? 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境，包含了空間設計，軟硬件一體化設備，無感知數據采集系統，環境管控等多種為教學活動提供服務的支撐設備和系統。
? 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，多設備接入（手機、平板、筆記本等），分小組記錄等多種支撐系統，為就一個和多個課題進行分組研討和分享提供支持。
? 跨校區互動智慧教室：指提供由一個主講教室帶多個遠程聽課教室進行統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據多向互動，多設備接入（手機、平板、筆記本等）等支撐系統，為多校區、甚至校內外互動教學提供支持。
第1章 解決方案
1.1 現狀分析
教室作為高校師生開展教學活動的核心場所，傳統教室和多媒體教室中，教學設施以相對陳舊，對教學活動的支撐也比較基礎。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控和管理也缺乏有效手段。
1.1.1 集成度低穩定性差
之前的多媒體教室的多種設備和系統歸屬于不同的廠家，之間無法互聯互動，老師在使用教室過程中需要學習多套設備。多種設備又導致教室環境非常復雜，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 跨校區授課支持度差
受限于高清音視頻的傳輸和壓縮技術，跨校區、甚至跨區域內外的互動無法完成，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。
總體上來說，中視天威構建了一個從設備到數據全面打通，從教學活動到數據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：
? 集成化教學設備：能融合、連接和管理構成智慧教室的各種設備；
? 創新型教學空間：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，從設計、座椅、wifi等多個角度搭建多元學習空間；
? 信息化教學環境：構建能支持大班授課、小班研討和跨區域互動的信息化互動環境；
? 互動化教學活動：為課堂的教學活動提供互動，并將互動的全部數據無感知的記錄；
? 一體化教學系統：為各種數據、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和學習空間。
? 數據化教學評價：通過留存的多樣本、形成性的大數據，結合機器學習，讓教學效果的評估和評價更加準確。
1.3 整體優勢
1.3.1 低功耗高集成智慧教室媒體終端主機
軟硬件全嵌入式設計，擁有多項技術自主知識產權，精巧的機身設計。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據的同步。
1.3.2 滿足BYOD（自帶設備辦公）需求
系統兼容性強，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，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。
1.3.3 動態全高清多屏互動
系統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師生的活動進行教學信息智能化展示。
1.3.4 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、動態預覽、動態批注等活動，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。
1.3.5 簡單易用的功能
為降低師生使用智慧教室的門檻，設計了簡單易用的功能，老師上手快，學習易，限度地支持老師專注于教學活動。
1.3.6 高清音視頻處理技術
采用全高清視頻處理，在遠端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。
1.3.7 動態批注
可以動態的在中屏和大屏上對討論內容（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。
1.4 應用場景
現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計，旨在為學生提供更多樣的學習空間，中視天威在設計改造的基礎上打造了包含常態標準智慧教室、研討型智慧教室、跨校區協作智慧教室、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。
? 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。
? 跨校區協作智慧教室：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，教學在線巡視的空間，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境。
1.5 建設價值
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。為學校提高數據化決策能力、信息化治理能力終實現教育現代化提供有力支撐。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；為學校數據化分析教學能力，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（跨區授課）提供技術手段；為老師細致掌握學生的學習情況和學習效果提供技術手段；為老師逐步實現“因材施教”提供技術手段；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境；為學生自由分享，即時討論，泛在學習提供智慧環境；為學生課程復習，研討過程回看提供智慧環境；
第2章 研討型智慧教室
2.1 技術架構
2.1.1 分組研討系統
在教室內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，以實現主題分發、演示對比、小組投屏、動態預覽、動態批注、視頻錄制和下載等分組教學活動。
2.1.2 高清精品錄播系統
? 五機位精品錄播
五機位智能錄播系統包括了音視頻采集系統、自動跟蹤系統、自動導播系統、課程錄制系統、網絡直播系統等，各個子系統協同工作，實現課件錄制、直播、點播、攝像智能跟蹤定位、智能導播等功能模塊。一體化智能錄播系統支持多路高清視頻源同步錄制，同時可以通過網絡同步直播課件、提供學生課后學習、復習，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以及管理中的時間、空間、課件長期安全保存以及網上點播、重復利用等實際問題。
2.1.2.1 視頻采集
構建精品錄播系統。通過該系統的搭建，能智能實現課堂實況自動拍攝的功能，真實完整還原教師講解、學生聽課、提問等各個環節的授課情況。精品教室構建簡單，能將日常的教師授課優質錄制。
通過高清攝像機，拍攝老師畫面與學生畫面并傳輸到智慧教室媒體終端，同時接入老師電腦信號，經導播控制平臺進行自動/手動導播處理，實現高清圖像視頻的錄制。
2.1.2.2 音頻采集與擴聲
智慧教室媒體終端實現錄播功能，配置專業拾音吊麥或者隱藏式拾音麥，教師和學生的語音信號通過拾音話筒拾取，并經過專業音頻處理器進行去噪、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、學生回答的聲音擴聲出來，拾音的同時擴聲，教室內只需要一套擴聲系統，老師講臺或者腰間再也不用帶擴聲話筒或者無線擴聲器了。
隱藏式拾音擴聲系統
吊麥拾音擴聲系統（錄播拾音、老師講課拾音再也不要講臺座麥或者無線擴音器了）
所有的視頻傳送到智慧教室媒體終端中進行編碼處理、所有音頻進入專業音頻處理器處理后進入智慧教室媒體終端，然后進行編解碼，可通過中視天威大數據智能綜合管理平臺進行實時直播。同時會生成標準MP4文件，保存在智慧教室媒體終端自帶的2T監控級硬盤中，也可直接上傳到資源管理平臺進行大面積點直播。
2.1.2.3 全自動跟蹤系統
智慧教室媒體終端內嵌圖像識別智能跟蹤技術，錄播主機內置跟蹤分析模塊。高清攝像機自帶定位功能，老師和學生定位跟蹤后所拍攝的畫面作為圖像傳輸到內嵌在主機內的跟蹤分析模塊，通過主機內跟蹤功能模塊進行跟蹤分析，并發出控制指令，控制攝像機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集成的教室，所涉及的設備多。為方便授課老師能夠輕松開展教學，系統采用圖形化液晶觸摸控制屏來完成本地與遠程的操作。多種類型的電教設備、環境控制、音響系統調節、分組討論時顯示內容切換、與遠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行復雜的鼠標、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擔。
2.1.2.5 遠程網絡導播
遠程網絡導播平臺基于B/S架構設計，支持使用IE、360、chrome等瀏覽器通過網絡直接訪問導播平臺，實現網絡遠程導播。授課老師除了在教室內可以開關錄播系統進行課程錄制外，管理員可通過課程錄播界面對智慧教室錄播設備進行遠程控制管理，實時查看錄制狀態等。
?支持遠程開啟、暫停、停止課堂錄制；
?支持單畫面、兩分屏、多分屏、畫中畫模式；
?支持自動導播、半自動導播、手動導播三種導播方式；
?可遠程控制攝像機；
?可根據課表內容顯示當堂課的任課教師、班級、人數；
?可全屏顯示錄播監控畫面；
?通過支持服務器流媒體協議，實現教室直播；
3.1.3核心主機
智慧教室媒體終端是業內推出的一款嵌入式架構智慧課堂終端主機，作為整個智慧教室系統的核心部分，能夠有效杜絕病毒侵害，為智慧課堂的順利開展提供穩定的技術支撐；超高穩定性的嵌入式架構硬件支撐，可以降低學校的運維成本。
n 它具有以下幾個特點：
n 的兼容擴展能力，整個教室內所有電教設備（投影機、投影幕或者液晶觸摸一體機）、環境設備（燈光、空調、電扇、門禁、新風系統）、顯示與擴聲設備控制調節、多屏互動分組討論的內容任意大小屏切換都能實現集中的管理與控制，為實現多屏互動、分組教學提供強有力支撐。
n 嵌入式Linux架構，系統穩定，功耗低；
n 專業的音視頻編解碼技術，畫面更流暢，聲音更清晰；有效承載音視頻廣播、文件推送等課堂交互過程；
n 課堂生成性資源和教學數據保存。
n 的智慧錄播技術，自動/手動導播處理，實現高清圖像視頻的錄制。
3.1.4雨課堂互動教學系統
雨課堂互動教學系統采用了智能化教學的方式，支持實現課前推送、實時答題、多屏互動、答疑彈幕及學生數據分析等學習方式，同時它還內容ppt課件制作、課件推送、自動任務提醒功能為一體，可幫助教師與學生通過互聯網實現教學一體化的全新教育模式！
課前預習＋實時課堂＋課后考卷全程教學活動的數據采集，從經驗主義向數據主義轉換，以全周期、全程的量化數據輔助老師判斷分析學生學習情況，以便調整教學進度和教學節奏，做到教學過程可視可控。在組合使用線下活動或翻轉課堂或項目實驗，讓師生教學融合更緊密，教學相長。
3.1.4.1雨課堂的功能
立體的教學數據
覆蓋課前－課上－課后每一個環節
個性化報表，讓教與學更明了
自動任務提醒，真正的數據驅動
名校課程視頻資源隨時用
PPT制作、學習零成本
微信貼身推送
實時問答互動
學生難點反饋
幻燈片推送，支持彈幕
3.1.4.2推送課件制作
打開PPT，選擇雨課堂，點擊“微信掃一掃用您的手機掃碼后，電腦端會顯示“登錄成功”
研討協作系統是投屏技術基礎的功能，它可以讓講授者不局限于教室內某一固定的多媒體系統來演示畫面，還可以增加移動、平板，甚至另一臺電腦作為擴展屏幕，支持演示的設備來源和形式更加豐富。例如，教師需要演示移動設備里的文檔、照片、視頻等內容，
就不再需要物理拷貝了，通過投屏技術就可以直接展示。同時，學生也可以將自己Pad 或者 PC 上的內容投屏到教室大屏上進行分享3.1.5研討協作系統
無線投屏：支持手機、Pad、PC 可以通過無線/有線方式直接將屏幕顯示到大屏上，無需復雜連線。支持學生的設備投屏到學生屏，老師的設備投屏到老師屏。兼容Android、iOS、Windows、Mac 系統；并多可同時支持4 路顯示。
電子白板：老師可以在老師屏端進行電子白板、批注等功能 多屏互動、多機聯動：支持大小屏互動，老師屏和學生屏互動，支持老師屏廣播給學生屏，支持學生屏投屏到老師屏。
反向控制：通過觸摸屏或者鼠標，老師可通過老師屏反向控制自己設備。并可通過老師屏和學生屏，反向控制學生設備。
平臺管理：平臺可對網內注冊的所有投屏盒子進行統一管理，配置信息統一下發，會議信息實時統計，可私有化部署。
第3章 大數據綜合智能管理平臺
教師與學生在教師內的教學活動，包括教室所有電教設備管理與控制、環境管理與控制，課堂互動數據、視音頻等，系統能自動記錄并形成課堂大數據及優質的教學視頻資源，并上傳至課堂管理平臺，提供給用戶進行課堂數據分析、視頻點播和直播等功能，將教學資源充分利用。在區域內，通過管理平臺，將教學源整合應用，達到資源化處理?；诖?，還將提供教育云架構的資源服務、教研應用等內容，并能滿足不同客戶端的體驗，包括PC、筆記本、IOS移動端、ANDROID移動端等。
智慧教室可視化管控平臺服務器部署主要由一臺應用服務器、一臺集控服務器、一臺存儲服務器組成。
序號 | 設備類型 | 數量 | 功能 |
1 | 應用服務器 | 1 | 智慧教室可視化管控平臺運行環境，主要負責對于平臺的各項基本功能的實現。 |
2 | 集控服務器 | 1 | 分管服務器用于不同部門對所屬管控模塊及權限進行管理，具體數量以學校需求為準 |
3 | 存儲服務器 | 1 | 負責智慧教室、錄播課室的視頻信號進實行收發，實現大規模直播功能。 |
3.0.1 系統功能
智慧教室可視化管控平臺采用CS和BS混合架構，平臺可支持PC、平板、手機等不同硬件終端操作系統。采用模塊化設計：學生考勤、智慧教室控制、教學觀摩、電子班牌、教學巡視、課程錄播、統計報表。每個模塊可擁有獨立權限設置，滿足學校不同部門分管及使用。
3.0.1.1 智慧教室遠程控制
管理員通過智慧教室控制頁面可以對智慧教室進行控制。
? 可以遠程控制教室的信號切換、投影機、幕布、音量控制；
? 可以遠程查看教室詳細信息，包括：教室名稱、教室人數、設備狀態、環境信息等；
? 可以遠程已將開啟/關閉教室設備，一鍵開關機；
? 可以查看教室監控畫面；
? 可以遠程控制教學電腦，排查電腦故障；
? 通過聯動課表，實現上課自動開啟/關閉系統；
? 教室的視頻、語音監控，可對教室內多路攝像機信號、錄播視頻信號集中監控和切換；
? 查看及采集教室內環境傳感器數據，通過定義策略，實現設備聯動。如：溫度>30度開啟空調、燈光自動開啟等
? 通過控制協議，實時查看特定設備工作狀態；如：投影機燈泡使用時長
? 可以給教室預設不同的場景模式，實現多種教學環境預設與開啟；
通過控制協議學習與編程，實現其他自定義設備擴展控制；
