03东师理想智慧教室建设方案0808.docx
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03东师理想智慧教室建设方案0808
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
2016年8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。
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，支撑微课的录制采集，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、教学平台以及电子书包终端系统五个方面。
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）学科教学资源库支撑：
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、试卷管理、组卷管理、试题试卷统计等应用；
4）学科教学平台：
学科教学工具软件为各学科教学方法方法创新提供支撑，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）电子书包系统：
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
电子书包备课与教学系统软件由电子书包内容制作与发布平台和电子书包互动教学平台构成，其中电子书包互动教学平台包括电子书包教学支撑和电子书包互动工具两部分。
在班级服务器、无线设备、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。
电子书包互动工具包括在线列表、推屏演示、提问、征求意见、学生监控、在线讨论、收集图片、分享图片、收发文件等课堂互动功能。
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智慧教室软件
4.1.1电子书包内容制作与发布平台
电子书包内容制作与发布平台提供开放、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）。
4.1.2电子书包互动教学平台
4.1.2.1电子书包云管理系统
电子书包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，对电子书包资源进行统一管理。
4.1.2.2电子书包教学工具
（4）作业：
支持教师在移动端查看作业信息、统计分析，进行作业的取消发布和删除操作以及作业答疑；支持学生在移动端进行作业的作答、查看作业详情、交流讨论。
（5）测试：
在线考试功能，方便教师轻松掌握考试信息。
Ø教师：
教师通过测试功能组织学生进行计时和非计时考试，在考试过程中可以查看学生的答题进度，实时判断学生答题状况；考试结束后，教师可以查看考试结果，并提供S-P分析，为教师的教学提供参考；提供讲卷功能，并针对每道试题提供统计分析。
Ø学生：
学生参与教师组织的考试活动，考试完毕后可以在错题列表中查看错题，以及每道题的正确答案。
（6）笔记本：
用户可以根据自己的需要随时随地记录笔记，可以对创建的笔记本进行重新命名。
（7）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。
4.1.2.3电子书包互动工具
●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，同时也可以对问题进行删除，清空操作；
（3）提问：
教师可以使用提问功能对当前页的题目进行发起提问。
提问有三种形式，分别是通答，抢答和随机答题。
通答需要全班同学都回答这一问题，并且在学生提交答题结果后作出统计，老师可以查看答题情况，进行统计分析等，结果以条形图、柱状图和饼状图三种形式显示，教师还可以查看每个答案的学生列表。
抢答是学生接到抢答指令后，积极思考然后抢到答题机会；随机答题增加了提问的趣味性，系统会随机选择答题的学生。
目前支持题型有单选题、多选题、判断。
（4）征求意见：
教师可以根据某一个主题来征求学生的意见，同时也可以组织学生针对意见进行投票操作；
（5）讨论：
有两种情况，一种是控制学生进入讨论，学生只能针对教师的话题进行讨论，另一种是不控制学生，自由讨论，学生可以任意添加新话题，任意针对某一话题发表自己看法；
（6）认真听讲：
当老师发起认真听讲指令时，学生端自动进入认真听讲状态，且不能对平板电脑进行任何操作；
（7）
（8）
（9）白板答题：
若当前页面有测试题，教师便可以使用白板答题功能。
白板答题有两种方式，抢屏幕和指定屏幕。
教师可以将自己的屏幕分成四个区域或六个区域来显示四个学生或六个学生的答题过程，可以实现学生的答题过程在教师的屏幕上实时显示；同时老师可以发起点赞活动，学生可以对喜欢的屏幕点赞；支持题型有单选题、多选题、填空题、排序题、连线题、简答题。
（10）演示：
老师可以指定将某个学生的屏幕进行共享，在大屏幕上演示；学生也可以主动申请进行屏幕共享。
（11）发送文件：
在解锁状态下，师生之间可以互传文件。
发送文件时，可以选择接收对象，包括按人选择和按组选择。
（12）接收文件：
教师可以接收学生发送过来的文件，可以设置自动接收，接收完毕后自动提示。
（13）分组：
教师可以对学生进行分组，可以采用指定分组和平均分组等多种分组形式。
（14）学生监控：
教师可以同时观察到四个或六个学生平板端的屏幕状态。
（15）随堂评价：
老师和学生对本节课教学及学习情况进行自我评价，并可以通过评价管理对评价进行查看和统计。
教师自评内容包括备课情况，授课状态，课堂互动和知识点讲授；学生自评包括预习情况，听课状态，课堂互动，知识点掌握。
（16）远程关机：
教师可以通过平板电脑的远程关机指令进行一键远程关闭学生平板电脑。
（17）解锁：
教师可以控制学生端的收发文件和讨论功能是否可用。
●学生端
（1）举手：
上课过程中，学生可以点击举手按钮，示意老师，也可以通过文本或者手写方式输入问题，将问题提交给教师，教师会收到消息，查看问题；
（2）讨论：
学生可以点击讨论进入到讨论界面，既可以自己添加新的主题进行讨论，也可以根据当前已有的主题发表自己的看法。
（3）发送文件：
学生选择并发送文件，可以对接收的对象进行选择，包括按人选择和按组选择。
（4）接收文件：
可以接收他人发送过来的文件，可以设置自动接收，接收完毕后自动提示。
（5）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。
4.2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
智慧教室硬件为学科教学工具、多媒体备课与教学系统、电子书包备课与教学系统等软件的有效运行提供环境。
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：
电子书包互动教学平台客户端APP
●课堂交互服务器：
电子书包互动教学平台
电子书包互动教学平台服务端
●服务器端：
云备课中心
●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
支技上报重新加入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≥1.7GHz
内存≥2G
内置存储≥16GB
操作系统：
Android4.2以上
屏幕类型：
广视角硬屏≥10.1英寸
屏幕分辨率&比例≥1280x800
屏幕比例16:
10
触控类型：
多点触控≥5点
前置摄像头：
≥200万像素
后置摄像头：
≥500万像素
无线网络：
支持802.11b/g/n无线协议
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
接口类型：
Micro-USB、Micro-SD（TF）、MicroHDMI高清输出
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.
窗帘电机及配套滑轨
通信方式:
IEEE802.15.4
通信距离:
100m
电源需求:
110~240V
工作温度:
-10℃~+55℃
3套
13.
高清摄像机
通信方式：
IEEE802.11b/g/n
百万像素，300度水平巡航，120度垂直巡航
2台
14.
红外转发器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
电池供电
1个
15.
单火线三路10A开关
通信方式:
IEEE802.15.4
通信距离:
100m
电源需求:
110~240V
工作温度:
-10℃~+55℃
1个
16.
单火线两路10A开关
通信方式:
IEEE802.15.4
通信距离:
100m
电源需求:
110~240V
工作温度:
-10℃~+55℃
1个
17.
密码指纹锁
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
门禁控制方式:
APP远程、密码、指纹、NFC、RFID卡、机械钥匙
1个
18.
门窗磁探测器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
电池供电
1个
19.
水浸监测器
通信方式：
IEEE802.15.4
无线通信距离：
100米
供电方式：
电池供电
监测方式：
三点泄露
1个
20.
竖型网关
工作频率：
IEEE802.15.42405～2480MHZ
IEEE802.11b/g/n2412～2472MHZ
传输速率：
IEEE802.15.4Max.250Kbps
IEEE802.11b/g/nMax.300Mbps
通信距离：
IEEE802.15.41000m
IEEE802.11b/g/n100m
1台
升级会员 