• 智慧教室：指融合教學(xué)互動、教學(xué)管理為一體的高度集成化學(xué)習(xí)環(huán)境，包含了空間設(shè)計(jì)，軟硬件一體化設(shè)備，無感知數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，環(huán)境管控等多種為教學(xué)活動提供服務(wù)的支撐設(shè)備和系統(tǒng)。
• 研討型智慧教室：指提供多個(gè)學(xué)習(xí)分組，且每個(gè)學(xué)習(xí)分組可以進(jìn)行受控和自由研討的互動型教室，該教室應(yīng)該提供全場景高清錄播（過程記錄及傳遞），多小組多屏幕互動，多設(shè)備接入（手機(jī)、平板、筆記本等），分小組記錄等多種支撐系統(tǒng)，為就一個(gè)和多個(gè)課題進(jìn)行分組研討和分享提供支持。
• 跨校區(qū)互動智慧教室：指提供由一個(gè)主講教室?guī)Ф鄠€(gè)遠(yuǎn)程聽課教室進(jìn)行統(tǒng)一教學(xué)的互動教學(xué)模式，該教室應(yīng)該提供多教室高清音視頻和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)多向互動，多設(shè)備接入（手機(jī)、平板、筆記本等）等支撐系統(tǒng)，為多校區(qū)、甚至校內(nèi)外互動教學(xué)提供支持。

第1章 解決方案

1.1 現(xiàn)狀分析

教室作為高校師生開展教學(xué)活動的核心場所，傳統(tǒng)教室和多媒體教室中，教學(xué)設(shè)施以相對陳舊，對教學(xué)活動的支撐也比較基礎(chǔ)。常見的方式還是老師在臺上講、學(xué)生在臺下聽，管理者對教學(xué)過程的監(jiān)控和管理也缺乏有效手段。

1.1.1 集成度低穩(wěn)定性差

之前的多媒體教室的多種設(shè)備和系統(tǒng)歸屬于不同的廠家，之間無法互聯(lián)互動，老師在使用教室過程中需要學(xué)習(xí)多套設(shè)備。多種設(shè)備又導(dǎo)致教室環(huán)境非常復(fù)雜，偶爾由于某一個(gè)小部件的問題導(dǎo)致整個(gè)教學(xué)過程受阻。

1.1.2 終端兼容性差

很多的多媒體室或者多功能室只能采用教室內(nèi)公用PC授課，對于自行攜帶電腦的支持往往存在接口和兼容性問題，學(xué)生的手機(jī)、Pad、筆記本等設(shè)備更加難于用于課堂互動。

1.1.3 分組研討支持度低

由于多屏幕互動技術(shù)的約束，更多的教室只能由教師主屏幕和部分學(xué)生終端組成，無法進(jìn)行學(xué)生分小組的討論，也不提供給小組討論的分屏，老師無法組織分主題探究教學(xué)活動。

1.1.4 跨校區(qū)授課支持度差

受限于高清音視頻的傳輸和壓縮技術(shù)，跨校區(qū)、甚至跨區(qū)域內(nèi)外的互動無法完成，更多的錄播教室只能提供單向的視頻流，更談不上將遠(yuǎn)端的學(xué)習(xí)情況即時(shí)同步到主講教室。

1.2 總體框架

圖1 總體框架圖

總體上來說，中視天威構(gòu)建了一個(gè)從設(shè)備到數(shù)據(jù)全面打通，從教學(xué)活動到數(shù)據(jù)評價(jià)全面融合的整體框架，為高校提供一站式的整體解決方案，其主要包含的部分有：

• 集成化教學(xué)設(shè)備：能融合、連接和管理構(gòu)成智慧教室的各種設(shè)備；
• 創(chuàng)新型教學(xué)空間：將教學(xué)的空間從單一的課室外延到樓梯間、走廊等多種空間，從設(shè)計(jì)、座椅、wifi等多個(gè)角度搭建多元學(xué)習(xí)空間；
• 信息化教學(xué)環(huán)境：構(gòu)建能支持大班授課、小班研討和跨區(qū)域互動的信息化互動環(huán)境；
• 互動化教學(xué)活動：為課堂的教學(xué)活動提供互動，并將互動的全部數(shù)據(jù)無感知的記錄；
• 一體化教學(xué)系統(tǒng)：為各種數(shù)據(jù)、互動提供承載的平臺，提供給老師、學(xué)生可以隨時(shí)訪問和使用的管理系統(tǒng)和學(xué)習(xí)空間。
• 數(shù)據(jù)化教學(xué)評價(jià)：通過留存的多樣本、形成性的大數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)，讓教學(xué)效果的評估和評價(jià)更加準(zhǔn)確。

1.1 整體優(yōu)勢

1.1.1 低功耗高集成智慧教室媒體終端主機(jī)

軟硬件全嵌入式設(shè)計(jì)，擁有多項(xiàng)技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，精巧的機(jī)身設(shè)計(jì)。高集成度，單板卡集成視頻編碼、屏幕廣播、分組教學(xué)、實(shí)時(shí)導(dǎo)播、同步錄制、音頻處理、圖像跟蹤、電子云鏡等功能。低功耗的主機(jī)能24小時(shí)無障礙工作，靜默開展教學(xué)活動數(shù)據(jù)的同步。

1.1.2 滿足BYOD（自帶設(shè)備辦公）需求

系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，老師和學(xué)生移動終端可以自己攜帶，可以使用Android、iOS、windows操作系統(tǒng)，廣泛支持各種品牌的平板、手機(jī)和電腦，適應(yīng)各種大小的屏幕和分辨率。

1.1.3 動態(tài)全高清多屏互動

系統(tǒng)采用高清視頻矩陣解決學(xué)校智慧課堂多屏互動的方案，實(shí)現(xiàn)高清音視頻任意主屏和分屏、分屏與分屏之間的切換。并且多屏的控制與教師端的教學(xué)活動、音視頻流程完美結(jié)合。教師只需要按照教學(xué)的需要選擇小組展示或小組競賽等活動，教室中的大屏將會依據(jù)師生的活動進(jìn)行教學(xué)信息智能化展示。

1.1.4 多場景小組研討

學(xué)生通過掃碼或驗(yàn)證碼可快速加入小組討論，進(jìn)行畫面投屏、動態(tài)預(yù)覽、動態(tài)批注等活動，還可對演示畫面和討論過程進(jìn)行自主錄制為視頻。除了受控的分組研討方式，我們還支持自由研討，可以滿足將研討教室開放給學(xué)生進(jìn)行自由主題探究。

1.1.5 簡單易用的功能

為降低師生使用智慧教室的門檻，設(shè)計(jì)了簡單易用的功能，老師上手快，學(xué)習(xí)易，大限度地支持老師專注于教學(xué)活動。

1.1.6 高清音視頻處理技術(shù)

采用全高清視頻處理，在遠(yuǎn)端大限度還原主講教室的情況，提高遠(yuǎn)程教育的臨場感，讓學(xué)生和老師互動起來更自然。

1.1.7 動態(tài)批注

    可以動態(tài)的在中屏和大屏上對討論內(nèi)容（包含圖片和視頻）進(jìn)行批注，并可以將批注的書寫過程同步到所有小屏幕。

1.2 應(yīng)用場景

現(xiàn)在更多的高校進(jìn)行教室智慧化改造的過程中會把一層教學(xué)樓或者整棟教學(xué)樓進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，旨在為學(xué)生提供更多樣的學(xué)習(xí)空間，中視天威在設(shè)計(jì)改造的基礎(chǔ)上打造了包含常態(tài)標(biāo)準(zhǔn)智慧教室、研討型智慧教室、跨校區(qū)協(xié)作智慧教室、階梯智慧教室、智慧梯廊、集中控制室等整體解決方案。

• 標(biāo)準(zhǔn)智慧教室：能組織各種類型的培訓(xùn)、講座活動。通過全程參與式、體驗(yàn)式的活動和游戲、演講實(shí)踐、模擬面試、團(tuán)隊(duì)合作能力訓(xùn)練等活動，提高教師綜合素質(zhì)。
• 研討型智慧教室：能組織各種類型的培訓(xùn)、講座活動，特別是基于多屏互動的分組研討型教學(xué)活動。通過全程參與式、體驗(yàn)式的分組研討及團(tuán)隊(duì)合作能力訓(xùn)練等活動，提高師生綜合素質(zhì)。
• 跨校區(qū)協(xié)作智慧教室：能組織各類大型培訓(xùn)、講座、通識類大課。該室同時(shí)支持智慧教學(xué)、多校區(qū)互動及與實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行互動。
• 智慧梯廊：將與各智慧教室連接的樓梯間、走廊進(jìn)行智慧化改造，提供靈活的小型研討空間，可為臨時(shí)和零散的交流提供支持。
• 智慧巡課室：可以提供給老師、管理者進(jìn)行教學(xué)觀摩，教學(xué)在線巡課的空間，教學(xué)法教師可通過觀摩大屏對正在進(jìn)行的師范生模擬授課進(jìn)行直播觀摩。教學(xué)咨詢室同時(shí)可作為一線教師的工作室，提供學(xué)生與一線教師直接面對面溝通的研討環(huán)境。

1.1 建設(shè)價(jià)值

    智慧教室的整體改造旨在為學(xué)校、老師和學(xué)生打造面向未來，服務(wù)過程的“教”與“學(xué)”支撐系統(tǒng)。為學(xué)校提高數(shù)據(jù)化決策能力、信息化治理能力終實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化提供有力支撐。為學(xué)校提升整體教學(xué)效果，落實(shí)人才培養(yǎng)計(jì)劃提供支持；為學(xué)校科學(xué)評價(jià)教學(xué)過程，信息化管理課堂提供支持；為學(xué)校數(shù)據(jù)化分析教學(xué)能力，便利地進(jìn)行督導(dǎo)巡課提供支持；為廣大老師探索新型教學(xué)模式（分組研討），開展新型教學(xué)活動（跨區(qū)授課）提供技術(shù)手段；為老師細(xì)致掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果提供技術(shù)手段；為老師逐步實(shí)現(xiàn)“因材施教”提供技術(shù)手段；為所有學(xué)生分組研討互動，促進(jìn)師生互動和生間互動提供智慧環(huán)境；為學(xué)生自由分享，即時(shí)討論，泛在學(xué)習(xí)提供智慧環(huán)境；為學(xué)生課程復(fù)習(xí)，研討過程回看提供智慧環(huán)境；

圖3 多屏互動系統(tǒng)場景圖