簡介
第二章 IC授課系統—網路輔助教學與遠程教學方案
2.1 IC實時授課系統讓每個學生接受優質教育
教育已經成為當今世上一個共同關注的重要問題。僅僅依靠目前數量極為有限的學校來提高全人類的文化水平這個目標恐怕難以實現。無論是富裕地區還是貧困地區，目前的教育體系都存在嚴重的問題，難以滿足新的信息社會的需要，傳統的教育模式也正面臨著嚴峻挑戰。用何種教學模式和學習方式才能滿足不同層次學習者的需求，已成為全球教育界和信息技術套用者研究的熱點。
為了振興中華民族教育，作者歷經長達十年時間的探索，終於設計開發出新一代IC實時授課系統（Internet Communicative Teaching System）。該系統有利於實現學校教育模式的虛擬化、開放化，實現合作探究性教學模式，促進學校與社會的重新整合。
IC實時授課系統，適合於學校所有老師的教學和所有年齡學習者的學習。對於數以萬計的學生而言，將實時授課的課堂完美地搬到網路虛擬課堂，實現遠程教學將是未來的主要教學模式。通過網路虛擬課堂，老師與學生可實現實時雙向頻繁地互動（視頻、語音、文本、圖片）。線上測評系統可以針對學生的不同背景與學習動態情況以及不同需要制定不同的學習目標，指導學生達到這個學習目標。同時，授課系統中的學習文檔記錄著每個學生的學習情況和學習進度，供老師和學生髮現學習中存在的問題，以便制定追蹤的解決方案。該系統不但可以方便學校教學管理和教學質量管理，還可以大大降低學習成本與有效提高學習效率，幫助學生學好各門學科知識，順利通過各種考試，從而使每個學生都能接受優質教育。
“IC授課系統是在網路環境下處於異地的師生之間實現同步‘面對面’的教學活動，它能使實時非實時教學有機結合，提供高互動、個性化幫助，迎合每個學生的需要，保持學生持久的學習興趣。”因此，這種教學平台可使學生學習不再受時間、地點、校園的限制。這種網路化、程式化的教學方式無疑會極大地將教師從繁重的重複性的腦力勞動中解脫出來，將教師的勞動成果變成一次性投入而終生受用的寶貴資源。通過IC授課系統學習的學生幾乎都能夠學到應學的和想學的知識。
IC授課系統將徹底改變目前學校（包括培訓機構、網路遠程）的教學方式和學習者的學習方式，延伸校園的傳授知識的功能，解決校園遠不能滿足目前日益增長的受教育者的需求，特別是在我們這樣的開發中國家尤其如此。因此，IC授課系統教學模式無疑是一個解決教育問題的好途徑！
我們深信此教學平台將為全人類的教育做出貢獻，無論是已開發國家還是開發中國家，無論是富人還是窮人都將從中受益。IC授課系統既可以在學校操作，也可以在能上網的任何地方實現，它不僅能提供比目前更高質量的教育，而且還將降低學習的費用。
背景與宗旨
近些年，遠程教育悄然興起，引起全社會的廣泛關注。作為一種全新的教育工具，它利用現代通信、網際網路、多媒體等多種技術通過一定的業務組織形式完成遠距離教學活動，實現更大範圍內的教育資源整合，從而滿足師生之間充分交流的需求，將師生互動和師生互動通過遠程多媒體擴展到更加廣泛的空間。
為了滿足日益增長的遠程教育需求，實現全球範圍內的教學合作和資源整合，我們設計開發了這一IC實時授課系統，以滿足不同層次、不同專業、不同培訓領域的在校輔助教學和遠程教學的需要。
為何我們耗時數年設計與開發IC授課系統？主要基於如下兩個原因：
一、全球信息化發展的大趨勢給傳統教學模式帶來了衝擊。目前以信息傳遞式為主的傳統教育模式已不再適合新世紀的學習。現代教學需要以更生動的課堂、更真實的體驗、更豐富的溝通、更廣闊的視角來激發學生的求知慾望，滿足學生綜合素質全面發展的需求，培養富有創新能力和豐富個性的未來接班人。國家教育部也提出了教學改革的總體思路：將教師、課本、黑板與學生，以及老師講、學生聽的模式改變為以計算機網路、教學軟體、課堂綜合運用的個性化、主動式、參與性學習模式上來。
二、超越時空的現代網路技術將人們帶入了信息社會，極大地改變了人們的工作方式、學習方式乃至生活方式。教學方式的網路化、程式化無疑會極大地將教師從繁重的重複性的腦力勞動中解脫出來，將教師的教學成果變成一次性投入而終生受用的寶貴資源。此外，通過IC授課系統學習的學生幾乎都能學到應學的知識。
2.3 IC授課系統的特點
IC授課系統利用WEB平台和WINDOWS平台各自的優勢，將所需教育資源整合在一起，顯現出巨大的功能優勢：
2.3.1 IC授課系統提供的互動方式有利於提高教學質量與學習效率
有效的教育活動離不開學生、教師與信息資源的互動。心理學家維果茨基（Vygotsky）認為，“一個孩子今天在別人的幫助下能夠完成的事情，明天他（她）自己就能夠獨立完成。”在傳統學習環境中，信息資源的存在及傳遞形式主要局限於文字印刷形式和面對面的口頭傳授。以教科書為藍本的課堂面授成了教學的主要形式，這樣，信息傳遞方式在很大程度上受時間和空間的限制，缺乏靈活的溝通，不宜於信息資源的跨地域共享，造成地區間教育信息資源的極不平衡。而網路教學提供了一種新型的、功能強大的、集成性的信息傳遞媒介，它通過FTP、計算機會議、視頻會議等形式，可以實現各種數位化信息資源的跨越時間與空間、跨越平台的溝通傳遞，實現優秀教學資源在更大範圍內共享。同時，網路還大大提高了信息資源傳遞的便捷性、靈活性、集成性、即時性，豐富並擴展了教育活動可利用的信息資源內容。教師和學生所面對的不再是此時、此地的信息資源，而是一個無限延伸、無縫連線的、龐大的信息資源庫。
網路由於不受時空局限，給師生互動提供了極大的方便，從而使教師從繁重、重複、低效率的狀態中解放出來。任何一位教師，在任何地方、任何時刻，只要配備一台帶耳麥和攝像頭的電腦接上網線，便可實現遠程實時教學；很多教學活動均可以非實時方式在本系統里完成。操作簡單，功能強大，極大地方便廣大師生提高教學質量和學習效率。各種交流方式任意選擇：視頻交流、音頻交流、圖文交流。試驗表明：如果採用實時授課系統與教師個別指導的方法相結合，幾乎所有學生都能學到想學的知識。
2.3.2 IC授課系統的多媒體特色有利於提高學生的學習興趣
網路教學能讓師生在不同的教學模式中,自由轉換,從而激勵了他們的教與學的興趣。心理學研究表明，學生從聽覺獲得知識，能夠記憶15%；從視覺獲得的知識能夠記憶25%；如果同時使用這兩種手段，可以使學生接受知識內容65%。網路教學向學生提供了多重感官的綜合刺激，產生一種新的圖文並茂、豐富多彩的人機互動形式。多媒體互動學習讓學生投入到困難的學習任務中而不覺疲倦。以英語教學為例，利用網路教學平台學生可以自主進行聽、說、讀、寫、譯全方位的訓練，可以做人機互動式的自測練習，也可以收聽收看各種視聽資訊和音像材料，使每位學生都能成功地學習成為可能。
2.3.3 IC授課系統實現了教與學的自主性、針對性和靈活性
在傳統的教學中，教師無論如何只能兼顧學生中的大多數，無法針對學生的個體興趣、水平差異等方面實施教學，無法滿足所有學生的需求；而網路教學通過設計良好的網上課件可以真正實現個性化教學，讓學生根據自己的興趣選擇學習的方式、內容、時間以及地點，使所有學生都學有所獲，從而有效地培養學生的自主學習能力。學生通過網上提交作業或模擬考試結果，教師可以有針對性地選擇學生的作業作為課堂教學的補充教材，現身說法，激發興趣，很大程度上提高學生的學習效果。網路教學模式對教與學雙方來說都顯示出了極大的靈活性。
2.3.4 IC授課系統是一個可無限擴充的虛擬校園，教與學更輕鬆更高效
本系統讓老師的勞動變成一次性投入，終生受用，從而從根本上解放了教師的生產力，讓教師從繁雜的重複性的腦力勞動中解脫出來。同時，系統能有效地保護教師的智慧財產權，在教師的許可權之內老師可以淋漓盡致地創造性發揮。系統的組織結構為教育實體下分為若干不同的虛擬學院，虛擬學院下分為若干不同的專業，專業下分為若干不同的課程，同一門課程有若干不同的教師，教師下有若干學生，形成了一個可以無限擴充的虛擬學院。整個管理就成了授權管理，即上級對下級的授權。這樣教師易於授課，學生易於學習。
2.3.5 IC授課系統個性化的學習輔導真正體現 “以學生為中心”的教學理念
本系統為所有的學生提供更加個性化的個人學習環境，為學生提供個性化幫助，並針對學生的薄弱環節逐個攻破。老師幫助學生建立起他們自己的知識結構，達到預期的學習效果。
傳統的遠程教育模式通常是在一個被動的環境中，在一個不連續的時間和地點內，傳授固定的知識內容。換句話說，一個教授如果在一個教室面對眾多的學生授課，學生可能會參與短時的討論，但是大部分時間內還是被動聽講。因為授課無法滿足每個學生的個體需要，或者每個學生從授課中獲得的內容都是一樣的，所以講授也只能採用一種以點帶面的方式。然而，這種模式持續了幾個世紀，部分原因是這種方式對教師是有效的，他關注的焦點是“教”而不是“學”。也就是說，我們目前的教育機構是以適應老師為目標，以信息傳遞式教學方式為主。而我們需要的合理教育機構應該能使每個人通過學習，以及在學習中協助他人，達到自我塑造的目的。IC授課系統在教學中充分體現“以學生為本”的先進教學理念。這也符合前蘇聯心理學家維果茨基(Vygotsky)的“臨界發展域 (zone of proximal development)”教育思想。
2.3.6 大幅度地降低受教育的經費，讓投資者獲得豐厚的回報
目前，國內的教育費用是很昂貴的， IC授課系統的套用能夠降低教學成本，能以最低的成本提供比現在更好的教育，我們希望它成為世界上最好的教學平台，給全世界人們尤其是數以萬計的學習者提供更好的教育平台，滿足他們的學習欲望。因此，IC授課系統的投資者將從中獲得巨大的利潤，中國則可以從這個領域開拓出一個新的行業！
2.3.7 有效地評估自己的學習效果
IC授課系統可對所有的學生進行跟蹤分段評估和總體評估。運用這個系統，採用學習過程的“評估→改進→再評估→再改進”循環的持續評估的教學方式，使學生達到預期的學習目標。
2.3.8 促進教學研究
在IC授課系統的環境下，教師可以實行最有效的探究式教學模式,也稱為“蘇格拉底教學法”。學生通過線上測試（這些習題由課題小組裡經驗豐富的老師設計而成），計算機分析學生的答案，老師針對難點逐個講解。每個學生的學習進程可以不同，學習方式個性化，為了適合每個學生的需要，教師可有針對性地制定差異化的教學方案。這有助於促進教學研究。
2.4 設計思想及功能模組
IC實時授課系統是為滿足教師遠程實時教學的需要設計的教育工具。教師可以利用實時課堂，召集學生，組建虛擬教室，通過網路同步傳輸，完成多點教學輔導。教師只需在計算機上安裝攝像頭和麥克風等輔助設備即可進行網上遠程教學；而學生也登錄教師的線上課堂就可以進行學習。學生學習過程中遇到問題，可隨時以語音、視頻或文字聊天的形式與教師溝通，使問題及時得到解決。這種便捷高效的學習方式推出無疑成為了網路化時代的教學主流系統。
IC實時授課系統除具備現實課堂所不具備的諸多優點外，在與同類產品相比中，它更具備高質量音頻、視頻同步傳輸，占用頻寬小的優點。教師可以在課堂中清晰、順暢地完成授課過程，並隨時與學生完成信息交換，解決學生的疑問。
我們利用C#開發了這套多媒體遠程教學支撐環境系統，須在Microsoft Framework2.0環境下運行，它由伺服器端、教師端、學生端構成，具有實時授課和線上互動等功能。
該系統主要具體的功能有：
2.4.1 音視頻互動
在互動式授課系統中，雖然教師與學生身處異地，但感覺如同在一個課堂中，師生之間相互看得見、聽得著。從理論上講，虛擬課堂可以容納數以萬計的學生同時實時聽課。學生可以接收教師端的音視頻，教師可靈活控制學生的發言許可權。具有高品質的音視頻互動效果，使得課堂交流清晰流暢。
2.4.2 文字互動
提供師生線上文字互動的功能。利用此功能，教師能及時掌握學生的理解情況，並及時調整進度與教學安排；利用此功能，教師與學生可進行討論答疑，同學們之間也能進行簡單的切磋交流（見圖2-1）。
2.4.3 白板互動
同步傳送授課系統的白板的功能。
獨有的白板捕獲設備和技術，可實時捕獲教師在普通硬體白板上的板書，並迅速廣播到學生的計算機螢幕上，支持多人標註，使普通白板與網路課堂完美結合。還可同步傳送教師授課的視頻、音頻、電子板書、圖片等學習的資料。電子板書主要由PowerPoint、HTML、rtf等檔案組成，這些課件是教師在實時授課之前就準備好了的資料。
學生通過教學過程中教師授課的音、視頻資料與電子板書中的文字與圖片來理解課程內容仍然是不夠直觀的，而白板中的電子板書與教師的講解相結合，教學效果大大改善，學生更有一種身臨其境的感覺，老師的板書還能保持到每個學生計算機中，如同課堂筆記供學生隨時查閱、溫習（見圖2-2）。
2.4.4 課件共享
實時播放內容在媒體伺服器上存儲並備份，以便日後進行點播教學，實現課件共享。異步或同步共享各種格式的課件，並提供豐富的標註工具，支持多人標註。遠程授課的內容可以通過系統提供的會議錄播軟體錄製下來，上傳到校園網，供師生隨時隨地進行點播和學習。課程錄製和點播是該遠程教育系統為學校帶來的又一套用。所有遠程授課的內容，都可以通過系統提供的錄播軟體同步錄製下來，並在課後發布到網上，供學生下載。這樣一來，在課堂上學生可以更專心的聽講而不是一味抄板書，放學後學生更可以利用錄像進行複習和整理筆記（見圖2-3）。
2.4.5 電子舉手
學生可以隨時點擊電子舉手，教師可根據課堂情況決定是否讓學生提問題，以保證良好的課堂秩序。
2.4.6 線上測試
測試是教學中一個不可缺少的環節，好的試卷不僅能滿足學生鞏固知識的需要，還能幫助學生正確把握考試學習方向，提高複習質量。本模組涵蓋所有的常用題型。學生進行自我測試，老師可以遠程逐題講解（見圖2-4）。
2.4.7 線上答疑係統
學生如有疑問，可以隨時在答疑信箱中留言，老師可以同步或異步給予滿意的解答(見圖2-5)。
2.4.8 學生學習情況追蹤管理
學生可以查詢自己的成績，教師可以查詢所教學生的成績。可以隨時對教學效果進行跟蹤查詢。（見圖2-6）。
2.4.9 教師快速備課功能
多媒體課件的製作需要很大的投入，開發周期一般比較長。但是，對於同步授課而言，更需要由學科教師在教學過程中快速、及時地製作、合成和發布的功能，一個面向教師的網上備課環境能幫助教師提高網上授課的效率，並逐步擺脫信息技術的具體形式，而專注於研究這些技術與本學科教學的結合方式。信息技術的發展，電子設備在課堂上的使用，給教師的教學提出了更高的要求。教育手段和方法的更新是教學改革中的一項重要內容，而多媒體的套用突破了傳統教育手段和方法的束縛，大大增強了課堂的生動性和趣味性，激發了學生的學習積極性，整個教學活動呈現出全新的面貌。因此，能否恰當靈活的運用多媒體進行教學已成為衡量教師教學能力的一個重要指標。
教師進行備課工作，登錄檔案管理界面，在這裡可以進行檔案上傳、編輯、刪除、改名等操作，這些檔案是授課過程中所需要的（見圖2-7）。
各種試題的製作輕鬆快捷。常用的10多種題型滿足了各學科的基本需求；題乾內容可以是文本或超文本（可包含圖片和多媒體檔案）；專用的截圖工具滿足了數學公式、曲線圖、條狀圖或餅形圖等特殊形式的輸入要求，可以輕鬆截取所需要的圖片並加注。教師的勞動成果一次性沉澱，終身享用。這使老師們徹底告別了重複性勞動。數據安全可靠。題庫放在伺服器上的同時，老師的本地機可以備份，做到數據萬無一失。人機對話界面，操作簡單，無需培訓。圖2-7教師快速備課功能界面
2.5 IC授課系統功能模組一覽表（見表2-1）
表2-1 IC授課系統功能模組一覽表
| 功能模組 | 教師端 | 學生端 | 說明 | 備註 |
| 白板演講 | 是 | 是 | 老師展示課件，也可多人共享的電子白板，即寫即現。提供文檔共享和協同瀏覽，用戶通過可視方式，討論各種文檔形式的授課素材，如RTF、Excel、Powerpoint等。 | 實時 |
| 圖文交流 | 是 | 是 | 一對多、多對多、點對點多種交流模式任選。 | 實時 |
| 截取螢幕 | 是 | 否 | 全螢幕或部分截取圖片資料在白板中演示或直接在文本框裡顯示。 | 實時 |
| 電子畫筆 | 是 | 是 | 教師可在白板上進行圈點或文字注釋，學生可用畫筆回答問題。 | 實時 |
| 音視頻交流 | 是 | 是 | 發言權由老師控制，根據需要老師可以同時邀請五位學生做“嘉賓”與之進行語音或視頻交流。對不遵守課堂紀律的學生老師可以隨時“踢出”。 | 實時 |
| 預備講稿 | 是 | 否 | 老師可以隨時以RTF文檔的方式準備課件，然後放在白板上進行講解。 | |
| 課件列表 | 是 | 否 | 老師可將Powerpoint或word課件轉換成png、jpg或gif圖片格式存放在本地磁碟，講課時可以隨時調用。 | |
| 教師專欄 | 是 | 是 | 發布資料、瀏覽並下載資料。 | |
| 教學計畫 | 是 | 否 | 制定教學計畫 | |
| 題庫管理 | 是 | 否 | 題庫查詢、修改、添加、刪除；題庫可備份到本地磁碟以防數據丟失。 | |
| 答疑信箱 | 是 | 是 | 學生提問、作業；老師答疑、批改作業。 | |
| 成績錄入 | 是 | 否 | 教師錄入特約考試的成績 | |
| 我的成績 | 是 | 是 | 學生查詢自己的成績 | |
| 學生成績 | 是 | 是 | 老師查詢所教學生的成績 | |
| 模擬考試 | 是 | 是 | 集成了常用的10多種題型，供各科老師選用。 學生可以模擬考試，系統自動計分，然後核對答案。 | |
| 特約考試 | 是 | 是 | 老師可以隨機或定製生成標準試卷、答案、答題紙等。學生完成老師約定的考試並存入資料庫備查。 | |
| AV課件 | 是 | 是 | 老師製作多媒體課件，學生點播。 |
2.6 系統管理結構
2.6.1 IC雲課堂組織架構圖（見圖2-8）
圖2-8 IC雲課堂組織架構圖
組織結構圖說明：
IC雲課堂實行層級管理制度
IC雲課堂設有N個虛擬學院，每個虛擬學院下設N個專業帶頭人，每個專業帶頭人分管N個科組，而每個科組中有N個授課教師。
崗位職責：
院長：全面負責本學院的招生、教學管理工作，對復興教育網負責。
專業帶頭人：全面負責本專業的招生、教學管理工作，對學院負責。
科組長：全面負責本科目的招生、教學管理工作，對專業帶頭人負責。
教師：負責所教課程的招生以及教學任務，對科組長以及學生負責。
2.6.2教師教學模組圖與授課流程
教師教學模組圖（見圖2-9）
圖2-9 教師授課流程圖
授課流程
步驟一 教師登錄，教師需要輸入姓名與課程名稱，學生在進入學習後將會看到這些信息。
步驟二 設定課程板書。
步驟三 設定計算機螢幕的實時捕捉，學生將看到教師操作計算機的完整過程。實時視頻就是教師授課時用攝像頭所拍攝下來的錄像和實時的錄音。教師只要運行一個事先定義好的media編碼器程式，就可以實現捕捉自己的電腦桌面並傳送到遠程伺服器。
步驟四 教師進行備課工作，登錄檔案管理界面，在這裡可以進行檔案上傳、編輯、刪除、改名等操作，這些檔案是授課過程中所需要的。
2.6.3學生模組圖與學習流程
學生使用模組圖（見圖2-10）
圖2-10 學生學習流程圖
學習流程
步驟一 學生登錄，學生需要輸入自己的姓名和密碼，以便管理。
步驟二 學生登錄後，直接進入線上實時學習界面。學習界面分為四個區域，分別是實時視頻、教師準備的相關檔案列表、課程板書。
步驟三 學生可以看到實時的教師授課的視頻、音頻；教師操作的計算機桌面；教師在課前準備的資料檔案列表；電子板書。
步驟四 可以方便地瀏覽和下載教師上傳的授課檔案，且檔案格式相當靈活，文本及圖片可以直接打開瀏覽，如果是其他無法在瀏覽器直接打開的檔案，可以下載回本地機後再調用應用程式來打開，如教師授課用的word文檔或POWERPOINT文檔、布置的作業打包等。
步驟五 學生可以進入線上交流板塊開展師生間、學生間的文字交流。
總之，教育在世界上的很多地區尚未得到普及，即使是那些能夠普及的地區，往往也很難提供足夠充分的教育，靠以面授形式無法解決世界上60億人口的教育問題，因此迫切需要新的適用全球的學習模式和教學結構。IC授課系統就在這樣的背景之下應運而生的。我們相信，對世界上任何層次的教育，這種新的教育模式都將有很大的發展潛力。將在世界上任何一個學生，在任何地方、任何時刻都能夠高效地獲取要學的知識和技能。IC授課系統這種遠程教學的模式將成為未來最主要的傳授系統。
IC授課系統提供了網路視頻教學、視頻網路交流、網路答疑等功能，為學校集中管理教學、老師進行網路教學、學生通過網路學習提供了一個平台。對於學校而言，通過教學平台，大大方便了管理者對學校老師、專業、課程等管理。對於老師而言，大大增強了老師教學的靈活性，打破了傳統單調的教學模式，使老師可以通過教學平台隨時與學生保持溝通與交流。對於學生而言，通過教學平台可以及時獲取老師發布的作業公告、視頻資源等信息，並且可以隨時查看自己的個人信息，對學習中遇到的問題及時進行提問。所以“IC授課系統”的出現，無論對於學校管理、老師教學，還是對學生學習的幫助，都是傳統教學管理模式無法與之媲美的。因此，IC授課系統憑藉其卓越的性能，必將在未來教學工作中發揮不可替代的作用。
為了創造新的授課系統，我們無疑需要巨大的想像力和決心。我們需要新的理念，才能超越今天的學習狀況；我們需要勇氣和能力，才能開發出授課系統和學習資料並改革現有的教育結構。這種新的授課系統將極大的改善教學的條件，降低教學成本，並向所有人提供涵蓋一切領域的終身學習機會。系統已正式投入使用，並廣泛套用到遠程教學的眾多領域。
