VR智慧教室建設(shè)要求征求意見稿

1T/XXXXXXX—XXXXVR智慧教室建設(shè)要求本文件規(guī)定了VR智慧教室建設(shè)的術(shù)語和定義、縮略語、總體系統(tǒng)架構(gòu)、示意圖、VR設(shè)備要求、基礎(chǔ)要求、VR智慧教學(xué)系統(tǒng)、VR資源開發(fā)平臺(tái)、VR教學(xué)云平臺(tái)、安全要求、管理要求。本文件適用于各類學(xué)校和其它教育機(jī)構(gòu)的VR智慧教室的設(shè)計(jì)與建設(shè)。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/T3976學(xué)校課桌椅功能尺寸及技術(shù)要求GB/T18883室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T22240信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)定級(jí)指南GB/T36447-2018多媒體教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)要求GB/T38259-2019信息技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備通用規(guī)范GB50099-2011中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范3術(shù)語和定義3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)Virtualreality采用以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成的逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等多感官一體化的數(shù)字化人工環(huán)境，用戶借助一些輸人、輸出設(shè)備，采用自然的方式與虛擬世界的對(duì)象進(jìn)行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感覺和體驗(yàn)。[來源：GB/T38259-2019,3.1]3.1.2VR智慧教室VRsmartclassroom一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生提供沉浸式、交互式、高效率、高效能的學(xué)習(xí)環(huán)境的教室。3.1.3錄播webcastingsystem將授課或演講者的影像、聲音及上課講義，以硬件設(shè)備即時(shí)記錄成標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)格式，并通過網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器同步直播或在支持的設(shè)備上播放。4縮略語DOF:自由度（DegreesofFreedom）FOV:視場(chǎng)角（FieldofView）IPD:瞳距（InterpupillaryDistance）PPI:像素每英寸（PixelsPerInch）PPD:角分辨率（PixelPerDegree）VR:虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualreality）SDE:紗窗效應(yīng)（Screen-doorEffect）5總體系統(tǒng)架構(gòu)、示意圖2T/XXXXXXX—XXXX5.1系統(tǒng)架構(gòu)VR智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。VRVR智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)用戶應(yīng)用終端智能應(yīng)用平臺(tái)服務(wù)教師學(xué)生系統(tǒng)管理員VR光能黑板VR觸控一體機(jī)智慧教學(xué)支持系統(tǒng)課堂表現(xiàn)管理系統(tǒng)錄播系統(tǒng)VR資源開發(fā)平臺(tái)VR教學(xué)云平臺(tái)服務(wù)器基礎(chǔ)要求基礎(chǔ)要求圖1VR智慧教室架構(gòu)圖5.2示意圖VR智慧教室示意圖如圖2所示。圖2VR智慧教室示意圖6VR設(shè)備要求3T/XXXXXXX—XXXX6.1總體要求6.1.1應(yīng)具有高清晰度、高幀率、高視場(chǎng)角、低延遲、低重量、低功耗、低噪音等特點(diǎn)，能夠提供逼真的視覺、聽覺、觸覺等感官體驗(yàn)，減少用戶的不適感和眼疲勞。6.1.2應(yīng)支持多種交互方式，如手勢(shì)、語音等，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境的自然、靈活、高效的交互。6.1.3應(yīng)支持多人協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶之間的實(shí)時(shí)通信、共享、協(xié)作，能夠支持多種教學(xué)模式，如探究式、情境式、項(xiàng)目式、游戲式等。6.1.4應(yīng)具有良好的兼容性和擴(kuò)展性，能夠與各類教學(xué)軟件、應(yīng)用、資源、平臺(tái)等無縫對(duì)接，能夠支持各類外部設(shè)備的接入，如攝像頭、傳感器、控制器等。6.1.5應(yīng)具有良好的安全性和穩(wěn)定性，能夠防止用戶的身體和心理傷害，能夠防止數(shù)據(jù)的丟失和泄露。6.2VR設(shè)備配置要求VR設(shè)備配置要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1VR設(shè)備配置要求1雙系統(tǒng)（windows和Android偏光式3D液晶顯示屏，物理分辨率：382雙系統(tǒng)（windows和Android偏光式3D液晶顯示屏，物理分辨率：386.3VR設(shè)備性能要求VR設(shè)備性能要求應(yīng)符合表2的要求。表2VR設(shè)備性能要求162345678注：透鏡宜選用高質(zhì)量菲涅爾透鏡或非球面透鏡。6.4VR設(shè)備功能要求6.4.1支持VR立體展示，師生佩戴3D眼鏡，直觀體驗(yàn)3D視頻及VR軟件。6.4.2支持PPT鏈接配套VR資源庫(kù)，PPT演示中，可隨時(shí)觸發(fā)VR資源，進(jìn)行觸摸互動(dòng)操作，包括模型交互、動(dòng)畫交互等。4T/XXXXXXX—XXXX6.4.3支持VR互動(dòng)資源，普通/立體顯示一鍵切換。6.4.4支持3D視頻、VR軟件立體顯示，構(gòu)建3D教育影院。6.4.5支持無編程VR快速開發(fā)平臺(tái)，可自主開發(fā)補(bǔ)充VR資源。6.4.6支持多屏互動(dòng)，構(gòu)建5G+VR智慧課堂。6.4.7支持VR云平臺(tái)，隨時(shí)鏈接線上VR資源。7基礎(chǔ)要求7.1選址VR智慧教室應(yīng)設(shè)置于校園安靜區(qū)域，避免其他電子設(shè)備的信號(hào)干擾，建筑朝向應(yīng)符合日常教學(xué)使用要求，避免強(qiáng)光源。7.2面積VR智慧教室的使用面積應(yīng)根據(jù)教學(xué)需求和設(shè)備配置合理確定，應(yīng)不小于50平方米，每個(gè)學(xué)生的使用面積應(yīng)不小于1.5平方米。7.3教室布局教室配備VR光能黑板、觸控一體機(jī)，采取“一拖三”（主屏+三面?zhèn)绕粒┎季址绞剑瑢?duì)教室四面環(huán)境進(jìn)行整體提升。7.4室內(nèi)環(huán)境VR智慧教室的空氣質(zhì)量、采光、照明、噪聲控制應(yīng)符合GB50099-2011中第9章、GB/T18883的規(guī)定。7.5基礎(chǔ)設(shè)施7.5.1宜選用梯形桌面并可拼接的單桌、可折疊單人椅，且桌椅應(yīng)符合GB/T3976的要求。7.5.2應(yīng)選用具備遮光、隔熱、阻燃功能，遮光率可調(diào)的光線遮蔽設(shè)備。7.5.3控制設(shè)備7.5.3.1教室內(nèi)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能應(yīng)符合GB/T36447-2018中6.8的規(guī)定。7.5.3.2應(yīng)具備千兆網(wǎng)絡(luò)接口，配備RS-232/485/紅外等控制接口，可對(duì)每個(gè)設(shè)備單獨(dú)控制。7.5.3.3電源箱應(yīng)具有專用保險(xiǎn)電路，遇設(shè)備短路應(yīng)具有自動(dòng)切斷供電功能。7.5.3.4時(shí)序電源應(yīng)具有持順序開關(guān)設(shè)備電源、延時(shí)保護(hù)、電源延時(shí)開關(guān)功能。7.5.3.5應(yīng)配置機(jī)柜1套，尺寸為L(zhǎng)600mm×H1000mm×W1000mm,并具備良好散熱性能。7.5.4網(wǎng)絡(luò)設(shè)施7.5.4.1教學(xué)主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足以下要求：——具備對(duì)教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)通信、控制與資源共享的功能；——雙絞線應(yīng)選擇超五類及以上；——教室端網(wǎng)線應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)度。7.5.4.2交換設(shè)備應(yīng)滿足以下要求：——具備教室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接、教學(xué)信息與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能；——配備匯聚層交換機(jī)，以處理來自接入層設(shè)備的數(shù)據(jù)；——配備接入層交換機(jī)，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇支持VLAN技術(shù)的交換機(jī)。7.5.4.3路由設(shè)備應(yīng)滿足以下要求：——支持企業(yè)VPN；——支持IPv6；——無線速率應(yīng)達(dá)到500M；7.5.4.4無線接入設(shè)備應(yīng)滿足以下要求：——具備搭建教室內(nèi)獨(dú)立的WIFI無線網(wǎng)絡(luò)功能；——保證信號(hào)的覆蓋范圍，滿足教學(xué)活動(dòng)全員登錄要求。5T/XXXXXXX—XXXX7.5.5服務(wù)器7.5.5.1應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)滿足以下要求：——實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)裝載部署，滿足各類教學(xué)及管理應(yīng)用需求；——具有支持遠(yuǎn)程管理、維護(hù)，具備審計(jì)功能。7.5.5.2存儲(chǔ)服務(wù)器應(yīng)滿足以下要求：——具備對(duì)教學(xué)過程中的多種類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)包括影音數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)以及過程數(shù)據(jù)——支持文件臨時(shí)共享和長(zhǎng)期共享功能。7.5.5.3數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器應(yīng)滿足以下要求：——支持?jǐn)?shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作；——支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出管理、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)維護(hù)、數(shù)據(jù)恢復(fù)功能和性能監(jiān)測(cè)。8VR智慧教學(xué)系統(tǒng)8.1智慧教學(xué)支持系統(tǒng)8.1.1智能簽到課堂上，學(xué)生手機(jī)端通過課堂無線局域網(wǎng)登入平臺(tái)，通過人臉識(shí)別驗(yàn)證簽到。8.1.2課堂管理教師可在課前建立課程，填寫課程信息，學(xué)生登陸后可以加入當(dāng)前課程。8.1.3課堂測(cè)驗(yàn)8.1.3.1隨時(shí)講隨時(shí)測(cè)，教師可在課上向?qū)W生發(fā)送題目（選擇題，填空題），學(xué)生回答完畢后，教師可立即了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況。8.1.3.2每次課堂提問的結(jié)果都會(huì)保存到文件中，課后老師對(duì)自己的教學(xué)效果進(jìn)行分析研究。8.1.4小組討論小組學(xué)生可以使用小組VR屏進(jìn)行組內(nèi)討論，老師可以實(shí)時(shí)查看小板內(nèi)容，以掌握學(xué)生的討論情況。8.1.5師生互動(dòng)教師可以將小組VR屏投屏到課堂大屏上，對(duì)小組的討論成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。8.2課堂表現(xiàn)管理系統(tǒng)8.2.1課堂學(xué)情實(shí)時(shí)分析支持實(shí)時(shí)分析當(dāng)前學(xué)生的動(dòng)作及人臉數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)向頁面推送該學(xué)生的動(dòng)作數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)展示。8.2.2課堂信息概覽支持在web端查看當(dāng)前的課程信息，包括課程名稱、授課老師、授課班級(jí)、班級(jí)人數(shù)、實(shí)時(shí)視頻等信息，其中用戶的動(dòng)作信息如站立、坐下等狀態(tài)實(shí)時(shí)標(biāo)識(shí)于視頻中。8.2.3歷史課堂支持記錄歷史課堂信息，包括課程基本信息、動(dòng)作分布情況、學(xué)生動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)、課堂實(shí)況圖片記錄、課堂精彩瞬間等。8.2.4精彩畫面抓拍支持自動(dòng)抓拍課堂精彩瞬間，可通過課程詳情查看，方便用戶查詢歷史課堂情況。8.2.5活躍度分布支持統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)課堂總體的活躍度分布情況，并圖表化呈現(xiàn)。6T/XXXXXXX—XXXX8.2.6活躍度分析支持統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)課堂或歷史課堂上，學(xué)生個(gè)人的動(dòng)作次數(shù)，分析計(jì)算活躍程度，并圖表化呈現(xiàn)。8.2.7環(huán)境智能檢測(cè)支持檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境是否正常。包括課表數(shù)據(jù)、教室數(shù)據(jù)、攝像頭抓拍、人臉識(shí)別服務(wù)、動(dòng)作識(shí)別服務(wù)等。8.3錄播系統(tǒng)8.3.1課表錄制服務(wù)器后臺(tái)支持課表自動(dòng)錄制，支持手動(dòng)錄制及預(yù)覽視頻，手動(dòng)錄制支持暫停。8.3.2AI識(shí)別并提取課堂板書智能識(shí)別并提取板書畫面，自動(dòng)將多塊板書內(nèi)容合成為一個(gè)板書畫面。8.3.3課堂實(shí)境三畫面合成8.3.3.1支持板書、電腦畫面、教師全景、教師特寫、學(xué)生全景及學(xué)生特寫等六路視頻輸入。8.3.3.2支持根據(jù)課堂實(shí)際環(huán)境智能切換板書、課件、教師全景、學(xué)生全景畫面，使主畫面與課堂實(shí)況相匹配。8.3.3.3支持任意三個(gè)畫面以特定的邏輯用畫中畫方式顯示，實(shí)現(xiàn)三畫面合成、支持水印功能。8.3.4精品課程生成自動(dòng)獲取學(xué)校、課程名稱、上課教師等信息，自動(dòng)嵌入片頭，錄制生成網(wǎng)絡(luò)化精品課程，用于課后瀏覽、點(diǎn)播和下載等。8.3.5可視化界面8.3.5.1支持選擇樓宇及樓層查看學(xué)校每個(gè)教室的使用信息。8.3.5.2支持單獨(dú)查看教室中板書、電腦畫面、教師全景、教師特寫、學(xué)生全景及學(xué)生特寫6路畫面，6路畫面支持自動(dòng)與手動(dòng)切換。8.3.6配置管理支持設(shè)置單個(gè)或者全部教室的直播畫面布局、導(dǎo)播模式、錄制存儲(chǔ)畫面選擇、直播和錄播開關(guān)控制。8.3.7設(shè)備信息采集服務(wù)器后臺(tái)支持對(duì)攝像頭網(wǎng)絡(luò)檢查、服務(wù)器直播流是否正常、視頻文件錄制是否正常?？梢栽诰W(wǎng)上課堂數(shù)據(jù)中心查看異常信息。8.3.8自動(dòng)手動(dòng)導(dǎo)播支持管理員設(shè)置導(dǎo)播畫面模式，分為：?jiǎn)萎嬅婺Ｊ?、畫中畫模式?+2畫面模式。9VR資源開發(fā)平臺(tái)9.1概述9.1.1VR資源快速開發(fā)平臺(tái)是為普通師生專門開發(fā)的快速、便捷、通用的VR制作工具，使得非計(jì)算機(jī)及虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)的師生都能具備VR內(nèi)容制作能力。9.1.2教師使用該平臺(tái)可以快速的制作大量的VR教學(xué)資源，將傳統(tǒng)教學(xué)模式升級(jí)為“VR+”教學(xué)模式，學(xué)生借助該平臺(tái)可以完成產(chǎn)品的VR展示，進(jìn)行VR創(chuàng)新設(shè)計(jì)。9.2功能9.2.1支持不用編程、不用寫代碼，可視化設(shè)計(jì)制作開發(fā)VR教學(xué)資源及VR創(chuàng)新設(shè)計(jì)。7T/XXXXXXX—XXXX9.2.2支持機(jī)械類、土建類、美術(shù)類建模軟件模型導(dǎo)入，支持單模型互動(dòng)操作開發(fā)。9.2.3支持VR資源內(nèi)容深度開發(fā)，包括旋轉(zhuǎn)及縮放設(shè)計(jì)、拆裝設(shè)計(jì)、標(biāo)簽設(shè)計(jì)等。9.2.4支持一次開發(fā)，多終端發(fā)布，包括PC、VR頭盔、LED立體大屏、VR光能黑板、VR觸控一體機(jī)等。10VR教學(xué)云平臺(tái)10.1概述10.1.1采用用戶訪問瀏覽器方式，用戶不需要下載安裝任何插件，PC電腦、PAD、手機(jī)、VR黑板、智慧教室等均可隨時(shí)上網(wǎng)使用平臺(tái)，完成VR教學(xué)資源的學(xué)習(xí)與考核。10.1.2VR教學(xué)資源的運(yùn)行，在云平臺(tái)端完成，用戶的使用終端配置無高配置要求，只要滿足上網(wǎng)即10.2功能10.2.1課堂教學(xué)功能課堂教學(xué)功能包括以下內(nèi)容：——開放資源：教學(xué)課件（PPT）、碎片化VR教學(xué)知識(shí)點(diǎn)、仿真實(shí)訓(xùn)軟件、教學(xué)視頻、典型實(shí)景資料；——在線直播：教師使用“VR+云課堂“或自主選擇直播平臺(tái)進(jìn)行在線教學(xué)；——仿真實(shí)訓(xùn)演示授課：教師使用云平臺(tái)的仿真實(shí)訓(xùn)資源，進(jìn)行互動(dòng)操作，演示授課；——教學(xué)視頻學(xué)習(xí)：云平臺(tái)上傳了教師使用VR資源進(jìn)行課堂授課的慕課視頻，學(xué)生可以在線自學(xué)；——典型實(shí)景材料：云平臺(tái)上傳了豐富的設(shè)備照片、實(shí)景視頻等資料，虛實(shí)結(jié)合，輔助教學(xué)。10.2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能包括以下內(nèi)容：——開放資源：仿真實(shí)驗(yàn)軟件；——服務(wù)方式：學(xué)生使用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件，完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作及考核，平臺(tái)自動(dòng)評(píng)定成績(jī)，教師自主導(dǎo)出成績(jī)。10.2.3教學(xué)監(jiān)管功能云平臺(tái)為學(xué)校提供管理員、教師、學(xué)生三級(jí)管理功能，并分配相應(yīng)權(quán)限：——教師：登錄使用所有資源，查看及導(dǎo)出相應(yīng)班級(jí)的學(xué)生成績(jī)、使用次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等；——學(xué)生：登錄使用所有資源，查看個(gè)人成績(jī)；——管理員：登錄使用所有資源，查看及導(dǎo)出所有班級(jí)的學(xué)生成績(jī)、使用次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等。10.2.4預(yù)約服務(wù)功能針對(duì)工訓(xùn)等使用量比較大的實(shí)訓(xùn)，開放預(yù)約服務(wù)，最大限度保證用戶的使用體驗(yàn)。11安全要求11.1設(shè)備設(shè)施安全11.1.1VR智慧教室的設(shè)備和設(shè)施應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，安裝牢固，防止觸電、摔傷、碰撞等事故的發(fā)生。11.1.2應(yīng)設(shè)有緊急開關(guān)、消防器材、安全出口等，定期進(jìn)行檢查和維修。11.2網(wǎng)絡(luò)安全11.2.1VR智慧教室與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)互連，需要?jiǎng)澐职踩虿⑦M(jìn)行隔離，同時(shí)建立完善的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制，這些安全機(jī)制包括防火墻系統(tǒng)、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、病毒防范系統(tǒng)等。11.2.2安全系統(tǒng)應(yīng)支持訪問控制安全檢測(cè)、攻擊監(jiān)控等一系列安全功能，應(yīng)提供完整的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控、8T/XXXXXXX—XXXX報(bào)警和故障處理功能。11.3數(shù)據(jù)安全11.3.1應(yīng)考慮設(shè)備中的數(shù)據(jù)的安全保存問題，可采取定期備份或數(shù)據(jù)容余備份等措施。11.3.2每30日對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全量各份，每7日對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增量備份和異地備份。數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)間不超過60min,宜采用熱備份機(jī)制。11.3.3采用備份平臺(tái)，主平臺(tái)出現(xiàn)故障能夠自動(dòng)切換到備份平臺(tái)。11.3.4備份內(nèi)容包括但不限于下列內(nèi)容：——平臺(tái)用戶的基本信息和應(yīng)用信息；——學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)；——頁面基本信息。——教學(xué)素材及課程信息。12管理要求12.1人員管理12.1.1應(yīng)設(shè)立專門的VR智慧教室管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)VR智慧教室的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、評(píng)估等工作，配備專業(yè)的技術(shù)人員、教學(xué)人員、服務(wù)人員等，建立