智慧教室

智慧教室是数字教室和未来教室的一种形态，智慧教室是一种新型的教育形式和现代化教学手段，通过智慧课堂系统进行深度课堂互动，改变传统课堂的单向灌输方式，同时基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、设备管理、环境智慧调节视频拍摄及远程控制于一体的新型现代化智慧教学系统，是推进未来学校建设的有效组成部分

详细信息

智慧教室是数字教室和未来教室的一种形态。智慧教室是一种新型的教育形式和现代化教学手段，通过智慧课堂系统进行深度课堂互动，改变传统课堂的单向灌输模式，同时基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、设备管理、环境智慧调节视频拍摄及远程控制于一体的新型现代化智慧教学系统，是推进未来学校建设的有效组成部分。

智慧教室的三种形式

1、广播级精品型智慧教室

具有课堂录制、课堂互动、数据分析、教学管理、远程互动、智慧环境、资源平台等模块。采用多机位高清摄像头及自动跟踪录播一体化服务器，最多可以有12个机位，可以录制教师全景，特写，板书特写，学生全景，学生特写，录制在服务器本地，支持上传平台。达到精品课程效果，教室部署AI识别评估系统软件，进行智能分析和管理学生和教师的行为，提升教学质量。适用于广播级精品课程，每个学院建设1-2间广播级精品智慧教室，学校建设20-30间。

2、集控型智慧教室

在原来多媒体教室的基础上升级改造，增加集控设备及网络摄像头,平台集中录制。教室部署AI识别评估系统软件，学生的出勤率，教师的教学质量都可以进行智能分析。这样，每一间教室都可以变成智慧教室。适用于学校现在所有的多媒体教室进行升级。

3、常态型智慧教室

介于集控型和精品型之间的智慧教室，实行本地化录制，可以录制教师全景，近景，学生全景，课程课件。教室部署AI识别评估系统软件，进行智能分析和管理学生和教师的行为，提升教学质量。适用于教室本地化录制、跟踪、图文包装、直播互动等功能要求，每个学院建设5-10间常态型智慧教室。

架构设计图

方案架构采用私有云化部署，通过相应的网络安全设备，支持通过Internet 互联网访问，通过上洋教育云APP，为师生提供方便的资源访问服务。核心系统包含基础的计算、存储、网络（安全），三大核心基础设备。通过校园网络将校内的所有智慧教室连接在一起，后台建设校本资源平台和智慧集控平台。同时系统包含一个可视化教学管理中心，通过可视化教学管理中心，方便管理层了解教室的相关课程情况，通过AI智能分析与大数据，充分展现学校的学情信息。

系统结构图

教育云，内部采用三层架构：

基础设施层（IAAS）：包含数据中心（核心机房）即智慧教室的建设，数据中心可以采用原始计算、存储、网络的硬件，也可以采用虚拟化或超融合服务器的选项。

平台服务层（PAAS）：利用模块化设计的基础，阳光云根据功能的划分，将多个功能点进行封装，形成了模块化的服务，其中包括资源生成服务、AI分析服务、大数据挖掘服务、视音频互动、数据教育与共享服务、统一认证与权限管理等多个平台服务。

软件服务层（SAAS）：阳光教育云的软件服务层，是在充分理解学校、教育机构的应用需求的基础上，定制的针对不同业务场景的软件服务。

广播级精品智慧教室功能模块

1、课程录制

在充分理解和分析用户需求后，颢瀚科技设计了智慧教室一体化解决方案，以满足面向现代化、信息化教育教学需求。本方案整体系统可分为课堂录制、课堂互动、数据分析、教学管理、远程互动、智慧环境、资源平台等。

2、课堂互动

3、数据分析

在教学大数据的范畴，课堂是大数据产生的主要场地，课堂上包含着教学的显性和隐性数据，过去课堂的隐性数据只能通过人工的方式低效的获取（督导和巡课）。数据分析模块充分利用AI人工智能技术，通过Face&ID识别、语音OCR、动作肢体分析、表情分析等技术，针对课堂环境定向开发和调试，能够准确的采集到课堂上教学行为的关键过程要素，并通过相关的多种维度进行聚类，形成特有的课堂评价指标。

在这里，我们站在空间与行为关系的角度，探索这个领域中更多的可能与潜力。

功能特点

课堂活跃度分析

课堂活跃度分析模块，展示了课堂活跃指数、学生座位分布和老师活动轨迹，以及课堂活跃度曲线，并且记录了个体学生的活跃度记录。

课堂活跃度指数：分别展现教师与学生的活跃程度，反映出课堂氛围与学生积极性。

学生座位分布：反映出学生的学习态度和对课程的学习兴趣。

教师活动轨迹：展示教师的活动范围，反映出教师的讲台站位率。

活跃度曲线：展现教师把控课堂氛围的节奏，反映出教师的课程设计。

活跃度记录：智能识别积极参与课堂问答与演讲展示的学生。

AI考勤

上课过程中，根据人脸识别技术，对拍到的学生进行个体头像抓图，并与系统中学生已有头像进行比对，统计出本节课应该来的同学中，哪些已匹配成功，哪些未匹配，哪些缺勤人员。对于已识别且匹配成功的学生，显示在已确认表中，对于未匹配名单和未匹配头像，显示在疑似名单页，由老师后期处理，手动匹配。

教学行为分析

随着上课过程的进行，教学行为分析模块下的课堂行为分析时序图、ST、以及教学行为占比图，数据在不断更新。智能课例分析：结合教学环节时序、ST分析、授课模式分析与教学环节时间配比，自动给出课堂类型结果。

教学过程时序图：智能计算教学环节时序，展示教师授课时学生的反馈情况。

ST与教学模式：智能计算师生互动，绘制ST曲线图与教学模式图。

教学过程占比：智能计算教学环节时间占比，展示教师授课方法与学生情况。

课堂专注度分析

课堂专注度分析模块，从课堂参与度、课堂契合度和课堂注意力散点图，来分析和展示学生上课的专注情况；此模块还记录了学生个体的注意力情况。

课堂参与度：展现学生对教师教学方法的回应程度；

课堂契合度：反映学生行为、状态的一致性，数值越高，表示行为状态越集中；

注意力散点图：智能识别每一名学生在课堂上的注意力状态；

学生个体注意力：用于显示注意力最高和最差的几名学生的注意力状态。

课堂分析评价报告

每一节课的分析完成后，都会生成一份客观的评价报告，在分析报告管理中，可以快速找到需要的课程分析报告，还支持一键导入一门课的分析报告，支持报告的批量导出。

每一节课都会生成一份课堂分析报告，支持导出。可以选择两节课进行对比分析，并生成对比分析报告。

教学活动观察表

在慧课系统中，我们提供了便捷的在线巡课、督导功能，老师可以用三分屏的形式观看课程，同时在线提交课程评价结果，而课程评价的内容则可以根据学校需求灵活自定义。再有，系统还提供了多终端应用，校领导、教务处老师使用手机或平板电脑，就可以完成巡课、督导和教研，足不出户，简单方便。

对于学校领导来说，他可以看到每个老师的相关数据。例如说老师长期的教学模式，长期的教学行为习惯、教学环节的设置，教学设计方法等数据。长期的数据形成以后我们就可以为这个老师建立个人职能档案，为教师提供更加精准的培训，为教师成长提供客观的数据支撑。

在掌握了多个教师之间的数据之后，我们就可以进行教师之间的数据对比。比如我们采集到的江苏镇江的某学校的教师数据，我们将不同老师的课堂类型和课堂行为做对比，比如张老师最擅长的课程类型是讲授型课程，同时他在课堂上讲授和学生听讲的时间也最长。有了这些数据，我们就能开展数据驱动下的教学管理和决策。

例如说我们提供了学生的参与度曲线图，学生的参与度情况在以往是通过教研员主观评价的，不同人可能给出完全不同的结论。而现在我们可以通过曲线图直观的看到学生的课堂积极性，而教研员就可以重点观察其中的波峰和波谷时间点，我们就可以发现在这些时间段中，教师开展了哪些教学工作使得学生的参与度出现这种波动。像这样的信息，在以往的教研工作中都是很难掌握到的。

除了参与度以外我们还提供了学生的契合度曲线，它能够向我们揭示出，学生对教师在课堂上所表达的观点、引用的案例、讲授的方法的接受程度。教研员可以重点观察契合度低于60%的时间段，以此来研究教师的教学方法为什么没有引起大部分同学的认同。

抬头率是描述学生是否认真听讲的重要指标，也是教研员需要非常关注的指标，单纯判断学生的抬头情况而得到的数据，并不能真实反映学生的听讲状态。因此慧课系统在计算抬头率时，结合了师生的课堂行为作为判断依据。此外还有学生的活跃指数和座位分布，它能够反映出学生、课程和教师之间的兴趣关系。比如学生对于不感兴趣的课程，往往消极对待，一个现象就是坐在后排远离教师，对于感兴趣的课程和老师，往往坐在前排。参考这个数据，我们就能分析出不同学科、不同教师、不同班级之间学生学习态度的差异性。

当系统中积累了大量的数据以后，我们就可以利用这些数据去建立教学常模，比如不同学科、不同课堂的常模。现在大家看到的这两组数据，是我们采集了镇江某所学校的长期教学数据以后得到的模型。我们发现不同的课堂类型在教学行为的延展方面是不同的。比如说练习型课程，学生在课堂上的读写占比明显高于其他的课堂类型。

4、教学管理

多终端多种教学业务同步，整合资源提升效率，可按校方需求，实现集中式或在线式的教学观摩和教学督导。通过课表查找督导课程，督导视频需要显示详细的课程信息，包括课程名称、授课老师、上课地点、应到人数等。支持在线督导功能：可即时督导，也可根据课表回看教学视频进行督导。

5、远程互动

打破课堂时空局限，均衡教学优质资源、

直播课堂一讲多听

远程课堂助教答疑

6、智慧环境

0.1 智慧空间改造

中国教育体系，在改革开放初期曾作为实现最高效、最广泛意义上国民文化教育的量化、普及模式，随着时代的变迁已日益显出疲态、暴露隐患。但我们也清楚地知道，如此庞大、复杂的教育体系改变起来着实不易。在国家教育部门积极寻求变革的同时，源于我们每一个国民的智慧和创造，将与国家大政方针相呼应，自下而上、由点及面，进而助力中国教育体系整体由量变到质变的健康成长与持续转变。在这里，我们站在空间与行为关系的角度，探索这个领域中更多的可能与潜力。

这类讲座、讲演和报告厅性质的大空间，更多的是以主讲人为核心，向听众由点到面的单向传授为主，配合部分问答式的双向互动。从对报告厅这类传统空间的分析来看，这种空间对讲授者自身的表达能力、内容的丰富性、趣味性甚至教案或展示资料的版面或视频、图片的表达形式要求更高。

在这样的空间中，听众在一个”众”里，其个体几乎是不存在的。而在没有自我存在的环境里，人们往往容易分心并且感觉乏味和疲惫。

增加视线覆盖度

可以采用扇形甚至U型的排布，利用阶梯升高后排听者的体位，让每个听众个体与讲授者建立更加平等的关系，从而提高其注意力并引发参与和互动的动力与兴趣。

增加参与舒适度

座位的间距及座椅的设计会更多地影响听者的舒适度，这种不被普遍重视的细节传递的是尊重与关怀，也在不知不觉中贡献着设计对场景功能的价值，让听众更容易长时间保持安定与专注。

增加环境识别度

在条件允许的情况下，可以将座位按区域用色彩、形态或材质做出某种改变，让大尺度的环境有一定程度的识别与个性。在听众较多的环境里，这会是一个传递对个体尊重的角度。

增加中心凝聚力

一方面，报告厅可能成为一种大课大组的互动模式，方便大团队的交流，促进更融洽的气氛。另一方面，讲演者将有更强的舞台感，通过走动不断照顾到各个方向的听众，与其形成更亲切的距离关系，建立积极的互动与反馈。

这是一个常见的标准教学班的规模。国内高校这类标准大教室的现状基本大同小异的原因在于，现行建筑规范里对于学校建筑这类空间都有着通用性要求，包括标准教室尺寸和比例、走廊的宽度、朝向、窗墙比甚至照明、照度的要求等。教师在这类课堂的角色更多的是指引、组织和总结评价。这类课堂普遍存在于案例或课题研究型教学中。目前高校环境的现实问题是分组讨论的条件不足，小组成员在演示时很难得到同伴的密切支持，小组之间论点的切换与研讨的展开由于场所限制很不流畅，容易分散讨论注意力和削减参与热情。因此教室可以通过家具和智能灯光的配合，建立多场景化的讲演、讨论及分享体验

我们将这类教室设计成以小组为单位。多小组课堂的形式更适应于互动强度较高的新课堂教学，使得教学模式可以有更多的选择性与灵活性，便于老师创造性地进行教学课上环节的设计，小组讨论与听讲的过程可流畅地实现切换。由于空间高度的优势，这类教室可利用多样的阶梯或台块的方式创造更加轻松活跃的空间体验，从而引导和激发学员的参与意愿与活跃情绪。

这种在自我或小组学习研究后，以展示及分享为特点的教室空间，更多地要求环境与空间支持独立组的表现与发挥。教师在这类课堂的角色更多的是指引、组织和总结评价。这类课堂普遍存在于案例或课题研究型教学中。目前高校环境的现实问题是分组讨论的条件不足，小组成员在演示时很难得到同伴的密切支持，小组之间论点的切换与研讨的展开由于场所限制很不流畅，容易分散讨论注意力和削减参与热情。因此教室可以通过家具和智能灯光的配合，建立多场景化的讲演、讨论及分享体验。

小组及个人的自主学习

支持个体个性化学习的方式是最容易成为贯穿全校学习场所的多形态元素。穿插于不同尺度的各类空间支持连续随机的学习行为，支持跨学科、跨年级的互动。

个性化多元选择的学习场景容易激发个体的自我意识。在这样的角落或空间里，塑造了“我”可以有自主的选择和主张。这种环境所提供的尊重，自然地引导出学生主动学习与成长的意愿和行动。同时，在这样环境里，人越多学习和探究的气氛就越浓厚。不同模式的学习行为，反向增强了环境本身学习的气氛与教育的属性。

0.2 智慧桌椅

教育家具在教育空间中存在的形式与意义，绝不仅仅是在视觉层面给学生及老师带来舒适的感受，更重要的是，它们在空间中将有力地支持并激励学习行为，进而协助在这些行为背后的教育目标可以更为有效地发生与达成。在这个不易被清晰觉察的过程里，通过一系列的体验设计，让行为与家具、环境、技术建立密切的联系与互动，从而形成丰富多样的学习行为与教学场景。

传统教室因灵活家具的配置而发生重大而积极的改变

中国正处于用信息化带动教育变革的新的历史时期，智慧教室建设如火如荼。然而多数院校对原有教室规模及形式的改变仍缺少思考或仍持保守态度。目前，国内教室仍是基于传统的建筑设计规范设计，创造的是被动性空间，大班教学在相当长的时期内依旧存在。换装成灵活可移动的课桌椅就成了消除被动因素，促进多种教学创新开展最适当的解决方案。

教室家具灵活、方便的移动和快速的变化，使得老师可以根据学习内容和预期的教学成果快速改变空间格局，以适应教学需要的各种集中授课或分组互动的丰富形式。

主动学习空间中教育家具的应用与价值

在近期的高校智慧教室项目中，我们于调研中发现，国内很多颇具历史的高校，早在很多年前建筑师就已经为校园建筑预留了大量的开放公共空间，让建筑得以呼吸和通透。遗憾的是，这些鼓励社交和积极互动的空间并没有在投入使用后被积极地规划，更没有安排家具或任何其它可供学习交流的设施，而变为几乎没有被使用的消极空间。随着线上线下混合教学的开展，这些丰富多样的空间将有无限的潜力，为每个学校创建出各自富于个性与创意的学习场所。现阶段，更多地利用家具在空间中灵活的重建能力，对于在教育改革与智慧教室建设仍处于起步期的国内高校而言，显然比大刀阔斧的空间改造更为理性和务实。如何激活学校现有的公共开放空间而使其发挥积极的作用，成品的单体家具和“建筑型”家具的合理组合与配置变得十分有效。可以简单直接地响应学校对不同时间与场景的实验性尝试，并能通过现代技术的反馈系统及时评价和修正应用的结果。这些丰富灵活的家具产品组合，让这些开放空间里可以同时接纳和支持各种形式的相遇、沟通以及自修的需要。

教育家具的设计思考

教育家具这个概念在现代教育的发展和理念里，已经愈来愈难以被界定。随着主动学习、协同作业等课后学习时间的增加，尊重个体丰富需求的教育家具，将成为家具产业里最具创新与活力的领域。现代教育的进步是，它正越来越倾向于支持学生在大学受教的过程中更加适应企业的需求，更加强调沟通、协作与分享。于是，校园的自主学习形态将越来越接近于现代创新型企业的办公场景。但值得关注的是，从养护的角度来看，校园家具对材质坚固性等方面的敏感度要远高于办公家具。

与技术结合的新型教育家具

随着现代互联网技术对教育的深入影响，越来越多的与新技术相结合的创新型教育家具正进入行业的舞台。媒体岛系列的产品在诸多协同与讨论的学习场景里被应用。媒体岛所支持的现场研讨、远程协作的学习模式正在广泛地被各大高校接受。

0.3 智慧灯光

当前，国内绝大多数教室采用的照明是T8单管荧光灯灯具。教室平均照度仅为200Lx左右，照度均匀度约为0.6。各项要求严重低于国家照明标准，同时还伴随着频闪、蓝光、眩光危害、色温不达标、显色指数低、光效低、功耗大、无法防尘防蚊虫等一系列教室照明环境问题。针对以上问题采用防眩LED教室灯和防眩LED黑板灯进行改造，再结合专业的照明设计重新定位灯具位置，可以极大程度上改善教室光环境，使照度、均匀度、显色指数等各项指标均达到或优于国家标准。在改善教室光环境，呵护学生和老师视力的同时，还有助于学生上课时集中注意力，提高学习效率。

0.4 智慧黑板

0.5智慧物联

智慧教室中使用中控控制器，相关的设备连接到这个控制器，通过专用的管理软件，实现对教室信息化设备的综合管理和全面管控：实现一键上课、一键下课。将投影仪、幕布、功放、音箱、灯光、窗帘等设备智能联动，控制面板对教室内设备全面管控，节约教师上课的准备时间，减少了环境因素对课堂效果的影响。

智慧教室综合管理平台对教室内物理环境实时全方位监控。对教室内温度、湿度、空气质量等参数实时监测，并对教室内空调、排风扇、新风机等设备进行控制。通过策略设置，自动调节教室内物理环境，将环境因素对课堂的影响和对学生人体的伤害降到最低。

7、资源平台

教育信息化2.0时代已然到来，注重以学习者为中心，融合人工智能科技，优化教学方式与教研管理，成为学校的核心需求与首要选择。在智慧教育大幕初启的当下，上洋SoMOOC开放式教学平台率先发力，以先锋姿态开发智能技术，以前瞻视角提升资源管理，推陈出新多项创新模式与特色功能，竭力提供更好的学习体验、高效的教学手段。

升级版的上洋SoMOOC平台，通过资源的富媒体展现，让学生便捷学习、高效回顾；通过运用人工智能技术，智慧的识别、获取课堂基础数据；通过大数据平台匹配整合，实现教学信息的自动化、可视化呈现、满足教学的核心需求。