
沿着技术发展趋势，信息技术自然会涉及到信息智能处理，这是前沿技术在日常应用中的体现。高中学生有必要也有兴趣追求和学习前沿技术。本节内容只是要求学生在使用信息智能处理信息的过程中，对信息智能处理工具进行初步体验，并形成感性认识。
三、重点与难点
教学重点：通过实践操作,让学生在活动中体验智能信息处理工具的工作过程、工作原理和实际应用价值，感受智能信息处理技术对日常生活的深刻影响。
教学难点：在活动中增强学生的问题意识，让他们在实践中掌握分析问题、解决问题、讨论交流和呈现观点的方法。
四、学情分析
作为高中生，好奇和强烈的求知欲对学习本课来说是很好的前提。同时通过前面阶段的信息技术课的学习，他们已初步掌握了一定的操作技能，具备根据任务需求，操作工具软件来处理信息的能力。
本节教学主题是用部分智能工具处理信息，目标是体验其工作过程，了解其实际应用价值，客观认识人工智能技术对社会的影响，培养正确的科学技术应用观。学生对生活中智能信息处理的工具和环境接触很少，所以教学内容不易过深，过多，重在体验，感悟、兴趣激发。
五、教学过程
一、导入新课：
播放歌曲中关于机器人的视频报道和科讯嘉联的机器人客服服务，给学生以未来人工智能的引领。
视频播放完毕后，教师通过询问学生该视频的主要内容，让学生了解今天最新的信息智能处理的成果，以激发学生对人工智能的兴趣，引入本课课题：
二、自学教材（p72-73）
（1）给3—5分钟时间让学生自主学习教材上关于智能信息处理的知识内容，让学生带着问题去学习。
1、什么是人工智能
2、人工智能的主要研究领域有哪些？
3、你用过（或了解）哪些智能信息处理？
（2）通过问答的方式，让学生说出上述问题的答案
1、人工智能：人工智能是相对人的自然智能而言的，是指用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。
2、人工智能的主要研究领域：问题求解、自然语言处理、模式识别、智能数据库、智能机器人、博弈、自动程序设计、自动定理证明、智能等。
3、常见的智能信息处理
模式识别：
语音输入、oCR光学字符识别、手写输入、指纹识别、脸部识别等；
机器翻译：金山快译、翻译网站等。
三、探究交流
（1）教师播放视频
（2）学生以“我看人机大战”为主题进行小组交流和讨论，并通过网络查找相关信息和观点，阐述“能不能让计算机完全代替人来处理信息？”。通过讨论，了解人工智能的实际应用价值，客观认识人工智能技术对社会的影响，培养正确的科学技术应用观，让学生在智能处理工具的使用过程中感受其趣味性和喜悦。学生讨论后发言并总结。
播放无人驾驶相关视频，感受汽车技术中的人工智能。
四、拓展体验
（1）利用“金山快译”软件和手机端的“谷歌翻译”，翻译文章和通过“谷歌翻译”实现即时翻译的效果；
（2）学生获取有关“虚拟现实”的概念及应用，教师通过播放有关“虚拟现实”的视频，让学生更近距离的了解“虚拟现实”在“现实”中的应用。
1、虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
2、虚拟现实技术在医学、军事航天（模拟驾驶、训练）、室内设计（演示）、影视、生物工程
等方面有着广泛的运用。
五、学生活动
学生完成本节课内容有关的练习题；
六、课堂小结
人工智能：人工智能是相对人的自然智能而言的，是指用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为和“机器思维”，解决需要人类专家才能处理的问题。
人工智能的主要研究领域：问题求解、自然语言处理、模式识别、智能数据库、智能机器人、博弈、自动程序设计、自动定理证明、智能等。
人工智能视频教学篇5
百年名校迎来
“互联网+教育”的“洗礼”
中山大学由孙中山先生创办，有着一百多年的悠久历史，是国家“985工程”、“211工程”重点建设高校。中山大学建立了规模宏大的校园网，覆盖4个校园，网络信息点数达到74213个，规模居中国高校校园网前列。
随着教学与信息化不断融合，教育形式也获得了多样化的发展，中山大学创新教学平台的规划也由此浮出水面，其中包括mooC（慕课：新媒体素养、地理信息系统概论、医学统计学等课程）、数字化学习e-learning（移动学习平台），以及建立“任何时间、任何地点”的创新学习模式。在新教学形式的要求下，中山大学希望将南校区东区学生宿舍建设为“可运营、高质量”的无线网络，为师生提供各种移动终端无线接入服务，从而将多种创新型教学融入智慧校园的学习生活之中。
就如中山大学数字化学习平台上的引言文字：“网络，随时随地、无处不在。”符合这一要求的高品质网络又当如何建设呢？
锐捷“智分+”
为高校宿舍量身定制
在教育信息化领域服务多年的锐捷网络，为中山大学提供了最新一代“智分+”无线网络解决方案。锐捷“智分+”所采用的多级分布式架构，不仅以十倍性能超越了传统ap的部署，其将主机和射频模块（微ap）彻底分离的设计，大幅提升了系统的可靠性和信号强度，充分满足了高校宿舍小开间、高密度、多隔断的场景。中山大学南校区东区学生宿舍共有32栋楼宇、4650个宿舍房间，锐捷根据每栋的具体宿舍数量部署“智分+”微ap（RG-map552）以及主ap（RG-am5528），主体ap连接到该楼栋交换机，每台楼栋交换机通过千兆单模光纤连接到汇聚网关。其中，汇聚网关更集成了高性能的无线控制器板卡（RG-m18000-wS-eD），负责对所有ap进行统一管理。
打造“强大、易管、绿色”
的宿舍网
“智分+”不仅解决了中山大学宿舍多隔断、多拐角造成的无线信号质量问题，更在应用和管理中符合了校方“可运营”的理念，全面提升了师生上网体验。
首先，针对学生随时随地访问在线学习平台、观看高清视频的需求，“智分+”方案轻松应对了大流量的考验。“智分+”主ap（RG-am5528）最多支持24个采用双路双频双流802.11ac入室射频，为每个宿舍内分别提供独享300mbps（2.4G）和867mbps（5G）的最大接入速率。在实地测试中，单个宿舍达到了600mbps的吞吐量，满足了数万师生“移动学习”业务的多人、多终端、重载的需求。
其次，“智分+”系统的主ap和微ap射频模块在管理上归属为一个ap，微ap无需单独管理、无需软件升级、无需下发配置、不占用无线控制器licence、不占用ip地址资源，同时还省去了poe交换机。南校园东区学生宿舍4650间宿舍规模的无线部署，也仅需管理255台ap，较传统方案设备管理数量减少94%，且微ap上电后配置由“智分+”主机下发，各宿舍微ap如需更换、补充、移动、替换均为即插即用、无需配置，通过场景方案创新使得无线管理简单到极致。
中山大学宿舍网络的规模大、设备数量多，除了运维问题，如此大规模的硬件设备持续运行，功耗是值得思考的问题。而本次项目中采用的锐捷“智分+”，与传统方案相比，主ap节能50%，房间内的微ap节能33%，综合节能40%以上。通过计算，每月可节约13680千瓦时电，约合减少燃烧4.6吨电煤的二氧化碳气体排放，更好地履行中山大学百年名校的社会责任。
“一键优化”的智慧无线校园
“运行”与“运营”，一字之差，却存在天壤之别。中山大学网络与信息技术中心赵琼老师谈到：“无线网络与有线网络最大的不同在于有线网络部署好以后基本可以马上使用并达到最佳状态，而无线网络则需要进入一个网优过程以后，才能达到比较良好的状态。而无线网优一直是我们老大难的问题，包括故障排查、网优参数的验证以及相关运营情况等很难得的清楚、具体、有理有据。”
人工智能视频教学篇6
关键词：视频分析文本注释教育实践
教师的教育智慧，是未来教师专业素养达到成熟水平的标志[1]。研究表明，“教师的教育智慧不是生来就有的，而是扎根于生动的教育实践体验，产生于教育实践过程中教师的自我研究与反思，来源于教师的自我发展愿景和努力，萌发于自我教育实践经验的总结与提升。”[2]视频分析对于有效总结和研究教师教育实践始终有着独特的价值和特殊的地位，20世纪60年代，美国斯坦大学艾伦教授创立了微格教学系统，因其具有训练课题微型化、技能动作规范化、记录过程声像化、观摩评价及时化的特点，而被世界各国应用于教师教育培养中。随着教育信息化的发展，视频分析软件的智能化发展，给教师教育实践分析的观念、方法以及内容带来新的变化，教师教育实践的目标由早期微格教学的教学技能训练转向提高课堂观察力与促进教学反思[3]，教师教育实践的观摩由单一的视频重复观摩总结到多用户、网络化、同异步的视频分析。为使一线教师和职前教师能够了解并熟练运用视频分析技术挖掘自己的教学行为特性，我们选取国内外常用的几款功能强大的视频分析软件进行比较，并展示其在教师教育实践分析中的具体运用，希望能为广大研究者设计开发视频分析软件提供有利的资料。
1视频分析软件介绍
随着数字技术的飞跃发展，涌现出许多优秀的视频分析软件，如Studiocode，medianotes和anvil等软件，这些软件各具特色，提供切片技术、文本注释、协作学习和信息检索等技术，它们的主要工作原理是对导入的视频进行片断取样或按时间取样，根据视频编码系统对样本编码和分析，最后将分析结果导出为视频、文本或图表等。本文以软件发展成熟、提供试用版本等为原则选取国内外常用的8款视频分析软件，从软件的起源、应用范围、主要特性等方面进行介绍。
1.1medianotes
medianotes是由美国杨百翰大学研发，起初用于分析法学院和舞蹈学院学生的表现，后来又应用到商学院、工学院学生表现分析和教师教育中。medianotes的核心功能是虚拟地将数字片断分类标记成独立事件[4]，这些事件可以结合专家评论，可链接到其他视频片断，可以回放任意组合。这种虚拟切割过程对于源文件不产生任何变化，媒体文件始终保留其物理结构和连续性，medianotes除常见的媒体播放、切割功能外，增加了导航、索引、分类和注释功能，以满足教学需要。
1.2transana
transana由ChrisFassnacht始创，现由美国威斯康星大学教育研究中心的DavidKwoods开发和维护，它是一款便于录制和定性分析大量视音频数据集合的计算机程序，适用于专门从事数字视频或音频数据分析的专业研究人员[5]。它能识别并轻易获取所分析视频数据中的重要部分，可以管理包含上百甚至上千小时的大型视频集合，善于从大型视频集合中挖掘复杂数据和检验假设，切割的视频片断数量不受限，可以将分析的成果与远方伙伴分享以有助于协作式交流学习。
1.3Studiocode
Studiocode是美国Sportstec有限公司中的Studiocode商业集团开发研制的，是致力于定性和定量研究的专业发展和多学科分析的软件，原本用于体育运动视频编码分析，现已应用于教师教育、科学、医疗和数学研究等领域[4]。它最大的特色在于能获取全面的、最新的索引，提供最多20个类别的多层次搜索，使用者只需操作几个简单的步骤就可以找到所需要的数据，并获取有针对性的甚至是跨多个文件的数据结果，软件还提供开放的编码模板和跨时间线与数据库的智能搜索。
1.4VideopaperBuilder
VideopaperBuilder始创于2000年，最初由美国国家科学基金会资助建立，作为桥接教育技术研究中心的研究与实践项目的一部分，2002年Seeingmathtelecommunications项目获得美国教育部的资金支持发展到2.0版本，2004年发展到3.0版本。美国的塔夫茨大学应用VideopaperBuilder的研究显示通过强调反思和分析的水平有助于促进学生的自我反思[6]，在VideopaperBuilder中，课堂的或采访拍摄的片断可以显示和同步诠释、转译，促使教师的人机对话植根于真实事件，软件提供自动组织的参考和参考链接，可以慢动作方式观看视频内容，分析的结果能生成可打印的布局图。
1.5theobserverXt
theobserverXt是荷兰诺达思信息技术公司于1990年研发，专业用于收集、分析和演示观察数据的行为事件记录软件，它包含了高级分析模块、视频模块、多路视频模块、外部数据模块和软件开发工具包[7]。该软件的工作流程是设置软件系统、建立编码方案、数据收集录入、数据管理统计和数据高级分析。它能同时分析多组观察对象、抽样结合连续抽样和时间抽样，能创建多形式的可视化演示分析结果，具有实时问卷调查功能。
1.6anvil
anvil是由德国奥格斯堡应用技术大学的michaelKipp教授带领研究团队开发出来的视频分析软件，最初用于姿势动作研究，现在已被广泛应用于人机交互研究、行为学、语言学、人类学、海洋学等研究领域。anvil用不同的颜色区分各个编码，能依据用户定义的编辑方案提供多层注释，将BVH格式的动作捕获文件显示为3D骨架[8]，并与视频播放同步展示，让使用者真切地感受到行为动作的变化。
1.7nvivo
nvivo是澳大利亚QSR公司开发的功能强大的质性分析软件，能分析任何文档、pDF、电子表格、数据库、视音频或图片的组合，应用于人文、教育、社会学、营销等各领域，nvivo的视频分析工作流程是首先建立和导入视频内容，建立节点和进行编码并开展质性分析，最后建立组合和模型关系[9]。nvivo能查找特定的单词或具有相似含义的词，使用矩形式树状结构图和聚类分析以获得全新可视化的视角，能“实时”创建节点或者“预先”创建节点，提供矩形编码查询、复合查询和编码比较查询的多种编码方式。
1.8atlas.ti
atlas.ti是德国atlas.ti科学软件开发有限公司研发出的质性研究工具，在大学、研究机构和公司被广泛应用，它类似于nvivo，能分析文本、图像、视音频、pDF文件，甚至包括谷歌地球的方位数据。atlas.ti分析视频的工作流程是首先建立新项目和导入视频内容，接着为视频片断创建引用，再对视频引用进行编辑和分析，最后形成可视化的网络视图[10]。atlas.ti具有完全交互式的边注区域，拖放式的链接、译码和合并，它的网络编辑器可进行可视模型建立和思维绘图，能应用逻辑运算符、语义运算符和趋近运算符进行搜索。
2视频分析软件的比较
视频分析软件各具特色，实现的功能存在着共性与差异，表1列出了8款视频分析软件在应用平台、界面组成、分析方式等方面的区别和共性。
2.1在分析方式上，采用定量或定性或两者相结合的研究方式
定量的分析是通过对视频内容以时间抽样，对每个时间点的行为活动按编码系统的规定赋予一个相应符号，从而测量师生各种课堂行为发生的频率，如theobserverXt。定性的分析是基于扎根理论，采用由下而上的分析方法，允许研究者对大量的视频、音频、文字、图片、多媒体剪辑等研究素材进行自由的节点编码，在此基础上发现编码之间的关系、规律，用以解释自己的观点[11]，如nvivo。在大多数情况下，对视频内容的分析采用定量与定性分析相结合的方法，用量化的数据呈现真实的课堂互动行为，用质性的分析语言、可视化图表获得课堂互动行为的深层理解。
2.2提供丰富而强大的视频编辑功能
这些软件均提供了视频标记功能，学习者或评论者在观看视频的过程中可以根据个人的理解对视频进行标记，如anvil软件还可用不同的颜色区分不同的标记内容。这些软件均提供了视频片断定位功能，单击标记的内容或相关链接内容，即可切换至相应的视频片断进行播放。部分软件还提供了视频片断虚拟切割功能、视频片断比较功能、视频内容检索功能或协作交流学习功能等，以满足用户的各种需求。
2.3多样化的分析输出结果
除了可输出带分析、注释内容的视频外，各软件还提供多种格式、多样表达的分析结果，譬如可输出丰富的文本格式，常见的有RtF，XmL和HtmL，如Studiocode软件甚至可以输出word文档或pDF格式的文本，譬如还可将分析结果形成图表式的可视化模型，如atlas.ti软件能构建比较复杂的模型。
3视频分析软件的应用
视频是教师教育实践效果的最有力佐证，对视频的分析能让实践者发现实践成果与实践目标的差距，因此视频分析软件的有效应用显得尤为重要，我们尝试选取medianotes软件，探讨其对教育实践视频的分析流程，形成视频分析的模型。
3.1内容录制
参照《视频公开课拍摄制作技术标准》，采用中高档的拍摄设备，录制教师教育实践现场录像，使用adobepremiere等专业软件转化为数字视频，作为视频分析的原始素材。
3.2标签创建
参考顾小清等编制的基于信息技术的互动分析编码系统itiaS，从课程结构、教学设计、师生互动、资源呈现、媒体整合5个方面创建标签。课程结构的分析主要是探讨教学过程中师生的主体地位，教学设计的分析主要是判断实践者对各个教学环节是否合理设置、灵活调整，师生互动分析是了解师生的互动交流对教学的作用，资源呈现分析主要是探讨不同类型资源出现的频率及其对教学效果的影响，媒体整合主要是了解信息技术与课程教学的整合层次及其作用。
3.3事件标记
medianotes的事件可以标签、分类和分析，以便用于自我评价、教师反馈和课堂展示。medianotes在时间线编辑区域（如图1中a区域所示）提供视频切片工具，对教师教育实践视频按标签进行事件标记，细化教师教育实践行为，为解释教师课堂行为、判断教师教学优劣提供依据。
3.4视频分析
在对教师教育实践内容创建标签、划分细化的事件后，我们可以开展定性与定量分析，medianotes的事件检索、定位、比较与评论功能为视频的分析提供了便捷，在内容评论区域（如图1中B区域所示），以定性分析方式，实践者对单一事件进行自我反思，导师或评论者对该事件给予反馈，这些内容用不同颜色以示区别。在事件分析区域的高级检索窗口（如图1中C区域所示），选择视频的标签进行检索，系统会检索出与之匹配的事件，并展示出该事件的评论内容、时间点和标签列表，分析者根据标签出现的频率对事件进行量的分析，用量化数据来判断实践的成效。
3.5实践循环
实践者从视频分析中获得有益反馈并经过深刻的实践反思，对教育实践的体验有了质的飞跃后，继续开展下一轮实践。第二轮实践后将新一轮实践的视频分析与上一次的视频分析在medianotes软件的事件比较区域进行比较分析，探讨新一轮实践过程中有所提升和尚待改进的环节，为第三轮实践提供努力的方向和目标。通过实践和分析的循环开展，实践者逐渐透彻领悟课堂教学有效实施的方法，从而提升教育智慧和实现教育实践目标。
4结束语
“在人们认为自己做到的事情和他们真正做到的事情之间存在着差距，视频为看清这些差距提供了一个共享的资源。如果我们感兴趣的是‘真正’发生了什么而不是解释发生了什么时，视频提供了最佳的数据。”[12]视频分析软件是教育实践反思的有力支持工具，也逐渐用于解决各种各样的师资培训和发展问题，如电子档案袋建立、学生积极性检测、教师的考核和评价，合理选择视频分析软件是有效完成视频分析和获得有价值数据的前提。
4.1视频分析软件的合理选择
（1）从经济角度考虑。大部分视频分析软件是需要付费的，如果经济条件允许而又需要长期使用，可以考虑购买功能齐全、格式丰富的视频软件，如Studiocode和nvivo等；也可以尝试通过CaLi会员账号而获得软件的使用权，如medianotes；也可以到各软件官方网站下载免费试用版。
（2）从研究方法选择。经典路线依赖理论告诉我们不要只基于一个程序在某个领域的应用而做出选择，在决定选择某个软件工具之前应先决定研究的方法论，一旦方法论被选择，就可以用一个选定的分析工具理想地完成分析[10]。
4.2视频分析软件的发展与展望
（1）随着智能手机、平板电脑等移动设备的广泛应用，视频分析软件将拓展至这些移动应用平台，以适应科技的发展和用户的需求。
（2）日益重视强化协作交流功能，使实践者、评论者或导师能随时参与到视频分析中。
（3）在分析结果输出的表现形式上，可视化模型将成为主流。
（4）数据的处理、分析的层次、跨库的检索等功能将获得提升。
（5）软件除提供常见的简单查询，将尽可能提供临近查询、模糊查询以及组合查询等多方式的查询功能。
参考文献
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人工智能视频教学篇7
土木工程实验中心综合管理系统主要是针对中原工学院建筑工程学院的教师和学生，实现实验中心的日常工作管理，以及实验中心通告、网上预约实验、师生互动交流等要求设计的，为土木工程实验教学管理工作提供了解决方案。实验中心综合管理系统可以分为五大功能模块，分别为实验中心综合管理系统平台、实验中心网站、智能数据采集系统、分布式电源集中控制管理系统和视频监控管理系统。学校和系部可通过土木工程实验中心综合管理系统，同时结合智能iC卡、实验中心网站、门禁数据采集系统、分布式电源集中控制管理系统和视频监控系统，实现实验教学全过程的信息化管理，减轻土木工程实验中心管理人员的工作压力；便于学校资产管理部门对设备、材料的采购进行宏观控制，从而节约成本；强化管理，打破校内、外界限，加强实验室的对外开放，实现资源充分的共享；可以对土木工程实验中心的所有实验室进行管理、监督、调控等，提供各种格式的详细数据。
二、模块的功能分析
1.实验中心综合管理系统平台
实验中心综合管理系统平台的具体功能包括：能与教务管理、资产管理等系统实现数据信息共享；对学生实验项目申请进行审批和考核；实现实验室和实验设备的开放共享，并通过先进的现场监控手段实现收费和管理；仪器设备的购置计划、入库、申请、审批、出库、归还、维修、验收和报废的流程化管理及仪器设备使用率统计分析管理；可按实验项目进行预约排课、实验分批，解决实验室资源短缺和学生空闲时间不确定的矛盾；教师可上传实验教学课件或实验指导书等电子资料，供课堂教学使用或学生课余点播学习；实验教学上课时，视频监控系统将自动保存该时段视频作为教学课件资源；教师可通过添加试题资料，自动生成试卷供学生预习考核、课余练习、网上考试使用；实现对各专业的实验教学计划、实验教学大纲的提交和审核；可对实验所需低值易耗品的品名、规格、计量单位、特性等基础信息及领用申请、出入库记录、剩料退库流程化进行管理；添加实验室操作准则与安全规范，进行系统；建立教师个人信息库，实验室管理员可添加工作日志，以便于信息搜索和工作量查询统计；学生可下载评教模板对与实验相关教师的教学、工作进行评价打分和自动统计汇总；可按各种字段（如实验室、设备、时间等）对实验室各种信息进行查询统计；可提供符合指定格式的基本报表且报表能导出以供打印或上报，同时提供开放的数据导入导出接口，能与其他系统有机结合。
2.实验中心网站
实验中心网站挂靠在中原工学院校园网上，可用于实验室资源等各种动态数据信息。力争在网站的版面布局、美术设计、浏览方式和交互性等方面精心设计，给予网站浏览者一种简洁、适用的体会。实验中心的具体功能包括：实验室资源信息，如实验室空间位置分布、实验室资源现状、排课预约信息、仪器设备使用收费状况等动态数据信息；实验仪器设备共享信息，各级用户可通过网页浏览并在线预约所需实验室及设备；实验室规章制度信息；提供实验教学成果、教学课件、精品课程展示窗口；提供校外用户注册及已注册用户后台登陆入口；在网站上开设师生讨论专区，并电子邮箱，学生可以提出问题、发表见解，教师可以辅导答疑、介绍有关知识。
3.智能数据采集系统
通过智能数据采集系统可以实现考勤登记、预习报警、实时计费及授权开门等功能。由于高校管理一般采用iC卡系统，因此本系统提供对iC卡的卡片专用扇区读写控制；支持实验中心管理员使用手机、电脑等移动设备远程查看门禁信息且可远程开关门禁；智能数据采集终端采用aRm系统构架，集成CpU、io、存储、屏显、网络模块、内建操作系统，无需连接计算机进行通讯控制；可分配开门权限，支持脱机密码开门；支持远程开关门，并监控开关状态；实验教学考勤、开放身份识别、数据统计功能。
4.分布式电源集中控制管理系统
分布式电源集中控制管理系统的主要功能包括：可以通过互联网或者移动电话远程开关电源，而无需连接计算机进行通讯控制；可将学生预约使用时间统计信息下载至电源控制器中，实现脱机后的定时开关设备电源；与门禁刷卡系统联合使用可以实现刷卡进入时供电，刷卡退出时断电，从而保证设备和实验室的安全；可实时获取设备电源开关及工作状态，可计算设备开机后的运行时间；支持授权管理员使用手机等移动设备远程实时监测设备使用情况。
5.视频监控管理系统
视频监控管理系统的主要功能包括：与智能数据采集系统联动，实现刷卡进门视频记录功能，当学生刷卡进入实验室后，视频摄像机自动拍摄记录学生进入视频；可自动将监控视频保存到视频服务器中，供查询实验室使用记录时查看；通过视频监控可实现实验室的无人化管理，降低人工管理成本；支持通过互联网远程查看实验室实时动态和在线听课功能；所有实验课的视频都将被保存，供学生和教师日后回顾。
三、结论
人工智能视频教学篇8
大力培育新型职业农民，是中国农业发展的战略选择，也是借鉴发达国家现代化进程经验的举措。进入21世纪以来，现代信息技术发展日新月异，特别是第三代、第四代移动信息技术、物联网和云计算等新一代信息技术更是为人们改进生产生活状态提供了科技保障。推进农民教育培训工作需要充分利用新一代信息技术，发挥无线移动、宽带传输、互联互通、智能互动、海量处理等独特技术优势，探索打造信息化条件下智慧农民数字工程（即：智慧农民工程），创新农民素质提升方式，改善农民素质提升的手段，更多更快地培养新型职业农民。
一、智慧农民工程
智慧农民工程是为加强农民文化服务，培养新型农业人才，提升农民文化素质的重要举措，是推进社会主义新农村建设的一项重大工程。
智慧农民工程借助现代信息技术手段，以云计算、物联网、移动通讯技术等手段为依托，把优质教育培训资源快捷高效地送到广大农村，可以多快好省解决农民培训问题，特别是新一代移动通讯网络和信息智能终端可以有效地把基层农业从业人员、专家与管理人员连接在一起，形成移动互联、智能互动的基层农业技术培训网络。从而实现基层农技培训与服务手段的创新。
二、打造智慧农民工程的基础与条件
1.农广校丰富的媒体资源和先进的技术传播手段
广播资源不断扩展。中央农业广播电视学校在中央人民广播电台“中国之声”拥有“致富早班车”固定播出时段，每年播出广播节目152小时，在“中国乡村之声”和“乡村大讲堂”每年播出节目365小时，在此基础上，又承办了“中国乡村之声”频率“三农早报”、“科技直通车”和“乡村大课堂”三档栏目，年录制广播节目943集，时长330小时。农村“大喇叭”广播站数量达到12000个。
电视资源稳步增长。中央农业广播电视学校在中央电视台第七套节目拥有“农广天地”固定栏目，每年播出电视节目550小时；开办全国党员干部远程教育专用频道“农业生产经营”栏目，年报送节目907期，时长365小时。
网络资源全面发展。中央农业广播电视学校建设了面向全国开展农民教育培训的卫星通信专用网络，拥有600多个卫星远端站和4个省级直播分中心，可开展远程培训和举办视频会议，每天分4个频道各播出6小时的农业技术推广节目。利用卫星网每月开展2～3期农业专业技术人员知识更新远程培训，年培训农业系统干部、基层农技人员近60万人次；与《荷斯坦》杂志社合作开办“荷斯坦奶牛卫星大讲堂”，每月举办2～3期直播培训，聘请国内外高水平专家授课，利用目前流行的微信、3g视频回传等功能与奶牛场管理人员、奶业工人开展交流互动，培训形式新颖，培训效果明显。
2.农广校完备的农民教育培训体系
中央农业广播电视学校除具有较为完备的信息技术与多种媒体传播手段，海量的数字化农业知识技能节目资源外，还拥有遍及全国省、市、县四级建制农广校和乡村教学点五级办学体系以及6.5万人的专兼职教师队伍。未来中央农业广播电视学校需要将现代信息技术优势、内容优势、媒体优势和体系优势合理整合，更好服务于农民教育培训，服务于农家书屋，必将大大促进农家书屋的转型升级，实现文化服务功能拓展，延伸农民教育培训覆盖面，有效满足现代农民的多样化教育培训需求。
三、智慧农民工程实施内容
1.数字化基础设施建设
数字化基础设施是开展智慧农民数字工程服务的条件和基础。为充分利用现代信息技术，实现农业实用技术、社会文化生活音视频资源点播，实现远程培训课堂进村，实现资源的数字化传输和移动式传播，将搭建高效、便捷、即时互动的数字化文化服务平台，配备互联网电视、卫星远端接收站和移动终端系统对全国农家书屋进行数字化基础设施建设。其中，依托云服务平台的移动终端系统包括农民教育培训移动多媒体资源库、农用智能手机、立式触摸屏和平板电脑等多种互联互通移动终端产品。
2.智农惠农数字化资源建设
智农惠农数字化资源建设是持续稳步推进智慧农民数字工程的重要内容支撑。为实现进一步拓宽知识传播渠道，实现为农民提供高效便捷、即时互动的服务形式，实现使农家书屋成为农村社会文化资源存储传播的主阵地，将着力开展农家书屋传统媒体资源数字化、中央农广校农民教育培训资源进书屋、文化生活、基础教育等多种类资源进书屋等工作，将教育培训资源和文化资源进行数字化整合，实现数字化资源建设。其中，中央农广校农民教育培训资源进书屋是指将中央农广校的报纸、杂志、广播、电视、网络等多媒体数字资源通过数字基础设施进入农家书屋，进行传播共享，丰富农家书屋资源内容建设。
3.文化服务功能建设
在做好数字化基础设施建设和智农惠农资源建设的基础上，为实现文化服务功能的延伸与拓展，为农村的文化生活、农民教育提供学习的多种形式，为新型职业农民培养提供文化功能服务。工程以农家书屋为平台，开展文化服务站点、远程培训课堂、基层教学站点和自助学习平台建设。
4.cctv—7《农广天地》走进农家书屋
策划制作农业特色节目，丰富资源内容，通过cctv—7《农广天地》电视栏目走进农家书屋学习场所、走进基层农民培训课堂等形式，进一步提升农家书屋社会影响力，促进农家书屋有效使用。
5.职业农民手机报创办
利用现代信息技术，以农民实用信息为核心内容，编辑“职业农民手机报”，及时准确发送到职业农民手机终端，让农民及时了解各类有价值的信息资源。
人工智能视频教学篇9
关键词：智能化；网络；控制；多媒体；教学系统
0前言
信息技术正在改变高等教育的人才培养模式。2007国家教育质量工程实施方案明确指出：高等学校要把信息技术作为提高教学质量的重要手段。事实上，体现现代信息技术在教育教学中应用的多媒体技术越来越受到教师和学生的普遍欢迎。它具有生动、直观、灵活的特点，能在单位时间内增加更多的信息量、能将授课过程中的一些很难直观表达的问题，生动、灵活地表现出来。因此，多媒体教学系统如雨后春笋般地在各个高等学校建立了起来。经济管理院系怎样建好、用好、管好多媒体教学系统，使多媒体辅助教学手段在提高教学质量中发挥更大作用，是值得我们深入研讨的问题。
1传统多媒体教学系统的不足
一般传统的多媒体教学系统由中央控制器、控制柜、投影机、屏幕、计算机、影碟机、录像机、功放、音箱、话筒等组合而成。其核心部分为中央控制器，其他的硬件通过与控制器连接并受控于它来实现多媒体教学。然而，由于传统的中央控制器功能单一以及多媒体教学系统管理归属不同，建设地点分散，建设时间、规格和型号不统一等原因，给教师的使用和管理也带来了很多的问题。结合传统多媒体教学系统的使用情况，我们可以将其引发的问题概括为以下几个方面：
1.1使用手续繁杂
教师使用多媒体所需要办理的手续繁杂。课前一般需要履行以下手续：填写使用登记表、取控制柜钥匙、打开柜锁、开启必要的设备进行授课；下课后，还需要将所有设备复位、关闭电源、锁好柜门、归还钥匙。
1.2故障排除不及时
多媒体系统的硬件设备种类繁多，设备之间的连线复杂，设备的故障率高，排除故障和维护的时间长。出现一些常见故障，只有通过电话或者下课时通知维护人员才能解决，不能及时排除，这样就影响了正常的教学。
1.3维护管理工作零碎繁重
在处理计算机病毒、系统破坏、软件丢失、系统和病毒库升级等问题时，只能在本地采取相应的解决措施，必须逐一操作而不能同时进行。这种单机的恢复无疑给维护人员带来很大的工作量。
1.4使用培训效果不明显
虽然开课前进行使用培训，但是很多老师在上课的时候又忘记了操作步骤。还有因设备不统一而让教师搞混了各自的操作，造成在运用过程中设备出现故障，人为增加了设备的故障率，影响了课堂教学效率且缩短了设备的使用寿命。
2基于网络环境下智能中控多媒体教学系统的优势
如何克服上述问题，更好的方便老师们的教学，我们提出了基于智能化集中控制的多媒体教学系统的整体设计。在对各厂商生产的硬、软件产品进行论证的基础上，可选择一些在市场上比较成熟、稳定性高且功能上完全能弥补传统多媒体教学系统不足的先进产品和技术，创造性地建立多媒体教学智能中控管理系统。这样的系统将由中控管理子系统、监控管理子系统、网控管理子系统、流媒体课件实时录播系统组成，与传统多媒体教学系统相比较具有如下优点：
2.1批处理开关机
可以通过中央控制室的多媒体中控管理子系统实现对所有多媒体教学系统内的主控柜和各种硬件设施（如电子柜门、电脑、投影、电动屏幕、功放、ip电话等）的批处理开关机。在多媒体教学系统上课的老师就无须填写使用登记表和领用、归还控制柜的钥匙，从而可简化多媒体使用的手续。
2.2内置ip电话与远程控制
能够在中央控制室通过监控管理子系统以及中控管理子系统中的内置ip电话与远程控制功能，及时发现并维护多媒体教学系统出现的故障，做到出现故障能在第一时间内解决，从而在很大程度上减小了故障对正常教学的影响。只需在中央控制室通过多媒体网络中控管理子系统，就可以对每一间多媒体教学系统内的计算机同时进行查杀病毒、软件安装和系统升级，这将大大减轻管理和维护工作人员的工作量。
2.3网络环境教学质量监控
监控管理子系统以及中控管理子系统允许教学管理人员在校园网内任何有计算机的地方，通过授权就可以实时对每间多媒体教学系统的授课情况进行教学质量监控，方便管理。
2.4实时录播
在中央控制室可通过流媒体课件实时生成子系统，由一名操作人员控制，就能将优秀教师所授课程的内容进行实时的录像、整合、编辑、播放，提高时效性，实现优势资源共享。
3网络环境下智能中控多媒体教学系统设计
3.1系统概述
多媒体智能中控管理系统由智能中控管理系统、监控子系统、流媒体课件录播子系统、网控子系统四部分组成。能根据课表自动开启或关闭教学系统设备，自动诊断故障。通过图形化的显示界面，实时显示多媒体教学系统内中控、投影机、计算机、主控台的工作状态。远程监视教学系统计算机桌面内容并能接管键盘和鼠标，方便进行远程处理与控制，从而实现对故障的快速排查与维护。全方位、高清晰、实时监控，随时提供设备状态预警。系统能自动生成流媒体课件，完成宝贵的课件资源积累。
3.2总体结构设计
整个多媒体智能中控系统，是由总控室、传输网络以及各独立的多媒体教学系统设备三部分组成，其中总控室包括一台专业服务器和多台高配置多媒体计算机，分别完成设备控制、视频监控、网络控制、教学录播、课堂直播等工作。传输网络包括现有校园网和监控网络。多媒体教室内设备都可通过ip数据包在校园网上传送。监控的视频信号、音频信号可通过专用监控网络来传送。各教室相对独立的多媒体教学设备较多，由智能中央控制器进行集中管理，主要完成上课时教师所需aV设备间的视频、VGa信号的切换等。
3.3主要系统功能设计
(1)智能中控管理系统。
系统应操作简单方便，可实现远程一键开启与关闭教学系统内所有设备(投影机关闭时可设有3-5分钟散热延时)，并完成设备检测与故障排查。教师只需按课表安排，进教室即可进行多媒体教学。主控台有蜂鸣器提示教师推开主控台，教师在柜门锁闭时可通过一键呼叫功能与主控室直接联系；非接触式iC卡，可实现刷卡自动打开主控台和多媒体系统。
多媒体控制系统的核心设备可由控制计算机与教室内集中控制器组成，所有操作由控制计算机向集中控制器传送232串口指令完成。集中控制器具有VGa矩阵、视频矩阵、音频矩阵、讲台门磁、投影机断线、电脑断线、大门门磁、投影灯开关检测模块、ip电话对讲、一键开关机等功能模块，通过集成电源管理，控制电动幕、投影机、电脑、功放等设备。
(2)监控子系统。
多媒体教学系统全部实现不间断高清晰数字监控和全数字录像，能实时监控多媒体教学系统的课堂和设备运行情况。监控系统可同时保持与教务处长及教学主管副校长、校长办公室的连通，真正实现高清晰教学质量实时监控。监控系统的录像（其摄像头可以远程任意变焦、350度自动旋转）、回放、自动保存、更新都可通过内网实时传递，同时还可以通过大屏幕背投系统监看所有多媒体教学系统。监控信息可经过系统录制、编辑后，作为节目源供播放或点播。
监控显示画面可手动、自动切换，可25帧/秒全屏显示，可单画面、四画面、十六画面回放，压缩算法mpeG-4/H.264，录像速度50-200m/小时/路，音视频同步，可设置Com口与485的转发速率，可控制云台镜头与快球。
(3)流媒体课件实时录播系统。
流媒体课件自动生成子系统的功能是通过软件实现完成宝贵的课件资源积累，把整合叠加的视频、音频和计算机图像（课件）数据保存到教学系统端或者远程服务器上。系统可采用流媒体技术课件到internet。视频课件同步录制、同步生成、同步直播、同步网络存储、实时点播。适应宽带到窄带。
在视频压缩策略上拟采用目前世界最先进的mpeG－4压缩编码技术，对连续性或清晰性计算机画面采取智能变率的压缩技术，清晰度可调，以调整数据量；采用流媒体格式传输，可以选择不同的编码压缩格式；实现在窄带上传输动态性高的变化。通过VGa采集，不需要在教学用计算机上安装任何特别程序，就可以将计算机显示器能显示的内容全都采集（包括视频画面）。系统通过网络远程控制管理，网页式录入、维护；自动生成、自动同步更新记录库。
(4)网控子系统。
网控子系统可以对教学系统中各计算机进行远程管理，进行系统病毒库升级、远程维护，达到实时维护的效果。具有网络对拷功能，可以快速将一台机器上安装好的系统部署到整栋教学楼的所有计算机上。网控系统通过发射端收集所有网卡的maC地址，在发射端进行排序，然后将参数传递过去，就能将所有的计算机的ip地址进行自动分配、修改并固定下来、通过传递参数还能实现批处理修改计算机名、设置DnS和网关等。
4结束语
随着国家、省、校三级教育质量工程实施方案的出台，加强学科建设、深化教学改革、严格教学管理、保障和提高人才培养质量已成重中之重。智能化多媒体教学系统的应用与管理，与教学改革创新有着密不可分的关系，经济管理院系要在教学活动中广泛采用信息技术，不断推进教学资源的共建共享，逐步实现教学及管理的网络化和数字化。
参考文献
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人工智能视频教学篇10
关键词：翻转课堂；技术特征；发展趋势
中图分类号：G434文献标志码：a文章编号：1673-8454（2015）18-0011-05
翻转课堂是一种将传统学习过程翻转过来的新兴教学模式，其基本要义是教学视频的应用及教学流程的颠倒。但是，我们并不能因此就认为翻转课堂仅仅是利用教学视频来颠倒课堂教学。事实上，随着现代信息技术的发展及其在教育领域广泛应用，技术与教学的融合更为深入，课堂学习过程中的各个要素、各个环节也随之发生了改变，整个教学模式、教学理念发生了颠覆性的变化，学校教育教学面临深刻的变革。这场变革的核心要素是技术因素，表现形式是课堂教学的应用。因此，对翻转课堂的技术特征及发展趋势进行专门探讨，基于技术视角研究翻转课堂的特点和规律，具有重要的意义。
一、翻转课堂的概念：基于技术视角的分析
所谓“翻转课堂”，是把传统学习过程翻转过来的一种教学模式，即学生在课前通过观看教学视频完成知识的自主学习，到了课堂上是师生面对面互动的场所，主要用于解答疑惑、讨论交流，从而提高课堂教学的效率和效果。可见，翻转课堂颠覆了传统的教学流程，它将“知识传递”的过程放在课前，从“先教后学”转变为“先学后教”，实现了知识内化的提前。
从技术的视角审视翻转课堂，对翻转课堂的技术支持最直接的认识是教学视频的应用。
国外最早进行翻转教学的实践探索无不以教学视频的制作与课前观看为基本手段。2000年美国maureenLage，Glennp1att和michaeltreglia在迈阿密大学讲授“经济学入门”课程时最早采用了翻转教学的形式：利用互联网和多媒体让学生在家或者在实验室观看讲解视频，在课堂上以小组形式完成作业，这种教学模式已经具备了翻转课堂的基本形式[1]。2007年美国科罗拉多州的“林地公园”高中的化学教师乔纳森・伯尔曼（JonBergmann）和亚伦・萨姆斯（aaronSams）正式提出“翻转课堂”的理念及实践模式，他们使用录屏软件录制讲课视频，并将讲课视频上传到网络，以此帮助缺席的学生补课。后来这两位老师将这一做法推广到其他学生，受到了学生的广泛欢迎。从而引发翻转课堂的理念和模式在美国迅速流行起来。
自此人们开始普遍认识到视频、互联网等先进的信息技术对翻转课堂的支持作用。教学视频通常被认为是翻转方式的关键要素，翻转课堂的实现需要教师事先制作好教学课件或视频并对其进行加工处理后上传到网络，学生在家观看教学视频，并借助互联网获取其它优质教学资源进行学习，来完成知识的传递过程，而到了学校将课堂变成师生之间互动的场所，通过课堂探究、讨论引导学生完成“知识的内化”。这就是基于教学视频实现教学流程的翻转。
但是，教学视频的使用只是翻转课堂技术应用的形式之一，技术对课堂教学的支持不仅限于教学视频的使用，随着翻转课堂的实践探索不断深入和各种新技术的广泛应用，翻转课堂对技术的依赖程度不断加强，对包括视频在内的信息技术应用的要求也越来越高。“技术支持学习”体现在教学系统的各个要素、教学活动的各个环节，体现在技术支持和应用的各个方面。翻转课堂教学模式是以包括互联网、计算机等信息技术在教育领域的广泛应用为基础的，它打破了传统教学方式对学习时间和空间的限制，能把所有有价值的学习资料都随时随地提供给学习者，真正使教育走向了一个充满信息流通的开放环境[2]。国内有学者把“翻转课堂”定位为：它是将数字化校园的建设、信息技术的整合以及新课程改革相融合的一次意义重大的大胆的尝试[3]。由此看来，2011年加拿大的《环球邮报》将翻转课堂评为影响课堂教学的重大技术变革也是客观必然的。因此，正确、有效地进行翻转课堂的改革实践，必须树立基于技术学习的观念，也是正确的技术应用观念。仅就翻转课堂技术平台的开发应用来说，随着人们对翻转教学的认识不断提高，信息技术与教学的融合不断深化，技术对翻转课堂的支撑作用和翻转课堂对技术的依赖程度都在不断加强，翻转课堂技术平台呈现出互动化、社区化、泛在化、智能化等新的特点，翻转课堂正随着技术的发展进入新的阶段。
二、翻转课堂的技术动因和依据
翻转课堂的出现和发展，既是现代信息技术在学校教育领域广泛应用的产物，也是技术支持下教育和教学不断探索与实践的结果，基于技术学习是翻转课堂得到迅速发展的根本动因和依据。
1.基于技术学习是现代教育技术的本质要求
教育技术的本质特征是运用技术去优化教育和学习过程。美国教育传播与技术协会（简称aeCt）在1994年的有关教育技术的定义目前在中国得到普遍认可：教育技术是关于学习资源和学习过程的设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。该定义将教育技术的研究对象表述为关于“学习过程”与“学习资源”的一系列理论与实践问题，改变了以往“教学过程”的提法，体现了现代教学观念从以教为中心转向以学为中心，从传授知识转向发展学生学习能力的重大转变。学习成为教育技术关注的焦点，从教育技术学发展的历史长河来看，它一直是致力于用技术的方法促进人类学习。所谓促进学习，就是利用技术帮助学习者学得更快、学得更有效、学得更容易、学得更经济。信息时代，新的教学理论要求学生由外部刺激的被动接受者转变为能积极进行信息处理的主动学习者，而教师要提供能帮助和促进学生学习的信息资源和学习环境，利用信息技术建造一个能支持全面学习、自主学习、协作学习、创造学习、终身学习的信息化教育环境。美国政府和学校历来重视技术在教育教学领域的应用，从1996年开始先后颁布过四个“国家教育技术计划”。2010年美国的新一轮国家教育技术计划《改革美国教育：技术支持的学习》指出，“技术支持的教育系统结构性变革”就是学生位于中心，与学生建立联系的是支持学生学习的人（教师、家长、同伴、指导者），与学生手持学习终端相连接的技术和资源（信息管理和传播工具、知识建构工具、信息数据资源、在线辅导课程、以及学习社区、个人学习网络、共同志趣的伙伴、专家权威资源）等[4]。因此，技术对学习的支持表现为通过技术能为学习者提供全面的人力支持、技术支持、资源支持等，让学生主动地获取、吸收和内化知识，最终掌握知识。这也是为什么翻转课堂发源于美国，并在美国各类学校得到广泛应用的主要原因。
2.现代信息技术融入教育和学习的具体过程
数字化时代信息技术飞速发展和广泛应用，尤其是新世纪以来，网络通信技术、计算机技术的发展及多媒体数字设备的普及，数字摄像机、数码相机、高性能计算机进入了各行各业，笔记本电脑、ipad、iphone、安卓等智能手机等也成为普通民众工作生活不可缺少的一部分。当今时代已经逐步转变为互联网、移动互联、云计算、大数据、微视频等多重技术融合的新时代，网络、云终端、移动设备、教学系统平台等的发展为现代教育教学提供了媒体技术支持。根据现代教学技术理论，不同的技术对课堂教学提供的支持能力是不一样的，这是由技术本身具有的教学功能所决定的。在教学媒体技术中，不同的教学媒体展现出不同的特性，在教学教研活动中得到不同的应用，得到广大教育工作者的青睐。从多媒体教学课件、讲课视频、精品课程资源，到网络教学、在线学习平台，以及近年来广泛应用的微课教学、大规模在线开放课程（mooC）等，无不对课堂教学产生重要影响，使得Cai、CBe、Cmi等理论与实践迅速发展。在数字化学习环境中，离不开以下几种技术：一是互联网通讯技术；二是计算机智能终端技术；三是多媒体显示和制作技术[5]。学习者在网络和计算机多媒体的支持下，可以获得学习过程中所要利用的各种信息和环境条件，在校内外完成主要的学习过程，技术支持能近乎全方位满足学习者的学习需要。
3.翻转课堂的实施离不开信息技术的支持
翻转课堂的实施需要信息技术的支持，教学视频的制作从前期的拍摄到后期的剪辑都离不开专业化的技术保障。学生在家观看教学视频需要网络、终端硬件设备及应用软件平台，师生、生生之间的交流也需要利用信息技术构建个性化与协作化的学习环境。翻转课堂的模式其实早在2000年左右已经形成，但是当时并没有被迅速传播开来，主要障碍就是学生课下可以利用的“视频资源”较少[6]。在后来国外成功开展翻转课堂的实践案例中，无不依赖于开发与应用先进的信息技术手段。例如，早期美国迈阿密大学的翻转教学，就是利用互联网和多媒体让学生在家或者在实验室观看讲解视频，在课堂上以小组形式完成作业。艾尔蒙湖（Lakeelmo）学校的特色之处在于教师能很好地将moodle平台应用到教学中，鼓励学生在moodle平台上进行协作学习，开展同学之间的互助讨论，促进学习共同体的形成。河畔联合（RiversideUnified）学区翻转课堂最大的特点是采用了基于ipad的数字化互动教材，里面融合了丰富的媒体材料，包括文本、图片、3D动画和视频等，还兼具笔记、交流与分享功能。
三、目前常用的翻转课堂技术平台分析
在翻转课堂的实施中，通常借助于一定的技术手段搭建支持教学和学习的技术平台，如教学资源类平台、网络学习类平台、移动学习类平台等。通过我们的调查研究看到，国内各级各类学校在课堂教学实践中积极进行了平台的开发和应用，目前比较常用的翻转课堂技术平台有以下几种模式。
1.微课教学平台
微课教学平台是通过云计算、移动端（云+端）等多项技术融合，为教师教学全新打造的集“上课、辅导、教研与微课制作”于一体的移动教学平台，是应用于移动终端（paD、手机）的在线教学工具和微课制作工具。教师通过电脑、paD、手机等录制工具，实现对微课的教学应用与管理功能，将围绕某一特定内容（知识点、习题、重难点内容等）的讲解电子化，由此形成短小、但内容完整的微课。微课是网络化教学和学习的基础，为学习者提供内容短小、主题突出、观看便捷的学习内容。基于微课教学平台，可实现多种灵活方便的教学形式，针对学生的接受和理解情况，围绕知识点或某一教学环节展开针对性的教学，真正实现个性化教学。
2.智慧学习平台
智慧学习平台是针对传统网络学习系统存在的不足，基于云计算、大数据、智能管理和自适应测验等新的技术，构建的新一代网络学习平台。智慧学习平台着眼于解决校本学习资源开发、教学交互、适应性学习和学习评测等问题，通过教学资源开发、数据挖掘、智能推送和学习评价反馈，为教师教学和学生学习的全过程提供智能化的技术支持，实现互动式、个性化、适应性学习，是大数据时代的新型网络学习平台。平台在应用设计上体现了基于动态学习数据分析的特点，对教学过程中生成的海量数据，用现代化的分析工具和方法对数据进行加工、挖掘和分析，基于数据分析的教学决策区别于传统的教学评价模型和方法，为实现技术支持下的智慧学习提供了关键的技术手段。
3.个性化网络空间
个性化网络空间，是基于internet/intranet，为每个学习者用户提供一个个性化、实名制的个人学习门户，学习者在这个网络空间中主动构建高度个性化和私密性的个人学习中心，围绕学习和学习事务处理等需要，把分离的、有利于学习的资源、资讯、工具和服务等聚合起来，方便管理和使用。同时，这个环境又是开放和共享的，学习者可以总结、反思其学习经验，搜集和分析学习资源，与他人进行交流及进行学习实践活动。个性化网络学习空间以其灵活多样的学习模式、动态开放的平台、丰富生动的学习内容，能有效地补充课堂教学中对学生主动性、创造性、积极性培养的不足，克服传统自学方式资源缺乏、学习方式单一的弊端，为互动式、多样化学习创造方便的条件。
4.网络学习社区
网络学习社区是以建构主义学习理论为理论基础，基于计算机信息处理技术、网络通信技术和多媒体技术建立的新型网络学习支撑平台。网络学习社区利用跨时空的、开放的、自由的网络虚拟环境，借助统一的软件平台，由各种不同类型的学习者及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成一个交互的、协作的学习团体，其成员之间以网络和通信工具，最终形成具有共同社区文化心理的、生态式的社会关系共同体。网络学习社区创造了一个生态式的学习环境，社区的每个成员有共同的利益，每一个人都有参与创建和维护社区的权力和责任，他们在社区内通过共享信息、资源和彼此的思想观点、情感认知和经历来促进自身的学习与发展。
5.云端智慧教室
云端智慧教室是在传统智能教室的基础上，利用云计算、移动互联等现代信息技术构建的新一代智能教室。传统智能教室是依靠计算机和物联网技术，实现对教室所装备的视听、计算机、投影、交互白板等声、光、电设备进行智能控制和操作，有利于师生无缝地接入和使用多种媒体教学资源。云端智慧教室基于传统智能教室，依靠云计算、移动互联网、智能推送等新的技术，通过“云加端”的应用，实现了教室内多种终端设备的无缝连接和智能化运用，实现了教与学的立体沟通与交流，打破传统意义教室的时空概念，并重新定义了黑板、讲台等一系列传统意义上的教室应用，进而改变课堂结构，实现教与学的革命。
6.电子书包
电子书包是一个以学生为主体，以个人电子终端设备（如ipaD等）和数字化教育资源为载体，利用多媒体计算机、网络服务、云计算等技术开发的移动学习平台，是一个计算机支持的数字化协作学习空间。电子书包可以随身携带，承载着丰富的数字化教育资源，具有网络支持与服务功能，支持学校、家庭、社会教育系统中各要素之间的协同互动，贯穿于学生预习、上课、作业、辅导、评测等各个环节，覆盖课前、课中、课后全过程，支持师生、生生间的同步或异步交流与资源共享。基于电子书包，可以方便地开展移动学习、交互学习和泛在学习，满足学习者个性化学习。电子书包在学习领域中的应用，是学习现代化的一个重要标志，并因此引发了全球范围内的学习变革[7]。
四、翻转课堂技术平台的特点及发展趋势
对翻转课堂技术平台进行系统的梳理分析，有助于我们认清翻转课堂的技术发展特点，推进翻转课堂的实践应用。依据前述分析可以看到，随着现代信息技术的迅猛发展及其在教育领域的广泛应用，翻转课堂技术平台的开发应用也呈现新的特点和发展趋势，从单向的教学视频向互动学习资源转变，从单一学习工具向学习社区、网络学习空间拓展，从教学支撑平台向有意义的学习环境转变。以此为依托，翻转课堂已从初始的“教学视频应用和教学流程的颠倒”，走向“技术支持的学习和教学系统的结构性变革”，进入翻转课堂2.0时代。
1.从单向教学视频，向互动学习资源转变
在以往的网络公开课或在线教学中，大多是提供视频授课的录像、事先制作好的课件或录制好的讲座供学习者学习，如早期的开放教育资源（oCR）、开放课件运动（oCw）等。近年来，网络视频授课采用“微课”模式，即针对教学中的重点、难点等开发相应的微课视频，如可汗学院的“微视频”、teD的教育频道等。但这些类型的课程视频通常是单向的传播，学习者往往处于被动接受的状态，师生之间、生生之间缺少交流、互动和及时的反馈，缺乏学习者的参与。翻转课堂2.0的技术平台在微视频基础上，通过在授课视频中穿插提问、随堂测验和开展专题讨论，学习者利用QQ、微信、社交网络（SnS）及其他个性化学习工具主动浏览、获取相关信息，进行即时的信息互通，有利于课程实施过程中的交流、互动与反馈，增强了全过程、全方位的互动交流，如基于moodle的网络课程学习等十分重视课程实施中的互动交流，构建了互动式学习资源。
2.从个体学习平台，向学习社区拓展
传统的课堂教学必须在现场进行面对面的讨论，由于时空的限制，形式和效率都受到影响。网络课件、教学视频为学生个体学习提供了丰富的学习资源，但讨论、协作仍难以实现。通过网络学习社区建设，在线讨论更加充分，开展立体化的讨论，实际上是对课堂教学结构的再设计。例如，采取近年来迅速推广的mooC教学平台，通过互联网络建立开放的学习空间和学习资源，在线实现教师讲授、学生学习、师生和生生讨论交流、作业完成和提交、作业批改等功能。mooC平台建立了由机器自动评测的交互式习题和测验，可自动生成自动化评估、发展性测验以及个性化的学业报表，并利用大数据技术，通过系统化的数据挖掘分析，为学习者提供学习评价和指导。mooC积极鼓励、倡导学习者在完成作业或专题讨论的过程中，形成各种“在线学习群体”，全世界各地的学习者根据不同的主题和个人的兴趣爱好，在不同的社交网站上构建起互助、协作、交流的学习讨论区，就共同关注的问题进行分析讨论。这不仅把传统的学习系统涵盖进来，还形成了一个相比于传统教室更大的学习共同体。学习社区的构建与应用，是翻转课堂进入2.0时代的一个重要标志。
3.从固定学习场所，向泛在课堂转变
当今时代是一个技术多元化时代：互联网时代、微博时代、智能时代、移动时代、云时代等，未来的发展趋势是移动学习、智能化、云计算、互联网等技术相结合，从而进入移动互联时代，这个时代会使学习方式发生翻天覆地的变化，实现学生随时随地学习、碎片化学习、个性化学习。通过移动终端、数字化学与教的系统平台、云服务等的发展，把课堂教学转向课外或校外，使得传统的课堂向云端教室、泛在课堂转变，实现一切地点皆为教室。基于云计算及云端教室、泛在课堂，可以实现“云教育”模式。云计算取代个人电脑的全部功能，把我们需要的所有数据、软件都存储在云中，可以让我们在任何时间任何地点做任何与电脑相关的事，再也不用携带笔记本或者U盘。通过云计算搭建“云教育”平台，可以使更多教育资源集中起来，即时分享、互动，满足学习者的不同需求。过去用教科书和课堂讲授所能做到的，现在已转变为借助于学习技术和其他资源，实现了课堂无处不在，资源无处不有，这种转变能够有效地把面对面的课堂教学时间腾出来，实现个性化的学习，满足学习者个人针对性的需要，这标志着以学习者为中心的学习时代真正到来。这也是翻转课堂走向2.0时代和持续发展的教育价值所在。
4.从教学支撑系统，向有意义的学习环境转变
技术发展为教育创新提供了无限的可能性。翻转课堂2.0强调的是“抛出问题”，而不是简单的“抛出课堂”，以问题的提出或探索性学习为目的构建的课堂，其课堂技术平台的设计也将完全不同。问题化学习是把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中，学习者通过协作互助和探究解决真实性问题，来探索和获取隐含于问题背后的科学知识，发展学生自主学习和探究的能力。因此，进行问题化学习需要设置有意义的问题情境，构建有利于解决问题的环境，技术在此起到非常重要的作用。乔纳森在《学会用技术解决问题――一个建构主义者的视角》一书中，详细说明了利用互联网学习、建构技术支持的学习共同体、技术支持的可视化学习、利用超媒体支持学习、在微世界和虚拟现实中的学习等技术支持下的各种有意义学习形式[8]。总体来说，这些技术的综合应用能够很好地构建一个数字化的学习环境和资源。在过去那种单向的教学视频、单一的网络教学支撑平台下，要想实现课堂的翻转很难，但是在这种新的、开放性的数字化学习环境中，教师可以很容易地收集、共享相关信息资源，开发微课程、微视频和互动资源，学生则可以通过网络随时随地获取这些学习资源，开展自主学习和合作学习，探究和解决真实问题，从而实现翻转课堂的教学目的。
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