? 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，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：指提供多個學(xué)習(xí)分組，且每個學(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)，為就一個和多個課題進(jìn)行分組研討和分享提供支持。
? 跨校區(qū)互動智慧教室：指提供由一個主講教室?guī)Ф鄠€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，偶爾由于某一個小部件的問題導(dǎo)致整個教學(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)情況即時同步到主講教室。
1.2 總體框架
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(xué)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(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、座椅、wifi等多個角度搭建多元學(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：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)效果的評估和評價更加準(zhǔn)確。
1.3 整體優(yōu)勢
1.3.1 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，擁有多項技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，精巧的機(jī)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(xué)、實時導(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小時無障礙工作，靜默開展教學(xué)活動數(shù)據(jù)的同步。
1.3.2 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。
1.3.3 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。
1.3.4 多場景小組研討
學(xué)生通過掃碼或驗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。
1.3.5 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(xué)習(xí)易，限度地支持老師專注于教學(xué)活動。
1.3.6 高清音視頻處理技術(shù)
采用全高清視頻處理，在遠(yuǎn)端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。
1.3.7 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。
1.4 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，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、體驗式的活動和游戲、演講實踐、模擬面試、團(tuán)隊合作能力訓(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、體驗式的分組研討及團(tuán)隊合作能力訓(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。該室同時支持智慧教學(xué)、多校區(qū)互動及與實訓(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)在線巡視的空間，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。
1.5 建設(shè)價值
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，落實人才培養(yǎng)計劃提供支持；為學(xué)?？茖W(xué)評價教學(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；
第2章 研討型智慧教室
2.1 技術(shù)架構(gòu)
2.1.1 分組研討系統(tǒng)
在教室內(nèi)部署一臺中視天威智慧教室媒體終端和一臺高清音視頻矩陣，以實現(xiàn)主題分發(fā)、演示對比、小組投屏、動態(tài)預(yù)覽、動態(tài)批注、視頻錄制和下載等分組教學(xué)活動。
2.1.2 高清精品錄播系統(tǒng)
? 五機(jī)位精品錄播
五機(jī)位智能錄播系統(tǒng)包括了音視頻采集系統(tǒng)、自動跟蹤系統(tǒng)、自動導(dǎo)播系統(tǒng)、課程錄制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)直播系統(tǒng)等，各個子系統(tǒng)協(xié)同工作，實現(xiàn)課件錄制、直播、點播、攝像智能跟蹤定位、智能導(dǎo)播等功能模塊。一體化智能錄播系統(tǒng)支持多路高清視頻源同步錄制，同時可以通過網(wǎng)絡(luò)同步直播課件、提供學(xué)生課后學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)，而且為后期老師聽課評課，提供了很好的課件資源。另外，通過資源管理平臺，可以很好的解決教學(xué)以及管理中的時間、空間、課件長期安全保存以及網(wǎng)上點播、重復(fù)利用等實際問題。
2.1.2.1 視頻采集
構(gòu)建精品錄播系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的搭建，能智能實現(xiàn)課堂實況自動拍攝的功能，真實完整還原教師講解、學(xué)生聽課、提問等各個環(huán)節(jié)的授課情況。精品教室構(gòu)建簡單，能將日常的教師授課優(yōu)質(zhì)錄制。
通過高清攝像機(jī)，拍攝老師畫面與學(xué)生畫面并傳輸?shù)街腔劢淌颐襟w終端，同時接入老師電腦信號，經(jīng)導(dǎo)播控制平臺進(jìn)行自動/手動導(dǎo)播處理，實現(xiàn)高清圖像視頻的錄制。
2.1.2.2 音頻采集與擴(kuò)聲
智慧教室媒體終端實現(xiàn)錄播功能，配置專業(yè)拾音吊麥或者隱藏式拾音麥，教師和學(xué)生的語音信號通過拾音話筒拾取，并經(jīng)過專業(yè)音頻處理器進(jìn)行去噪、混音、回聲消除等處理，在錄制的同時可以將老師演講的聲音、學(xué)生回答的聲音擴(kuò)聲出來，拾音的同時擴(kuò)聲，教室內(nèi)只需要一套擴(kuò)聲系統(tǒng)，老師講臺或者腰間再也不用帶擴(kuò)聲話筒或者無線擴(kuò)聲器了。
隱藏式拾音擴(kuò)聲系統(tǒng)
吊麥?zhǔn)耙魯U(kuò)聲系統(tǒng)（錄播拾音、老師講課拾音再也不要講臺座麥或者無線擴(kuò)音器了）
所有的視頻傳送到智慧教室媒體終端中進(jìn)行編碼處理、所有音頻進(jìn)入專業(yè)音頻處理器處理后進(jìn)入智慧教室媒體終端，然后進(jìn)行編解碼，可通過中視天威大數(shù)據(jù)智能綜合管理平臺進(jìn)行實時直播。同時會生成標(biāo)準(zhǔn)MP4文件，保存在智慧教室媒體終端自帶的2T監(jiān)控級硬盤中，也可直接上傳到資源管理平臺進(jìn)行大面積點直播。
2.1.2.3 全自動跟蹤系統(tǒng)
智慧教室媒體終端內(nèi)嵌圖像識別智能跟蹤技術(shù)，錄播主機(jī)內(nèi)置跟蹤分析模塊。高清攝像機(jī)自帶定位功能，老師和學(xué)生定位跟蹤后所拍攝的畫面作為圖像傳輸?shù)絻?nèi)嵌在主機(jī)內(nèi)的跟蹤分析模塊，通過主機(jī)內(nèi)跟蹤功能模塊進(jìn)行跟蹤分析，并發(fā)出控制指令，控制攝像機(jī)的拍攝以及多鏡頭的切換。
2.1.2.4 智能管控
智慧教室是信息化技術(shù)集成的教室，所涉及的設(shè)備多。為方便授課老師能夠輕松開展教學(xué)，系統(tǒng)采用圖形化液晶觸摸控制屏來完成本地與遠(yuǎn)程的操作。多種類型的電教設(shè)備、環(huán)境控制、音響系統(tǒng)調(diào)節(jié)、分組討論時顯示內(nèi)容切換、與遠(yuǎn)端教室的交互連接等集中在控制屏上。老師在整個授課過程中不需要進(jìn)行復(fù)雜的鼠標(biāo)、鍵盤操作控制互動布局，無需額外人員配合授課，大大減輕了授課老師的上課負(fù)擔(dān)。
2.1.2.5 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)播
遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)播平臺基于B/S架構(gòu)設(shè)計，支持使用IE、360、chrome等瀏覽器通過網(wǎng)絡(luò)直接訪問導(dǎo)播平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程導(dǎo)播。授課老師除了在教室內(nèi)可以開關(guān)錄播系統(tǒng)進(jìn)行課程錄制外，管理員可通過課程錄播界面對智慧教室錄播設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制管理，實時查看錄制狀態(tài)等。
?支持遠(yuǎn)程開啟、暫停、停止課堂錄制；
?支持單畫面、兩分屏、多分屏、畫中畫模式；
?支持自動導(dǎo)播、半自動導(dǎo)播、手動導(dǎo)播三種導(dǎo)播方式；
?可遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)；
?可根據(jù)課表內(nèi)容顯示當(dāng)堂課的任課教師、班級、人數(shù)；
?可全屏顯示錄播監(jiān)控畫面；
?通過支持服務(wù)器流媒體協(xié)議，實現(xiàn)教室直播；
3.1.3核心主機(jī)
智慧教室媒體終端是業(yè)內(nèi)推出的一款嵌入式架構(gòu)智慧課堂終端主機(jī)，作為整個智慧教室系統(tǒng)的核心部分，能夠有效杜絕病毒侵害，為智慧課堂的順利開展提供穩(wěn)定的技術(shù)支撐；超高穩(wěn)定性的嵌入式架構(gòu)硬件支撐，可以降低學(xué)校的運維成本。
