VR智慧教室建设要求征求意见稿

1T/XXXXXXX—XXXXVR智慧教室建设要求本文件规定了VR智慧教室建设的术语和定义、缩略语、总体系统架构、示意图、VR设备要求、基础要求、VR智慧教学系统、VR资源开发平台、VR教学云平台、安全要求、管理要求。本文件适用于各类学校和其它教育机构的VR智慧教室的设计与建设。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3976学校课桌椅功能尺寸及技术要求GB/T18883室内空气质量标准GB/T22240信息安全技术网络安全等级保护定级指南GB/T36447-2018多媒体教学环境设计要求GB/T38259-2019信息技术虚拟现实头戴式显示设备通用规范GB50099-2011中小学校设计规范3术语和定义3.1术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1.1虚拟现实Virtualreality采用以计算机为核心的现代高科技手段生成的逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多感官一体化的数字化人工环境，用户借助一些输人、输出设备，采用自然的方式与虚拟世界的对象进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感觉和体验。[来源：GB/T38259-2019,3.1]3.1.2VR智慧教室VRsmartclassroom一种利用虚拟现实技术为学生提供沉浸式、交互式、高效率、高效能的学习环境的教室。3.1.3录播webcastingsystem将授课或演讲者的影像、声音及上课讲义，以硬件设备即时记录成标准的网络格式，并通过网络及服务器同步直播或在支持的设备上播放。4缩略语DOF:自由度（DegreesofFreedom）FOV:视场角（FieldofView）IPD:瞳距（InterpupillaryDistance）PPI:像素每英寸（PixelsPerInch）PPD:角分辨率（PixelPerDegree）VR:虚拟现实（virtualreality）SDE:纱窗效应（Screen-doorEffect）5总体系统架构、示意图2T/XXXXXXX—XXXX5.1系统架构VR智慧教室系统架构如图1所示。VRVR智慧教室系统架构用户应用终端智能应用平台服务教师学生系统管理员VR光能黑板VR触控一体机智慧教学支持系统课堂表现管理系统录播系统VR资源开发平台VR教学云平台服务器基础要求基础要求图1VR智慧教室架构图5.2示意图VR智慧教室示意图如图2所示。图2VR智慧教室示意图6VR设备要求3T/XXXXXXX—XXXX6.1总体要求6.1.1应具有高清晰度、高帧率、高视场角、低延迟、低重量、低功耗、低噪音等特点，能够提供逼真的视觉、听觉、触觉等感官体验，减少用户的不适感和眼疲劳。6.1.2应支持多种交互方式，如手势、语音等，能够实现用户与虚拟环境的自然、灵活、高效的交互。6.1.3应支持多人协同，能够实现用户之间的实时通信、共享、协作，能够支持多种教学模式，如探究式、情境式、项目式、游戏式等。6.1.4应具有良好的兼容性和扩展性，能够与各类教学软件、应用、资源、平台等无缝对接，能够支持各类外部设备的接入，如摄像头、传感器、控制器等。6.1.5应具有良好的安全性和稳定性，能够防止用户的身体和心理伤害，能够防止数据的丢失和泄露。6.2VR设备配置要求VR设备配置要求应符合表1的规定。表1VR设备配置要求1双系统（windows和Android偏光式3D液晶显示屏，物理分辨率：382双系统（windows和Android偏光式3D液晶显示屏，物理分辨率：386.3VR设备性能要求VR设备性能要求应符合表2的要求。表2VR设备性能要求162345678注：透镜宜选用高质量菲涅尔透镜或非球面透镜。6.4VR设备功能要求6.4.1支持VR立体展示，师生佩戴3D眼镜，直观体验3D视频及VR软件。6.4.2支持PPT链接配套VR资源库，PPT演示中，可随时触发VR资源，进行触摸互动操作，包括模型交互、动画交互等。4T/XXXXXXX—XXXX6.4.3支持VR互动资源，普通/立体显示一键切换。6.4.4支持3D视频、VR软件立体显示，构建3D教育影院。6.4.5支持无编程VR快速开发平台，可自主开发补充VR资源。6.4.6支持多屏互动，构建5G+VR智慧课堂。6.4.7支持VR云平台，随时链接线上VR资源。7基础要求7.1选址VR智慧教室应设置于校园安静区域，避免其他电子设备的信号干扰，建筑朝向应符合日常教学使用要求，避免强光源。7.2面积VR智慧教室的使用面积应根据教学需求和设备配置合理确定，应不小于50平方米，每个学生的使用面积应不小于1.5平方米。7.3教室布局教室配备VR光能黑板、触控一体机，采取“一拖三”（主屏+三面侧屏）布局方式，对教室四面环境进行整体提升。7.4室内环境VR智慧教室的空气质量、采光、照明、噪声控制应符合GB50099-2011中第9章、GB/T18883的规定。7.5基础设施7.5.1宜选用梯形桌面并可拼接的单桌、可折叠单人椅，且桌椅应符合GB/T3976的要求。7.5.2应选用具备遮光、隔热、阻燃功能，遮光率可调的光线遮蔽设备。7.5.3控制设备7.5.3.1教室内设备的远程管理、控制、运行状态监测等功能应符合GB/T36447-2018中6.8的规定。7.5.3.2应具备千兆网络接口，配备RS-232/485/红外等控制接口，可对每个设备单独控制。7.5.3.3电源箱应具有专用保险电路，遇设备短路应具有自动切断供电功能。7.5.3.4时序电源应具有持顺序开关设备电源、延时保护、电源延时开关功能。7.5.3.5应配置机柜1套，尺寸为L600mm×H1000mm×W1000mm,并具备良好散热性能。7.5.4网络设施7.5.4.1教学主干网络应满足以下要求：——具备对教学相关数据通信、控制与资源共享的功能；——双绞线应选择超五类及以上；——教室端网线应预留足够长度。7.5.4.2交换设备应满足以下要求：——具备教室网络设备连接、教学信息与数据转发功能；——配备汇聚层交换机，以处理来自接入层设备的数据；——配备接入层交换机，用户可根据业务需求选择支持VLAN技术的交换机。7.5.4.3路由设备应满足以下要求：——支持企业VPN；——支持IPv6；——无线速率应达到500M；7.5.4.4无线接入设备应满足以下要求：——具备搭建教室内独立的WIFI无线网络功能；——保证信号的覆盖范围，满足教学活动全员登录要求。5T/XXXXXXX—XXXX7.5.5服务器7.5.5.1应用服务器应满足以下要求：——实现应用系统装载部署，满足各类教学及管理应用需求；——具有支持远程管理、维护，具备审计功能。7.5.5.2存储服务器应满足以下要求：——具备对教学过程中的多种类型数据的存储功能，数据包括影音数据、日志数据以及过程数据——支持文件临时共享和长期共享功能。7.5.5.3数据库服务器应满足以下要求：——支持数据的增、删、改、查等操作；——支持数据库维护，支持数据导入/导出管理、数据库结构维护、数据恢复功能和性能监测。8VR智慧教学系统8.1智慧教学支持系统8.1.1智能签到课堂上，学生手机端通过课堂无线局域网登入平台，通过人脸识别验证签到。8.1.2课堂管理教师可在课前建立课程，填写课程信息，学生登陆后可以加入当前课程。8.1.3课堂测验8.1.3.1随时讲随时测，教师可在课上向学生发送题目（选择题，填空题），学生回答完毕后，教师可立即了解学生对知识点掌握情况。8.1.3.2每次课堂提问的结果都会保存到文件中，课后老师对自己的教学效果进行分析研究。8.1.4小组讨论小组学生可以使用小组VR屏进行组内讨论，老师可以实时查看小板内容，以掌握学生的讨论情况。8.1.5师生互动教师可以将小组VR屏投屏到课堂大屏上，对小组的讨论成果进行点评。8.2课堂表现管理系统8.2.1课堂学情实时分析支持实时分析当前学生的动作及人脸数据，实时向页面推送该学生的动作数据，并实时展示。8.2.2课堂信息概览支持在web端查看当前的课程信息，包括课程名称、授课老师、授课班级、班级人数、实时视频等信息，其中用户的动作信息如站立、坐下等状态实时标识于视频中。8.2.3历史课堂支持记录历史课堂信息，包括课程基本信息、动作分布情况、学生动作次数统计、课堂实况图片记录、课堂精彩瞬间等。8.2.4精彩画面抓拍支持自动抓拍课堂精彩瞬间，可通过课程详情查看，方便用户查询历史课堂情况。8.2.5活跃度分布支持统计实时课堂总体的活跃度分布情况，并图表化呈现。6T/XXXXXXX—XXXX8.2.6活跃度分析支持统计实时课堂或历史课堂上，学生个人的动作次数，分析计算活跃程度，并图表化呈现。8.2.7环境智能检测支持检测系统的运行环境是否正常。包括课表数据、教室数据、摄像头抓拍、人脸识别服务、动作识别服务等。8.3录播系统8.3.1课表录制服务器后台支持课表自动录制，支持手动录制及预览视频，手动录制支持暂停。8.3.2AI识别并提取课堂板书智能识别并提取板书画面，自动将多块板书内容合成为一个板书画面。8.3.3课堂实境三画面合成8.3.3.1支持板书、电脑画面、教师全景、教师特写、学生全景及学生特写等六路视频输入。8.3.3.2支持根据课堂实际环境智能切换板书、课件、教师全景、学生全景画面，使主画面与课堂实况相匹配。8.3.3.3支持任意三个画面以特定的逻辑用画中画方式显示，实现三画面合成、支持水印功能。8.3.4精品课程生成自动获取学校、课程名称、上课教师等信息，自动嵌入片头，录制生成网络化精品课程，用于课后浏览、点播和下载等。8.3.5可视化界面8.3.5.1支持选择楼宇及楼层查看学校每个教室的使用信息。8.3.5.2支持单独查看教室中板书、电脑画面、教师全景、教师特写、学生全景及学生特写6路画面，6路画面支持自动与手动切换。8.3.6配置管理支持设置单个或者全部教室的直播画面布局、导播模式、录制存储画面选择、直播和录播开关控制。8.3.7设备信息采集服务器后台支持对摄像头网络检查、服务器直播流是否正常、视频文件录制是否正常。可以在网上课堂数据中心查看异常信息。8.3.8自动手动导播支持管理员设置导播画面模式，分为：单画面模式、画中画模式、1+2画面模式。9VR资源开发平台9.1概述9.1.1VR资源快速开发平台是为普通师生专门开发的快速、便捷、通用的VR制作工具，使得非计算机及虚拟现实专业的师生都能具备VR内容制作能力。9.1.2教师使用该平台可以快速的制作大量的VR教学资源，将传统教学模式升级为“VR+”教学模式，学生借助该平台可以完成产品的VR展示，进行VR创新设计。9.2功能9.2.1支持不用编程、不用写代码，可视化设计制作开发VR教学资源及VR创新设计。7T/XXXXXXX—XXXX9.2.2支持机械类、土建类、美术类建模软件模型导入，支持单模型互动操作开发。9.2.3支持VR资源内容深度开发，包括旋转及缩放设计、拆装设计、标签设计等。9.2.4支持一次开发，多终端发布，包括PC、VR头盔、LED立体大屏、VR光能黑板、VR触控一体机等。10VR教学云平台10.1概述10.1.1采用用户访问浏览器方式，用户不需要下载安装任何插件，PC电脑、PAD、手机、VR黑板、智慧教室等均可随时上网使用平台，完成VR教学资源的学习与考核。10.1.2VR教学资源的运行，在云平台端完成，用户的使用终端配置无高配置要求，只要满足上网即10.2功能10.2.1课堂教学功能课堂教学功能包括以下内容：——开放资源：教学课件（PPT）、碎片化VR教学知识点、仿真实训软件、教学视频、典型实景资料；——在线直播：教师使用“VR+云课堂“或自主选择直播平台进行在线教学；——仿真实训演示授课：教师使用云平台的仿真实训资源，进行互动操作，演示授课；——教学视频学习：云平台上传了教师使用VR资源进行课堂授课的慕课视频，学生可以在线自学；——典型实景材料：云平台上传了丰富的设备照片、实景视频等资料，虚实结合，辅助教学。10.2.2实验教学功能实验教学功能包括以下内容：——开放资源：仿真实验软件；——服务方式：学生使用虚拟仿真实训软件，完成相应实验项目的操作及考核，平台自动评定成绩，教师自主导出成绩。10.2.3教学监管功能云平台为学校提供管理员、教师、学生三级管理功能，并分配相应权限：——教师：登录使用所有资源，查看及导出相应班级的学生成绩、使用次数、学习时长等；——学生：登录使用所有资源，查看个人成绩；——管理员：登录使用所有资源，查看及导出所有班级的学生成绩、使用次数、学习时长等。10.2.4预约服务功能针对工训等使用量比较大的实训，开放预约服务，最大限度保证用户的使用体验。11安全要求11.1设备设施安全11.1.1VR智慧教室的设备和设施应符合国家相关的安全标准，安装牢固，防止触电、摔伤、碰撞等事故的发生。11.1.2应设有紧急开关、消防器材、安全出口等，定期进行检查和维修。11.2网络安全11.2.1VR智慧教室与移动互联网以及其他业务网络互连，需要划分安全域并进行隔离，同时建立完善的网络安全机制，这些安全机制包括防火墙系统、入侵检测系统、病毒防范系统等。11.2.2安全系统应支持访问控制安全检测、攻击监控等一系列安全功能，应提供完整的网络安全监控、8T/XXXXXXX—XXXX报警和故障处理功能。11.3数据安全11.3.1应考虑设备中的数据的安全保存问题，可采取定期备份或数据容余备份等措施。11.3.2每30日对数据进行全量各份，每7日对数据进行增量备份和异地备份。数据恢复时间不超过60min,宜采用热备份机制。11.3.3采用备份平台，主平台出现故障能够自动切换到备份平台。11.3.4备份内容包括但不限于下列内容：——平台用户的基本信息和应用信息；——学习者学习过程数据；——页面基本信息。——教学素材及课程信息。12管理要求12.1人员管理12.1.1应设立专门的VR智慧教室管理机构，负责VR智慧教室的规划、建设、运维、评估等工作，配备专业的技术人员、教学人员、服务人员等，建立