l.高校智慧教室解决方案【技术方案】

1/26智慧教室解决方案2022-04

目录第一章 项目背景 41.1 政策背景 41.2 国内外智慧教室调研 5第二章 整体方案设计 62.1 设计主张：5C学习环境 62.1.1 建构（Construction） 72.1.2 创造（Creation） 72.1.3 交流（Communication） 72.1.4 联结（Connection） 72.1.5 协作（Collabration） 82.2 基于PST框架的设计原则 82.3 整体方案组成 92.3.1 学习空间 92.3.2 IT环境 102.3.3 教学应用 10第三章 IT环境 113.1智能控制中心 113.1.1设备控制 113.1.2智能电源管理 123.1.3 网络交换 133.1.4 音视频矩阵 133.1.5 内置无线投屏 133.2 交互智能平板 133.3 小组合作研讨信息岛 143.3.1 55寸小组屏 143.3.2 智能盒子 153.4 扩音系统 153.4.1 品质卓越、安全可靠 153.4.2 专业技术，打造完美音质 153.4.3 独有外观设计，小巧精致 163.5 智慧综合管理平台 163.5.1 设备监控与控制 163.5.2 告警监控 173.5.3 统计报表 18第四章 教学应用 194.1 课前 194.1.1课程管理 194.1.2任务管理 204.1.3 高效分组 204.1.4 学生考勤 214.2 课中 224.2.1移动授课 224.2.2教学白板 224.2.3 随机挑人 224.2.4 课堂提问 234.2.5 讨论墙 234.2.6 多屏互动 244.3 课后 254.3.1 课程报告 254.3.2 数据统计 25

项目背景政策背景2018年5月2日，习近平总书记在北京大学师生座谈并发表重要讲话，提到“我国高等教育办学规模和年毕业人数已居世界首位，但规模扩张并不意味着质量和效益增长，走内涵式发展道路是我国高等教育发展的必由之路”，“随着信息化不断发展，知识获取方式和传授方式、教和学关系都发生了革命性变化。”，对教育管理者和一线教育工作者都提出了更高的要求，需结合学校实际情况，在观念更新、师资建设、人才培养等环节进行实践和创新。2018年6月21日，教育部部长陈宝生在《新时代全国高等学校本科教育工作会议》上的讲话重点强调“以本为本”、“四个回归”，提出“要着力推动课堂革命。要改革传统的教与学形态，高校教师要把育人水平高超、现代技术方法娴熟作为自我素质要求的一把标尺，广泛开展探究式、个性化、参与式教学，推广翻转课堂、混合式教学等新型教学模式，把沉默单向的课堂变成碰撞思想、启迪智慧的互动场所”，让学生主动学习，提高学生学习的积极性。2018年10月8日，教育部发布《教育部关于加速建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力的意见》中提出“围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学改革”，“推动课堂教学革命。以学生发展为中心，通过教学改革促进学习革命，积极推广小班化教学、混合式教学、翻转课堂，大力推进智慧教室建设，构建线上线下相结合的教学模式。因课制宜选择课堂教学方式方法，科学设计课程考核内容和方式，不断提高课堂教学质量。积极引导学生自我管理、主动学习，激发求知欲望，提高学习效率，提升自主学习能力。”教室作为教育改革的主战场，是国家中长期教育规划中实现教育现代化、培养创新人才、创建学习型社会的关键媒介，还是教育信息化体系架构的核心组成内容。智慧教室将教学范式、信息技术、教学空间进行深度融合，既符合国家和社会发展的宏观需求，也满足了学校对教学创新与实践的需要。国内外智慧教室调研调研了国内外高校在智慧教室建设的案例，发现一些共性的特点：相比传统教室，智慧教室的空间布局根据不同的教学模式灵活转变，整个教学环境更舒适，更便于开展教学活动。信息化软硬件与教学业务深度融合，全面服务于教学，促进师生和生生的协作、互动和分享，提升整体教学效率越来越多的教学模式引入课堂，教学主体由老师向学生转变，提倡以学习者为中心的个性化学习、自主学习、探究性/协作性学习，高效地提高学生的知识水平和素质新型智慧学习空间建设和以学生为中心的新型教学模式应用正走入越来越多的课堂。国内外智慧教室的案例照片：整体方案设计为了培养面向未来的创新性人才，高等教育到了一个加速改革的时期，新的教学模式、教学方式需要新的学习环境来支撑。设计主张：5C学习环境基于建构主义理论，锐捷智慧教室创新性的提出了“5C学习环境”的设计主张，致力于打造与教学法深度融合的学习环境，以促进学生创造力和思维能力的发展和提升。作为新型人才培养的摇篮——5C学习环境，它的内容包括：促进知识的主动建构加强师生的互动交流助力教学的顺畅联结强化团队的积极协作实现人生的价值创造交流交流创造协作联结建构突破成长跨越情境经验建构（Construction）提倡教师引导下的、以学生为中心的“自主学习”和“协作学习”。学习过程强调“元学习”，即学生对学习过程进行自我管理。教师也从知识的提供者转变为学生自主学习的引导者。创造（Creation）在学习过程中帮助学生建构意义是要帮助学生对当前学习的内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。是教学过程的最终目标。简而言之，让个体产生新知，让群体达成共识。交流（Communication）小组成员之间必须通过交流来商讨如何完成规定的学习任务达到意义建构的目标，怎样更多的获得教师或他人的指导和帮助等等。在这个过程中，每个学习者的想法都为整个学习群体所共享。交流对于推进每个学习者的学习进程，是至关重要的手段。联结（Connection）情境创设，与情境的联结。学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。在教学设计中，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环节或方面。与已知事物相联结。“联系”与“思考”是意义建构的关键。要把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考。“联系”与“思考”是意义构建的关键。协作（Collabration）协作在一定的意义上是协商的意识。协商主要有自我协商和相互协商。自我协商是指自己和自己反复商量什么是比较合理的；相互协商是指学习小组内部之间的商榷、讨论和辩论。协作应该贯穿于整个学习活动过程中。基于PST框架的设计原则教学法—学习空间—信息技术（PST）是由昆士兰大学教授D.Radcliffe于2009年提出的，包含了“教学法”“学习空间”“信息技术”三个要素。其中教学法为信息技术和学习空间相结合提供了行动指南，学习空间促进了教学法并使信息技术手段内嵌于其中，而信息技术反过来增强了教学法的效果，拓展了学习空间的范围，所以教学法、学习空间和信息技术三者是相互补充的关系。PST框架PST框架的意义在于它没有孤立地看待教学、学习空间和信息技术的关系，而是把三者作为有机的整体来考虑，所有的设计基于让学生能够加强学习的体验，得到最好的学习成果。锐捷智慧教室的方案目标是围绕新型教学法，展开基于当代主流教学理论的空间设计，结合领先的信息化技术，形成教学法、学习空间和信息技术的三者统一，打造一个集新型学习空间、智能教学设备和教学应用于一体的协作、互动、共享的教学新生态、新环境。整体方案组成锐捷网络深耕教育十八年，以建构主义为指导，创新性的提出了5C学习环境的设计主张，并基于PST设计原则推出了智慧教室整体解决方案，实现学习空间、信息技术与教育教学的深度融合，打造支撑探究式教学、小班化教学、混合式教学、翻转课堂等新型教学模式的教学环境，全面服务于教学，推进新型教学模式的开展和真正落地。智慧教室方案组成 锐捷智慧教室解决方案由学习空间、IT环境和教学应用三大部分组成。基于5C学习环境，提供适配不同教学场景的学习空间设计，促进学生彼此协作、互动、共享，提高学生学习积极性；通过提供一套简单易用便捷管理的智能教学设备，帮助学校更快、更好的实现教学模式及信息化升级，提升教学效率，让教学、管理更简单；提供与业务深度融合的教学应用，不仅活跃课堂氛围，促进教学，而且高效支撑教学业务，匹配创新教学模式，满足学校教学模式创新、人才培养和课堂改革的新需求。学习空间以建构主义等主流学习理论以及学习科学等理论为基础，结合学习空间设计原则，为向师生提供5C学习环境。通过提供多种学习空间设计，能够支持学生彼此协作、便捷接入网络、促进真实学习的环境，同时要尊重学生的个性化需求，推动自适应和个性化学习。全面支撑教学活动和教学策略。提高学生学习的主动性，从而促进学生的创造力与批判性思维能力与综合素养的发展与提升。适配教学业务场景，促进师生、生生之间的交流、联结、协作。IT环境IT环境极简架构，主要由智能控制中心、小组合作研讨信息岛、智能物联系统、扩声系统等组成，为师生构建协作、互动、展示、物联的基础环境。其中，智能控制中心是业界唯一针对研讨型智慧教室量身定制的智能控制方案，由中控、智能矩阵、无线投屏、流媒体处理单元组成，支持设备控制、电源管理、音视频矩阵、无线投屏等业务；基于小组智能触控显示屏、小组智能盒子，配套一体化开放式支架，辅以小组端软件，为学生提供了便于交流、联结、协作的空间氛围，营造小组集体感；基于智慧物联技术，实时反馈教室设施的运行状态，并可进行远程、批量控制，为教学管理提供更加智能便捷、触手可及的应用服务；通过综合管理平台，为管理员提供远程控制、故障报警等功能，实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。教学应用构建贴合建构主义教学法的全场景教学软件，以课程为中心，无流程、社交化设计，联通师生，打通课堂教学前、中、后的教学全环节。通过互动教学软件、研讨协作和无线投屏等系统，采集教学数据、提升教学效率，实现信息技术与教学模式的深度融合，打造新型教学空间，全面支持与推动混合式学习和研讨型课堂等新型教学模式开展，真正实现以学生为主体，能力培养为目标的高教教学新生态，全面服务教学业务。

IT环境IT环境极简架构，主要由智能控制中心、交互智能平板、小组合作研讨信息岛、智能物联系统、扩声系统、综合管理平台等组成，为师生构建协作、互动、展示、物联的基础环境。3.1智能控制中心智能控制中心设备是智慧教室中的核心设备，包含2个子模块：智能控制中心主机、智能互动模块。是业界唯一针对研讨型智慧教室量身定制的智能控制方案，由中控、交换机、智能矩阵、无线投屏、流媒体处理单元组成，支持设备控制、电源管理、音视频矩阵、无线投屏等业务；其模块化设计、强大的软硬件兼容能力、灵活丰富的客户化功能配置，将彻底解决系统运行稳定性问题、同一网络平台下不同产品的互联互通问题智能控制中心实物图3.1.1设备控制提供了专业平板配合智能控制中心，实现对多媒体设备、物联网系统的一键控制。支持一键上下课，实现对所有研讨协作设备的开启、关闭；支持对教师PC、笔记本、无线投屏等音视频信号接入自动切换，简单便捷，减少老师的学习和使用成本。多媒体控制结合物联网控制器，通过Zigbee和红外等无线方式，实现对教室内的灯光、空调、窗帘以及温湿度等设备的控制，旨在为学校广大师生创造一个更为智慧、绿色、节能、高效、舒适的教学环境。环境控制3.1.2智能电源管理智能控制中心具有4路可控制的电源端口，灵活控制周边设备的电源。幕布电源：当幕布上升或下降一定时间后自动切断电源，降低幕布损坏概率。电脑电源：下课后，延时关闭电脑电源，保证电脑正常关机，延长使用寿命。投影机电源：用户可根据不同品牌的投影机设置不同的投影机供电时间，保证投影机正常散热，更好的保护投影机。通用电源：上课后，自动供电给周边设备（显示器、功放等）网络交换集成12口千兆交换机，满足智慧教室对网络交换的需求。支持8路POE网口端口，可实现与小组智能盒子的通讯与供电功能，部署简单、节约布线成本。音视频矩阵为了适配高清的投影、交互智能大屏等高清和极清显示设备，智能控制中心提供2x3的HDMI矩阵，最高支持4096x2160@30Hz的输入和输出。同时考虑到旧的投影设备，智能控制中心也提供了VGA输入和输出接口，保证与原有教学设备的无缝兼容，避免重复投资。内置无线投屏支持Windows设备、Android设备、iOS设备、Mac设备通过无线方式投射到交互智能平板或投影仪上，方便用户灵活开展移动授课与互动教学；支持不同分辨率的设备的投屏，最大输入分辨率能够达到1920*1080，输出分辨率能够达到1920*1080，帧率能够达到25fps，为用户提供高清投屏画质；针对Windows设备，能够将Windows电脑屏幕镜像到交互智能平板上，能够在交互智能平板上反向触控笔记本电脑。交互智能平板锐捷RG-IIB-K系列交互智能平板集显示、书写、信号处理、扩声以及控制等功能于一体。作为现代化多媒体教学设备，锐捷交互智能平板不仅为老师和学生提供了极清（4K）的完美视觉体验，极速的触摸书写享受，同时还通过其内置的白板教学软件为师生提供了内容丰富、品质优秀、生动直观的多媒体课件素材资源，从而让老师备课更加轻松，授课更加生动，学生学习更加高效率。本系列产品具有以下特性：采用纯铝拉丝、超窄面框，轻盈美观；边框采用圆弧转角安全性设计，无惧锐角伤害；7H硬度的防眩光钢化（AG）玻璃，超强耐磨，抗划伤，抗撞击，在避免师生受到环境眩光干扰观看的同时，也能够有效得保护老师和学生在使用时的人身安全。采用LG高规格A规LED液晶屏，4K极清显示提供了178度广可视角，保证教师近距离舒适使用的同时，也能够将每一个教学细节，极度清晰得展现给所有学生；10bit液晶面板驱动技术色彩渐变呈现更加平滑顺畅，饱满生动。Windows&Android双系统，自带Android系统及书写软件，师生可通过手势缩放、擦除，任意增删页面，操作简单；可选配Windows系统，插拔式OPS-C电脑，深度融合，体验更丰富。智能侧边栏菜单提供丰富的侧边栏选型，可通过简单的手势调出和选择，操控便捷。采用业内领先的红外触控技术，精准的触控精度及快速的书写速度，保证了用户十点同时触控，十笔同时书写时的准确性和流畅性。小组合作研讨信息岛基于小组智能触控显示屏、智能盒子，配套一体化开放式支架，辅以小组端软件，为学生提供了便于交流、联结、协作的空间氛围，营造小组协作研讨氛围。55寸小组屏55寸小组屏可提供最佳观看和书写体验，解决了分组讨论场景中学生无法方便地观看教师授课和同学讨论显示内容的问题，同时满足了小组智能盒子和BYOD无线投屏系统的触控需求。呈现优质D-LED液晶显示屏，4K分辨率超清显示，画面清晰细腻，色彩真实自然。欣赏AG玻璃有效清除眩光、178度广视角与55寸窄边框设计提供最佳小组欣赏体验。讨论10点红外触控，提供高灵敏度触控体验，支持多人同时讨论书写；圆弧边框，安全设计，钢化玻璃，防划防撞。智能盒子作为小组信息岛的处理终端，智能盒子可内嵌在开放式支架，方便灵活部署；支持学生自带设备无线投屏、多屏互动，方便学生分享小组成果。智能盒子具有如下特质：稳定内置高性能流媒体处理芯片，保证同屏听课、组间分享等活动过程中教学内容的稳定呈现。极速支持学生自带设备无线投屏，极速连接；投屏延时低，让分享随时开启协作内置小组端软件，提供白板书写、U盘文件浏览、批注等功能，实现组内讨论、协作的便捷呈现，软件操作简单，减少学习成本。扩音系统锐捷智慧教室本地扩音系统，针对音频、视频、中控、机柜等进行反复优化，在工艺和技术上实现了多项突破。可根据教室面积合理布置音箱数量、位置、配套功放及选择功率，声音扩散性良好，声场分布均匀，响度合适，自然度好，真正做到了可忽略级“声污染”，力争为师生打造绿色、无噪声的健康学习环境。扩音系统由智能功放模块和一对音箱组成。品质卓越、安全可靠扬声器单元通过1000小时的严酷实验（高低温，盐雾，振动，老化等测试），且内置动态保护电路，确保高标准的安全可靠性。专业技术，打造完美音质采用革命性的球面波扩散技术，实现绝佳的声场均匀度和清晰饱满的绿色高品质声音输出。系统达到国家语言清晰度A级标准（STI0.74），可轻松满足法院、剧场、演讲堂等高音质场合的严苛要求。独有外观设计，小巧精致业内独有椭圆外观设计，紧凑小巧，在有效消除腔体驻波避免啸叫的同时体现出精巧的设计美感。智慧综合管理平台采用云计算、物联网、智慧校园网技术，构建一个统一管理，统一运维，统一监控的综合管理平台。平台具有远程控制、教室监控、教室管理、统计报表等功能，实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。满足多媒体教室、互动教室、智慧教室以及未来教室的集中管控要求，支撑信息化技术改革和创新教学的教育模式。设备监控与控制智慧综合管理平台，以树形结构展现全部教室的设备情况，包括设备类型、设备使用状态等，可基于教室名称、使用状态对教室进行筛选查询；支持对教室设备远程统一监控，统一管理，实时掌控设备运行状态。从教室列表中选择一间教室，可远程实时查看教室的上课情况，可直接对教室设备进行远程控制，提高管理效率。告警监控以列表形式显示所有教室的告警信息，包括教室名、告警事件名称、告警事件描述、解决状态、首次告警时间、最新告警时间、重复次数等内容。平台提供告警状态提示，方便管理员实时查看，及时处理，提高运维效率。统计报表以图形化形象展现设备管理数据，包括设备使用率、授课时长、能耗等多种统计报表，为相关领导提供决策支撑。

教学应用提供贴合建构主义教学法的全场景教学软件，以课程为中心，无流程、社交化设计，联通师生，打通课堂教学前、中、后的教学全环节。通过互动教学软件、研讨协作和无线投屏等系统，采集教学数据、提升教学效率，实现信息技术与教学模式的深度融合，打造新型教学空间。多终端支持教学全流程。课前4.1.1课程管理支持老师提前上传讲义，分享课程资源给学生，可快速添加课堂互动，课上一键发起。针对不同课程，支持后台添加特定学生，也支持学生扫码自由加课，更好地支持公开课场景。4.1.2任务管理任务管理助力混合学习和翻转课堂。支持教师或者助教在办公室或家里随时布置任务给学生，通过网页或者微信端皆可发起。支持个人任务与小组任务，个人任务可发布学习材料、题目给学生，也可以要求学生发附件完成任务，过程中可以查看学生任务完成进度，适用于课前学习以及课后作业的便捷管理。小组任务自动生成小组任务讨论空间，学生可以在空间内针对任务进行讨论与分享，过程中，老师可以查看学生讨论内容并指导，也可以给学生加分激励。 学生课前通过微信端完成前置学习支持在线答题、提交附件高效分组提供随机分组、老师指定分组多种分组形式。支持学生移动端自由分组。提高分组效率，老师可控制分组，可以随时对分组进行微调，让分组更加可控、科学。学生考勤学生考勤管理，数据获取常态化。支持学生扫码签到，老师及管理人员可实时查看数据。老师可实时查看学生每节课的考勤情况，对于累积出勤异常次数多的学生提供预警提示，帮助老师及时了解问题学生。考勤过程不影响老师进行授课文件准备，提升课堂效率校领导可按时间、按学院、按课程，多维度查看统计数据。课中4.2.1移动授课教室可使用手机移动授课，结合移动讲台，让老师摆脱讲台束缚，走到学生中间。支持ppt翻页，以及互动的发起与控制。4.2.2教学白板支持连续滚动翻页，上下页内容更连贯。授课板书自动以文件形式保存，课后可便捷回顾