Lightboard在线教学开发与应用

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摘要：随着教师出镜在网络课程中获得日益普遍的使用，学生对影响他们的注意状况和学习效果、显著增强沉浸感以及师生的互动性也提出了更高的要求。为解决目前广泛使用的PPT、手写板和高拍仪在表现力和呈现内容的趣味性等方面不足的问题，以设计开发lightboard（灯板）促进学生在线学习投入、提升在线学习成效为目标，使教师在面对相机时，自然地画出清晰可见的草图和方程式，在灯板上叠加图片、视频或幻灯片，并直接在这些图片上写字，从而显著吸引学生的注意力、提升其学习临场感，拉近师生之间的距离；同时，更形象、更多样化、更系统地呈现出知识架构，帮助学生掌握晦涩难懂的抽象理论，激发他们的学习兴趣，促进他们对知识点的理解和对知识体系的建构。

关键词：在线教学；LightBoard；教师出镜

一、引言

2019年底，突如其来的新冠肺炎疫情严重扰乱了人们正常的生活节奏，为保护公众健康，将企业、大专院校等人流密集地点大量关停。而在新学期开启之时，大专院校学生也不能回学校上课，我国教育体系受到前所未有的影响。针对学生无法如期归校的困难，教育部提出了“停课不停学”的倡议，并发布了《教育部关于2020年春季学期延期开学的通知》，鼓励各学校在地方政府的引导下，积极地运用平台进行在线教学，力求实现“停课不停学”。居家自习与线上学习已成常态，在这个背景之下的停课不停学，蕴含着不同于常规意义上的教与学的规则，一旦学校将线下的课程直接地搬到线上，广大师生都会产生各种不适应的问题。所以需要抓住线上教育的优势与规律，并逐步地将传统学科知识与现代线上教学模式有机地融合起来，才能获得最佳的教学效果。

二、在线教学的研究现状及需要解决的问题

在线教学其实由来已久，最早可追溯到1922年。纽约大学自设广播电台，学生在家听广播+阅读教材，并把作业寄回学校打分。直到20世纪90年代初，美国将在线教学纳入学历教育，在线教学开始快速发展。此后20年来，美国网络高等教育蓬勃发展，到2009年底，全美近90%的高校开设了网络课程，一些常春藤学校如哈佛大学、斯坦福大学、哥伦比亚大学等也向在校生开设了网络课程，网络教育逐步进入美国高等教育的主流。在线教学的概念在20世纪90年代初就已被引入我国学术界。在线教学发展至今已有20余年。进入21世纪后，伴随着科技的迅猛发展，特别是近几年受疫情的影响，在线教学也进入了全新的发展时期，当前在线教学大致包括三种典型模式，即基于在线课程的异步教学、基于教师直播的同步教学和基于虚拟课堂的临场教学，而临场教学是在线教学最难实现的。对于临场教学和教师人物形象在教学录像中产生的效应，绝大多数学者都从学生的视角出发，探究了教师人物形象是否出镜及其对学习者掌握流程和结果的深远影响。国外研究者Kizilcec等人采用长时间跟踪观察的方式，对在线学习者的学习风格开展了调查，认为大约60%的MOOC网站平台学习者更偏向于观看有教师展示内容的教学录像（Kizilcec，2015）。试验结果表明，如果学习者普遍认为有教师形象呈现的课堂内容更为生动有趣、值得分享，则继续教学的可行性就更高。尤其是当学习者被要求挑选一个最符合自身需要的教学类型时，超过70%的学习者选择了有教师提供的教学视频形式。尽管在目前，图像和声音处理技术的发展（视频美颜、虚拟卡通形象、变声技术等的出现）丰富了老师出镜的方法，但是，经过对大量老师出镜视频案例的剖析，发现其缺乏与学生的交流，而且老师的目光始终盯着操作台的教材，板书时不能正面授课、不方便录视频。此外，目前拍摄黑板授课视频通常要经过大量的后期制作剪辑，将教师对摄像机讲话的视频与图片结合起来，以说明材料，这种方法虽然效果很好但是整个过程非常复杂、费时，对信息化技术的要求也很高。而且，在教学的时候，教师不得不用手来指出方程式中的术语，用手来辅助说明动态图表，无法实时板书，失去了教学临场感，师生之间也显得极为疏离。特别是高职的“经济学”课程，本身理论知识比较多，还涉及很多公式和计算，相对来说比较晦涩难懂，在在线教学中突破难点痛点是我们使用LightBoard的最重要的契机。

三、关于Lightboard的研究与实践

（一）Lightboard的起源

LightBoard中文译作“灯板”，是美国西北大学的一种开源硬件，它由一整块玻璃构成，底部的LED灯光，可以点亮整个玻璃，当在玻璃上写字时，文章或图形也可以很清晰地显示出来，叠加成PPT或者视频，达到实时演示效果。昆山登云科技职业学院的信息化教学团队根据相关网站提供的图纸和技术指导，进行项目实践，致力于服务全校的微课和在线课程建设（见图1）。以“Lightboard”为关键词，查询中国知网的数据库时发现并没有相关文章，可见对于LightBoard在在线教学教师出镜中的应用还亟待研究。

（二）Lightboard的实践

在明确在线教学中教师出镜形式对学生学习成效的影响的基础上，确定其基本结构和组成部分以及各部分的主要功能，确定lightboard的整体设计方案（见图2）。

（三）Lightboard在在线教学中的实践与创新

美国普洛威顿斯学院的物理学助理教授LynneM.Lawson使用两台灯板设备进行翻转课堂实践，并且进行课程直播和在线课程建设，受到学生的好评。爱尔兰的都柏林大学的研究团队发现，学术界的同行需要一种技术来捕捉手写内容，同时保持学生在课堂上的参与度，这对那些来自定量学科的学者尤其重要，如会计学、金融学和管理信息学，他们在课堂上为学生创造了大量手抄内容，经过对比实验，发现确实提高了学生的成绩。巴黎圣母院的帕里斯教授多年来一直在利用一个灯板来创建常青的视频，以帮助他的有机化学学生。他制作视频，总结和提供有机化学的概念的例子，将难以通过在一个单一的课堂讲述的内容综合呈现出来。当涉及如有机化学这样具有挑战性的课题时，师生都认为用灯板制作补充材料更有帮助。国内使用灯板做在线课程和直播的案例不多，昆山登云科技职业学院的项目小组以“经济学”课程中的“边际效用”为例，开发基于Lightboard的教师出镜式微视频并应用于在线教学。微课曾得到校级微课大赛二级奖、国家级课堂教学大赛一级奖，并且在实际在线教学中使用。该课程在实际拍摄时，教师使用荧光笔在灯板上直接板书，既保证了正面出镜，又将知识点进行分享。针对该课程的学生问卷调查也发现，学生对这种形式的教师出镜认可度较高。2020年9月的网课期间，在昆山登云科技职业学院的市场营销专业的“经济学”课程中，由方老师作为课程组负责人进行的网课录制中，分别采用两种方式呈现最终的微课效果，第一组是使用Lightboard进行拍摄，第二组采用传统的绿幕抠像叠加PPT的方式，分别拍摄时长约7分钟的短片，讲解“边际效用”知识点。从拍摄时间和剪辑时间上对比，使用Lightboard更接近传统教学，因此更加节约时间。而对比两段视频在相同班级的观看情况，第一组的完播率和点赞评论数明显高于第二组。从调查问卷中也反映出，学生对第一组的微课接受度更高。通过作业检查知识点的掌握情况，发现观看第一组微课的学生的平均成绩高出第二组12分（百分制）。从该教学案例及其实践结果可以看出，基于Lightboard进行的在线教学能够显著增强学生的学习效果，提升教师对在线教学的信息获取和优化教学环节的能力，在一定程度上解决了在线教学忽视学生渴望情感互动的需求的问题，能够通过板书的形式帮助学生构建自己的知识体系。从研究视角来看，首次从Lightboard的角度展开在线教学教师出镜的设计、开发与应用研究;从研究内容和过程上看，将Lightboard与在线教学教师出镜相结合，提供了Lightboard与在线教学深度融合的实证研究，解决教师出镜教学过程中教师无法在板书时正面授课等难点痛点；从硬软件使用上看，教师出镜式视频开发硬软件上的补充：从登云学院的Lightboard项目实践出发，通过项目的硬件以及OBS、镜像和合成软件的研发，弥补传统在线教学教师出镜的不足，填补相关硬软件开发的空白。

四、Lightboard项目反思与改进对策

（一）使用Lightboard是为了解决教学重难点而不是唯技术

形式是服务于教学内容的，而教学手段又是为教学目标服务的，在课堂教学中，有些老师会借用Lightboard来辅助教学，甚至是不管教学内容的一刀切。这表明使用信息技术手段越来越简单化，但在有的课例中则显然不那么合适。教师应认真准备，选择适宜的课程，用Lightboard处理课堂问题。忌“滥用”，因为不管上什么课都使用Lightboard进行课堂教学，非但不会增强课堂效果，反而会加大老师的工作量，对于学习者来说，只会延长自身的复习时间，同时学习能力也并没有得到提升。以“成为小企业主”课程为例，区别于“经济学”课程，该课程的主要内容是指导学生创新创业，需要板书的设计并不多，传统的PPT授课方式反而是更恰当的。

（二）针对Lightboard的特性设置互动

在教学实践中还发现，在直播教学的互动上，Lightboard仍然没有办法找到更好的方案。因为时空的割裂，师生的互动效果、实时的教学评价都会受到限制。教师出镜的同时，如何拉近与学生的距离，增强教学效果也是重要的研究课题。在“经济学”课程在线实践中，本项目利用Lightboard的特点，能够让学生随时评论。而通常大多数学校都喜欢在信息区实时发出的评论弹幕，如果有疑问和建议，也能够根据教师的讲课内容做出评论。教师及时有效地回答了学生的问题，一方面有助于缓和课堂气氛，另一方面有助于使他们集中注意力。教师在出了简短的选择题之后，学生就应在消息部分作答。然后教师再根据学生的整体选择情况进行说明，实现双向互动和实时评价反馈。

（三）Lightboard和实际教学管理的融合

实训活动或课程在网络教学的顺利实施，尤其是实训操作训练的实施，往往需要一些必须具备的基本条件，如满足学校硬件要求的PC终端、固定的教学网络、可供使用的虚拟实训室、学生实际操作所用材料等。从在线教学的角度来看，老师在实施网络课程时，能对学校的教学条件做摸底，并帮助老师解决学生的问题或针对学生的实际状况，适当调整课程教学方法，学生因为疫情和直播条件有限造成的不能按时完成学业的个案就能减少。“经济学”的项目实践始终没有设计出特别好的在线教学模式，而课堂管理系统的主要目标是服务于受疫情影响的师生，高校更需为老师带来更加贴心化的咨询服务，如由同济大学系统工程实践中心进行的在线直播平台测试优质实验类教学资源供给、老师音频录音帮助、在线教学测试、试播分析与反馈咨询服务、实播技术支持咨询服务等，既保证了实验类教学的有序进行，也为老师解决了教学的后顾之忧，而Lightboard则是实现通过课堂管理系统服务于老师在线课堂的有益尝试，需要持续改进，在实训环节上更适应教育教学的需要。五、结语本研究项目利用Lightboard的正面授课、流畅板书、课件悬浮显示、手势交互等功能，为一线教师在线教学提供参考借鉴和帮助，提高其微课设计、直播课堂组织的效率及质量，对相关的科研和教学活动具有推进的作用，也顺应时代赋予的个性化学习、自主学习、探究学习、终身学习的特点。

参考文献：

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[4]查亚军.浅析网络新技术对教师教学方式转变的影响[J].科教文汇，2018（4）：31-32.

作者：田磊