智慧教室框架與構(gòu)建總體方案

1智慧教室框架與構(gòu)建總體方案本文件給出了智慧教室總體框架、智慧教室功能，并簡要描述了智慧教室系統(tǒng)構(gòu)建的配置與需求。本文件適用于構(gòu)建用于培訓(xùn)、研討、實(shí)操、直播錄播等內(nèi)部培訓(xùn)場(chǎng)景的智慧教室。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T40473.2—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第2部分：功能適宜性GB/T40473.3—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第3部分：性能效率GB/T40473.4—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第4部分：兼容性GB/T40473.5—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第5部分：易用性GB/T40473.6—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第6部分：可靠性GB/T40473.7—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第7部分：安全性GB/T40473.8—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第8部分：可維護(hù)性GB/T40473.9—2021應(yīng)用系統(tǒng)非功能需求第9部分：可移植性3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1智慧教室smartclassroom基于人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，集顯示交互、直播錄播、物聯(lián)感知、智能管控、教學(xué)互動(dòng)、學(xué)情分析、綜合管理軟件為一體的培訓(xùn)場(chǎng)所。3.2顯示交互系統(tǒng)displayinteractivesystem智慧教室（3.1）中教學(xué)內(nèi)容與視頻展示、分享及互動(dòng)操作的綜合顯示系統(tǒng)。3.3環(huán)境感知environmentperception通過環(huán)境傳感系統(tǒng)對(duì)智慧教室（3.1）內(nèi)光線、溫度、濕度、空氣質(zhì)量等環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)，由控制系統(tǒng)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)、新風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。3.4無紙化培訓(xùn)paper-freetraining在培訓(xùn)的全過程中，全部采用電子方式進(jìn)行信息展示、記錄、傳遞的教學(xué)模式。2提供全過程教學(xué)支持。學(xué)員能夠通過不同終端接入系統(tǒng)以進(jìn)行備課、課堂講解、組織研討、查看學(xué)員學(xué)習(xí)情況，系統(tǒng)對(duì)教學(xué)全3.5學(xué)情分析learninganalysis通過對(duì)智慧教室（3.1）內(nèi)學(xué)員課堂行為、表情、專注度等進(jìn)行智慧識(shí)別與評(píng)估，提供可視化課堂行為分析、課堂評(píng)估報(bào)告、教學(xué)統(tǒng)計(jì)分析的活動(dòng)。3.6語音轉(zhuǎn)錄speechtranscription授課過程中實(shí)時(shí)捕獲或根據(jù)錄音錄像捕獲教師授課及學(xué)員討論信息，對(duì)語音進(jìn)行智能識(shí)別，轉(zhuǎn)化為文字進(jìn)行保存的活動(dòng)。4智慧教室總體框架智慧教室總體框架包括顯示交互系統(tǒng)、直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)、環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)、智慧教室管理系統(tǒng)，如圖1所示。圖1智慧教室總體框架智慧教室管理系統(tǒng)可調(diào)用顯示交互系統(tǒng)、直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)、環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)相關(guān)功能，環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)對(duì)顯示交互系統(tǒng)及直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)所涉及的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，各主要構(gòu)成系統(tǒng)的基本功能為：a)顯示交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主題內(nèi)容與視頻在所有顯示設(shè)備上的展示、分享及互動(dòng)操作；b)直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)提供音視頻錄制、混音控制、多模式錄制、導(dǎo)播、錄播、智能定位、自動(dòng)跟蹤等功能；c)環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)提供對(duì)顯示交互、直播錄播、環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控功能；d)智慧教室管理系統(tǒng)提供統(tǒng)一設(shè)備管理、無紙化培訓(xùn)、人臉識(shí)別考勤、學(xué)情分析、語音轉(zhuǎn)錄、管理統(tǒng)計(jì)分析及智慧校園接入等功能。注：顯示交互系統(tǒng)可能是部署在一個(gè)物理場(chǎng)所的設(shè)施，也可以分布在5智慧教室功能5.1顯示交互系統(tǒng)5.1.1功能描述顯示交互系統(tǒng)包括如下功能：a)屏幕投送分享；b)無線投屏；c)多屏連接；d)多屏互動(dòng)；e)多屏切換；f)多小組互動(dòng)；g)一鍵廣播；h)分屏對(duì)比等功能。5.1.2系統(tǒng)構(gòu)成顯示交互系統(tǒng)由如下組件構(gòu)成：a)顯示主屏；b)小組互動(dòng)屏；c)互動(dòng)大屏；d)輔助顯示屏；e)高清視頻矩陣；f)演講臺(tái)；g)可升降觸控機(jī)；h)平板電腦（PAD）；j)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備；k)其他必要組件。5.2直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)5.2.1功能描述直播錄播系統(tǒng)與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)包括如下功能：a)音視頻錄制；b)視頻編碼；c)混音控制；d)多模式錄制；f)錄播控制；g)智能定位；4注1：通過錄播系統(tǒng)和高清攝像機(jī)、音頻擴(kuò)錄制形成課程資源，并通過資源管理子系統(tǒng)建立課程資源庫，5.2.2系統(tǒng)構(gòu)成直播錄播與音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)由如下組件構(gòu)成：a)智能錄播主機(jī)；b)教師智能攝像機(jī)；c)學(xué)生智能攝像機(jī)；d)中心存儲(chǔ)服務(wù)器；e)調(diào)音臺(tái)；f)功放；g)揚(yáng)聲器；h)數(shù)字音頻處理器；i)麥克話筒；j)其他必要組件。5.3環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)5.3.1功能描述環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)包括如下功能：a)對(duì)教室內(nèi)顯示交互、直播錄播與音頻擴(kuò)聲等各類設(shè)備及信號(hào)進(jìn)行控制；b)接入并調(diào)度傳輸所有音視頻資源；c)實(shí)現(xiàn)信號(hào)拼接處理與信號(hào)同步錄制；d)對(duì)教室內(nèi)光線、溫度、濕度、空氣質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；e)對(duì)燈光、窗簾、空調(diào)、新風(fēng)等環(huán)境設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制；f)實(shí)時(shí)監(jiān)視所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。5.3.2系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)境感知與集中控制系統(tǒng)由如下組件構(gòu)成：a)中控主機(jī)；b)主控面板；c)時(shí)序電源；d)智能燈光；e)電動(dòng)窗簾；f)智能空調(diào)；g)新風(fēng)設(shè)備；h)其他必要組件。5.4智慧教室管理系統(tǒng)5.4.1概述智慧教室管理系統(tǒng)為智慧教室運(yùn)行與培訓(xùn)活動(dòng)開展提供核心軟件支持，系統(tǒng)整體由統(tǒng)一設(shè)備管理、無紙化培訓(xùn)、人臉識(shí)別考勤、學(xué)情分析、語音轉(zhuǎn)錄、管理統(tǒng)計(jì)分析及智慧校園接入等組成。5.4.2統(tǒng)一設(shè)備管理統(tǒng)一設(shè)備管理模塊對(duì)如下設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程運(yùn)維管理與數(shù)據(jù)共享：a)顯示設(shè)備；b)錄播；c)直播；d)互動(dòng)設(shè)備；e)燈光；f)智能空調(diào)；g)無感知考勤。5.4.3無紙化培訓(xùn)無紙化培訓(xùn)模塊為課堂教學(xué)的培訓(xùn)前、培訓(xùn)中、培訓(xùn)后提供如下功能：a)推送培訓(xùn)資料、調(diào)查問卷、導(dǎo)入題庫；b)屏幕共享、隨堂評(píng)測(cè)、搶答、答題結(jié)果分析、結(jié)構(gòu)化研討；c)自動(dòng)記錄培訓(xùn)數(shù)據(jù)，對(duì)滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合學(xué)情分析數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告；d)訓(xùn)后作業(yè)、實(shí)踐任務(wù)發(fā)布及跟蹤，作業(yè)及任務(wù)提交，專人點(diǎn)評(píng)反饋。5.4.4人臉識(shí)別考勤人臉識(shí)別考勤模塊提供如下功能：a)自動(dòng)記錄進(jìn)出教室時(shí)間；b)形成正常、遲到、早退等數(shù)據(jù)；c)提供考勤查詢；d)根據(jù)規(guī)則自動(dòng)生成考勤報(bào)表與分析報(bào)告。5.4.5學(xué)情分析學(xué)情分析模塊提供如下功能：a)對(duì)培訓(xùn)過程中的參與者行為、表情、專注度等進(jìn)行智慧識(shí)別與評(píng)估；b)對(duì)參與者行為進(jìn)行分析；c)智能巡課督導(dǎo)；d)提供可視化統(tǒng)計(jì)分析；e)形成評(píng)估報(bào)告。5.4.6語音轉(zhuǎn)錄語音轉(zhuǎn)錄模塊提供如下功能：a)對(duì)智慧教室內(nèi)互動(dòng)交流語音或錄音錄像語音進(jìn)行捕獲；b)對(duì)語音進(jìn)行智能識(shí)別，轉(zhuǎn)化為文字進(jìn)行保存；c)轉(zhuǎn)錄文字實(shí)時(shí)在大屏幕上顯示；d)提供后期語音文字索引與下載。5.4.7管理統(tǒng)計(jì)分析6管理統(tǒng)計(jì)分析模塊提供如下功能：a)定時(shí)向相關(guān)管理人員推送當(dāng)日培訓(xùn)量、培訓(xùn)人天數(shù)、培訓(xùn)班個(gè)數(shù)等統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)；b)實(shí)時(shí)查看教室學(xué)情分析可視化數(shù)據(jù)。5.4.8智慧校園接入智慧校園接入模塊可與如下系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接：a)一卡通系統(tǒng)；b)電子班牌系統(tǒng)；c)接送站系統(tǒng)；d)其他相關(guān)系統(tǒng)。注：上述系統(tǒng)對(duì)接可實(shí)現(xiàn)學(xué)員、課程、教師、班級(jí)、住宿、刷卡、接6智慧教室構(gòu)建的配置與需求6.1依據(jù)5.1～5.3的內(nèi)容，參照附錄A確定具體培訓(xùn)需求，選擇相應(yīng)的智慧教室硬件設(shè)備配置。6.2依據(jù)5.4的內(nèi)容，以6.1選擇的硬件設(shè)備為基礎(chǔ)，明確智慧教室要實(shí)現(xiàn)的功能，并按照GB/T40473.2—2021形成功能需求。6.3確定智慧教室的非功能需求，方法如下：a)按照GB/T40473.3—2021形成性能效率類非功能需求；b)按照GB/T40473.4—2021形成兼容性類非功能需求；c)按照GB/T40473.5—2021形成易用性類非功能需求；d)按照GB/T40473.6—2021形成可靠性類非功能需求；e)按照GB/T40473.7—2021形成安全性類非功能需求；f)按照GB/T40473.8—2021形成可維護(hù)性類非功能需求；g)按照GB/T40473.9—2021形成可移植性類非功能需求。7（資料性）智慧教室的典型應(yīng)用場(chǎng)景A.1培訓(xùn)智慧教室可應(yīng)用于培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)分組研討、直播錄播、考勤簽到、設(shè)備環(huán)境智能控制、語音轉(zhuǎn)錄、課后學(xué)習(xí)、培訓(xùn)評(píng)價(jià)、學(xué)情分析、培訓(xùn)統(tǒng)計(jì)等場(chǎng)景。A.2研討智慧教室可應(yīng)用于場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)外相結(jié)合的