基于中小学“同步课堂”教室建设及技术规范分析

    摘 要：目前城乡之间的中小学课堂教学存在一定的差距，很多乡村中小学教师的水平有限，因此学生希望“名校”的教师可以来上课，通过高水平教师的讲解提高自己的学习成绩。由于科技的进步和网络的发展，目前学校可以借助“同步课堂”来实现学生的梦想。文章介绍了“同步课堂”的建设、设施和技术规范。

    关键词：“同步课堂”;教室建设;技术规范分析

    中图分类号：G613.7?文献标识码：A?文章编号：2095-624X（2020）19-0049-02

    一、 “同步课堂”教室的设计

    1.软件方面的设计

    （1）要充分展示主课堂的教学影像。在“同步课堂”中，主课堂的学生不会有时空上的差别，但是分课堂的学生如果只看到教师讲课，看不到主课堂的学生影像，就没有一种真实的上课感。所以“同步课堂”的设计，不但要显示教师的授课情况，而且还要显示主课堂学生的听课情况，这样分课堂的学生就有一种现场感和参与感，而不会觉得自己只是一位观众。

    （2）要实现主课堂与分课堂的实时交流。在开展“同步课堂”教学的时候，主课堂的学生可以很方便地和教师交流，而分课堂的学生不能，因此这里就必须解决分课堂的学生和教师交流的问题。教师在讲课的时候要同步地对分课堂的学生进行提问，还要组织两地的学生通过网络共同讨论交流，毕竟教学活动是教与学双边互动的活动。

    （3）两地黑板的内容要同步传输。在“同步课堂”教学中，由于中小学的课堂教学中板书的重要作用，因此网络必须清晰地同步传输黑板上的信息内容。

    （4）主课堂与分课堂的声音要同步。在教学的过程中，声音的同步传输和视频的同步传输一样重要。在“同步课堂”中，多课堂之间进行师生互动，教师对异地学生的提问必须保证声音的同步。只有两地的交流无障碍，才有助于提高分课堂学生的学习效果。

    （5）师生影像同步录制。如果“同步课堂”的教学过程能全程录制，学生回家复习的时候，就可以有针对性地回放，教师也就能通过回放进行课堂反思，这样的“同步课堂”对学生的复习以及教师的教学研究更有意义。

    （6）教学设备操作简单。在开展“同步课堂”教学工作的时候，为了提高授课效果，必须简化一些复杂的操作过程。比如，对同步授课的设备要求一键控制，两地的视频传输系统必须在几秒钟之内就可以启动，并有较高的稳定性和可靠性。

    2.硬件方面的设计

    （1）物理空间的设计。“同步课堂”物理空间的设计包括黑板、灯光、座椅或板凳、门窗的设计，教室设计成60平方米可以容纳50个学生。桌椅采用学习用的组合桌椅可以方便学生使用，灯光要保证学生和教师的影像在视频当中很清晰。

    （2）空间内的硬件设施。硬件设施要有白板、大屏幕、负责学生教师的摄像机、麦克、投影仪、音响等设备。

    3.功能模块

    （1）两地影像同步显示。在开展“同步课堂”教学的时候，分课堂的学生要通过网络视频来进行学习，因此课堂教学必须保持两地的影像同步显示。教室的前面有两块屏幕，一块显示分课堂学生的上课情况，主课堂的教师可以清楚地看到学生的听课情况。另一块则显示主课堂教师板书的信息。为了让分课堂的学生真实地感受到教学氛围，设备须实时地传输教师的讲课视频，两地的视频必须保持同步，而且效果要清晰，双方要进行双向视频交流。

    （2）同步传输授课资料。分课堂的学生在“同步课堂”进行学习的时候，必须同步看到教师的授课视频，因此两地的视频资料必须同步地相互传输。为了增强分课堂学生听课的现场感，主课堂的教师在连续地切换资料时不能引起分课堂卡顿的现象。

    （3）两地的黑板信息同步。在开展“同步课堂”教学的时候，呈现给两地学生的演板信息就是俗称的黑板信息必须同步传输，两块屏幕可以在主课堂和分课堂同步显示演板信息，要保证在演板信息变换的情况下不出现卡顿的现象。

    （4）两地的教师声音同步。在开展“同步课堂”教学时，主课堂的教师教学和分课堂的学生提问要保持声音的同步传输，教室安装了全指向性拾音器，通过拾音器可以采集声音，实现声音的实时传递。教师和学生不用戴耳机就可以实時听到来自对方的声音。为了保证声音实时地传递，要保证声音的传递范围在拾音器的有效范围之内。为了保证教师可以在教室里任意地行走，拾音器必须安置在合理的位置上，这样声音就能同步传输而不会影响分课堂学生的正常听课。

    （5）师生影像同步录制并上传到云平台。在开展“同步课堂”教学的时候，可以把教学内容同步地录制下来，提供给两地的学生，供学生复习的时候调阅。还可以用摄像机录制教师的整个教学过程，包括所有的师生的对话，然后上传到云平台，这样学生就可以随时随地登录系统进行回放查看。

    （6）两地多媒体设备同步操作。在进行“同步课堂”教学的时候，为了提高教学效率，教师要能对两地的多媒体设备进行同步的操作。教师通过中央控制器对两地的多媒体设备进行统一的控制，可以采取一键式的操作来简化操作程序，摄像头要有自动跟踪功能，控制系统要能对视频和音频自动地采集，两地的信号要切换自如，从而保持同步的视频传输。

    二、 “同步课堂”的教室开发

    1.“同步课堂”的物理环境建设

    “同步课堂”的教室是一个专业的场所，因此必须是一个专业的环境。“同步课堂”教室的面积最好是60平方米，可以安排50个学生，桌子椅子的位置摆放都要便于摄影，灯光要保证教师和学生的影像都清晰，墙面的设计要起到降噪的作用，窗户要隔音，窗帘要遮光性好，保证在拍摄“同步课堂”教学过程的时候不会受到干扰。

    2. “同步课堂”的硬件系统

    （1）音、视频设备。①摄像机。摄像机有教师摄像机和学生摄像机，主要负责采集到教师和学生的视频信号。摄像机在采集到主课堂的教师讲课的视频以后，同步传输到分课堂教室的电子屏幕上，供学生进行学习。分课堂的摄像机采集学生回答提问的影像，传输回来以后在教室后面的大屏幕上播放。②拾音器。“同步课堂”的拾音器安装在棚顶的一个合适的位置，可以收集教室所有的声音，这是一种全指向性的拾音器，采集的声音通过调音台对信号放大传到音响。③录播系统。采取全自动寻像跟踪录播系统，这样可以对图像识别定位。教师摄像机负责对教师进行跟踪拍摄，学生摄像机负责拍摄学生的视频信息，视频信号经过编码主机通过网络传到异地，接收以后可以在屏幕上播放。

    （2）投影系统。①教室前面安排兩块电子白板。教室前面的两块电子白板一块可以显示教师的教学影像，另一块可以显示教师播放的PPT。②教室后面的大屏幕。教室后面的大屏幕播放的是分课堂学生的听课情况，教师通过大屏幕可以看到学生的上课情况，也可以对学生的提问通过屏幕来进行解答。

    （3）网络传输。本地和异地教室都需要配备一个机柜，里面是千兆交换器等联网的设备，通过这个交换器，音、视频经信号转换后进行网络传输，网速不够可能会造成卡顿。

    （4）多媒体控制系统。①中央控制器。中央控制器通过电源时序器对跟踪、录制、解码主机和功放投影灯设备进行控制。按照顺序开启，再按照相反的顺序关闭，可以保证中央控制器稳定运行。②触摸屏。触摸屏是功能的操作控制界面。触摸屏上的开关可以实现对系统的控制，中央控制系统分为几个模块进行控制。

    3.“同步课堂”的软件系统

    （1）软件开发。多媒体控制系统采取编程软件来进行编程，可以对每个端口进行编程，设置各种协议。触摸屏采取嵌入式全中文编程软件，通过编辑软件，设计人员对操作界面可以自行设计。

    （2）系统界面功能介绍。多媒体控制分六个界面，包括系统开启、控制投影、信号切换、控制录播、远程视频、系统关闭。

    三、 “同步课堂”的技术规范

    1.物理环境规范

    （1）桌子。桌子的设计要考虑颜色和形状，同时还要考虑桌子的数量。桌子可以设计成半月形，根据需要组合成圆形。颜色可以选择比较鲜亮一些的，桌子准备50张。

    （2）椅子。椅子的设计要考虑舒适度、高矮、颜色，同时还要考虑椅子的数量。椅子采取软塑材料，颜色可以用蓝色，数量50。

    （3）窗帘、窗户。用遮光性好的材料做窗帘可以提高屏幕效果，要想隔音效果好，可以采用断桥铝这种材料。

    （4）门。门的上部可以安装一块看不到外面的单向玻璃，方便领导来检查，门的隔音效果要好。

    2.硬件技术规范

    （1）拾音器。拾音器要考虑信噪比、传输距离、降噪作用等。要保持教师的声音自然地传输，拾音器的有效范围要保证有60平方米，信噪比要合适5000米左右的传输距离，灵敏度要好，可以采用监听级别拾音器。

    （2）摄像机。摄像机要保证教师和学生的视频形象可以清晰地展现，分辨率要采用最高的，采用全编解码技术，要采用能自动跟踪的摄像机。

    （3）大屏幕。大屏幕采取超大的面积可以比较清楚地看到分课堂学生上课的情况，影像要基本和真人大小差不多，颜色要逼真。

    为了保证“同步课堂”真正对偏远地区学生的学习起到帮助作用，必须保证“同步课堂”的教室设计和技术规范符合标准。采取规范的“同步课堂”教室的设计，可以保证“同步课堂”在开展中不会出现技术故障，从而保证偏远地区的学生可以通过“同步课堂”提高自己的学习成绩。

    [参考文献]

    [1]王振.县域基础教育城乡师资均衡问题研究[D].兰州：西北师范大学，2009.

    [2]张人崧，伍新德.韩、日推进义务教育均衡发展的经验及其启示[J].教学与管理，2012（24）：157-158.

    作者简介：钟萍（1981—），女，瑶族，广西恭城人，中学一级教师，本科，研究方向：现代教育技术。