课题申报书基于抠像技术的虚拟教学场景合成系统的设计与开发Word格式文档下载.docx

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信息技术

研究类型：

预期研究成果：

立项号：

课题设计论证

研究现状：

（一）视频制作技术应用现状

国内微课制作技术实践研究方面，主要有以下二两个方面：

（1）视频素材的设计与制作，如广东省电化教育馆的王彩论述了课堂教学视频案例的设计与制作，系统探讨了教学视频案例的研制

（2）教学视频案例系统的设计与应用研究，如李文昊等人在分析现有课堂视频案例以及应用方式的基础上，设计出一种教学活动本体模型，并基于该模型实现了一种智能教学视频案例系统。

相对内国来说，国外微课研究开展较早。

“微课程”（Microlecture）一词最早出现在国外，20世纪90年代后，美国北衣阿华大学McGrew最早提出了60秒课程设计，也可称为短期或单元。

以微课程（Minicourse、Microlecture、Microlesson）为关键词，从EBSCO外文期刊数据库中共检索出上千篇的相关献，但是对于微课程分析也大多停留在理论以及模式分析、在线课程的开发和应用方面，相对于国内而言，国外相关“微课程”的研究起步较早，发展比国内成熟很多，但未发现针对抠像技术运用于微课程制作的研究。

（二）抠像技术应用现状

抠像技术是从早期电视制作中得来的。

英文称作“Key”，意思是吸取画面中的某一种颜色作为透明色，将它从画面中抠去，从而使背景透出来，形成二层画面的叠加合成，形成神奇的艺术效果。

随着科技的发展，目前抠像技术已广泛运用与电影及商业广告制作领域。

这一技术不仅极大拓展的创作者的艺术想象空间，更大大增加了影片的艺术感染力。

然而抠像技术需要昂贵的硬件设备及软件使用技术的支撑。

目前这一技术基本只被专业视频制作人员掌握并使用。

在微课制作领域还很少被使用。

普通教师，特别是广大中小学教师更是鲜有机会运用这一技术用与微课制作。

本课题研究致力与运用中小学现有的设备搭建一套简单易用，成本低廉的微课视频抠像系统，让非专业教师经过简单学习就能掌握运用抠像技术制作微课的技巧，从而提高微课视频的质量及教学效果，是一项非常有价值的研究。

选题意义及研究价值：

（一）选题意义

随着手持移动数码产品和无线网络的普及,基于“微课”的远程学习和在线学习已经越来越普及。

在这种模式下，微课传达内容的有效性便成了教学成效的关键。

而这种有效性在很大程度上取决与微课知识点的展现形式，也就是微课的制作方法及制作水平，目前流行的微课制作方法主要有两种：

传统拍摄工具拍摄及录屏软件录制。

这两种制作方法制作的微课只是稍加设计的教学内容“数字信息化”，并没有能够充分的利用视频技术使教学内容形象化和直接化。

把抠像技术引入微课制作领域能够使教师不在局限与在课堂上教学，教师能够根据自己的课程性质或者教学需要选择相应的虚拟教学空间，这样就能够大大拓展教师的教学场景及教学流程的动画展现，从而提高视频教学的效果。

（二）研究价值

1.实现动态抠像一键生成，降低微课制作技术门槛

本课题就试图从教学实践需求出发，简化烦琐的硬件配置、严格的录制环境和灯光要求，采用开放式、插件式的整体架构理念，设计一套高效易用的虚拟抠像流程，用户只需按步操作就能实现抠像技术。

2.建设虚拟场景库，实现智能合成，扩展教师教学空间

本课题研究为教师提供了一套完整的虚拟场景库，拥有近20套完整的适合中小学课堂的三维和二维虚拟空间模型。

教师可以根据自己的教学内容选择合适的场景，有助于拓展教师的教学环境，帮助教师教学意图的实现。

3.硬件系统配置标准化设计，使教师及学校能够轻松搭建抠像系统

对整个抠像流程的硬件提供一个标准化具体的设计，对硬件的组成、参数及搭建建立科学的模型及固定方案，并配有详细的设备参数说明。

使用者能够轻松搭建经济高效地虚拟教学场景合成硬件系统。

研究目标：

本研究将设计一套基于抠像的虚拟教学场景合成系统。

实现简单高效的视频色键抠像及虚拟课堂合成功能。

并将此系统运用与普通中小学教师的微课视频制作中，拓展教师教学设计的思路，提高微课视频的制作水平。

最终提高学生微课的学习效率和学习效果。

研究内容：

为实现上诉目标，本研究的主要内容包括以下几个方面：

1.相关理论研究

理论研究主要包括微课的概念、特征、分类，虚拟抠像技术的概念、结构、分类。

以学习者为中心的学习规律分析，学习支持相关理论。

2.设计虚拟教学场景合成系统解决方案和开发流程，配置流程各功能模块

根据需求，设计虚拟教学场景合成系统模型，并构件系统各模块工作流程。

最后提出流程运用策略和建议。

3.抠像集成模块及合成模块心功能的设计，主要包括以下三个模块及功能

（1）基于传统色键的绿幕抠像台的设计

制定统一的抠像幕布背景搭建标准及灯光系统的布置（包括绿幕的尺寸，颜色及灯光的色温布置等）。

用标准化的流程来设计一套低成本的虚拟抠像演播室。

（2）抠像模块的设计

通过软件的特定算法及多种抠像工具的整合。

设计出一套整合的高效抠像流程。

把复杂的传统色键抠像参数调整整合成简单的程序指令。

使普通教师无需学习就能轻松实现虚拟抠像。

（3）虚拟场景合成系统功能设计

虚拟场景库的建设，针对中小学课程制作一套标准化的虚拟三维场景库及教学道具模型库（三维场景不少于20个，教学道具模型不少于50个），使使用者用最简单的指令完成场景元素调用，实现虚拟教学场景的合成。

4..将虚拟抠像流程应用于课程制作及教学中 

在金华职业技术学院师范学院小学教育专业教师中进行全面的调试使用，收集教师反馈意见，结合对教师的培训，对教师在使用中的问题进行分析，并在此过程中进一步修改和完善流程。

创新之处：

本课题有两大创新点，分别如下：

（1）抠像及虚拟场景合成技术在商业应用上已趋于成熟，但在教学领域，尚未有针对该技术与课程建设融合的研究，因此将专业影视技术应用与视频课程建设相结合是本研究的一大创新点。

（2）虚拟场景库建设，引导教师拓展教学环境及思路。

即通过技术的简化来使教师摆脱技术壁垒的束缚。

从而拓展教师的教学设计及教学形式，也是本课题的另一大创新点。

研究思路：

本研究主要从两方面开展研究，首先对需求进行可行性和必要性分析，了解到目前教师在微课制作中的技术瓶颈，虽然很多微课制作软件及录屏软件能够完成课程制作，但这种微课只是课堂教学实录的翻版，并没有能够充分利用视频教学的多媒体性及生动性，基于此提出设计虚拟教学场景合成系统构想；

其次是进行系统的流程设计及核心功能的调试，将系统投入到金华职业技术学院师范学院使用，验证系统功能结构的科学性与适应性，同时收集系统实际使用时存在的具体问题，然后再进行二次设计和完善，从而设计功能结构更科学、适应性更强的虚拟教学场景合成系统。

研究方法：

本研究主要采用了文献法、问卷调查法、访谈法和实验法。

（一）文献法

以微课、抠像为关键词，在cnki中进行精确检索，检索到从1999-2015年文献，剔除无关文献后，对微课开发及抠像系统相关文献进行了分析归纳，了解到微课及微课制作技术发展的历程，以及现在抠像虚拟技术在课程制作上开始被应用。

（二）问卷调查法、访谈法

对30个老师分别进行问卷调查和访谈，了解目前其视频课程制作情况，根据老师反馈对本抠像系统开发的可行性、必要性和主要功能需求分析。

了解教师试用本技术后的认同度、有效性等方面的基本情况。

（三）实验法

在设计开发过程中，按照问题定义、需求分析、可行性分析来展开流程设计。

通过反复试验及教师实际运用反馈，不断提出问题，解决问题。

技术路线和实施步骤:

1.调研阶段

了解教师微课制作的现状以及教师在制作微课时遇到的问题及技术瓶颈。

根据教师的反馈分析其需求，以证实本研究的必要性和可行性，得出系统搭建的主要功能。

2.设计开发

根据教师用户需求，提出虚拟教学场景合成系统的解决方案和开发模型，设计并实现抠像系统的功能模块，设计一个集视频抠像、合成、模型库为一体的一键微课视频制作流程。

3.应用及反馈

系统试用调试，对教师进行简单培训。

教师自主运用虚拟教学场景合成系统进行微课制作。

在试用过程中发现问题，完善系统。

4.总结系统应用情况，撰写总结报告

课题可行性分析

已取得的相关研究成果和主要参考文献：

1.论文

（1）影视调色流程及冷暖色调运用浅析[J].数字化用户,2014,（19）.

（2）逆向思维在影视后期制作中的指导作用[J].西部广播电视,2015,（10）.

（3）电影《功夫熊猫》精美制作与文化融合特色研究[J].大众文艺,2016,（9）.

（4）Captivate在多媒体课件制作教学中的应用研究[J].软件导刊,2014.（07）

（5）移动学习是现代教育技术发展的新方向[J].中国电化教育.2005,（9）

（6）多媒体技术在教学中应用的反思[J].长春师范学院学报.2004（23）

2.课题

（1）主持金华市社会科学联合会项目《影视艺术与技艺在微课制作中的应用》

（2）主持浙江省高职高专文化教育传媒类专业教学指导委员会课题《媒介网络公开课建设与高职媒介素质培养》

（3）参与2013年主持全国教育信息技术研究“十二五”规划课题《基于视频标注的师范生教学技能研训案例系统的设计与开发》（课题编号：

136241218）

3.竞赛获奖

（1）2015年高校（高职高专）微课教学比赛全国优秀奖

（2）浙江省第十一届大学生多媒体设计竞赛二等奖

（3）浙江省第十四届大学生多媒体设计竞赛一等奖

参考文献：

刘月娟.基于微课制作技术的分类研究[J],信息技术与信息化,2015年.

刘纯静,马燕.基于微信的微课程资源设计[J],高教数字校园,2016年.

蒋争艳.探讨在大数据背景下高职院校教师如何进行微课制作[J],教育教学论坛,2016年.

易兰英.微课制作及其在教学中的应用[J],软件导刊,2014年.

孟翔.用户体验视角下的微课“美观性”视听设计研究[J],艺术科技,2016年.

林雪涛，韩鹏.“技术－艺术”微课制作的融合与突破[J],教学与管理,2014年.

主要参加者的学术背景和研究经验、组成结构：

姓名 

单位 

出生年月 

职务 

职称 

专长

刘珍芳 

金华职业技术学院 

1967.01 

教师 

教授 

教育技术应用

黄大亮 

1958.12 

副教授 

媒体资源制作

陈丽敏 

1985.07 

助教 

软件开发

完成课题的保障条件：

1.本人及所在的传媒文化工作室团队近3年来制作了近3000课时的视频教学录像及微课程制作，对在线视频课程的制作有着丰富的经验，同时课题成员各专业老师有丰富的教学经验，且取得了一定的教学成果。

2.申请者具有较强的研发能力及视频制作能力，先后制作了多了微课作品在国内及省内获奖，申请者和参与课题研究的其他成员为均为金华职业技术学院各专业骨干教师，具有很好的专业素质，具备较强的科研能力。

3.依托专业心一流的软硬件设备和系统开发环境，进行课题项目的设计、调试以及效果的分析，保证项目地顺利进行。

4.课题负责人所在的金华职业技术学院对微课程的建设相当重视，给予政策及设备支持，保障课题的顺利进行。

研究时间：

确定选题：

2016年4月-5月

文献资料查阅与整理：

2016年6月-7月

调查问卷及访谈：

2016年8月-9月

系统设计：

2016年10月-2017年1月

系统平台试用及改善：

2017年2月-2017年6月

撰写论文并发表：

2017年2月-2014年6月

结题：

2014年7月

预期研究成果