陈江：直播课程的新体会
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关键词：陈江 直播课程 在线教学
编者按
自2020年以来，面对新冠疫情防控的要求，北京大学积极开展在线教学，教师们深度参与，保证教学进度和教学质量。通过这几年摸索，不少教师对在线教学有了新的理解，形成了可行的在线教学模式与经验。来自信息科学技术学院的陈江老师在数百小时的直播课中，不断试探直播教学的技术边界。本文将分享陈江老师的在线教学实践与感悟，以期为各位教师与各高校的在线教学提供有效的参考。
信息科学技术学院
陈江教授
直播课程是疫情期间维持教学的底线，也是未来教学的重要支柱。我在两年前初涉直播课时介绍过一些基础的概念和经验，而在经过300多小时的直播课，以及两个相关教学研究项目之后，又有了一些新的认知。
一、性价比最高的直播课形式
不管基于哪个线上课程（或网络会议）的软件平台，目前性价比最高的直播课形式无疑是基于绿幕抠像的画面合成（下图是实际直播课的截图） —— 教师和自己的PPT课件合为一体，给学生较好的听课观感。
实际上，教育领域之外的直播行业已经相当成熟——在利益的驱动下，技术的演进比教育领域要快得多，因此其中有不少经验可以借鉴。目前看来，直播的形式总体上趋向四种形式：纯主播真人实拍（如各种才艺表演）、纯内容旁白（如游戏直播或解说）、虚拟主播（用虚拟角色代替主播本人）、绿幕抠像合成。由于同时大多数场景还需要呈现教学内容画面，而同时教学内容又极难做到娱乐类节目的精彩和流畅程度，往往需要教师的表情和手势来构成相对生动和活跃的画面，因此绿幕抠像合成几乎是高品质直播课构图的不二之选。
归纳起来，这种形式的主要优点在于：
1、画质：在学生端看到几乎最优的画面品质；
2、融合：教师和PPT同框，可以方便地进行指点；
3、隐私：画面中并不出现家里/办公室的背景；
4、普适：所有的平台都支持，操作方式也几乎完全一致；
5、成本：所需硬件非常少（因为教师头像只需要较少像素），而软件免费。
而如果授课平台支持的话，还有一种“同框式授课风格”也很有潜力：下图是微软Teams的共聚模式（腾讯会议、zoom也有类似的构图画面） —— 学生们的头肩像，压缩成很小的画幅，抠像合并起来共同呈现于一个平面的虚拟课堂中：
同框式授课风格出乎意料的好——这样可以营造出课堂的氛围，而教师在能够看到学生的表情和反应的情况下，讲课的情绪也更高涨。另一方面，学生头像较多、画幅较小，而且不会透露房间的隐私，于是学生们也更愿意开启摄像头 —— 传统网课中，“上台”的学生人数少，而头像又比较大，使人产生“我上台了呀，这可太显眼了”的感受，于是会想尽办法关闭摄像头。
比起一些学校用超级大屏构成的直播教室样板间、或者不切实际的考虑使用VR眼镜来构造纯虚拟世界中的教室而言，同框式授课的成本几乎约等于零。只是，目前主流的同框样式中，虚拟课堂占据了全部屏幕，教师没有地方来呈现课件。这迫使有足够技术力量的教师团队，尝试去构造更实用的同框式课堂。譬如USC的卢志扬老师在iPodia课程中，使用了下面的构图方式——把Teams中共聚模式画面（包含学生们的头像）裁开，与教室摄像画面（包含教师和身后的平板显示器）、清晰的PPT截屏一起拼合成最终的课程画面，这就是一种非常有益的尝试。
而同框和绿幕抠像，这两种直播授课形式并不矛盾——在我看来，技术上可行而相对最优的方案，应该是二者的结合，其示意图见文末所示。
二、经济实用的绿幕抠像技术
经过多次优化之后，绿幕抠像的技术用起来已经算是得心应手了——这种技术对于教师们而言，可以说是居家旅行必备之良药。其硬件配置并不复杂，譬如下图中比较简单易行的做法。
图中相对特殊的部分只是一块绿色的幕布而已——这自然就是这种做法的名字来由。值得说一句的是，用颜色均匀的大幅面绿色亚光厚纸，价格更便宜，抠像效果也更好，唯独不太好折叠携带。
用于摄像的装置，尽管专业摄像机、单反或微单相机（要求能支持实时HDMI输出）画质更好，不过因为抠像合成时的头像并不大，所以只要用普通智能手机，就能获得不错的画质——在计算机上使用能共享观看手机屏幕的软件（譬如免费的Oppo互传之类），并在手机上启动无界面摄像软件（譬如 Open Camera 之类）即可。有的软件（譬如幕享之类）还支持用WiFi直接共享手机画面，那么连USB电缆都可以省去。
至于使用两个显示器的缘由么，一般用显示器2放映PPT，而显示器1运行直播课程软件，其中包含直播的画面和聊天室窗口等。由于显示器1中能看到绿幕抠像合成出来的完整画面，所以在条件有限时，可以使用非常便宜的显卡欺骗器（如下图）来虚拟出显示器2，也是可行的。
至于麦克风么，要求其实很低——大部分教师讲课时的环境并不是特别安静，所以廉价的领夹麦克风、头戴式耳麦、入门级的USB电容麦克风就足够了，而一些直播软件引入的麦克风软件降噪的功能进一步缓解了这方面的要求。不过，如果上课时需要学生发言的话，教师最好佩戴耳机而不是使用桌面扬声器，以免形成回声。
这两年搭建绿幕环境的实践中发现，消耗时间和精力最多的，反而是一些不起眼的小问题，譬如：如何架设照明环境（一般使用多个无频闪的照明灯），才能抠出边沿干净、几乎没有阴影的头肩像，同时又不至于刺眼，还不会在眼镜上产生烦人的反光？应该把屏幕1摆放（或吊放）在什么位置，才能让合成的画面在教师的视线在画面中看起来比较和谐？……
至于绿幕抠像的软件部分，开源免费的OBS（Open broadcaster Software）已经具备充分的功能和性能，足够支撑全部需求。实际上，在安装OBS之后，只需要三、四个简单的步骤就可以获得绿幕抠像合成的画面了——操作熟练的话，大约两分钟即可完成：
① 添加PPT的截屏图层；
② 添加绿幕摄像（来自摄像头、摄像机或手机）画面；
③ 为绿幕摄像画面添加滤镜：抠除绿色的色度键滤镜，以及踩去不必要边角的裁剪滤镜。
④ 在直播时启用推流功能或者虚拟摄像头功能，使服务器或直播软件能获得OBS生成的抠像合成画面。
值得强调的是，OBS有足够丰富的功能，以至于在基本掌握了之后，就感觉开启了一个新世界的大门，在直播时有了足够的自由度，能实现许多实用的功能——譬如一键隐身、切换摄像镜头、背景更替、同步录像至硬盘等等，甚至出人意料的效果（多计算机画面合成、多人同台等等）。我觉得，如果教师们在这方面进一步发挥才智的话，还可以挖掘出很多奇妙的直播模式——这就是所谓的教学创新了。
三、影响直播课效果的因素
影响直播课实效的因素自然非常多。如果将原本线下授课的方方面面也考虑进来，按重要性进行主观的排序的话，那么大致顺序是：
1. 课程设计：课程原本的内容和安排的合理性；
2. 教师水准：教师原本的线下教学水平；
3. 线上考试：直播课是否最终能采纳有效、公平、合理的考试和考核手段；
4. 聊天互动：教师是否引导和鼓励学生们在聊天室中（通过键盘）发言，而教师能否持续关注聊天室中的文字，并即时其中的发言进行适宜的回复。投票和选择题也是另一类常用互动手段；
5. 直播画面：对于PPT授课，教师能否构造舒适、精致的直播画面，展现课程内容的同时，也能充分展示自己的表情、肢体语言等；对于板书授课，教师能否在营造清晰的直播画面，兼顾全部黑板板面和正在书写处的细节；
6. 软件工具：教师能否根据课程的需要，有效的运用和调度直播课程所需要的共享白板、共享文档、分组小讨论、虚拟激光笔、云盘、学生上下台管理工具、在线教学小游戏设计等等。
7. 基础条件：包括授课环境是否嘈杂、麦克风音质、网络容量、
8. 心理建设：在学生静默（因为学生不开启摄像头而不能看见学生、因为学生不开启麦克风而不能听见学生声音、因为学生不积极参与聊天和答题而感受不到学生存在等情景下）仍然能平和自如地进行授课的情商；
9. 无解障碍：某些课程受关键因素的影响，在目前还没有很好的实施途径——需使用专用场地、设备、材料、物资；或出于安全的考量，学生操作必须完全处于教师的密切注视下；或学生之间必须有身体接触（譬如舞蹈、散打格斗、急救训练等）。
根据我目前的认识，线上直播课程时，聊天室和即时选择投票等互动操作有非常高的地位——频繁甚至持续地使用这些小工具，虽然在直播课中需要额外分神来照顾，但换回的直播课效果的提升，是足以弥补这些代价的。
四、期待更优化的直播课界面
在两年多的直播讲课、线上讲座之后，我的总体体会是：与线下课堂实质等效的直播课其实是可以实现的，不过需要老师们稍稍磨炼和打造一些直播的技巧。而另一方面，如果各个直播课平台能进一步优化其软件，那能感受到实质等效的教师就可以更多了。
综和前面几部分的描述，根据我的经验来看，如果直播课程软件的界面采用下图这种形式的话，授课效果能比当前更上一层楼：
1.抠图形成的学生同框头像群：教师需要看到学生们，而学生们不想太显眼，也不想泄露隐私，这是最好的折中；
2.可以置顶消息的聊天室：不论对于教师还是学生，能把聊天室里值得关注的语句置顶，对讲课和听课都很有帮助；
3.任意位置、任意时间的笔记插入：这对于学生们做课程笔记、回放视频复习是莫大的助力工具。如果能把这类笔记推送给老师、共享给其他同学，则有更深远的价值；
4.集成的绿幕抠像合成功能：虽然OBS之类的软件非常强大，但如果直播课程软件能集成该功能（目前已经有一些软件集成了绿幕抠像和静止背景抠像），则对于教师们而言，是更大的福音。
随着直播课的延续，众多的老师们会对直播课有更多的体验和感悟，也许对直播课软件的需求会和我所设想上述画面有所不同。不过毋庸置疑的是，直播课的软件平台还有改进余地，而受疫情影响的师生们，也值得直播课平台的设计师们做出更多体贴的改进。
作者 | 陈江
编辑 | 黄昕昕
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