• 智慧教室：指融合教学互动、教学管理为一体的高度集成化学习环境，包含了空间设计，软硬件一体化设备，无感知数据采集系统，环境管控等多种为教学活动提供服务的支撑设备和系统。
• 研讨型智慧教室：指提供多个学习分组，且每个学习分组可以进行受控和自由研讨的互动型教室，该教室应该提供全场景高清录播（过程记录及传递），多小组多屏幕互动，多设备接入（手机、平板、笔记本等），分小组记录等多种支撑系统，为就一个和多个课题进行分组研讨和分享提供支持。
• 跨校区互动智慧教室：指提供由一个主讲教室带多个远程听课教室进行统一教学的互动教学模式，该教室应该提供多教室高清音视频和学习数据多向互动，多设备接入（手机、平板、笔记本等）等支撑系统，为多校区、甚至校内外互动教学提供支持。

第1章 解决方案

1.1 现状分析

教室作为高校师生开展教学活动的核心场所，传统教室和多媒体教室中，教学设施以相对陈旧，对教学活动的支撑也比较基础。常见的方式还是老师在台上讲、学生在台下听，管理者对教学过程的监控和管理也缺乏有效手段。

1.1.1 集成度低稳定性差

之前的多媒体教室的多种设备和系统归属于不同的厂家，之间无法互联互动，老师在使用教室过程中需要学习多套设备。多种设备又导致教室环境非常复杂，偶尔由于某一个小部件的问题导致整个教学过程受阻。

1.1.2 终端兼容性差

很多的多媒体室或者多功能室只能采用教室内公用PC授课，对于自行携带电脑的支持往往存在接口和兼容性问题，学生的手机、Pad、笔记本等设备更加难于用于课堂互动。

1.1.3 分组研讨支持度低

由于多屏幕互动技术的约束，更多的教室只能由教师主屏幕和部分学生终端组成，无法进行学生分小组的讨论，也不提供给小组讨论的分屏，老师无法组织分主题探究教学活动。

1.1.4 跨校区授课支持度差

受限于高清音视频的传输和压缩技术，跨校区、甚至跨区域内外的互动无法完成，更多的录播教室只能提供单向的视频流，更谈不上将远端的学习情况即时同步到主讲教室。

1.2 总体框架

图1 总体框架图

总体上来说，中视天威构建了一个从设备到数据全面打通，从教学活动到数据评价全面融合的整体框架，为高校提供一站式的整体解决方案，其主要包含的部分有：

• 集成化教学设备：能融合、连接和管理构成智慧教室的各种设备；
• 创新型教学空间：将教学的空间从单一的课室外延到楼梯间、走廊等多种空间，从设计、座椅、wifi等多个角度搭建多元学习空间；
• 信息化教学环境：构建能支持大班授课、小班研讨和跨区域互动的信息化互动环境；
• 互动化教学活动：为课堂的教学活动提供互动，并将互动的全部数据无感知的记录；
• 一体化教学系统：为各种数据、互动提供承载的平台，提供给老师、学生可以随时访问和使用的管理系统和学习空间。
• 数据化教学评价：通过留存的多样本、形成性的大数据，结合机器学习，让教学效果的评估和评价更加准确。

1.1 整体优势

1.1.1 低功耗高集成智慧教室媒体终端主机

软硬件全嵌入式设计，拥有多项技术自主知识产权，精巧的机身设计。高集成度，单板卡集成视频编码、屏幕广播、分组教学、实时导播、同步录制、音频处理、图像跟踪、电子云镜等功能。低功耗的主机能24小时无障碍工作，静默开展教学活动数据的同步。

1.1.2 满足BYOD（自带设备办公）需求

系统兼容性强，老师和学生移动终端可以自己携带，可以使用Android、iOS、windows操作系统，广泛支持各种品牌的平板、手机和电脑，适应各种大小的屏幕和分辨率。

1.1.3 动态全高清多屏互动

系统采用高清视频矩阵解决学校智慧课堂多屏互动的方案，实现高清音视频任意主屏和分屏、分屏与分屏之间的切换。并且多屏的控制与教师端的教学活动、音视频流程完美结合。教师只需要按照教学的需要选择小组展示或小组竞赛等活动，教室中的大屏将会依据师生的活动进行教学信息智能化展示。

1.1.4 多场景小组研讨

学生通过扫码或验证码可快速加入小组讨论，进行画面投屏、动态预览、动态批注等活动，还可对演示画面和讨论过程进行自主录制为视频。除了受控的分组研讨方式，我们还支持自由研讨，可以满足将研讨教室开放给学生进行自由主题探究。

1.1.5 简单易用的功能

为降低师生使用智慧教室的门槛，设计了简单易用的功能，老师上手快，学习易，大限度地支持老师专注于教学活动。

1.1.6 高清音视频处理技术

采用全高清视频处理，在远端大限度还原主讲教室的情况，提高远程教育的临场感，让学生和老师互动起来更自然。

1.1.7 动态批注

    可以动态的在中屏和大屏上对讨论内容（包含图片和视频）进行批注，并可以将批注的书写过程同步到所有小屏幕。

1.2 应用场景

现在更多的高校进行教室智慧化改造的过程中会把一层教学楼或者整栋教学楼进行重新设计，旨在为学生提供更多样的学习空间，中视天威在设计改造的基础上打造了包含常态标准智慧教室、研讨型智慧教室、跨校区协作智慧教室、阶梯智慧教室、智慧梯廊、集中控制室等整体解决方案。

• 标准智慧教室：能组织各种类型的培训、讲座活动。通过全程参与式、体验式的活动和游戏、演讲实践、模拟面试、团队合作能力训练等活动，提高教师综合素质。
• 研讨型智慧教室：能组织各种类型的培训、讲座活动，特别是基于多屏互动的分组研讨型教学活动。通过全程参与式、体验式的分组研讨及团队合作能力训练等活动，提高师生综合素质。
• 跨校区协作智慧教室：能组织各类大型培训、讲座、通识类大课。该室同时支持智慧教学、多校区互动及与实训基地进行互动。
• 智慧梯廊：将与各智慧教室连接的楼梯间、走廊进行智慧化改造，提供灵活的小型研讨空间，可为临时和零散的交流提供支持。
• 智慧巡课室：可以提供给老师、管理者进行教学观摩，教学在线巡课的空间，教学法教师可通过观摩大屏对正在进行的师范生模拟授课进行直播观摩。教学咨询室同时可作为一线教师的工作室，提供学生与一线教师直接面对面沟通的研讨环境。

1.1 建设价值

    智慧教室的整体改造旨在为学校、老师和学生打造面向未来，服务过程的“教”与“学”支撑系统。为学校提高数据化决策能力、信息化治理能力终实现教育现代化提供有力支撑。为学校提升整体教学效果，落实人才培养计划提供支持；为学校科学评价教学过程，信息化管理课堂提供支持；为学校数据化分析教学能力，便利地进行督导巡课提供支持；为广大老师探索新型教学模式（分组研讨），开展新型教学活动（跨区授课）提供技术手段；为老师细致掌握学生的学习情况和学习效果提供技术手段；为老师逐步实现“因材施教”提供技术手段；为所有学生分组研讨互动，促进师生互动和生间互动提供智慧环境；为学生自由分享，即时讨论，泛在学习提供智慧环境；为学生课程复习，研讨过程回看提供智慧环境；

图3 多屏互动系统场景图