無標(biāo)題文檔智能遠(yuǎn)程教室：給你真實課堂感受的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
●新聞中心記者 周襄楠
老師在智能教室里能夠做到像課堂教學(xué)那樣通過網(wǎng)絡(luò)給同學(xué)講課,。
學(xué)生通過Same View在電腦前上課,。
想在宿舍就能聽到老師講課的聲音么？想和老師在網(wǎng)絡(luò)上通過音頻討論問題么,？想在家里通過電話線上網(wǎng)就能看到老師講課的身影么,？想在電腦屏幕上看到老師潦草卻是點睛之筆的板書么,？
清華大學(xué)計算機系人機交互與媒體集成研究所副所長史元春教授所在的課題組研制的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)智能遠(yuǎn)程教室（Smart Remote Classroom），就能夠給你帶來這些與真實的課堂極為接近的感受,。
Same View：“非典”時期的非常教學(xué)手段
非常時期,，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)這個依托高科技的教學(xué)手段終于有了它更廣闊的用武之地。
如何在保證教學(xué)質(zhì)量和進(jìn)度的同時又避免上百人同時擁擠在一個課堂里,？
史元春教授和同事們做了一個令人興奮的實驗,。最近，她將凝聚國家“863”項目和“十五”規(guī)劃重點支持項目技術(shù)的智能遠(yuǎn)程教室系統(tǒng)應(yīng)用于計算機系本科生的基礎(chǔ)課程——《多媒體計算機技術(shù)》的教學(xué),，計算機系2000級160名本科生成為了首批真正使用這套網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的學(xué)生,。
4月28日，計01班的20多名學(xué)生在自己的宿舍懷著激動的心情,，和老師開始了這場新奇的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)之旅,，其后,，余下的140多人就這次授課形成的超媒體課件進(jìn)行了自學(xué)，5月6日,，在7號樓和9號樓,，全部的160人的學(xué)生同時使用了這套系統(tǒng)進(jìn)行了實時授課。
智能遠(yuǎn)程教室包括兩大部分的工作,，即提供分布用戶之間多媒體交互能力的Same View（在本應(yīng)用中是遠(yuǎn)程學(xué)生端的軟件）和提供教師自然使用環(huán)境的Smart Classroom（智能教室）,。如此，老師在智能教室里講課,，同學(xué)們在學(xué)生宿舍7號樓和9號樓宿舍里,，通過校園網(wǎng)、利用系統(tǒng)的學(xué)生端軟件——Same View聽到,、看到老師的講課內(nèi)容和講課時的各種手勢和動作以及表情,，甚至老師的板書的一筆一劃都能看得清清楚楚。如果有什么問題想提出來,，只要在電腦上連接一個麥克風(fēng),，向老師發(fā)出請求獲得允許就可以說話了；如果想要在老師的面前留下自己的影像,，只要在自己的電腦上連接一個攝像頭,，在老師講課的教室里的投影壁上就會出現(xiàn)你的頭像，老師可以通過激光筆的點選,，選中你的頭像,，從而讓你發(fā)言。你也可以和老師一起在“黑板”上寫字,，老師“手把手”地批改你在黑板上的演算……
給你真實的課堂感覺
“就學(xué)習(xí)效果來說,，如果你在真正教室上課的效果為5分，你覺得通過Same View提供的上課手段你的學(xué)習(xí)效果可以打幾分,？”
在調(diào)查問卷中,，學(xué)生給出的答案平均值為3.8077分。
這個分?jǐn)?shù)很是讓史元春教授他們感到興奮——智能遠(yuǎn)程教室系統(tǒng)還只是處于實驗階段,。
“智能遠(yuǎn)程教室在虛擬技術(shù)的環(huán)境里追求真實的人的交互性方面,，確實有自己的突出的特點?！北本煼洞髮W(xué)教育心理學(xué)系博士,、現(xiàn)為我校電教中心現(xiàn)代教育技術(shù)研究所副所長的張建偉教授說。
他曾參與史元春教授課題組的研究工作,，其評論是：“課堂教學(xué)的模式是很有生命力的,，其面對面的、直接的,、高頻率的交互性是非常突出的,。（所謂交互性,，就是在教學(xué)中的信息的往返，不是單向的信息的傳遞）人是最高級的媒體,，人的交互性最高的,，是任何的機器乃至電腦所不能比擬的。所以智能遠(yuǎn)程教室在追求任何人之間自然的高的交互性上面的優(yōu)越性是非常突出的,?！?
授課現(xiàn)場的視頻、老師現(xiàn)場的聲音,、隨時保持動態(tài)進(jìn)行時的板書,，這些都能給學(xué)生面對面的、真實的課堂的感覺,。通過問卷調(diào)查顯示,，由于克服了在真實的教室里面對其他同學(xué)的羞澀感，同學(xué)們參與課堂討論問答的積極性也大大提高了,。陳全斌同學(xué)說：“平時課堂上同學(xué)們不愛主動參與討論的一個很重要原因——大家比較羞澀,，嘿嘿。這種方式的教學(xué)在一定程度上的回避了大家平時不愛主動發(fā)言的一個重要因素,。”
而調(diào)查問卷顯示,，將Same View提供的真實課堂的多媒體記錄和其它一般的多媒體文檔（如一般的網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂提供的基于PowerPoint課件或者基于HTML的課件）進(jìn)行比較,，通過前者進(jìn)行自學(xué)的效果也更好。在“1分表示多媒體文檔比真實課堂記錄好的多,，5分表示真實課堂記錄比多媒體文檔好的多”的分?jǐn)?shù)設(shè)置下,，學(xué)生答案的平均值是3.7025分。
劉東同學(xué)說：“看過電視上的一些課程,，一位老師端坐,，聲音穩(wěn)如流水，極能引人入睡,。真實課堂記錄,，要生動多了，比如看老師提問的時候,，也會自己思考,，然后等待同學(xué)給出答案，還會與自己的答案比較,，再聽老師講解,，印象會比較深?！?/p>
王國璞同學(xué)說：“Same View提供了交互的方式,，這樣不僅保留了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)點,，而且又可以清楚的把信息通過屏幕展示出來，而且還可以保存,?！?
徐光同學(xué)說：“我認(rèn)為這種教學(xué)方式剛剛開始，所以開始實驗階段授課效率會比平時減少很多,，不過我相信,，這種教學(xué)方式會被大多數(shù)同學(xué)接受的：當(dāng)老師進(jìn)行講課的同時，如果我們不明白可以隨時發(fā)問,，也可以查找剛剛講過的課件進(jìn)行回味,，可以使我們記憶更深刻；而且授課錄像以后也可以作為復(fù)習(xí)資料,；其中板書部分也幫助很大,，平時很多部分的半數(shù)我根本看不清楚，現(xiàn)在通過視頻的交叉切換（注：就是下面將要提到的智能導(dǎo)播）可以清楚地看到板書了,?！?/p>
Smart Classroom：不用老師操心的智能教室
東主樓8區(qū)400是由一個小會議室改造而成的一間教室，最多可以容納十多個學(xué)生,，然而卻布滿了攝像頭和電腦設(shè)備（電腦設(shè)備被巧妙地隱藏在幕布后面）——加入這間教室的學(xué)生大多并不在教室里,，而是在通過網(wǎng)絡(luò)相連的清華各個學(xué)生宿舍里。而理論上講,，只要有一臺電腦和可以上網(wǎng)的電話線,，你就可以在世界的任何角落成為這間教室的學(xué)生，讓教室里的老師給你上課,。
這間教室叫Smart Classroom,，中文就是智能教室，它集成了人機交互與多媒體集成研究所許多的研究技術(shù)成果,。
有8個攝像頭被安放在教室的不同角落,，分別用于跟蹤識別教室中的人和事、向遠(yuǎn)端傳送教室中的視頻,，如果老師在黑板上寫字,，就會有一個“智能導(dǎo)播”將影像自動切換到老師板書的情形，如果老師手里拿了一個地球儀在講解地球的構(gòu)造的時候,，影像就會自動地集中在老師手指的地方,，讓學(xué)生看得清楚。
老師一些簡單的話語和手勢都能夠得到電腦的識別,，從而不再需要自己操縱這些設(shè)備,，只要說出或者用手勢表示出一些意思，比如“上翻一頁、下翻一頁”,，就能夠在智能教室的電腦的理解下得到實施,。老師如果需要哪個遠(yuǎn)端的同學(xué)發(fā)言，只要用激光筆選中同學(xué)的頭像,，學(xué)生就獲得了發(fā)言權(quán),。
由Smart Classroom和Same View共同支持形成的智能遠(yuǎn)程教室，可以實現(xiàn)幾大功能：一是較為理想的實時智能遠(yuǎn)程課堂,，二是有現(xiàn)場感的多媒體答疑,；三是異步的課堂，就是將實時的課堂完全錄制下來,，可以成為一個非常好的教學(xué)的超媒體課件,，課上誰發(fā)言了，誰寫了板書,，甚至于老師講了什么笑話,，都記錄得一清二楚。
追求人機交互的新境界
很多使用起來看似簡單的科技都凝結(jié)了科研工作者的大量心血,，也蘊藏著無窮的奧妙,，智能遠(yuǎn)程教室也不例外。
史元春教授說：“Same View和Smart Classroom都涉及世界上多媒體和人機交互的前沿課題,，有廣闊的研究空間,。前者的系統(tǒng)要求在理論上不限制用戶，并且無論是在何時何地都能夠體會到同樣的視覺感受,。這包括大范圍的網(wǎng)上的交流和視頻會議,；后者追求實現(xiàn)現(xiàn)實環(huán)境的智能化，對于師生的要求完全感知并且自動完成,。在這間教室里,，老師完全可以將身心投入到講授當(dāng)中,，不需要花費任何心思在多媒體環(huán)境配置和計算機操作上,，我們將它作為智能人機交互研究一個具體的實例?！?
這兩個領(lǐng)域是熱點也是難點,。首先就網(wǎng)上大范圍多媒體交互而言，現(xiàn)在通用的商務(wù)網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)不僅需要價格昂貴的硬件設(shè)備,，擴展性比較差,，一般只能支持十幾個用戶，并且使用起來對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求高,。史教授說：“而Same View的軟件大小不到1MB,，所需要的攝像頭最便宜的200元錢左右就可以買到，且通過電話線就可以實現(xiàn)實時的交互,；（只需要200Kbps帶寬的支持,，而一般的ADSL通過電話線或者更高帶寬的網(wǎng)絡(luò),，完全可以支持該軟件的運行）在可以接入的用戶數(shù)目上面，由于系統(tǒng)采用了我們研制的網(wǎng)上混合多播技術(shù),，在理論上規(guī)模是沒有限制的,。我們已經(jīng)通過這個軟件在今年寒假的時候和在全國各地的同學(xué)成功進(jìn)行過聯(lián)系?！?/p>
智能教室所要突破的理論上的難點也是非常多的,。如電腦對于人的肢體動作的識別，盡管計算機視覺方面世界各國的科學(xué)家已經(jīng)有了長時間深入的研究,，還是難以讓電腦達(dá)到人腦對同樣事件的理解程度,；目前史教授他們正在嘗試在這個教室環(huán)境中，充分利用多種傳感信息,，以簡化模式識別和推理,。智能教室的為這些技術(shù)的攻關(guān)提供了一個平臺。比如在智能教室里,，智能導(dǎo)播（Smart Cameraman）的功能就很說明問題,。如果老師在寫板書，鏡頭就要自動對著黑板,，如果老師拿著教具在講解,，鏡頭就要對著教具?？此坪唵蔚囊稽c點小事,，但是要電腦作起來確實是破費心思的。
無論有怎樣的困難,，智能遠(yuǎn)程教室的實驗授課結(jié)果還是令人滿意的,。計算中心負(fù)責(zé)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的羅念龍老師說：“計算中心正在和計算機系就智能遠(yuǎn)程教室一起進(jìn)行小規(guī)模的試驗，在場地,、教室,、技術(shù)、師生的培訓(xùn)等方面進(jìn)行準(zhǔn)備,，大家對于這個技術(shù)在教學(xué)中的推廣和應(yīng)用還是非常有信心的,。”
5月8日,，在清華丙所,，協(xié)和醫(yī)學(xué)院就“非典”時期的授課問題向清華“取經(jīng)”的時候，注意到了這種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式,，并且對于在傳達(dá)授課內(nèi)容的同時能夠看到老師講課的手勢和表情表現(xiàn)出非常濃厚的興趣,；下個學(xué)期，清華大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院將專門建設(shè)一間智能教室，開通Same View以供遠(yuǎn)程教學(xué)使用,；汕頭大學(xué)已經(jīng)和我校初步達(dá)成意向,，要在新建設(shè)的校區(qū)建成兩間智能教室……
