微格教学(Microteaching)最早由美国斯坦福大学D.Allen和他的同事A.Eve在1963年开发建立的，他们对传统的教学技能培训方式进行了改造，运用录音、录像等传统电教设备，系统训练教师的教学技能,使教师的教学技能得到快速提高。40多年来，微格教学系统已经成为教师教育中重要的实践环节,但在多媒体计算机技术、网络技术飞速发展的今天,传统的微格教学系统在应用上已经出现了一些缺陷和不足，我们以信息论和控制论为理论指导，研究如何将多媒体计算机、网络等现代信息技术融入传统的微格教学系统中，从而提升、改造传统微格教学系统，建立一种融入现代信息技术的新型微格教学系统。
一、传统微格教学系统的缺陷和不足
1、微格教学系统及特点
微格教学是一个有控制的教学实验系统，它是建立在教学理论、视听理论和技术的基础上，运用现代教学理论和电教技术，系统地训练师范生和在职教师掌握和提高教学技能的一种培训方法。在微格教学中，为达到优化教学的目的，对在职教师和师范生的教学行为进行分析和研究，确定不同的教学技能，然后分别进行学习和训练，当每一个技能都掌握以后，再把他们组合起来，形成教师的整体教学能力。这也正是把Microteaching翻译为“微格教学”的思想，微格教学的“格”，既强调分解研究，建立标准，也强调综合应用，整体优化。
微格教学系统特点：就是提炼教学流程中的若干关键环节，采用摄录像进行局部的(微)定格的(格)研究的一个有控制的实习系统，它使实习人员能集中解决某一特定的教学行为，或在有控制的条件下进行学习，并能将课堂信息及时反馈给上课人员，既学习有关理论，也探讨具体操作，从而获得完整的认识，以提高在职教师和师范生的教学能力及课堂教学质量。
2、传统微格教学系统的缺陷和不足
传统的微格教学系统，是通过微格实验室内架上摄像机进行摄像，并利用电视监视，录像带记录、复制，在课后根据录像带资料与试讲人一起分析、学习试讲内容，纠正其错误和不良习惯，以提高试讲人的授课水平和心理素质。此系统的缺陷和不足是：（1）采用的模拟摄像机清晰度较差造成课堂教学的成品带质量差，不利于受训人员在课后的对自己的教态、语态、板书进行细致的分析。（2）不能及时反馈教学效果。受训人员在进行微格教学的角色扮演后，反馈过程进入了重要阶段，但受训人员和教学管理人员只能通过成品带进行相互研讨、对比,不能将角色扮演者的课堂表现进行及时反馈，不方便专家随时、随地评课。（3）传统的微格教室是靠安装在教室前后的摄像机进行摄像的，不能随意调节摄像机的焦距、高低位置、画面大小，不能对教室内的教学全过程从不同方位进行监控、录像。（4）传播速度慢，编辑录像带需要时间长且录制效果差。（5）由于录像机的功能限制，不能对培训过程的录像带进行随意播放。（6）录像带具有容易受潮发霉，寿命短、体积大、不易存放和携带的缺点。从上面几点可以看出，使用传统的微格教学系统使微格教学的功能被减弱了，它的缺陷和不足严重影响了教学技能和教学质量的提高。
二、利用现代信息技术改造提升传统微格教学系统
随着多媒体计算机和网络技术的发展，教育理论的不断革新, 视听设备、信息技术广泛应用于教育，许多设备均步入了网络化、数字化行列，利用现代信息技术，改造提升传统微格教学系统是提高微格教学质量的必要条件。
1、融入计算机多媒体技术的微格教学系统
多媒体计算机技术在教学中的应用，使微格教学系统得到了改造。融入多媒体计算机技术的微格教学系统可以进行微格摄像、适时点评、主控室监控等多种操作，在计算机软硬件控制系统和功能强大的音视频数字处理器的支持下，能完成微格教学过程中信息的任意交流。此系统主机采用专业电脑领先的实时微机控制技术, 观摩设备和评价系统均采用计算机设备，以电动云台控制的彩色摄像机为基础,装配多倍三可变镜头（电动调整光圈、距离、倍率）、高灵敏度拾音器的摄录系统,采用先进的多媒体图像监视，运用电脑多媒体技术，可同时显示监视图像、控制菜单及汉字提示，在控制室内就可以观察全局,同时监视图像可放大缩小，也可通过汉字对话菜单选择参数，控制任意云台、可变镜头的操作，记录方式采用硬盘存贮等，极大地提升了微格教学的质量与效率。
2、融入网络信息技术的微格教学系统
在网络技术飞速发展的今天，融入网络信息技术使微格教学系统与数字化、网络化设备接轨，通过交换机或路由器等设备，连接校园网，增强其在远程教育中的作用，使微格教学系统又得到了新的发展。融入了网络信息技术的微格教学系统可以实现以下的功能：（1） 通过网络可以将任意微格教室的上课情况调到观察室（中心控制室）和转播到其它室。同时指导教师根据需要可以将某微格教室中的讲课实况实时发布到网上进行远程观摩、学习。（2）各个微格室之间通过网络，可以进行视频交互研讨、教学，方便角色扮演者随时、随地通过网络或光盘进行观看和自我反馈。（3） 观察室（中心控制室）可以控制微格教室中任意摄像机的变焦和云台转动。（4） 教授过程自动生成网络课件功能。
三、新型微格教学系统的应用研究
新型微格教学系统在微格教学中的应用越来越广泛，它使得传统的微格教学应用模式发生了巨大的变革，下面我们从三个方面来讨论新型微格教学系统在微格教学中的应用。
1、利用主控制台，合理、有效、实时快速地对微格教室的场境进行处理
在新型的微格教学系统中，中心控制室和主控制台是关键的设备，通过控制中心，功能强大微机控制技术及音/视频数字处理器,可对任意一台摄像机信号进行监视，控制人员可以对教室内的教学全过程从不同方位进行监控、录像，通过操作电动云台、多倍变焦镜头对培训人员的动作、学生回答、板书内容拍摄特写镜头，对教室内的声音可进行同期录音。对主镜头进行录像时，可对其他镜头进行预监并预调至合适角度，再切换入主画面，控制任何一台摄像机，并将信号通过不同轨道自由切换，控制人员通过特技机完成多镜头之间的特技镜头切换，如多画面共存，又如学生回答问题时，可将教师定在主画面，用画中画显示学生回答过程，使拍摄完成的内容丰富多彩，利用主控制台，可以合理、有效、实时快速地对微格教室的场境进行处理。
2、利用多媒体计算机、网络技术在微格教学中自动生成网络课件
由于现代教育技术的发展，学校在微格教学中需要制作大量的课件，各个院、系、部每年还会上报一定数量的精品课程为学校在评优中增添砝码。如何快速的制作出课件，成为一个非常重要的问题。以前，一般制作课件流程是这样：（1）将教学现场录制成录像带。（2）将录像带转换成MPEG－4。（3）编辑讲稿。（4）将讲稿与录像文件对应起来。（5）合成课件或会议记录。制作一个小时的课件或会议记录，至少需要1天的时间，不单浪费了人力、物力，而且效果也很差。
新型的融入网络现代信息技术的微格教学系统就能很好地解决课件生成问题。它通过中心控制室，利用网络信息技术可随时将微格教室内上课的优秀教师课程或师范生技能培训实时全程内容通过主控制台的控制，通过视频线直接送到视音频采集卡进行实时视频采集。教师或角色扮演者讲课的声音用有线或无线话筒拾取，送到调音台做音频处理，再送到视音频采集卡实时音频采集，采集后的信号可存于服务器硬盘或使用相软件对其进行编辑、制作和场境处理后，把需要刻录光盘内容的可直接刻录制成ＶＣＤ光盘课件，为课后研讨及精品课程增添更多的教材。
3、利用新型微格教学系统的优势，提高培养学生教学技能方面的效率
微格教学是一种模拟实景的教学，教学技能培训则是面对真实环境进行的完整的实践课程。微格教学的目的是让被培训者实践所学的教学技能，逐渐熟练地掌握各种教学技能和运行教学技能。因此，技能的培训与微格教学系统优劣是有很大的关系。
传统的微格教学系统因为设备的制约，没能及时反馈课堂效果，使受培训人不能及时发现和纠正技能培训中出现的不足。在融入现代信息技术元素的新型微格教学的技能培训中，主控制台更方便快捷，摄像技术更加完善，教学过程中信息交流更快，利用主控制室中多画面及时地将受培训人的教态、语态、板书、活动进行分析，多个监视器监可以看到不同摄像机的拍摄画面, 受培训者能及时看到自己的教学行为,获得自我反馈信息，对一些不太注意的教学细节如多余的习惯性动作、口头禅,经细节放大后一目了然,利于及时修正。同时专家可以在计算机控制室中进行实时点评，训练情况以影音文件保存在硬盘上，观摩者在终端机上可以共同受益，功能已扩展到远程教育领域。根据教学评价研讨的需要，可以随意随时播放，利于教师掌握教学的个别情况，减轻了指导教师的教学负担,以便腾出更多的时间用于对学生教学行为进行评价和指导。新型微格教学系统将全面提高微格教学在培养学生教学技能的效率，达到提高教学效果的作用。
：二层千兆以太网交换机11台；运营级宽带路由器1台；三层千兆以太网交换机2台；商用计算机240台；
项目B: 微格教学主机（录播系统）3台；微格教学摄像系统5套；商用计算机2台；数字视频展台2台；网络中控系统2套；数字视音频编解码系统 2套；投影机 2台；投影机吊架 2只；投影幕布 2幅；电子讲台 2个；微格主机台3个；DVD机 2台；投影机灯泡 5只；音箱 2对；功放 3台；领夹无线话筒3套；会议话筒3只；光盘拷贝机 1台；CD-R盘片 200盒；
数字化微格教学系统的实现
作者：宋维锋 文章来源：2003年第六期总第十一期 文/技术开发部 发布时间：2007-9-4
一、基本功能及各自实现的优缺点：
微格教学（Microteaching），又叫做录像反馈教学，1963年诞生于美国斯坦福大学，70年代初，微格教学传到欧洲、日本、澳大利亚、新加坡等发达国家，80年代开始在亚洲、非洲普遍推广。我国也于80年代应用和推广微格教学。
现存微格系统实现的几种方案，及各自的优缺点：
1、拟方式（代表稳定性）：
基于录像带的微格教学，通过一个主控室控制多个微格教学教室，其传输方式和存储方式皆采用模拟信号。
优点：此种方案是微格系统进入成熟期以后存在时间和现阶段应用最广的，因此他有着价格低廉，而且因其传输的方式全部采用模拟一对一，信号相互之间干扰几乎不存在，同时前端设备的兼容性极强，可以兼容各种不同种类和信号的摄像设备，可以为不同的场合提供不同的需求，使其性能稳定和应用范围得到很大程度的保证。
缺点：其资源不易于共享，开放性差，升级不便，不利于教学课件的制作，不易于远程教学，配置安装麻烦。传统的基于录像带的模拟微格教学系统装置发展到今天已经快到极限，技术发展空间受到较大的限制，要满足未来更高的要求和更多的挑战，必须另辟新径。
2、数字方式（代表了稳定性和先进性）：
此种方案在传统模拟方式的基础上，采用集中数字化的原理，将前端模拟信号进行集中数字化，存取为数字信号。 优点：该种方式吸取了传统方式的各种优点，前端采用一对一模拟方式进行传输，这样就保证了其稳定性和兼容性的应用范围；最重要的是他将前端的信号进行了集中数字化，存取为数字信号，这样就克服了其共享性和开放性差的缺点，完全可以满足课间教学，远程教学指导需要。
缺点：因为采用了一对一的方式传输，造成安装布线时较为复杂。
3、纯数字方式（代表了最先进，是一种潮流）：
此种方式是在准数字方式的基础上同步发展的，与前种方式不同在于采用前端数字化，所有型号均采用数字化信号传输。
优点：采用标准的以太网络布线标准，方便简单，安装快捷。
缺点：因为采用多点并发，单线传输，当并发点数达到一定量的时候就有可能出现网络阻塞，延迟等现象；同时因为该项技术出现的时间还不是很长大，其数字化摄像机的标准在国际和国内都还没有统一，因此造成其不同厂家采用了不同的标准，且差异很大；另外到目前为止生产该类摄像机的厂家主要为生产网络产品的公司，应用面主要针对于远程监控场合，其图像效果的要求相对要低很多，一般只有320x240的分辨率，只有极少数能够达到640X320但此时又只能传输15帧/秒（正常速度要求25帧/秒），因此要达到微格教学要求就要采用一种专业摄像机与网络压缩的组合（这样可以达到480线的高画质），而此种方式的实现势必造成了其单个摄像设备价格便高。
二、发展趋势：
未来的微格教学系统应该基于网络和视频流控制技术，真正实现数字化、智能化和网络化的教学系统。数字化的真正标志应是系统中的信息流（包括数据、音频、视频、控制）从模拟转为数字。智能化是一个与时俱进的概念，微格教学系统的智能化可以理解为：实现真实的探测，实现图像信息和各种特征（各种定义的特征、不同载体、生物特性）的自动识别，系统联动机构和相关系统之间的准确、有效、协调的互动。网络化可以分为二个层面，一是采用网络技术的系统设计，主要表现是系统结构由集总式向分布式过渡（即准数字化）， 一是利用网络构成系统（即纯数字化）。
三、当前状态
1、现在的安全防范监控系统都有了数字化、智能化、网络化的产品，而社会上还只有基于音视频线或射频线传输的微格教学系统，这类微格系统不利于远程教学、多现场多媒体素材编辑与制作、多媒体素材库点播。随着计算机和网络技术的发展，越来越多的学校都拥有了千兆校园网络，这就为基于网络传输的数字化微格教学系统提供了可靠的传输通道。华文HWDMT.net数字化微格教学系统采用当前先进的数字化传输、存储和应用方案，该系统建成后，将会成为集微格教学、多媒体编辑、影音制作、多媒体存储中心、视频点播中心，数字化现场直播中心为一体的网络系统。该系统建成后可方便实现远程微格教学、观摩与教学评估。该系统建成后可方便实现校际间联合教学、资源共享。
2、华文HWDMT.net数字化微格教学系统由1个总控室和多个微格室组成。微格室配置具有可遥控、自动跟踪功能的数字化摄像机和电脑，各微格室现场的教学场景视频图像直接压缩到电脑中，同时该电脑记录和处理远程访问。不需要模拟系统的互连音视频电缆和解码器。总控室配置有系统主控服务器（负责摄像头的控制，图像切换以及与模拟系统兼容服务）、视频采集服务器、视频广播服务器、视频点播服务器，非线性编辑制作系统及磁盘阵列。视频图像采用MPEG4格式压缩和传输。
四、原理及突出特点
1、实现原理：
数字化微格教学系统是先将前端现场传输过来的摄像机图像、拾音器信号经全交叉音视频矩阵切换送几路给视频采集服务器进行数字化压缩处理，并通过硬盘录像系统自动记录到磁盘阵列的SQL数据库中，之后，就可以将对应摄像机图像的视频流VS通过100M以太网或千兆以太网进行网域内的传输，送到指定的监视器和记录装置。视频广播服务器将一路实时视频图像进行相关处理后，广播到网域内各计算机，各终端计算机可以通过专用客户端软件或IE浏览查看，并可授权一个终端控制广播范围。视频点播服务器将磁盘阵列中的现场录像图像或非线性编辑系统处理后的示范课图像发布到网上供各终端计算机点播和回放。 数字化微格教学系统的技术关键是：
一、采用模拟式CCD摄像机时，需将模拟视频图像的数字化，输出MPEG2压缩编码格式的图像数据流VS。若采用新型数字式摄像机，则不需数字化处理。华文HWDMT.net数字化微格教学系统兼容两种摄像机。
二、智能硬盘录像系统将数字化的音视频数据流按SQL数据库的格式自动智能实时记录在磁盘阵列上，供视频广播服务器、视频点播服务器、非线性编辑系统调用，以利于数据的统一管理和共享。
三、视频广播服务器将MPEG
1、2图像数据流VS进一步压缩为MPEG4格式或已经是MPEG4的格式在网上广播。视频流点播、回放。
2、突出特点：
一、硬盘录像节目由视频采集服务器采集并保存（MPEG
1、
2、4格式），存储路径用数据库进行管理,可由华文SoftVOD读取，实现点播和回放。
二、有教学网络评估功能，实现远程教学评估。
三、具有视频广播功能，网络所有授权终端都可以通过IE浏览器查看教学现场情况。
四、既可以采用华文CMNS-2000多媒体宽带校园网络系统获取和控制现场摄像头图像，又可以直接采用新型数字摄像机，实现网络远程控制云台、镜头。
五、华文HEDMT-I型详解：
采用工业计算机(IPC)结构，以MJPEG,MPEG4视音频同步压缩卡对图像和声音同步压缩并打包为一个完整的文件，系统最大容量可达128路，单台16路（可叠置）所有通道的视频图像（25帧/秒）实时显示、实时记录， 并可在录制的同时进行检索回放和刻录备份文件，真正实现智能化管理，为您提供最安全的保证
六、华文HWDMT-II型主要设备详解：
i.压缩原理：采用了现在国际上最先进的网络压缩技术，充分利用网络的方便性、先进性的原则。前端摄像机使用DSP专业压缩的网络摄像机，对各种视频信号进行压缩，压缩方式是M-4的高压缩、高画质。其线性度可达到480扫描线，16倍光学、8倍电子放大，可以实现自动白平衡、电子快门、背光补偿等功能。
ii.网络传输：采用100-1000M国际品牌的CICSO的标准以太网络交换机，配备1000M的光纤模块及主堆叠模块，已保证网络中大数据传输，可有效的抑制网络风暴、网络瓶颈的发生。 iii.服务器部分：采用双服务器系统，
1.其一使用IBMX235-867121X带INTER至强CPU及高速10000转SCSI硬盘的专业级服务器，该服务器主要用于视频点播服务，安装本公司的视频点播服务系统，可以充分满足超大数据量的各种音视频及各类教学课件的点播功能，
2.其二一台服务器使用华文公司特制的，该服务器最主要采用了先进的RAID0+1的磁盘阵列的方式利用视频分流的原理，安装本公司的系统主控制软件和多功能集中控制软件，以一台服务器实现两种系统服务，他可同时实现16路音视频存取及各种控制功能。
iv.显示部分：因为在所用的数据压缩及数据传输过程中全部采用了数字信号，因此再此部分的设备配置中同样也需要采用全部数字化的产品进行显示。
1.在主控部分我们采用了专业级的机架式显示服务器，并为其配备21英寸的大屏幕纯屏显示器，通过四画面分割也可采用普通PC级显示电脑利用双显系统，配备双17英寸显示器，同时显示2个画面，这样既可将该校所有数字网络摄像机的数字信号同时进行全部显示，又因为其使用的是工业级专业产品，可充分保证稳定性，使用起来更加方便，可以说是一次设置后再也不需要对其进行任何的操作；
2.在大微格教室是用数字投影机，中微格采用高清晰度等离子显示器，小微格采用21’’大屏幕纯屏显示器，这些显示设备全部都可实现1024X768的高分辨率的全屏显示，已保证高画质、高清晰。 v.其他可选辅助设备： 1.光盘刻录塔：采用了清华同方CRW7124 1拖7拷贝，支持24-48倍速，带有IDE磁盘镜像功能及BURN-PROOL刻不死功能可大大提高数据保存速度及最大限度的降低人工；
2.非线性编辑系统：选择此设备的最主要考虑到对各种数据资料的在线编辑，特别是在大微格和中微格中使用多台摄像机，进行现场录制时同一教学内容将会出现多个画面，这位资料的使用及保存将会造成极大的不便，而用非线性编辑即可对各个摄像机资料进行整合编辑，全面解决其间各类矛盾。 vi.接线图
