隨著教育信息化的發展，具有人工智能的智慧校園已經成為必然的發展趨勢，學校在建設班班通多媒體教室時，應該充分考慮目前建設多媒體教室便于將來升級到智慧教室，再升級到智慧校園。為了未來升級的不重復投資，建議班班通多媒體教室的建設應該采用云多媒體教室。在云多媒體教室建成的基礎上，建議添加物聯網云錄播系統，將云多媒體教室升級為多媒體智慧教室。
1 智慧校園的結構圖及建設思路
智慧校園是在數字校園的基礎上，充分應用云技術、物聯網技術、資源的數字化技術、教學軌跡的大數據技術，通過一體化設計，把學校所有的信息化管理和教學系統集成一個整體，是具有人工智能的校園網云平臺。
1.1 結構圖
智慧校園具有人工智能的特點，數字化校園和智慧教室是智慧校園的“四肢”；云平臺是智慧校園的“身軀”；智能化資源云則是智慧校園的“大腦”。
智慧校園組成
1 數字化校園網絡：是以校校通、班班通、人人通為主體的校園網，包含：多媒體云教室、云網絡教室、校園廣播監控系統、一卡通系統、教師辦公室、自學網等系統，起到聯通校園作用，促進師生之間的有效交互。
2 智慧教室：智慧教室是充分利用云技術、物聯網技術而構建的，可滿足學校智能化教學和管理的智能型教室，包含多媒體智慧教室和云網絡智慧教室。
3 云平臺：包含云基礎平臺和各學科應用平臺。云基礎平臺是智慧校園信息共享的平臺，主要由用戶管理系統、個人空間系統、信息交互共享系統及應用軟件的主菜單管理系統組成。各學科應用平臺：針對各學科的教學模式和教學資源，分別配備備課、上課、作業、自學、考試、成績總評等一體化應用系統。
4 智能化資源云：智能化資源云是把各學科的數字化教學資源庫和教學軌跡的大數據統一建設，并配備智能化課件制作系統和智能化試卷制作系統、學生認知知識譜分析系統等具有國際先進水平的應用系統，使學校的教學資源不僅能夠共享，而且能高效應用，是具有人工智能的教學資源云。
1.2 智慧校園的建設思路
要建成智慧校園，每個部分都不可或缺，但一個學校一下子要把全部的智慧校園系統配置，并全部應用起來是有困難的，每個學校應該根據自身的需要，整體規劃，分步實施。具體步驟如下：
第一步，構建基于云技術的數字校園，打造智慧校園的基礎環境。
云技術是智慧校園的基礎，采用云技術，可實現硬件資源和信息資源的共享。因此，應該構建基于云技術的數字校園。按照數字校園的要求，規劃建設學校的多媒體云教室，云網絡教室、老師辦公室、自學網、校園廣播、監控、校園一卡通系統等，其中多媒體云教室的建設尤為重要，需優先規劃建設。
第二步，將云教室升級為智慧教室，實現智能化管理。
在數字校園建成的基礎上，著重將云教室升級為智慧教室，特別要將多媒體云教室升級為多媒體智慧教室。物聯網是智慧校園最實用的功能，可實現各類教室設備故障自檢、遠程巡課、遠程監控、遠程教學等先進功能。因此，在云教室的基礎上，模塊化添加物聯網云錄播系統，即可升級到智慧教室，使學校教學設備管理達到智能化的水平。
第三步，將交互平臺升級為云平臺，實現各類應用系統的大融合。
智慧校園一定要一體化設計，以達到信息資源共享、操作的統一。因此，需要將交互平臺升級為云平臺，通過云桌面，實現人機交互和各類資源的共享和管理，各應用系統，如：備課、教學、作業、自學等統一在云平臺運行，真正實現各應用系統的大融合。
第四步，將傳統的資源庫升級為智能化資源云，實現智能化教學。
教學資源的數字化是智慧校園的最大特點，它使電腦不但能完成教學資源的管理，還能自動學習教學資源的內容，主宰教學資源的應用處理，自動建設學校教學資源庫。因此，增加智能化教學資源云平臺，通過各學科的數字化資源庫、智能化課件制作等系統，使各學科教學的智能化水平得到提高，整個智慧校園達到專家級的管理水平。
根據智慧校園的分布實施規劃，學校首先建設多媒體云教室并升級為多媒體智慧教室。建成后的多媒體智慧教室主要功能優勢為：
A、系統能夠自動診斷各教室的設備故障情況，支持移動終端遠程診斷，避免影響正常上課。
B、學校領導能遠程觀看各教室的上課情況，教師也可以課后觀看自己的上課情況，有利于課堂教學管理，提高教學質量。
C、教師可以遠程控制各種教學設備開關運行，系統按照課表提前打開教室所有設備，實現教學設備的自動化控制。
D、管理員可以對各教室設備、校園各場所實現24小時監控管理，確保學校財產安全。
E、有利于遠程教學的實施，可以同時支持許多學生遠程參與課堂教學，既有利于名師資源共享，又有利于不方便上學的學生遠程參與教學，課后還可點播學習。
2 多媒體智慧教室的結構圖及組成
多媒體智慧教室是指采用云技術和物聯網技術而構建的班班通多媒體教室。云技術就是資源共享的技術，所有云教室主機采用云終端替代PC電腦，可實現服務器資源的共享和靈活調配，大大節省計算資源。
物聯網技術是最實用的技術，在班班通教室內添加物聯網云錄播系統，可實現對多媒體設備的智能控制及故障診斷，實現對各教室課堂的實況觀摩、遠程參與教學和課后點播。
總之，采用多媒體智慧教室方案，可使學校的班班通教室進入到智能化時代。
多媒體智慧教室系統結構圖
2.1 主要設備介紹
1云教室主機：云教室主機將云終端、中控、功放、實物拍攝及常態化錄播主機五個系統高度融合，是所有多媒體智慧教室設備的中樞：云服務器需要通過智慧教室主機提供云桌面、云教學、云錄播、云管理等服務；觸摸大屏、音響、平板等智慧教室外設需要連接智慧教室主機，形成多媒體智慧教室教學環境；錄播攝像頭、燈光窗簾無線接收器等物聯網云錄播系統相關硬件需要連接智慧教室主機，形成多媒體智慧教室管理環境。
2云計算服務器：部署于網絡中心或樓棟機房，是多媒體智慧教室的運算中心。通過安裝云桌面系統為智慧教室主機下發虛擬桌面，各智慧教室主機共享服務器的CPU、內存等資源。云計算服務器包含專業服務器和普通工作站兩種選型。
3云教學服務器：部署于網絡中心，安裝云教學系統服務端軟件，為各智慧教室主機提供各類資源、教學應用服務。云教學服務器為普通工作站選型。
4物聯網云錄播服務器：部署于網絡中心，安裝物聯網云錄播系統服務端軟件，為各智慧教室主機提供智能管理、錄播、監控等服務。物聯網云錄播服務器為專業服務器選型。
2.2 系統軟件介紹
1云桌面系統：部署在云計算服務器，可實現多用戶共享一臺服務器的CPU、內存、硬盤等資源，實現資源池按需分配；也可對各教室云桌面進行遠程控制、遠程監視；可統一對各教室云桌面進行多頻道環境部署等。
2云教學系統：將整個課堂教學過程全部貫穿，從課前課件制作到課堂教學再到課堂反饋。融合了多種教學模式、對接多個資源庫、添加多個教學功能，可滿足用戶網絡課件制作、多媒體授課、移動授課、移動聽課等多種教學需求。
3設備管理、錄播、監控及遠程教學系統：物聯網云錄播系統軟件，可實現系統自動診斷各教室設備故障情況、智能控制各教學設備開關運行、遠程觀摩各教室上課情況以及對各教室24小時監控管理等功能，滿足學校智能化管理需求。可實現課堂直播、課程錄播、互動課堂等功能，既有利于名師資源的共享，又有利于學生遠程參與教學，課后點播學習等。
3 多媒體智慧教室的主要功能
|
系統 |
功能描述 |
|
PC功能 |
云終端可獨立安裝各主流應用程序并流暢使用，如：Office、PS、會聲會影等，使用戶獲得獨立PC體驗； |
|
中控功能 |
云平臺具備本地對顯示器、筆記本電腦、展臺、DVD等視頻源切換顯示功能，支持投影機、投影幕布、話咪、DVD、燈光、窗簾、功放本地開關，功放音量調節等； |
|
網絡化課件制作 |
教師可以在課前進行網絡化課件制作：教師可從個人資料庫、個人教材庫、專用教材庫、本地等選取資料；選擇完資料后，系統會智能為每個資料匹配相應的教學模式和教學時長，如：課文講解、協作寫作等，教師可根據需要修改教學模式和教學時長；制作好的課件可保存在服務器中，也可導出到本地。教師可直接選擇制作好的課件進行課堂授課； |
|
智能化教學模式 |
系統提供“多媒體演示、課文講解、推理演示和課堂反饋”四種教學模式，可滿足不同學科老師的不同教學需求。 |
|
教學資源庫 |
系統提供個人資源庫、網絡化教材庫、作業資源庫、考試系統資源庫、慕課資源庫等多種類型資源庫接口，可根據需求添加資源庫。教師可根據需要調取各類資源，如：調取學生課后作業、考試試卷等進行課堂點評講解，調取多媒體課件、教材等開展教學； |
|
移動授課 |
教師可使用平板連接云教室主機，將平板的操作同步顯示到云教室主機端，開展移動授課； |
|
移動聽課 |
學生可通過移動APP進入當前課堂進行移動聽課：學習教師端下發的教案（包括視頻、文檔、圖片等多媒體教案）；學生可記錄隨堂筆記，并錄制和查看平板上聽課的內容和隨堂筆記等操作；下載老師共享的文件到平板本地學習查閱； |
|
隨堂提問 |
老師可向學生平板下發問題（選擇題/問答題/搶答題），學生回答后，系統能自動統計選擇題選項的分布，或是問答題的回答詳情；使用平板的學生能夠通向老師發起提問，提問時可添加圖片等附件； |
|
教學設置 |
系統支持課堂點名功能，學生可通過移動端登陸系統進行簽到，教師可查看全班學生簽到情況；系統支持對管理員、教師、學生信息的添加/修改/刪除等操作；支持對登陸方式、平板、展臺、錄播等接入參數進行設置； |
|
設備智能控制 |
系統支持課表聯動：根據“計劃課表”提前通知教師和學生上課，如課程變動則自動進行調整，形成“執行課表”，系統根據“執行課表”智能管理教室：定時打開/關閉多媒體設備、進入教室云桌面、自動打開教學系統等； |
|
設備故障自動診斷 |
系統可通過“定時自檢”、“開機自檢、手動自檢”三種方式，對各教學設備運行狀態進行檢測，對包括投影機、攝像頭、話咪、音響、功放、燈光、窗簾在內的多種教學設備運行狀態進行檢測，對有故障的設備進行標示，向管理員反饋。 |
|
常態監控 |
管理員可通過PC端對全校多媒體教室進行監控；系統自動對監控畫面進行全天24小時錄制，并支持對指定教室、指定時間段的監控畫面進行回放； |
|
在線巡課 |
校領導可登陸系統，進入某間教室，遠程實時查看教師講課、學生聽課、電腦操作三路畫面，保證聲畫同步，對教師講課進行客觀評價； |
|
常態化錄播 |
教師可選擇將課程全程錄制，可錄制教師講課、學生聽課、電腦桌面三路畫面；教師/學生可在課后進行“瀏覽點播”或下載觀看課程視頻。 |
|
|
系統支持遠程授課、遠程聽課、互動課堂等，具備聲畫互通、角色互換、遠程提問、申請講課等互動功能。 |
4 多媒體智慧教室的優勢
（1）系統集成度高，穩定性強
首先，多媒體云教室用云終端取代PC電腦，實現了服務器資源的共享，提升了資源利用率；不僅如此，還創造性地將云終端、中控、功放、實物拍攝、常態錄播五個系統高度融合，使得云教室主機系統集成度更高、結構更加簡單、故障率降低、穩定性大大提升。
（2）物聯網云錄播系統，使班班通教室變為智慧教室
將物聯網云錄播系統加入班班通教室，系統可在課前自動檢測每間教室設備的運行狀態，避免出現教學事故；根據課程表智能化上斷電、開關機；上課過程中，老師可將自己的課程錄制下來，學校領導可在線觀摩某間教室上課情況。不僅如此，學校還可使用此系統開展遠程教學：在外出差的老師可遠程登錄此系統進行遠程授課；生病在家的學生可遠程登錄進入課堂遠程聽課；兩個地方的教室之間可開展互動課堂，優秀地區老師可為偏遠地區學生遠程授課，學生可向老師遠程提問。
總之，通過在班班通教室中加入物聯網云錄播系統，使得班班通教室由傳統單一的教學場所升級為集智能化管理、教學、課程觀摩等于一體的智能場所，是具有人工智能特點的場所。
（3）云教學系統,重新定義了課堂教學
系統可為老師制作一份立體化的優秀課件，老師的課件可在云端存取；老師的課堂不再單調，可開展不同形式的多媒體教學、移動教學；老師可以從各種資源庫，如：題庫、作業庫、考試庫中提取資源，開展隨堂測驗等。云教學系統不再是一個工具，它承擔了一部分老師的工作，已經成為老師教學的好幫手。
5 多媒體智慧教室的系統配置(以一套40間教室為例)
多媒體智慧教室系統配置方案分為三部分：網絡中心、新建多媒體智慧教室配置、云教室升級為智慧教室配置。
Ø 若新建完整多媒體智慧教室則選擇前兩部分配置。
Ø 若云教室升級為智慧教室則選擇第一部分和第三部分配置（備注：若云教室升級為智慧教室則第一部分網絡中心只需配備物聯網云錄播服務器即可）。
5.1 網絡中心
|
序號 |
系統名稱 |
主要參數/功能 |
|
1 |
多媒體云教室云計算工作站 |
Intel I7可實現系統“模塊化備援”，充分保障使用穩定性，每臺工作站可為8間多媒體云課堂教室提供云計算服務，一臺用做備援服務器； |
|
2 |
物聯網云錄播服務器 |
支持同時100路信號輸入輸出，或150路信號直播;一臺服務器可帶50間教室。 |
|
3 |
云網絡管理交換機（萬兆光口） |
萬兆上行光纖模塊接口SFP+24口千兆二層智能可網管以太網交換機，提供24個10/100/1000Base-T自適應以太網端口、4個10GE SFP+光口 |
5.2 新建智慧教室配置
|
序號 |
系統名稱 |
主要參數/功能 |
|
1 |
多媒體云教室虛擬操作桌面軟件 |
基于自主開發的虛擬化協議，兼容ARM架構、Zero-Client架構等多種云終端的虛擬桌面的部署，實現了多用戶共享一臺主機電腦的CPU、內存等資源，使每個用戶都可以獲得獨立的WINDOWS桌面體驗；支持WinXP、Win7、Linux等多種桌面操作系統，兼容所有不需要特殊硬件支持的Windows應用，支持失效備援，當云計算網絡中某一臺工作站因故障不能提供服務時，其它工作站能主動援救，確保系統安全高效的運行。 |
|
2 |
多媒體云教室教學軟件 |
支持多種終端接入的多媒體教學系統，可滿足多媒體教學要求。通用授課平臺支持多種類型超文本播放，并可四分屏形式顯示視頻和文檔等不同類型教材；移動授課，移動聽課；思維軸完美呈現推理過程，滿足理科教學；提供“電子畫筆”、“電子白板”等多種電子通用工具。 |
|
3 |
設備管理、錄播、監控遠程教學系統 |
可實現智慧教室內教學設備的智能化開關機、設備自動診斷、教室設備、校園24小時監控、在線巡課、課后點播等功能，支持跨校直播、校內廣播教學，同時支持遠程授課、課后資源點播、直播廣播資源點播，遠程實時監控，并查看歷史監控記錄等功能； |
|
4 |
多媒體云教室教學主機 |
內置云終端瘦客戶機（本地無需配置臺式機，超低功耗），采用8核ARM架構，支持8核心2GHz高速運行，支持500W像素攝像頭，支持Android/winXP/Win7操作系統； |
|
5 |
顯示系統 |
配備冷光源短焦投影機一臺、電子白板一個 |
|
6 |
老師平板 |
8.0寸電容觸摸屏 |
|
7 |
路由器 |
無線傳輸率：450Mbps |
|
8 |
音箱 |
60W+60W，阻抗8歐姆，自帶音箱支架 |
|
12 |
USB無線話筒 |
電容式單指向性；靈敏度：-44(dB)；頻響范圍：40-16K(Hz) |
|
9 |
攝像頭 |
傳感器類型:高性能200萬像素1/2.8英寸CMOS；傳感器有效像素:1920×1080 |
5.3 云教室升級為智慧教室配置
|
序號 |
系統名稱 |
主要參數/功能 |
|
1 |
設備管理、錄播監控及遠程教學系統 |
可實現智慧教室內教學設備的智能化開關機、設備自動診斷、教室設備、校園24小時監控、在線巡課、課后點播等功能，支持跨校直播、校內廣播教學，同時支持遠程授課、課后資源點播、直播廣播資源點播，遠程實時監控，并查看歷史監控記錄等功能； |
|
2 |
錄播主機 |
8個ARM Cortex-A7內核，主頻高達2.0GHz 集成PowerVR SGX544GPU 工作頻率700MDDR3 1GB EMMC FLASH 4GB；最高分辨率1920*1080；最大支持HDMI1080P全高清輸出 |
|
3 |
攝像頭 |
傳感器類型:高性能200萬像素1/2.8英寸CMOS；傳感器有效像素:1920×1080 |
|
4 |
窗簾無線接收器 |
接收云教室主機無線控制信號，實現云課堂主機對電動窗簾的無線控制； |
|
5 |
燈光無線接收器 |
接收云教室主機無線控制信號，實現云課堂主機對教室燈光的無線控制； |
附錄：網絡中心的云計算工作站也可改為機架式服務器或刀片服務器，可選配：
|
序號 |
系統名稱 |
主要參數/功能 |
|
1 |
多媒體云教室云計算服務器 |
2顆Intel Xeon E5-2620 V4/主頻：2.1GHz，1+1冗余500W電源/2U機架式/可實現遠程管理功能（支持IPMI智能平臺管理接口）； |
|
2 |
多媒體云教室云計算服務器（刀片式） |
Intel Xeon processor E3-1231 v3 主頻 3.4GHz CPU（每節點）/支持SATA DOM電源連接器/2U機箱/導軌/1+1冗余800W電源/2U機架式/最大支持6個微型工作站節點熱插拔，可實現遠程管理功能（支持IPMI智能平臺管理接口）/可實現系統“模塊化備源”,充分保障使用穩定性。共6節點，其中一個節點可作為備援服務器。 |
