教育是目前專業(yè)AV領域最炙手可熱的垂直行業(yè)，一方面國家對教育大力投入，一方面新型的教學模式催生了學校對現(xiàn)代化技術手段的需求。其中現(xiàn)在流行的協(xié)作技術能夠很大程度上幫助改善教學方法和工作流程，推動了互動、主動、探究式教學的實現(xiàn)。正如臺達電子教育協(xié)作解決方案事業(yè)處大中華區(qū)業(yè)務總監(jiān)蔡其金所言：“教育協(xié)作的終極目標就是改善現(xiàn)有的教學習慣，使學習成為一種樂趣，使教學實現(xiàn)無空間、無國界的資源共享。”
理解教育協(xié)作技術
在互聯(lián)+、智慧教室、慕課等大背景下，教育技術進入?yún)f(xié)作時代成為一種必然。快思聰亞洲中國區(qū)業(yè)務拓展經(jīng)理龐新海指出，過去，以硬件為主的應用模式相對簡單粗放，現(xiàn)在隨著客戶需求越來越刁鉆，市場進入精耕細作時期，大家開始挖掘軟硬件獨特的功能并結合到自己的方案中去，通過功能的組合發(fā)揮出更高功效，教室協(xié)作也由此慢慢發(fā)展演化而來。到現(xiàn)在協(xié)作已經(jīng)成為系統(tǒng)不可或缺的部分，所有廠商和業(yè)者都高度重視。
從應用角度來理解，教育協(xié)作系統(tǒng)涵蓋：本地教學的協(xié)作系統(tǒng)，即教學的最小單元——教室應用，教室內(nèi)部所有設備通過網(wǎng)絡、自動化連接到一起實現(xiàn)協(xié)作。再往上就是校內(nèi)協(xié)作系統(tǒng)，例如錄播、教室預定等，錄播表面看是教室內(nèi)應用，但一般也會和外部相連。范圍更廣的是校際間合作，比如遠程教學和多重互動課堂，是校際間的互動協(xié)作系統(tǒng)。范圍越大，復雜程度就會越高，首先會它會依賴小系統(tǒng)，同時要在小系統(tǒng)基礎上構建更復雜的應用。
從功能和技術角度理解，教育協(xié)作又包括：IT軟件平臺，這部分在過去很多時候都是
集成商在做，隨著廠商的介入和系統(tǒng)復雜性的提高，將來也會經(jīng)歷洗牌。另外一方面是傳統(tǒng)的硬件支撐，其中既有IT硬件，也有音視頻硬件。只有將軟件和硬件完美結合，才能打造高效的教室以及校園的協(xié)作系統(tǒng)。
設計高效實用教室協(xié)作系統(tǒng)
電子白板系統(tǒng)、投影交互系統(tǒng)、LED多媒體影音輔助交學播放系統(tǒng)、無紙教學等是目前常見的協(xié)作系統(tǒng)。
“協(xié)作技術應用已經(jīng)非常普遍，從百元消費級至幾萬元專業(yè)級都有。消費級一般包括電子白板、帶安卓系統(tǒng)的U盤和投影內(nèi)置的多平臺四分屏的屏幕鏡像。專業(yè)級不僅要有同屏，支持高清，還要提供云服務，如網(wǎng)絡會議和多個平臺的文件共享，并能在線歸檔講座記錄和實時的流媒體。協(xié)作系統(tǒng)應能讓教師提供安全的訪問給內(nèi)容和APP，最常應用的是，在課堂上通過QR二維掃碼，學生就可以立即下載演講內(nèi)容進行研究、分享，并能通過在線視頻會議和教師互動來拓展學習機會。”安瑪思公司高級售前工程師孫明介紹道。
“協(xié)作教學模式俗稱小隊教學，是一種主動學習的全新教學方法。由教師、實習教師和教學輔助人員組成教學小隊 (teaching team)集體研究并編訂教學工作計劃；學生則參與各種各樣的活動來學習他們的研究材料，包括閱讀、寫作、說話、傾聽和反饋。”孫明談到教育協(xié)作具體應用時表示，“在多媒體互動教學系統(tǒng)中，主要通過壓縮教師教學現(xiàn)場的視頻、音頻流結合同步瀏覽課件命令，形成教學資源流，利用網(wǎng)絡實時傳送到遠端學生的電腦上，學生可以及時通過舉手提問、共享教師端程序、文字交流等方式實現(xiàn)遠程互動教學。互動教學系統(tǒng)可運行在Internet、衛(wèi)星網(wǎng)、校園網(wǎng)、局域網(wǎng)，提供文字、音視頻、課件、電子白板、互動廣播教學的平臺。互動教學系統(tǒng)采用軟件即服務思想，使虛擬現(xiàn)實中的教室打破時空限制，讓異地師生通過音視頻實時交互，如同置身于同一課堂之中。多媒體教室系統(tǒng)，一般會由多媒體計算機、液晶投影機、數(shù)字視頻展示臺、中央控制系統(tǒng)、投影屏幕、音響設備等多種現(xiàn)代教學設備組成，還有燈光窗簾等環(huán)境控制。主要采用基于中央控制系統(tǒng)集成的方法，把整個多媒體演示教室的設備操作集成在一個平臺上完成，相比多媒體互動教學系統(tǒng)，偏‘硬’；隨著設備的日益IT化，也會充分使用‘+互聯(lián)網(wǎng)’技術。”
根據(jù)具體的教學方法和工作流，我們還可以再細分成三種設計思路：講師中心、講師中心與學生互動，以及學生中心。
講師中心：這種方式提供了一些可以自己獲取的選項。軟件選項可以讓使用者鏡像他們的設備到中央計算機。講師只需要購買軟件使用權， 將主機軟件安裝在學校教室的PC或他們自己的個人筆記本上。一旦啟動，軟件將允許講師使用教室Wi-Fi，無線演示自己設備上的內(nèi)容。這是針對基礎的無線演示很好的低成本解決方案，不需要堅持整個房間的AV系統(tǒng)。
講師中心及學生互動：這種方法拓展到讓學生能夠通過自己的個人設備瀏覽和參與到教學課程中。 這個解決方案經(jīng)常需要一些技術更新來有效實施，但是并不需要教室的整體更新。針對此，克萊默的VIA和Mersive Solstice等技術提供了工作流驅動協(xié)作技術選擇的完美實例。這類解決方案讓學生和講師連接到中心設備來分享和協(xié)作內(nèi)容。這將傳統(tǒng)課堂變成一個開放討論區(qū)。無論使用內(nèi)置Wi-Fi設備，或企業(yè)Wi-Fi，課堂都增加了更多的交互性，給講師更多的關于教學效果的反饋。
學生中心：在這種情境下，傳統(tǒng)教室的藩籬都被打破，構建出一個真正圓桌式協(xié)作環(huán)境，是主動學習的教室情境，激發(fā)學生投入于自己正在學習的內(nèi)容當中去。無線協(xié)作技術與IP視頻流媒體管理的使用，將實現(xiàn)更高效的主動學習環(huán)境。這種新型的主動學習環(huán)境會在每個學習小組桌面采用無線協(xié)作設備。學生小組通過他們的個人設備一起工作。每個無線設備的畫面都會有講師通過IP網(wǎng)絡監(jiān)控和管理。網(wǎng)絡成為矩陣切換、流媒體平臺和控制系統(tǒng)。講師能夠使用平板設備路由和管理來自每個無線設備。通過使用強大網(wǎng)絡上無線協(xié)作技術，主動學習教室可以發(fā)展形成，并提高效率和用戶工作流，并最終降低成本。
大數(shù)據(jù)也是現(xiàn)今教育協(xié)作的關鍵技術，龐新海指出，不管解決方案如何，數(shù)據(jù)整合、存儲、挖掘，最后到綜合性展現(xiàn)和管理必不可缺。基于IT的系統(tǒng)后臺，也必須是完善的IT、音視頻和控制結合的解決方案，因為客戶希望系統(tǒng)是融合而不是獨立的，一個電腦或者兩個電腦就可以管全校所有的系統(tǒng)。我們現(xiàn)在所做的就是打通這些孤島類的應用，做好最后一米的事情，這是協(xié)作的基礎。
“打造一個高效的教育協(xié)作系統(tǒng)還需要考慮：穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡基礎建設，比如足夠的連接帶寬；強大的云服務對網(wǎng)絡會議和文件共享的保障；低廉的服務費用（高質(zhì)量的音視頻在線傳輸和共享能對所有平臺相同，如基于蘋果的平臺封閉性強，會產(chǎn)生費用；安卓平臺國外暢通無阻，國內(nèi)要修改Root權限）；協(xié)作硬件即插即用，如用USB接攝像頭和DSP混音設備即可召開高清視頻會議。”孫明補充道。
以用戶需求為本
并非所有的教室環(huán)境都需要最新和最好的技術來實現(xiàn)全面的功能。所以，當試圖圍繞市場上最佳技術設計一個系統(tǒng)的時候，先后退一步，圍繞實際用戶需求設計解決方案，因為最終定義系統(tǒng)成功的是：終端用戶。我們需要看到，即便都是教育應用，從幼兒教育到高等院校，再到專業(yè)培訓，需求也不盡相同。
據(jù)龐新海介紹，幼兒教育對于互動特別關注，相對而言，設備是否高端、音視頻的質(zhì)量高低是其次。K12即普教，最大特點就是標準化教學，對于智慧教室、互聯(lián)網(wǎng)的大量部署應用是非常重視的。除了平臺部署以外，綜合管理也非常重要。
“交互式電子白板和超短焦投影機正在成為普教課堂的標準配置，加上跨平臺的屏幕鏡像無線硬件消費化，原本較簡單的中控集成這些硬件就可以在有限的預算內(nèi)實現(xiàn)AV控制加協(xié)作的功能。由于每個教室設備設置并不復雜，很多的協(xié)作功能，主要通過的電子白板和無線同屏軟件就可以實現(xiàn)。”孫明指出。
蔡其金認為由于教學資源的不同，普教系統(tǒng)在規(guī)劃及設計上，通常會由上級單位統(tǒng)一分配，統(tǒng)一采購，所以需求相對保守、傳統(tǒng)，在使用上也比較混亂，技術對教學的幫助上較難完全符合實際的應用層面需求。相對來說，高校及一些技術學院，資源較為自由，為了爭取好的生源，在教學上積極開創(chuàng)更先進、更符合課堂教學需要的應用，會大膽采用新的技術和方案，所以在協(xié)作系統(tǒng)需求方面層次更高，更靈活，師、生互動性更強……
高校的信號源選擇跟多，需要專業(yè)級AV信號傳輸，如在醫(yī)學院在線教學，需要的是高清甚至4K的無延時圖像；未來的AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）也對音視頻提出更高要求。孫明在談及高校應用的專業(yè)性時表示，多媒體教室除了協(xié)作教學外，又要兼顧會議系統(tǒng)功能，那么PTZ攝像頭、擴聲系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)相關的設備都會有所增加。設備的復雜性需要一個基于C/S的平臺對高教所有的AV資產(chǎn)管理和調(diào)度。
高校協(xié)作應用相對復雜，因環(huán)境以及教室的多樣性會更注重物聯(lián)網(wǎng)和多媒體應用，對校園綜合管理能力、遠程以及所有設備協(xié)同聯(lián)動要求比較高。龐新海就此舉了一個實例：“我們在做校園節(jié)能的時候發(fā)現(xiàn)，僅在某些教室做節(jié)能，按照人員使用分區(qū)進行開關燈還不夠，必須和實際使用相結合。例如，不能把開放的自習教室當作普通的教學教室來管理，我們需要設定一個閾值，當自習教室達到一定的人數(shù)，如60%或80%坐滿，就會自動開放下一個教室，這樣才會更節(jié)能高效。”
職業(yè)教育、專有領域的教育（如MBA、醫(yī)療或其他行業(yè)的培訓機構），側重點更不一樣，龐新海指出，例如我們看到的中外合資的商學院，會特別注重資源管理平臺、資源管理與節(jié)能，同時對于翻轉課堂的要求比較高，這一類更多是互動性的，而這與幼兒的互動又有所不同。醫(yī)療培訓機構有大量的遠程手術示教，對于遠程示教和翻轉課堂的要求非常高。
“所謂真正地理解用戶需求，就是了解其業(yè)務開展過程中有哪些難點和痛點。需要和業(yè)務層面做比較深的溝通，實現(xiàn)技術和業(yè)務層面的雙向滲透。舉個例子，我們在做醫(yī)教行業(yè)應用時，原以為最重要的可靠性，但是當我們和客戶深入溝通后，發(fā)現(xiàn)并不是這樣，他們需要的首先是防水，因為所有醫(yī)教過程都需要消毒，所以設備首先要防水。很多時候，協(xié)作、自動化是相對的，系統(tǒng)太過自動，使用者會感覺被控制，我們最終要達到的目標就是要讓使用者察覺不到系統(tǒng)的存在，全身投入自身業(yè)務。”龐新海補充道。
快速發(fā)展的教育協(xié)作市場
教育領域對協(xié)作技術的渴求，引發(fā)市場追捧，廠家紛紛推出各具特色的解決方案。蔡其金指出市場上的協(xié)作系統(tǒng)非常多元化，可謂百家爭鳴，但還沒有一家可以完全滿足教育應用。高端、中端、低端產(chǎn)品層出不窮，讓教育采購人員眼花瞭亂。長遠來看，隨著國內(nèi)教育系統(tǒng)逐漸完善，在國家教育政策方針引導下，整體方向是發(fā)展更簡單的操作系統(tǒng)、更強的多操作系統(tǒng)、移動設備整合、無空間限制，教學資源整合，加入3D、VR、AR等多樣化應用。臺達電子教育事業(yè)方案解決處，在全球教育領先國家都有專門的研究單位，可謂走在業(yè)界的研究前端，集各國先進教育理念，整合科技與教育的矛盾和人性需求，設計方案，在美國、意大利、德國、臺灣等地獲得很大的成功，能夠吸引學生在課堂上專心學習。我們的獨特之處就是：不是在賣一個設備給學校，而是要用科技去改善現(xiàn)有的教育環(huán)境，創(chuàng)新教學思維，使廣大學子在課堂上友善用腦，加強學生和老師互動、學生和學生之間的互動、學校和學校（國內(nèi)外）的互動，未來課堂不一定在學校，教師可以在任何地方對學生上課。任何資源可以在任何時間，任何地點分享到課堂。
龐新海也認為雖然中國在教育協(xié)作方面起步不算早，一直在追歐美的趨勢，但是我們國內(nèi)教育市場體量非常龐大，發(fā)展快速，相關基礎技術也在突飛猛進，現(xiàn)在我們所有在推的教育類解決方案都會重點增加協(xié)作這一塊。快思聰在很多區(qū)域的第一個項目都是基于教育的，我們有很多的案例和解決方案，在平臺化的經(jīng)驗和穩(wěn)定性上，有很大優(yōu)勢。我們一直堅持開放協(xié)議，好處就是既能兼容更多的設備，更頂層的設備軟件對我們的接入也很方便。讓很多客戶以為是設想的東西，在我們這個架構上能夠輕松實現(xiàn)。另外一個是可定制性，我們提供的解決方案，都可以成為第三方集成的完美工具，例如過去像霍尼韋爾、江森自控這樣的企業(yè)和我們不是一個行業(yè)，現(xiàn)在我們已經(jīng)打通了其中的壁壘。
面對教育特別是高教，安瑪思為從研討室到多功能報告廳，提供一體化和專業(yè)的協(xié)作解決方案。孫明指出，安瑪思的RMS(資源管理系統(tǒng))作為企業(yè)調(diào)度程序，有全面的房間日程管理，幫助學生和教師通過觸控面板、二維碼、郵件預定教室，分配教室的設施資源。無論在校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，學校管理人員即可在線遠程管理設備和資產(chǎn)，被集中管理和監(jiān)控的設備可以是AV設備、燈光、空調(diào)以及其它校園建筑的功能。互動型的教室中AV的切換和分配，將所有的信號資源(包含用戶自帶BYOD設備)以最佳分辨率在不同顯示設備相匹配地顯示和路由。ENZO協(xié)作和會議系統(tǒng)除了含有屏幕鏡像的無線設備演示設備以外，還提供基于云的網(wǎng)絡會議和文件共享服務。安瑪思的NX中控系統(tǒng)本來就用DVX演示一體機、DGX插卡式混合矩陣完成大型互動教室的AV信號處理和分配，具有傳統(tǒng)的專業(yè)優(yōu)勢；基于交換機的網(wǎng)絡化AV解決方案，用SVSI編碼器和解碼器把音視頻信號變成交換機數(shù)據(jù)，將流媒體、聲音、畫面清新度可達4K視頻傳送到本地及網(wǎng)絡任何一端的顯示設備上。
互動教室的視頻拓撲結構