远程互动在线教学解决方案

2018-01-20

第一章 远程互动在线教学解决方案系统设计
1.1 远程互动在线教学解决方案系统示意图1.2 中心校主讲教室中心校主讲教室定位于各类教育资源丰富的学校,是教育系统方案中资源输出教室,肩负了主讲课堂、课件输出、互动课堂管理的职责。该类教室要求拥有强大的画面合成、图像导播、音视频互动能力,同时辅以多机位的自动跟踪以及高灵敏度的拾音设备。
 
主讲教室功能如下:异地互动课堂交互开课,音频、视频、课件互动异地互动课堂录制,学生、老师、PPT、远端学生四画面合成22KHz高清环绕立体声音质,抗干扰能力强本地课堂自动追踪、无人值守,优发国际官方网本地精品课堂录制,学生、老师、PPT三画面合成本地单台录播支持实时直播,可分33种不同分辨率供直播选择从采集端到设备之间的音频处理采用纯数字方式高清视频行政会议加入,为用户增加视频会议应用1.3 普通校互动教室
普通学校的互动教室,基本定位与在资源上相对缺乏,资金上相对充裕的学校,在整个系统中既可以作为中心校的听课教室,也可以作为教学点的主讲教室,其对于互动教学的应用需求包含了音视频双向互动、本地精品课堂录制、多机位录播等,但考虑到教育系统系统的性价比需求,同时也对于普通学校的录播功能要求相对中心校较低,我们在互动教室的设计上采用差异化的配置方案,在整体造价上,相对主讲教室要低。 互动教室功能如下:异地互动课堂交互开课,音频、视频、课件互动异地互动课堂录制,学生、老师、PPT、远端学生四画面合成22KHz高清环绕立体声音质,抗干扰能力强本地课堂自动追踪、无人值守,优发国际官方网本地精品课堂录制,学生、老师、PPT三画面合成本地单台录播支持实时直播,可分33种不同分辨率供直播选择从采集端到设备之间的音频处理采用纯数字方式高清视频行政会议加入,为用户增加视频会议应用1.4 教学点听课教室
教学点听课教室为本系统的互动末端,并且教学点的学校、教室相对资源较为贫乏。考虑到本次系统是整体解决方案的部署,在完成全网互动的同时节约用户的承建成本也是我们的设计重点。因此,互动教学点听课教室主要是利用各个市县的教学点原有环境来设计,尽量不去改动现有环境,并在此基础上增加高清音视频、高清互动、高清双流的功能。听课教室功能如下:
异地互动课堂交互参与,音频、视频、课件互动22KHz高清环绕立体声音质,抗干扰能力强从采集端到设备之间的音频处理采用纯数字方式高清视频行政会议加入,为用户增加视频会议应用

第二章 远程互动在线教学解决方案系统功能

2.1 互动教学此功能利用本次教育系统建设的整套系统中核心设备,呼叫各个主讲、互动、听课教室,进行远程实时交互式教学。由平台对每个不同教室中的互动教学终端进行画面合成策略的下发,一般情况下主讲教室设置为演讲者,可观看到本地老师、本地学生、PC课件、远端提问的老师或学生等画面的任意组合。互动教学的应用可以点对点、一对多或者多组并发的模式开展。教师的特写镜头、板书镜头、学生发言特写镜头、不同远端学生发言特写镜头,均由系统自动根据贴合日常教学的策略进行切换;同时由于采用了全向拾音设备,教师和学生在日常课堂中无需佩戴任何的拾音设备。除了系统自动进行全景/特写、远端/本地、课件/人物切换的同时,教师也可以通过平台提供的PAD操作界面,进行简单的课堂控制。包括了上下课、录制开关、课件发送和结束、自动切换功能的开关等,全部采用图形画面界面,一键式操作。同时,为了真正实现教育资源的共享和精准覆盖,还提供PC版本和移动版本的软件互动终端,用于在电脑、平板、手机等设备上安装,通过公共互联网接入互动课堂,真正意义上实现在线课程、移动课堂等应用。(此应用需配置互联网穿越网关)2.2 精品课堂
精品课堂是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。精品课堂建设是教学质量与教学改革工程的重要组成部分。主讲教室以及互动教室可将精品课堂中老师视频、学生视频、PC课件、音频同步录制到单个文件中。支持3路1080P高清视频信号或VGA信号的任意组合录制。支持多流多画面录制模式,录制生成的文件为单一的文件。精品课堂的画面切换机制以及教师控制手段,与互动课堂完全一致,采用自动与手动兼备的自动化切换模式,提供一键化操作的界面。2.3 在线观摩
对于教育系统建设的系统,各类教室数量较多,教育系统的领导/管理员希望通过远程的方式对所建设的每一个互动录播教室进行实时观看。另外,主管基础教育的部门利用该应用也可以更好的进行巡课,与传统的巡课相比,现在的在线巡课更为方便快捷,涉及内容更为全面,更为有益的是在线巡课系统可以及时帮助教育系统分析师生的课堂行为,有利于规范学校的课堂教学行为,提高学校的课堂教学效率。平台针对在线巡课应用,采用了列表式与监控式的界面布局,能够有效的由操作人员自主学校所需巡视的课堂,并提供单屏、双屏、多屏的布局显示。2.4 视频会议
通过教育系统的多点交互平台,可以支持多组、多点的召开视频会议。教育系统领导和分支机构领导之间能够利用系统完成多方之间的视频、音频交互,达到视频会议的目的。同时,平台为视频会议应用专门设计了PAD端的操作界面,同样采用图形化的按键,一键式的操作。同时,为了应对人员出差,应急调度等情况,我们提供的安装在电脑、平板、手机端的软件互动终端,均可以通过公共互联网接入视频会议。(此应用需配置互联网穿越网关)2.5 学习空间
在强大的资源收集,资源建设基础上,在良好的教学水平发展趋势当中,所有系统的收益最终还是要归到教育事业的主体——学生身上。在互动教学系统当中,通过教学应用平台,学生可以拥有自己的个性化学习空间。这一充满新潮味道的配置,可以最大限度的与现有流行的社交软件,社交平台进行互动,从兴趣上给学生带来积极的影响。学习空间的存在,基于学生形形色色的个性、需求、兴趣等,可以在系统形成无数各有特色,百花齐放式的学习空间群体,使学生真正拥有属于自己的网络学习空间,将学生和自己的空间牢牢绑在一起,共同发展,共同扩张;学生与学生之间产生良性竞争,相互之间取长补短,共同促进;基于网络时代,教育资源建设也可以搭上飞速的信息班车,不断发展。对于监管部门而言,可以在现有软件功能的基础上,和厂家不断摸索,创新,是学习空间不仅仅局限与日常的学习,更可以和考核,评选,升学进行慢慢的靠拢和挂钩,不仅提高教育部门的工作效率,也为信息时代的学生提供了良好的学习平台。2.6 教学教研(增值应用可选)
多媒体教学应用管理平台提供了区域内学校、老师进行的教研活动管理,在该模块中可以进行教研活动的创建,教研活动评分规则的制定,教研资源的上传以及互动教研互动的开展。2.7 校园监控融合应用(增值应用可选)
平台在满足了日常教学、教研、课堂等应用之外,还对校园监控系统应用进行了整合。可以在管理界面对不同的监控镜头进行实时的图像抓取,远程查看各个监控点的实时状态(主要包括学校大门、校园周届、校园主要道路、教学楼道等),并可以有效的控制监控镜头的相关指令。2.8 触控大屏远程管理应用(增值应用可选
触控大屏在教育系统中是体量巨大的存在,面对各个学校各个班级的大规模部署,触控大屏的品牌杂乱无章,而教育系统的管理员对于全网的所有触控大屏无法远程查看、管理,成为了教育系统“物联网”的缺失。针对上述的问题,提供了解决方案:通过平台对于各个班级触控大屏的添加,并完成网络的连接,从而实时追溯每台触控大屏的实时状态(包括品牌、型号、开机状态、内置PC状态、所属学校等),系统管理员还可以远程对每一个触控大屏进行开关机、锁定等操作,同时支持远程文件的传输以及短消息的发送。整个触控大屏远程管理的应用非常适合教育系统管理员远程监控、管理,让管理人员对全网设备一目了然,并提供触控大屏的使用数据。

第三章 远程互动在线教学解决方案系统特点

3.1 兼容开放
互动教学系统以平台为核心。平台通过开放接口,实现对教室端多品牌多型号的多媒体设备的对接,进而实现对多媒体设备的远程监控、管理和调度;同时基于开放接口,可以向上向下对接各类数据、资源、管理平台。3.2 系统融合
平台作为系统的核心平台,从设计之初,就是一款将设备、应用、数据的管理和资源的管理发布结合在一起的产品。平台自身通过对各类多媒体设备的管理,实现对教育多媒体各类应用的统一配置和发起,并从中收集设备和应用的各项数据,存储发布各类应用所产品是各类音视频文档资源。同时,随着平台自身兼容管理的设备越来越多,可以实现的多媒体应用也越多。3.3 简单易用无人值守课堂
本次教育系统对于不同学校、不同教室的各个主讲教室采用了相同的配置,达到全自动图像跟踪技术,教师无须佩戴任何感应设备即可保持原有课堂习惯进行授课。整个上课过程不需要教师过多的操作设备,而是将精力保持投入在教学中。“一键式”操作系统的录制功能十分强大,面对上课老师时,可以通过教室配置的PC或平板电脑,通过身份认证,登陆到互动教学管理系统中,一键开启各类常规应用,然后开始按原有课堂模式开始上课,课程结束后,点击“下课”,完成课堂过程的录制。此过程我们称之为“一键式”录制,大大方便老师的使用,不用担心更多设备带来的操作问题。3.4 灵活先进
多种录制模式A、资源模式B、电影模式C、电影资源模式同步录制多种控制方式A、手动控制及切换B、自动控制及切换3.5 一个平台多种应用本次为教育系统设的互动教学系统本着一个平台多种应用的原则,并能够在该系统上充分发挥多种应用的功能,其中包括了:1. 高清远程互动教学
2. 精品课堂录制、直播、点播3. 资源点播、直播4. 在线教研、优课评选5. 高清远程视频会议6. 校园监控融合7. 触控大屏管理以上所有管理模块均通过统一界面进行管理。  3.6 高品质的音视频效果第1章 低带宽高清图像
 
教育系统整套系统,视频质量是整个系统性能最根本的衡量指标。高清晰的视频质量才能保证在教学过程中的教学质量最大化。本次系统中的多点交互平台、音视频互动系统、课堂录播直播系统对最新的H.264High Profile协议的全面支持。与H.264Base Line协议相比较,H.264High Profile具有更高的图像压缩比和网络适应性。因此,在低带宽下H.264High Profile能够有更好的视频质量。而在同等的视频质量下, H.264High Profile只占用H.264Base Line大约一半的带宽。H.264High Profile 使得视频对网络带宽的需求降低了50%。需要2Mbps 的1080P高清视频通话现在只需1Mbps 即可支持。考虑到对于高清画面显示的要求,即宽屏显示,系统提供16:9宽屏显示功能。这样,既符合人类视野的生理特性,也符合视频发展的最新潮流。低带宽高清音频本次系统中采用的多点交互平台、音视频编解码器、数字吸顶麦克风阵列全部都支持立体声协议,能够实现端到端立体声音质,并且在互动教学的过程中,采用数字化的处理机制对于高清立体声音频的传输,整个传输过程,音频所占用的带宽只需64Kbps即可。