智能教室建设实施方案.docx
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智能教室建设实施方案
东师理想智慧教室
建设方案
教育部数字化学习支撑技术工程研究中心
东北师大理想软件股份有限公司
2017年9月
第1章
建设背景
教育信息化是教育理念和教学模式的深刻变革，是促进教育公平、提高教育质量的有效手段，是创造泛在学习环境、构建学习型社会的必由之路,是当今世界越来越多国家提升教育水平的战略选择。
党中央、国务院颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中指出：
“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。
把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略”。
《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》提出：
“以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择”。
智慧教育是促进学生智慧能力发展的新的教育形态，当前，在中小学校的具体教学过程中，实现智慧教育、提升教学质量的主要瓶颈有以下几方面：
1.疑难知识不好理解。
当学生没有学习兴趣时会觉得学习的知识太难，理解不了，这时无论教师如何讲解，学生都不会积极主动地去学，也不会有高质、高效。
有些知识太抽象，如果只靠教师讲，学生理解起来非常困难；若利用信息手段，形象生动的展现抽象知识，会提高学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。
2.综合问题的解决能力形成困难。
学生在碰到含有多个知识点的问题时，形成解决这类复杂问题的能力是非常困难的。
教师拼命地通过做练习试图让学生形成这种综合解决问题的能力，这种做法缺乏系统性、条理性。
3.很难做到个性化学习。
个性化学习是非常重要的。
学生的认知水平和已有知识水平是有差异的，统一化教学很难做到因材施教。
学生难以动态获取有针对性的学习资料，当想要深入了解某些内容的时候，常规条件很难满足学生的需求。
4.几乎无法开展情趣相投的合作学习。
目前教学中常常提到合作学习、探究学习，但合作探究的前提是合作伙伴间已有的知识水平差异应该很小，应情趣相投，否则在常规教学条件下是很难合作探究的。
大多数情况下学生与教师没有机会交流，学生与教师间互动、交流的机会不均衡。
5.学生很难管理自己的学习过程。
学生对于自己的学习过程轨迹很难系统全面的进行记录。
教师提供给学生的课前专题预习内容、课上互动内容、试题测验及错题记录等都急需管理起来。
这些问题如果不解决，教育现代化的实现是不可能的，所以要提升教育质量，就必须先解决这些问题。
智慧教室能够支撑讲授型、认知自主协作型和探究自主协作型三种教学模型的智慧教育教学支撑环境，能够支撑学生个性化学习，培养学生智慧，物化优秀教学方式方法进行传播和复制，实现教学水平提供及教育均衡发展。
第2章
建设目标
智慧教室建设的目标是搭建智慧教学的支撑环境，支撑优秀教师教学智慧的物化与传播，促进教师能力水平提高，提升教学质量；支撑学生开展自主、个性化、协作、泛在学习，让学生在学会知识与技能的同时，提升创新性思维能力，使学生轻松、愉快、主动、高质高效的学习，培养智慧型人才。
第3章
总体设计方案
3.1逻辑结构设计
智慧教育需要智慧化的支撑环境，智慧化的支撑环境提供问题与任务、问题发现、知识构想与归纳、训练与测试、知识体系梳理、作业等支撑。
通过识记、理解、发现与归纳、掌握、理解、应用和综合应用等过程与环节，实现创新思维能力的培养。
根据以上智慧教育支撑环境的需要，智慧教室环境建设上应包括课堂多媒体教学系统、学科教学资源库系统、题库系统、云管理系统、备课支撑系统以及终端系统等几个方面。
其中：
1）课堂多媒体教学支撑：
协助教师进行备课、授课、参考案例、素材检索及共享；
2）学科教学资源库：
实现教师资源管理、资源存储及共享等应用；
3）题库支撑：
实现教师试题管理等应用；
4）备课支撑：
学科教学工具软件为各学科教学方法的创新提供支撑，方便教师进行备课，备课结果支持PC环境及智能平板终端环境。
5）终端系统：
可以利用平板电脑运行备课结果，实现教师与学生的课堂互动，支撑智慧教育。
因此，智慧教室的逻辑架构如下所示。
3.2
技术架构设计
备课与教学系统软件由备课支撑工具、教学支撑工具和互动支撑工具构成。
在资源服务器、无线设备、交互服务电脑、投影等硬件设备的基础上，实现智慧课堂的师生互动、生生互动。
教师利用备课支撑工具在校本资源库、区域资源库、题库等资源支撑下实现在线备课；备课资源自动上传到云服务器保存，并通过教学支撑工具进行下载使用。
教学支撑工具通过网络从服务器上下载教师事先准备好的教学资源，供教师教学、学生学习以及师生互动使用。
互动支撑工具包括在线列表、推屏演示、举手、认真听讲、收集图片、分享图片、提问、收发文件、投票等课堂互动功能。
第4章
智慧教室建设方案
智慧教室是一套支撑智慧教学的数字化环境，能够支撑优秀教师教学智慧的物化与传播，促进教师能力水平提高，提升教学质量；支撑学生开展自主与协作、个性化、泛在学习，让学生在学会知识与技能的同时，提升创新性思维能力，使学生轻松、愉快、主动、高质高效的学习，培养智慧型人才。
在智慧教育理念与实施方法的指导下，智慧教室能够有效支撑三种教学模式（讲授型、自主协作型和智慧型）的组织与开展，能够支撑学生个性化学习，培养学生智慧；支撑教师组织课堂活动，物化优秀教学方式方法，通过教育云公共服务平台进行传播和复制，实现区域教育均衡发展。
4.1智慧教室互动教学系统软件
4.1.1云管理系统
云管理系统负责教师和学生的账号信息的设置与管理，教务信息维护以及用户信息的统一认证，对智慧课堂资源进行统一管理。
4.1.2备课支撑工具
备课支撑工具提供开放、可视化、易于操作、类似PPT操作风格的集成环境，能够将文件操作工具、编辑工具、学科构建工具、辅助工具等有机集成；可根据教学需要生成多个教学页面，每个页面上可调用编辑工具、学科构建工具、辅助工具等，并能够分别调用出各自相应的功能；对编辑或构建的内容可放大缩小、旋转、拖动等，能够从外部导入多媒体资源，能够编辑试题（单选题、多选题、填空题、判断题等）、文本（能设置字体颜色和字号）及基本图形（线条、形状、箭头、流程图、标注、星与旗帜等）；所制作的所有页面可以从任一页开始播放（类似PPT操作风格）。
备课支撑工具可以支持小学、初中、高中21个主干学科的备课。
根据智慧教室环境下的教学要求，教师用户可以将编辑完成的资源上传到服务器，供平板端下载应用，也可以对资源进行管理和二次编辑，教师可以根据需要动态组合教学软件，解决个性化教学软件制作困难问题。
该工具为真正实现信息技术与课堂教学的深度融合提供了强有力的支持，使灌输式教学向启发式、探究式、讨论式、参与式教学转变，使网络环境下基于内容的教研和互动教学成为可能，为应用信息技术促进课堂教学创新、给学习带来革命性变化提供了必要的保障。
4.1.3教学支撑工具
（1）课件：
交互式的电子课件，整合了丰富的学科教学平台和教学资源，可以作为智慧课堂教学的课件资源，也可以是翻转课堂的课前学习资源等等。
教师和学生可以从服务器上下载获得通过课堂教学支撑工具上传的课件资源。
用户可以按学科查找课程资源，支持课程资源由office工具或个性化课堂备课支撑工具生成，制作时可添加图片、文字、试题、声音、动画、视频等数字化学习资源及交互式学习工具；支持教师选择课程资源发布给学生，发布时可选择接收对象，全班学生或某一组学生；学生可在线观看教师发布的课程资源。
（2）导学：
可以按学科查找导学，支持教师在制作导学时添加含图片、文字、声音、动画、视频、试题等数字化学习资源；支持富文本编辑器编辑导学稿内容，教师可自由进行加粗、分段、改变字体大小等内容排版，支持教师在导学稿的任意位置插入资源，插入的资源以图标的形式显示，点击图标可进行资源的浏览或播放。
支持教师选择导学发布给学生，发布时可选择接收对象，全班学生或某一组学生；支持教师查看已发布导学学生学习情况统计，包括学生导学学习次数、导学中的素材学习次数；支持学生在线查看教师发布的导学内容，可点击导学中的素材进行观看。
（3）作业：
支持教师端查看作业信息、统计分析，进行作业的取消发布、删除操作及作业答疑；支持学生在线进行作业作答、查看作业详情、交流讨论。
留智能作业时，支持对每一道试题增加微课解析视频，当学生提交作业后可查看标准答案、文字解析和微课解析，实现问题的及时反馈。
作业统计包括作业概况、整体报告，各班级提交人数及班级平均正确率等；能够按照学生维度进行分析，查看每一个学生的作业提交状态，学生作业报告可查看学生详细作答情况；可按试题维度分析，能够查看试题详细情况，解析及作答情况统计。
作业支持分层分组发布。
（4）公共编辑：
文本：
用户可以根据自己的需要，添加文本框，在文本框内输入文字，可修改文本的字体、字号、颜色属性。
②手写：
用户可以根据自己的需要，添加手写框，实现手写输入，完全保存用户的真实笔迹，可修改手写的笔迹粗细、笔迹颜色、添加空格、换行、删除，以及左右分屏连续书写功能。
③圆珠笔：
用户可以根据需要添加圆珠笔笔迹，可修改笔迹的宽度、颜色属性。
④荧光笔：
用户可以根据需要添加荧光笔笔迹，可修改笔迹的宽度、颜色属性。
⑤图形：
用户可以根据自己的需要添加生活中常见的图形，包括线条、形状、箭头、流程图、标注、星与旗帜六大类共129个常见图形，可修改图形的线条颜色、线条粗细、箭头样式、填充颜色等属性。
⑥绘制笔：
用户可以根据需要添加绘制笔笔迹，可修改笔迹的宽度、颜色属性。
⑦插入
Ø图片：
用户可以根据自己的需要，将自己平板电脑中的图片资源插入到指定的位置；
Ø视频：
用户可以根据自己的需要，将自己平板电脑中的视频资源插入到指定的位置；
Ø音频：
用户可以根据自己的需要，将自己平板电脑中的音频资源插入到指定的位置；
Ø动画：
用户可以根据自己的需要，将自己平板电脑中的动画资源插入到指定的位置。
⑧录制
Ø照相：
用户可以通过摄像头采集图片，并将图片插入到指定的位置；
Ø录像：
用户可以通过摄像头进行录制视频，并将视频插入到指定的位置；
Ø录音：
用户可以通过麦克风采集声音数据，并将数据插入到指定的位置；
Ø截屏：
用户可以根据需要，选择屏幕中需要截取的矩形区域，将截取区域作为图片保存到平板端的图库中。
⑨工具：
提供直尺、三角板和量角器工具。
⑩删除：
用户可以对通过以上方式添加到当前页面中的对象，进行选择，点击删除，逐个对内容进行删除。
⑪选择：
可以选择自己添加的内容，进行拖拽、移动、旋转等。
⑫清空：
用户可以通过清空按钮，将当前页面上所有自己添加的内容进行删除。
⑬上下切换：
工具栏的位置可以在页面顶端和底部切换。
4.1.4互动支撑工具
●教师端
（1）在线列表：
用于显示当前课堂上在线的学生列表，通过查看学生列表可以对学生的在线情况一目了然。
（2）举手：
可以查看学生的举手情况和所提交上来的问题。
（3）推屏演示：
可以实现单推屏、四分屏、六分屏、抢屏幕等多种形式的屏幕共享演示。
（4）认真听讲：
教师可以控制学生的平板进入认真听讲状态，学生不能进行任何操作。
（5）分享图片：
老师可以分享一张或多张图片，供大家欣赏，也可以将图片发送给大家。
学生可以在图片上使用编辑工具进行批注、发表意见，并将自己标记完成的图片再发送给教师。
老师可以从学生发来的点评图片中挑选优秀作品进行讲解，对于选中的图片，学生可以点赞，可以保存，可以放大观看；老师可以让图片作者在平板端讲解点评图片，大屏幕会同步显示讲解过程。
（6）收集图片：
教师发出收集图片指令，学生可以通过选择本地图片或者现场拍照，将图片发送给教师。
教师可以通过缩略图或者全屏方式查看学生发送的图片，并选择一张或多张图片发给所有学生进行讲解。
对于选中的图片，学生可以点赞，可以保存，可以放大观看；老师可以让图片作者在平板端讲解点评图片，大屏幕会同步显示讲解过程。
（7）提问：
教师可以对当前页面中的题目发起主观题、单项选择题、多项选择题的提问。
教师可以根据课堂需要选择通答、抢答、点名答题或随机答题形式。
客观题答题结果自动统计，可以通过柱状图或饼状图查看统计结果；可以查看每个选项的答题人数及学生列表；可以查看题目的正确率和错误率。
教师可以收集主观题答案，可以选择典型答案进行讲解，对于讲解的主观题答案，学生可以点赞，可以下载到本地，可以放大观看；老师可以让主观题答案的作者在平板端讲解自已的思路，大屏幕会同步显示讲解过程。
（8）收发文件：
在未锁定状态下，师生之间可以互传文件。
教师给学生发送文件时，可以按人发送或按组发送。
（9）屏幕笔：
教师可以根据需要使用屏幕笔对当前屏幕进行批注、讲解。
（10）投票：
教师针对某一意见或话题发起投票功能。
选项内容可设置默认填充项，分别是分组、字母及数字。
教师可以设置学生投票数量，提供“最多”、“最少”、“只能”选项。
教师端可实时显示票数统计柱状图，获得投票最多的选项使用特殊颜色标示；投票结束后，教师点击某选项的柱状统计图，会显示投票给此选项的学生名单。
（11）分组：
教师可以对学生进行分组，可以自动分组和手动分组。
●学生端
（1）举手：
上课过程中，学生可以使用举手添加消息，发送给教师。
（2）收发文件：
在未锁定状态下，师生之间可以互传文件。
学生给教师发送的文件，教师可以选择性接收。
（3）申请演示：
学生发送大屏幕演示请求，如果教师端处理学生演示请求，学生的屏幕将会投到大屏幕上分享给全班同学。
4.1.5管控支撑工具
管控支撑工具可以实现对安卓系统的移动终端设备进行智能管理和控制。
教师可以限制学生的移动终端上可使用的应用软件；学生可以使用默认的应用，也可以下载教师推荐的应用。
管控支撑工具可以有效的帮助教师控制课堂，学生不能随意下载游戏及除教师推荐的其他应用。
管控支撑工具能给教师和学生提供良好的教学环境和学习氛围，从而有利于提高教学效率。
4.2智慧教室终端环境
4.2.1智慧教室终端环境
智慧教室是一套能够支撑讲授型、认知自主协作型和探究自主协作型三种教学模型的智慧教育教学支撑环境，能够支撑学生个性化学习，培养学生智慧；支持微课的录制采集，物化优秀教学方式方法。
智慧教室实景图
4.2.2智慧教室环境配置建议
在智慧教育理念与实施方法指导下，根据智慧教室支持系统运行的需要，基于智慧校园感知环境，引进新型多媒体互动交互设备、移动教学终端设备，重构传统的多媒体教室网络硬件环境，搭建智慧教室。
实现讲授型、认知自主协作型和探究自主协作型三种教学模型的智慧教育教学支撑环境。
◆设备配置建议
智慧教室的硬件为智慧课堂的备课、教学与互动软件的有效运行提供支撑环境。
智慧教室环境
硬件
名称
个数
显示设备
（任选其一）
投影仪
1台
电子白板
触摸一体机
交互电视
路由器
1台
无线AP
1台
推拉式黑板（可选）
1个
分组高清录播系统（可选）
1套
智能移动学习平板
根据学生数量适配
充电柜
学生数量/60
课堂交互电脑
1台
温湿度监测器（可选）
2个
空气质量监测器（可选）
1个
人体位移传感器（可选）
3个
光照监强度测器（可选）
2个
可计量墙面插座（可选）
4个
窗帘电机及配套滑轨（可选）
3套
高清摄像机（可选）
2台
红外转发器（可选）
1个
单火线三路10A开关（可选）
1个
单火线两路10A开关（可选）
1个
密码指纹锁（可选）
1个
门窗磁探测器（可选）
1个
水浸监测器（可选）
1个
竖型网关（可选）
1台
声光报警器（可选）
1个
六路场景开关（可选）
1个
粉尘监测器（可选）
1个
移动插座计量版（可选）
1个
吸顶式考勤基站（可选）
1台
双频电子识别卡（可选）
60个
软件
●平板端：
互动支撑工具客户端APP
教学支撑工具客户端APP
●课堂交互服务器：
备课支撑工具
互动支撑工具服务端
●服务器端：
智慧云平台
●物联网管理：
物联网管控系统
4.2.3智慧教室环境详细配置建议
序号
货物名称
主要功能配置和技术参数
数量
1.
无线AP
"室内双频AP，2.4G用于无线覆盖，5G可用于无线覆盖，也可用于无线桥接。
支持802.11ac协议，支持MIMO3x3，支持三空间流，802.11b/g/n速率高达450Mbps，802.11a/n/ac速率高达1.3Gbps.
100mw发射功率，6*内置射频天线，覆盖范围不小于50米。
2*10/100/1000M千兆有线以太网接口，支持电源适配器供电和POE供电，POE供电整机均值功耗≤20W，适配器供电整机均值功耗≤18W.
支持至少32个SSID，支持基于SSID的用户带宽速率限制，SSID级别限速.
支持200+并发用户。
支持扩展2.4GMIMO2×211b/g/n接口及空口属性配置
支持扩展5GMIMO2×211a/n/ac接口及空口属性配置
支持扩展2.4GMIMO3×311b/g/n接口及空口属性配置
支持扩展5GMIMO3×311a/n/ac接口及空口属性配置
支持每个射频接口配置16个VAP，不同VAP配置不同业务属性。
支持IEEE802.11相关联的协议
支持STA节电模式
支持Open模式
支持WEP加密
支持WPA/WPA2-PSK加密模式
支持WPA/WPA2-Enterprise（EAP-PEAP/SIM）加密认证模式
支持WAPI加密认证模式
支持射频功率调整
支持频点设置，满足射频管理以及抗干扰功能
支持软件开关射频，开关SSID
支持不同国家/区域的配置要求
支持自动信道选择功能
支持空口采集功能
支持mesh网络
满足邻频干扰吞吐率要求
满足同频竞争吞吐率要求
满足弱场强吞吐率要求
满足无线覆盖范围要求
满足用户接入容量要求
视频组播接入容量要求
满足数据吞吐量要求
支持上行接口静态获得地址
支持上行接口动态获得地址
支持上行接口PPPoE方式获得地址
支持动态地址分配:
支持DHCPServer（多地址池），老化时间可配置
支持上行接口一对多IPv4NAT（智能路由转发模式用）
支持上行接口静态路由
支持上行接口二层桥接
支持二层用户隔离
支持IEEE802.3\IEEE802.3u协议
支持IPv4
支持IPv6
支持DNSProxy、Client
支持基于DNS的ACL
支持基于端口、VLAN的IPQoS识别功能
支持基于DSCP、802.1p、802.11e的QoS标记功能
支持组播功能IGMPSnooping、Proxy
支持智能本地转发
支持STP生成树协议
支持VPN业务透传
支持设备配置文件加密
支持登录超时退出（web不包括）
支持防ARP攻击
支持软/硬件复位重启，出厂配置
支持AP与AC时间同步要求
支持AC发现功能
支持CAPWAP协议
支持boot和版本升级
支持断电告警
支持上报重新加入AC原因
支持配置文件导入与导出
支持个性化参数
支持版本软件保护功能
支持状态指示灯软件控制
支持胖模式AP及简单web配置"
1台
2.
路由器
"1.配置要求
单电源，支持交流或直流，本次配置交流电源
2.整机性能
整机包转发率（64字节）≥1Mpps
内存≥1G
FLASH≥1G
3.槽位数≥2
4.接口：
固定接口：
2个10M/100M/1000M自适应电口和2个GE光口；
支持的接口类型包括GE/FE、E1/CE1，V.35/V.24等；
5.IPv4协议:
必须支持RIP、OSPFV2、IS-IS和BGP；
组播协议必须支持IGMPV1/V2/V3Snooping、PIM-SM、PIM-DM、PIM-SSM、MBGP和MSDP；
6.IPv6协议:
必须支持RIPng、OSPFV3、IS-ISv6和BGP4+；
支持NAT444、NAT64、6rd等IPv4向IPv6过渡技术；
7.MPLSVPN功能：
支持的VRF数量，私网路由数量，支持MPLSL3VPN跨域功能；
支持MPLSTE；
8.网络质量检测功能
提供对DHCP、FTP、HTTP、SNMP等服务进行检测、测试各种服务的响应时间功能。
可以对网络响应时间、网络抖动、丢包率等信息进行统计，并实现同静态路由、策略路由、VRRP和接口备份联动功能
9.QoS
支持流分类、标记、优先级继承和映射、流量监管（CAR）、流量整形/限速
支持PQ,CQ,WFQ,CBWFQ和基于物理端口的拥塞管理，支持基于WRED的拥塞避免
10.安全
支持二、三层混合ACL，支持ACL统计。
支持8kACL规则数；
支持端口镜像、Netflow或Netstream，要求支持1:
1采样
支持防火墙功能，包括包过滤检测和状态检测
支持CPU防护，支持防DDOS攻击等
11.可靠性
支持VRRP；
BFD支持情况说明
要求接口板支持热插拔
支持端口捆绑，包括E1捆绑和Eth捆绑
12.可管理性
支持SNMPv1/v2/v3，RMON，SYSLOG和MIB
支持USB方式升级版本，网管方式批量升级版本
13.产品资质
提供以下资质：
工信部入网证书（IPv4&IPv6）
FCC/CE/RoHS
1台
3.
智能移动学习平板
"处理器：
四核处理器或以上
主频≥1.5GHz
内存≥2G
内置存储≥32GB
操作系统：
Android6.0及以上
屏幕类型：
广视角硬屏≥10.1英寸
屏幕分辨率&比例≥1920x1200
屏幕比例16:
10
触控类型：
多点触控≥10点
前置摄像头：
≥500万像素
后置摄像头：
≥800万像素
wifi：
支持2.4+5GHz双频
扬声器：
内置扬声器
麦克风：
内置麦克
音频接口：
3.5mm耳机接口
数据、充电接口：
TYPE-C接口
3C认证：
提供产品3C认证证书复印件（加盖厂商公章）
节能认证：
提供产品节能认证证书及第二十二期节能产品强制采购清单中本产品所在页的打印页（加盖厂商公章）"
60台
4.
充电柜
六十位平板充电柜
1台
5.
电子书包课堂交互电脑
内置PC机配置要求：
CPU：
I3或以上
内存：
4G或以上
硬盘：
320G或以上"
1台
6.
桌椅
学生学习桌椅
适配
7.
温湿度监测器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
电池供电
工作温度：
-10℃~+45℃
策略范围：
温度：
-40～+123.8℃湿度：
0～100%RH
2个
8.
空气质量监测器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
110v~220v
1个
9.
人体位移传感器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
电池供电
检测速度：
0.2~3.5m/s
工作温度：
-10℃~+45℃
3个
10.
光照监强度测器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
抗白光干扰：
≥8000LUX
光照流明值范围：
1-65535lx
工作温度：
-10℃~+45℃
供电方式：
电池供电
2个
11.
可计量墙面插座
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
110v~220v
4个
12.
升级会员 