全自动录播教室信息化系统集成设计方案

【智慧未来教室】全功能整体建设方案

北京XX科技

2018年X月

目录

1. 方案概述 ............................................ - 1 - 1.1. 前言 ............................................. - 1 - 1.

2. 政策背景 ......................................... - 1 -

1.3. 建设内容 ......................................... - 3 -

2. 未来教室设计 ........................................ - 7 - 2.1. 系统拓扑图 ....................................... - 9 - 2.2. 未来教室示意图................................... - 11 - 2.

3. 音频系统 ........................................ - 13 - 2.

4. 视频系统 ........................................ - 13 - 2.

5. 未来教室教学模式................................. - 16 -

2.6. 未来教室系统特点................................. - 40 -

3. 云录播系统应用平台.................................. - 44 - 3.1. 平台应用 ........................................ - 45 - 3.2. 个人空间 ........................................ - 50 - 3.3. 优课活动 ........................................ - 51 - 3.

4. 教研活动 ........................................ - 53 -

3.5. 平台管理 ........................................ - 54 -

4. 环境设计 ........................................... - 58 - 4.1. 普通常态化装修................................... - 58 - 4.2. 高端专业化装修................................... - 59 - 4.3. 教室建声环境 .................................... - 61 - 4.4. 教室灯光照明 .................................... - 62 - 4.

5. 教室布局效果图................................... - 64 -

4.6. 教室布线、供电................................... - 67 -

5. 公司介绍 ........................................... - 68 -

1. 方案概述

1.1. 前言

未来教室相对于传统和现代课堂而言的，是在以人本主义、互动、环境心理学等相关理论和智能空间、云计算、人体工学等技术的支持下，以互动为核心，以充分发挥课堂组成各要素(人、技术、资源、环境和方法等)的作用，实施教与学，以促进人的认知、技能和情感的学习与发展的教与学的环境与活动。

未来教室的建设思路体现物联网的三个层次(应用层、网络层、感知层)，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品的智慧化识别、跟踪、监控和管理。同时，未来教室还能满足学校物联网技术专业开设的物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、物联网工程及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程的实践实训教学需要，并为学生或教师的物联网技术应用项目开发提供平台。

1.2. 政策背景

1.2.1. 相关政策

教育信息化十年发展规划（2011-2020年）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（2010-2020）中第十九章指出“加快教育信息基础设施建设。信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。”

加强优质教育资源开发与应用。建立开放灵活的教育资源公共服

务平台，促进优质教育资源普及共享。继续推进农村中小学远程

教育，使农村和边远地区师生能够享受优质教育资源。

强化信息技术应用。提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，

改进教学方法，提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力。

《第二次全国教育信息化工作电视电话会议》指示

要提高教师运用信息技术的能力，创新教育理念和教学模式，提高人才培养质量，提升教育治理能力。

中共中央政治局委员、国务院副总理刘延东出席第二次全国教育信息化工作电视电话会议时强调，“十三五”时期，要大力推进教育信息化，运用现代信息技术，让农村、边远、贫困和民族地区的孩子们共享优质教育资源，缩小区域、城乡、校际差距。要提高教师运用信息技术的能力，创新教育理念和教学模式，提高人才培养质量。要把握“互联网+”潮流，通过开放共享教育、科技资源，为创客、众创等创新活动提供有力支持，为全民学习、终身学习提供教育公共服务。要推进学生、教职工、教育机构等管理信息系统建设，形成覆盖全国、互联互通的云服务体系，深化改革、创新机制，提升教育治理能力。

1.2.2. 建设背景

教室内教学环节是学生接受系统教育最重要的一环，做好教学互动环节，是掌握好教学环节的质量，提高教学水平的关键。现行的教学过程中，传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题。签到过程中，使用纸张签到，效率低且存在代签现象，结果不便于教师统计;提问互动环节和课堂小测试的环节中，教师给出简单选择后，学生举手或者口头回答，不能获得准确的统计数据，教师只能根据大体情况来判断是否进行教学，没有准确的数据，更不能考虑后期的数据挖掘和数据统计工作。传统的教学方式已经不适应现代化教学的需要，基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化未来教室系统在逐步的

推广运用。未来教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来了新的机遇。

未来教室需要融先进理念和科学技术于一体；时刻关注教与学的主体自由发展；集成多种媒体的课堂教室。未来课堂需要具有人性化、混合性、开放性、交互性、智能性和生态性等特性。未来教室中需要包括云端技术、泛在网络技术、多屏显示技术、智能环境控制技术、交互显示终端与互动反馈技术、视频会议技术、智能实录技术、情景感知与智能代理技术等。

从教育、技术、空间的角度设计建设未来教学场所和活动的设计，以促进学习者的学习和发展为中心，为学生而设计，满足多种不同形式的知识、情感与技巧的教学和交流，体现先进、舒适、方便、高效、人性化、自由、和谐等特点的未来课堂。充分体现以学生为主体的个性化、交互式的新型学习模式，培养学生独特又独立的学习习惯以及相互协作的团队协作学习能力。

1.3. 建设内容

1.3.1. 先进的技术支持

未来教室，是一个装备了视听设备，能利用触摸一体机、电子白板、投影等手段进行交互的，智能化的教学环境。在这个环境中，泛在网络环境提供无线接入，便于学习者、设备、资源相互之间的无缝连接；师生能利用各种智能终端获取教学资源实施教学活动；电子白板和触控技术实现了教学者、学习者之间的多元形式的互动；师生利用课堂反馈系统进行实时交互；课堂实录系统对课堂中学习者的学习进程进行记录，并存放在云存储服务器上供学习者和教学者使用；基于RFID的物联网技术为未来课堂提供智能环境系统控制，可根据学习者的需要对课堂内的光、电、声、温度等进行环境参数进行调节；基于云计算的教育资源服

务平台，为教师和学生的教与学提供了足够的支撑和服务。

1.3.

2. 技术选型原则

以计算机技术、电子技术、通信技术为代表的高新技术的发展，为人类的学习方式带来了前所未有的变革，需要应把握以下几个原则：模块化原则：主要是指各种技术之间没有任何联系，相互独立，可任意组合。在未来课堂中采用的各种技术往往需要根据各种教学活动的需要，产生多种组合方式，在这些组合方式中就需要把各种技术放在不同的位置上，或者把几种技术有机地融合在一起。因此，这就要求未来课堂所采用的技术应该是模块化的，以便于使用者随机拆分、组合，构建不同的教学环境，满足不同的教学需要。

交互性原则：交互性原则主要是指技术应能够满足各种交流活动的需要。未来的课堂一定是以老师为主导，学生为主体的教学环境，教学活动必然是由教师引导学生利用各种新技术获取所需的教学资源，解决各种问题，最终获得科学知识的过程。在这个过程中必然会产生教师与学生、学生与学生、人与设备、人与技术、人与环境、人与资源、技术与技术、技术与环境、技术与资源和环境与资源之间的互动，作为交互的主要载体，未来课堂中的技术必须具备上述交互功能，满足交互性的要求。

友好性原则：友好性原则主要是指各种硬件软件的用户使用界面或操作方法能很好地被用户接受，用户只需要花较短的时间就能学会。友好性原则包括了用户界面的友好性、操作的友好性、使用的友好性。在未来课堂中我们应该考虑所采用的技术是否能帮助教师和学生把主要工作完成好，而不是让教师和学生分散出一部分精力来研究这些技术如何使用，影响他们的主要工作。因此，未来课堂所采用的技术应该具有很好的用户友好性，很低的技术复杂性，要让教师和学生能在很短的时间

内，花费很少的精力就能使用。

便利性原则：便利性原则主要是指各种软硬件在使用时，操作步骤尽可能少，用户使用很方便。未来课堂的教学环境中的各种技术的操作步骤应该尽可能地少，以避免把课堂教学时间过多地花费在设备、软件的操作中，提高教学效率。

稳定性原则：未来课堂教学环境的构建离不开各种技术的实现，技术的稳定性和设备的稳定性在教学活动进行过程中就显得至关重要，如果教学活动因为出现技术问题而中断或者进行不下去显然是我们不愿意看到的。未来课堂中的教学活动应该是在技术的支撑下，把教师预先设计好的教学活动圆满地、流畅地实现。

兼容性原则：兼容性原则是指各种软硬件环境应该具有统一的标准和规格，凡是满足标准和规格的设备和软件都能容纳进来，无论基于什么平台。兼容性包含了两方面的内容，即硬件的兼容性和软件的兼容性。未来课堂中的硬件设备应都符合国际标准和国家标准，软件应该能兼容各种平台。

透明性原则：透明性原则指的是各项技术所包含的技术细节对普通用户来说是不可见的，用户不需要了解过多的技术细节就能很好地使用这项技术。未来课堂中的用户都不是专业的技术人员，因此未来课堂所采用的技术应具有很好的透明性，不能让未来课堂的教师和学生过多纠缠于技术细节，应该让他们使用这些技术能信手拈来，把他们主要的精力和时间用于教和学。

先进性原则：先进性原则是指所采用的技术应是这类技术中比较前沿的技术，代表了这类技术的发展趋势。未来课堂代表的是将来的一种学习方式，因此我们应该追踪当前最先进的技术，在保证上述原则的基础上，尽可能的选用新的，先进的技术。

1.3.3. 系统应用体系

该系统应用了现代多媒体网络技术，协同录播系统、控制系统、互动教学系统、远程授课系统、编辑系统、双板教学系统、教学反馈系统等多种系统于一体的现代化未来教室系统。

通过录播系统完成对教室内的全场景资源拍摄，并形成多种模式的资源课件，高效的记录优秀教师在上课过程中的授课方法和授课技巧，为学生提供课后学习的资源便于后期学习。

通过控制系统完成对教室内多媒体设备的集中控制，区别于以往的中控设备，将采用无线触摸控制的方式对教室内的多媒体设备及教师PC 进行控制，便于教师上课时的操作高效，该控制不单单对多媒体设备的控制，而更多的是对整体系统的控制。

互动教学系统可加强教师与学生在上课过程中的互动的功能，从语言互动提升为整体的教学互动，使教学过程更加丰富，促进学生上课时的兴趣，高效提高教学质量。

远端授课教室将通过网络传输技术同步教学其他校区的学生，通过该系统可拉近校与校之间的距离，缩小异校之间的数字鸿沟，促进教育的均衡发展，共享优质教育资源。

采用编辑系统，将教师及收集资源进行循环编辑制作，并形成多种资源供教学实际应用中选择，例如：微课微视频、优课等。

通过双板教学系统实现对现代未来教室的课堂情景打造，即可作为互动教室的互动显示，也可作为普通教室进行双板模式教学，让学生和老师实现“一教一学一答”。

教师需要对课堂上的学生学习情况及时掌握了解，通过教学反馈系统，可随时了解学生的学习情况，并根据情况决定课程的进度步伐；

2. 未来教室设计

未来教室提供了完整的教学应用解决方案，简化了操作流程，降低了教师使用的难度，增强了系统的易用性和稳定性。系统主要完成教师、学生、板书的高清视频自动跟踪采集，音频采集，教师电脑屏幕截取，教师/学生/板书视频/计算机画面智能导播并进行电影模式和资源模式的课件录制，通过课堂直播系统在局域网、互联网上直播，为远端用户提供在线实时学习的平台，后期把课件上传至编辑系统实现对精品课程的编辑。

建设现代化的未来教室，通过高端数字信息化设备完成教育均衡化发展，采用现代化数字云平台进行优质教学资源的高效共享。

提升优质精品课的录制手段，优化与传统录播的录制特点，并带有教学模式特性的录制手段。

为教师提供常态化操作模式，便于对系统的操作性深入理解和使用，快速灵活的掌握和领略系统特点，并高效利用该系统完成优质资源的建

设并最终实现共享。

采用先进的控制模式，具有现代化系统建设的特点，可通过现代网络技术完成远程教学及本地化资源互动的目的。

本方案建设目标：

建设未来精品教室的打造，集多种教学应用于功能已一身的多元化教室；

建立“一套应多套”的方案模式，将未来教室应用建设成全功能方案；

实现教学资源的均衡共享，发挥多媒体设备在信息化教学中的应用效果；

积极做好教师个人知识管理，专家引领、同伴互助，提高教科研能力；

全面提升学校的软硬件的信息化环境；

为教育均衡化发展提供决策支持数据；

开放的优质教育资源为学生家长提供服务；

为学校发展积累丰富的教育教学资源，形成学校优质资源和特色资源；

开放的优质教育资源为学生提供服务；

建立在线学习交流平台，实现学生自主学习、充分享受优质资源最佳的主动学习环境。

未来教室解决方案

- 9 -

2.1. 系统拓扑图

未来教室：选配国内主流的硬件产品，保证可迅速适应网络视频应用的需求，在教室的前端配备2台交互一体机，教室后端配备2台电视。通过五台摄像机分别负责对教师、学生及板书的跟踪拍摄，经话筒负责对本教室内教学声音的采集。采集的音视频信号传送至智能教学终端进行音视频的处理，完成本地课件录制、异地交互动、信号传输，并将教室内的所有信号源有机结合起来以便控制操作。未来教室既可做为交互时的主讲教室，也可做为听课互动教室。

观摩控制室：用于存放多功能键盘控制器、智能教学终端等设备，便于电教老师实时观察教学活动，并根据教学需求进行控制。

总控室：主要存放云录播平台，通过云录播平台实现各学校间进行实时互动、同步直播、教学实况录制，以达到远程听课教学的需要，实时地转播到互联网上，以供教学观摩，开展智能化，全交互，网络化教学，实现教育均衡化。

2.2. 未来教室示意图

2.2.1. 主讲教室

—采用双板教学，无黑板模式

2.2.2. 听课互动教室

—交互时可观看主讲教室的教学活动，并与主讲教室进行互动。

2.3. 音频系统

音频系统主要针对教室建设进行布置，教室内采用吊装话筒，用来采集老师和学生声音，可将教室内声音进行有效拾取推送到录播主机进行音频处理。

在未来教室的建设中，音频系统的声音混音、回声抑制、背景降噪等音频处理全部通过智能教学终端完成，避免因设备过多且操作复杂，让非专业的电教老师也可操作系统。

2.4. 视频系统

2.4.1. 视频采集

在未来教师的视频采集端将适应多种应用环境，无论是广播级演讲、精品课堂、微视频VCR等将成为未来教室的需求，所以在视频采集部分翰博尔未来教室具有全面的解决方案。

广播级高清摄像机：应用于主讲课堂、专业教室、演播活动等。

高清专业摄像机：应用于专业课堂、录播教室、优课制作。

高清全景别摄像机：应用于录播教室、演播室、主讲教室、听课互动教室等。

2.4.2. 视频显示

在未来教室中视频显示是整体视频系统的核心，所有产品特点及应用功能都将在显示系统上进行罗列，教师及学生将通过教室内的显示设备完成信息化教学的目的，例如分组教学、电子讲稿演示、微视频播放、远程授课、互动课堂、双机教学等等。

主要显示设备包括：

在未来教室中具有标准化三种教学模式：普通模式、录播模式、远程模式，通常在教室内配有2块触摸一体机、2块LED液晶电视，用于配合未来教师教学模式的应用；2块触摸一体机布置在前方黑板处，作为电子黑板

使用，也可作为互动显示、PPT展示等；教室后墙或两侧分别布置1台大尺寸液晶电视，用于辅助教室在教学过程中的应用。

普通模式：未来教室具有双机教学功能、系统题词功能、PPT演讲功能

等，需要用到触摸一体机、LED液晶电视；教室前方2块触摸一体机作为多媒体设备应用于教学环境，可作为电子黑板，教师可以在两块触摸一体机上进行教学书写，并根据内置的教学工具，提高教学质量，通过双机教学软件高效利用2台触摸一体机的教学功能为学生提供教学服务；教师后方或两侧布置2台大尺寸液晶电视，在普通模式下课对上课教师提供教案显示、题词帮助等；在未来教室内的4台显示设备完全融入教师的应用功能中。

录播模式：前方2台触摸一体机作为双机教学功能使用，显示教学PPT

讲稿与教学工具应用，提高学生在上课时的学习兴趣，后面或侧面的2台液晶电视则为教师提供本地实时录制图像显示，让教师清晰的看到课件的录制画面；另一块显示教师的教案提示，便于教师在上课时提醒教学中心思想，帮助教师完成精品课件的录制。

远程模式-主讲教室：主讲教室前段2台触摸一体机分别显示本地主讲

教师的PPT图像和双机教学工具；后面或侧面则分别显示远端听课互动教室画面及实时录制画面，在录制画面中将自动切换教师与学生或远端互动的过程。

远程模式-听课互动教室：听课互动教室处于听课状态，所有的显示设

备都将按照听讲规则进行资源展示；首先听课模式下无主讲教师教课，观摩远端主讲教室的画面及PPT内容，所以前段2台触摸一体机分别显示远端PPT画面及远端教师讲课的画面，后面两台液晶显示设备则自动关闭。

2.4.

3. 视频编辑

未来教室的视频编辑功能具有丰富、多样、简单等多种特点，可采用非线性课件编辑系统、在线课件编辑系统这两种编辑系统对视频文件进行修正。

非线性课件编辑系统：将现有的非线性编辑系统精简化，具有多功能、高标准、简单易用的特点，教师无需专业的培训也可进行课件的离线制作，并进行上传。

在线课件编辑系统：无论教师在任何地方，都可通过IP网络进行资源访问，通过自有权限进行课件在线编辑界面，将平台中的单画面、三分屏等多种课件进行在线编辑，可将多分屏课件编辑为单屏课件等等。

2.5. 未来教室教学模式

2.5.1. 控制系统

该系统主要以教师内的多媒体设备为主体，依托内置中央控制功能对教室内的多媒体设备与整体系统进行统一化管理和控制，通过设备的主控面板可选择任意一种控制模式。

教师在教师内通过触摸屏可对未来教室的使用环境进行快速切换，显示如下：