隨著人工智能、大數據等信息技術的快速發展,技術與教學的融合不斷加強。而聚焦于核心素養的新課程改革的不斷深入,對智慧課堂的升級發展提出了新的要求。在智能時代背景下,利用信息技術構建智能、高效的新型課堂,探索智慧課堂的升級發展,是推進人才培養模式和教學方式變革、促進教育信息化深度發展的重要抓手與落腳點。武漢理工大學聯手浪潮信息共建225間教室視頻錄播課程系統,實現支撐智慧教室常態化錄播、數據存儲、計算、轉碼以及AI語音智能平臺運行的基礎環境。
武漢理工大學
武漢理工大學作為首批列入國家“211工程”和“雙一流”建設高校,是教育部和交通運輸部等部委共建高校。自1898年建校以來,學校共培養70余萬名高級專門人才,是教育部直屬高校中為建材建工、交通、汽車三大行業培養人才規模最大的學校,是我國“三大行業”高層次人才培養和科技創新的重要基地。
從傳統到智慧,存儲面臨新挑戰
教室的形成經歷了漫長的發展歷程,十九世紀將嚴格的等級秩序引入了先前無組織的教室,而二十世紀進步主義教育則提倡教室應適應兒童的個性化需求。從歷史的維度分析教室的變遷,可以發現現有的教室結構本身是歷史的沉淀,受當時的社會環境、教育理念、經濟條件、技術裝備等因素的影響,而這些因素也會影響未來的課堂。
近年來,隨著人工智能、大數據等智能信息技術的加速發展和應用,教育進入智能化時代,智慧課堂的內涵也發生了重要變化:在基本理念上,從“教學信息化”向“信息化教學”轉變;在體系架構上,從信息化教學平臺向智能化服務平臺轉型;在數據處理上,從傳統數據管理轉向課堂大數據的挖掘與分析;在應用場景上,從課內應用為主向全場景教學應用轉變。
如何實現線下課堂教學與線上虛擬課堂無縫融合,滿足翻轉課堂、混合式學習、MOOC、SPOC、碎片化學習多種應用場景;如何構建多元化的智慧教學環境,實現智慧化的“教”、“學”、“評”、“管”、“測”全維度應用,武漢理工大學提出:
建設面向全校師生的統一在線教學視頻資源平臺,對錄制視頻進行存儲、管理、再加工并綜合利用,快速增加數字化課程資源;通過教室課堂實錄資源入庫,實現課程的有效積累沉淀,完善學校的校本資源體系,有效保障學生常態化的學習需求,保障學生利用平臺資源可以實現點播復習;滿足教師與學生直播課中互動教學需求,具備掃碼簽到、課件教學、點名、搶答、選人、教學反饋、隨堂測試、討論等互動功能,為線上線下混合式教學提供高效的能力支撐;為學生的線上學習提供多種應用服務,包括電子筆記、電子講義、PPT課件、學習簡報等一系列學習應用,提升學生的學習效率,達到線上線下教學的“實質等效”。
以需求為導向,存儲平臺為智慧教室保駕護航
鑒于此,對學?，F有225間常態化授課教室進行改造,在教室已有多媒體設備基本上新增攝錄設備,實現全校集中統一的教室各類教學信號(課件、聲音、板書、教室視頻等)的采集與處理,并與學校教務系統課表同步,全部按照教學課程安排,同步實現線上高清直播,每間教室具備4個采用2.5M/4.0M MP4高清的AI攝像頭。提供10PB裸容量,可滿足225間教室運行一年所產生數據存儲的基本要求,為常態化課堂直錄播系統及教學視頻資源提供充足的存儲容量。
結合智慧教室數據應用特點及需求,武漢理工大學采用了分布式存儲AS13000系列,可提供塊、文件、對象、大數據、視頻等多種存儲服務,在錄播場景中滿足海量空間、高IO并發性能、便捷性智能運維等需求,高效支持多教室同時在線使用的業務。集群中所有分布式節點參與并發讀寫,基于聚合的小文件優化技術,減少數據寫入硬盤次數,提高小文件讀寫性能。通過恒定碼流優化技術,將教學視頻碼流負載均衡到每個節點上,大大提高了存儲系統的帶寬及穩定性,同樣容量下AS13000的存儲性能是傳統存儲性能的3~5倍之多,顯著降低了數據讀取的訪問延時。同時,存儲集群采用統一目錄命名空間,可以自動根據數據訪問在高速存儲及普通容量層中遷移,確保發揮更大性能。其高冗余模式確保當某節點出現故障時,可以自動切換到備用節點上,不影響數據正常訪問,保證數據安全性的同時降低設備類故障頻率。此外,考慮到數據規模的不斷增大,分布式融合存儲AS13000可以根據后期業務的增長,在線擴展最多至10240節點,系統的性能和容量會隨著節點數量的增加線性增長,對海量數據實現智能存儲管理和數據智能負載均衡,極大提升了資源利用率。最后,結合智慧教育平臺數據需要長期保存的業務特點,采用三副本的數據冗余保護方式,搭配InView智能統一存儲管理平臺,對設備進行統一納管,提供容量、性能、故障的智能化預測性分析,幫助運維人員預防硬件潛在故障,降低了存儲的復雜性和運維成本,全方位保障智慧教室項目的持續性運行。
全球數字化轉型已然來臨,各行各業都在通過數字化變革捕獲全新發展契機。隨著教學和人工智能、大數據技術的融合不斷加強,智慧課堂的技術手段和資源必將日益豐富,學科教學應用也會越來越深入。浪潮信息將繼續秉承“極致存儲,智慧有數”的理念從技術上不斷創新,在實踐中加以驗證,攜手高校共同推動智能化背景下人才培養模式和教學方法改革,實現智能技術支持的“課堂革命”。
