• 智慧教室：指融合教學互動、教學管理為一體的高度集成化學習環(huán)境，包含了空間設(shè)計，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活動提供服務的支撐設(shè)備和系統(tǒng)。
• 研討型智慧教室：指提供多個學習分組，且每個學習分組可以進行受控和自由研討的互動型教室，該教室應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、平板、筆記本等），分小組記錄等多種支撐系統(tǒng)，為就一個和多個課題進行分組研討和分享提供支持。
• 跨校區(qū)互動智慧教室：指提供由一個主講教室?guī)Ф鄠€遠程聽課教室進行統(tǒng)一教學的互動教學模式，該教室應該提供多教室高清音視頻和學習數(shù)據(jù)多向互動，多設(shè)備接入（手機、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活動的核心場所，傳統(tǒng)教室和多媒體教室中，教學設(shè)施以相對陳舊，對教學活動的支撐也比較基礎(chǔ)。常見的方式還是老師在臺上講、學生在臺下聽，管理者對教學過程的監(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習多套設(shè)備。多種設(shè)備又導致教室環(huán)境非常復雜，偶爾由于某一個小部件的問題導致整個教學過程受阻。

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，學生的手機、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生終端組成，無法進行學生分小組的討論，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，更談不上將遠端的學習情況即時同步到主講教室。

1.2 總體框架

圖1 總體框架圖

總體上來說，中視天威構(gòu)建了一個從設(shè)備到數(shù)據(jù)全面打通，從教學活動到數(shù)據(jù)評價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)新型教學空間：將教學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、座椅、wifi等多個角度搭建多元學習空間；
• 信息化教學環(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；
• 互動化教學活動：為課堂的教學活動提供互動，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、學生可以隨時訪問和使用的管理系統(tǒng)和學習空間。
• 數(shù)據(jù)化教學評價：通過留存的多樣本、形成性的大數(shù)據(jù)，結(jié)合機器學習，讓教學效果的評估和評價更加準確。

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

軟硬件全嵌入式設(shè)計，擁有多項技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，精巧的機身設(shè)計。高集成度，單板卡集成視頻編碼、屏幕廣播、分組教學、實時導播、同步錄制、音頻處理、圖像跟蹤、電子云鏡等功能。低功耗的主機能24小時無障礙工作，靜默開展教學活動數(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，老師和學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、手機和電腦，適應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校智慧課堂多屏互動的方案，實現(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活動、音視頻流程完美結(jié)合。教師只需要按照教學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)師生的活動進行教學信息智能化展示。

1.1.4 多場景小組研討

學生通過掃碼或驗證碼可快速加入小組討論，進行畫面投屏、動態(tài)預覽、動態(tài)批注等活動，還可對演示畫面和討論過程進行自主錄制為視頻。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生進行自由主題探究。

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)計了簡單易用的功能，老師上手快，學習易，大限度地支持老師專注于教學活動。

1.1.6 高清音視頻處理技術(shù)

采用全高清視頻處理，在遠端大限度還原主講教室的情況，提高遠程教育的臨場感，讓學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 應用場景

現(xiàn)在更多的高校進行教室智慧化改造的過程中會把一層教學樓或者整棟教學樓進行重新設(shè)計，旨在為學生提供更多樣的學習空間，中視天威在設(shè)計改造的基礎(chǔ)上打造了包含常態(tài)標準智慧教室、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。

• 標準智慧教室：能組織各種類型的培訓、講座活動。通過全程參與式、體驗式的活動和游戲、演講實踐、模擬面試、團隊合作能力訓練等活動，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、講座活動，特別是基于多屏互動的分組研討型教學活動。通過全程參與式、體驗式的分組研討及團隊合作能力訓練等活動，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、講座、通識類大課。該室同時支持智慧教學、多校區(qū)互動及與實訓基地進行互動。
• 智慧梯廊：將與各智慧教室連接的樓梯間、走廊進行智慧化改造，提供靈活的小型研討空間，可為臨時和零散的交流提供支持。
• 智慧巡課室：可以提供給老師、管理者進行教學觀摩，教學在線巡課的空間，教學法教師可通過觀摩大屏對正在進行的師范生模擬授課進行直播觀摩。教學咨詢室同時可作為一線教師的工作室，提供學生與一線教師直接面對面溝通的研討環(huán)境。

1.1 建設(shè)價值

    智慧教室的整體改造旨在為學校、老師和學生打造面向未來，服務過程的“教”與“學”支撐系統(tǒng)。為學校提高數(shù)據(jù)化決策能力、信息化治理能力終實現(xiàn)教育現(xiàn)代化提供有力支撐。為學校提升整體教學效果，落實人才培養(yǎng)計劃提供支持；為學?？茖W評價教學過程，信息化管理課堂提供支持；為學校數(shù)據(jù)化分析教學能力，便利地進行督導巡課提供支持；為廣大老師探索新型教學模式（分組研討），開展新型教學活動（跨區(qū)授課）提供技術(shù)手段；為老師細致掌握學生的學習情況和學習效果提供技術(shù)手段；為老師逐步實現(xiàn)“因材施教”提供技術(shù)手段；為所有學生分組研討互動，促進師生互動和生間互動提供智慧環(huán)境；為學生自由分享，即時討論，泛在學習提供智慧環(huán)境；為學生課程復習，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