VR智慧教室建設要求征求意見稿

1T/XXXXXXX—XXXXVR智慧教室建設要求本文件規(guī)定了VR智慧教室建設的術語和定義、縮略語、總體系統(tǒng)架構、示意圖、VR設備要求、基礎要求、VR智慧教學系統(tǒng)、VR資源開發(fā)平臺、VR教學云平臺、安全要求、管理要求。本文件適用于各類學校和其它教育機構的VR智慧教室的設計與建設。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3976學校課桌椅功能尺寸及技術要求GB/T18883室內(nèi)空氣質(zhì)量標準GB/T22240信息安全技術網(wǎng)絡安全等級保護定級指南GB/T36447-2018多媒體教學環(huán)境設計要求GB/T38259-2019信息技術虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示設備通用規(guī)范GB50099-2011中小學校設計規(guī)范3術語和定義3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1.1虛擬現(xiàn)實Virtualreality采用以計算機為核心的現(xiàn)代高科技手段生成的逼真的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等多感官一體化的數(shù)字化人工環(huán)境，用戶借助一些輸人、輸出設備，采用自然的方式與虛擬世界的對象進行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感覺和體驗。[來源：GB/T38259-2019,3.1]3.1.2VR智慧教室VRsmartclassroom一種利用虛擬現(xiàn)實技術為學生提供沉浸式、交互式、高效率、高效能的學習環(huán)境的教室。3.1.3錄播webcastingsystem將授課或演講者的影像、聲音及上課講義，以硬件設備即時記錄成標準的網(wǎng)絡格式，并通過網(wǎng)絡及服務器同步直播或在支持的設備上播放。4縮略語DOF:自由度（DegreesofFreedom）FOV:視場角（FieldofView）IPD:瞳距（InterpupillaryDistance）PPI:像素每英寸（PixelsPerInch）PPD:角分辨率（PixelPerDegree）VR:虛擬現(xiàn)實（virtualreality）SDE:紗窗效應（Screen-doorEffect）5總體系統(tǒng)架構、示意圖2T/XXXXXXX—XXXX5.1系統(tǒng)架構VR智慧教室系統(tǒng)架構如圖1所示。VRVR智慧教室系統(tǒng)架構用戶應用終端智能應用平臺服務教師學生系統(tǒng)管理員VR光能黑板VR觸控一體機智慧教學支持系統(tǒng)課堂表現(xiàn)管理系統(tǒng)錄播系統(tǒng)VR資源開發(fā)平臺VR教學云平臺服務器基礎要求基礎要求圖1VR智慧教室架構圖5.2示意圖VR智慧教室示意圖如圖2所示。圖2VR智慧教室示意圖6VR設備要求3T/XXXXXXX—XXXX6.1總體要求6.1.1應具有高清晰度、高幀率、高視場角、低延遲、低重量、低功耗、低噪音等特點，能夠提供逼真的視覺、聽覺、觸覺等感官體驗，減少用戶的不適感和眼疲勞。6.1.2應支持多種交互方式，如手勢、語音等，能夠實現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境的自然、靈活、高效的交互。6.1.3應支持多人協(xié)同，能夠實現(xiàn)用戶之間的實時通信、共享、協(xié)作，能夠支持多種教學模式，如探究式、情境式、項目式、游戲式等。6.1.4應具有良好的兼容性和擴展性，能夠與各類教學軟件、應用、資源、平臺等無縫對接，能夠支持各類外部設備的接入，如攝像頭、傳感器、控制器等。6.1.5應具有良好的安全性和穩(wěn)定性，能夠防止用戶的身體和心理傷害，能夠防止數(shù)據(jù)的丟失和泄露。6.2VR設備配置要求VR設備配置要求應符合表1的規(guī)定。表1VR設備配置要求1雙系統(tǒng)（windows和Android偏光式3D液晶顯示屏，物理分辨率：382雙系統(tǒng)（windows和Android偏光式3D液晶顯示屏，物理分辨率：386.3VR設備性能要求VR設備性能要求應符合表2的要求。表2VR設備性能要求162345678注：透鏡宜選用高質(zhì)量菲涅爾透鏡或非球面透鏡。6.4VR設備功能要求6.4.1支持VR立體展示，師生佩戴3D眼鏡，直觀體驗3D視頻及VR軟件。6.4.2支持PPT鏈接配套VR資源庫，PPT演示中，可隨時觸發(fā)VR資源，進行觸摸互動操作，包括模型交互、動畫交互等。4T/XXXXXXX—XXXX6.4.3支持VR互動資源，普通/立體顯示一鍵切換。6.4.4支持3D視頻、VR軟件立體顯示，構建3D教育影院。6.4.5支持無編程VR快速開發(fā)平臺，可自主開發(fā)補充VR資源。6.4.6支持多屏互動，構建5G+VR智慧課堂。6.4.7支持VR云平臺，隨時鏈接線上VR資源。7基礎要求7.1選址VR智慧教室應設置于校園安靜區(qū)域，避免其他電子設備的信號干擾，建筑朝向應符合日常教學使用要求，避免強光源。7.2面積VR智慧教室的使用面積應根據(jù)教學需求和設備配置合理確定，應不小于50平方米，每個學生的使用面積應不小于1.5平方米。7.3教室布局教室配備VR光能黑板、觸控一體機，采取“一拖三”（主屏+三面?zhèn)绕粒┎季址绞?，對教室四面環(huán)境進行整體提升。7.4室內(nèi)環(huán)境VR智慧教室的空氣質(zhì)量、采光、照明、噪聲控制應符合GB50099-2011中第9章、GB/T18883的規(guī)定。7.5基礎設施7.5.1宜選用梯形桌面并可拼接的單桌、可折疊單人椅，且桌椅應符合GB/T3976的要求。7.5.2應選用具備遮光、隔熱、阻燃功能，遮光率可調(diào)的光線遮蔽設備。7.5.3控制設備7.5.3.1教室內(nèi)設備的遠程管理、控制、運行狀態(tài)監(jiān)測等功能應符合GB/T36447-2018中6.8的規(guī)定。7.5.3.2應具備千兆網(wǎng)絡接口，配備RS-232/485/紅外等控制接口，可對每個設備單獨控制。7.5.3.3電源箱應具有專用保險電路，遇設備短路應具有自動切斷供電功能。7.5.3.4時序電源應具有持順序開關設備電源、延時保護、電源延時開關功能。7.5.3.5應配置機柜1套，尺寸為L600mm×H1000mm×W1000mm,并具備良好散熱性能。7.5.4網(wǎng)絡設施7.5.4.1教學主干網(wǎng)絡應滿足以下要求：——具備對教學相關數(shù)據(jù)通信、控制與資源共享的功能；——雙絞線應選擇超五類及以上；——教室端網(wǎng)線應預留足夠長度。7.5.4.2交換設備應滿足以下要求：——具備教室網(wǎng)絡設備連接、教學信息與數(shù)據(jù)轉發(fā)功能；——配備匯聚層交換機，以處理來自接入層設備的數(shù)據(jù)；——配備接入層交換機，用戶可根據(jù)業(yè)務需求選擇支持VLAN技術的交換機。7.5.4.3路由設備應滿足以下要求：——支持企業(yè)VPN；——支持IPv6；——無線速率應達到500M；7.5.4.4無線接入設備應滿足以下要求：——具備搭建教室內(nèi)獨立的WIFI無線網(wǎng)絡功能；——保證信號的覆蓋范圍，滿足教學活動全員登錄要求。5T/XXXXXXX—XXXX7.5.5服務器7.5.5.1應用服務器應滿足以下要求：——實現(xiàn)應用系統(tǒng)裝載部署，滿足各類教學及管理應用需求；——具有支持遠程管理、維護，具備審計功能。7.5.5.2存儲服務器應滿足以下要求：——具備對教學過程中的多種類型數(shù)據(jù)的存儲功能，數(shù)據(jù)包括影音數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)以及過程數(shù)據(jù)——支持文件臨時共享和長期共享功能。7.5.5.3數(shù)據(jù)庫服務器應滿足以下要求：——支持數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作；——支持數(shù)據(jù)庫維護，支持數(shù)據(jù)導入/導出管理、數(shù)據(jù)庫結構維護、數(shù)據(jù)恢復功能和性能監(jiān)測。8VR智慧教學系統(tǒng)8.1智慧教學支持系統(tǒng)8.1.1智能簽到課堂上，學生手機端通過課堂無線局域網(wǎng)登入平臺，通過人臉識別驗證簽到。8.1.2課堂管理教師可在課前建立課程，填寫課程信息，學生登陸后可以加入當前課程。8.1.3課堂測驗8.1.3.1隨時講隨時測，教師可在課上向學生發(fā)送題目（選擇題，填空題），學生回答完畢后，教師可立即了解學生對知識點掌握情況。8.1.3.2每次課堂提問的結果都會保存到文件中，課后老師對自己的教學效果進行分析研究。8.1.4小組討論小組學生可以使用小組VR屏進行組內(nèi)討論，老師可以實時查看小板內(nèi)容，以掌握學生的討論情況。8.1.5師生互動教師可以將小組VR屏投屏到課堂大屏上，對小組的討論成果進行點評。8.2課堂表現(xiàn)管理系統(tǒng)8.2.1課堂學情實時分析支持實時分析當前學生的動作及人臉數(shù)據(jù)，實時向頁面推送該學生的動作數(shù)據(jù)，并實時展示。8.2.2課堂信息概覽支持在web端查看當前的課程信息，包括課程名稱、授課老師、授課班級、班級人數(shù)、實時視頻等信息，其中用戶的動作信息如站立、坐下等狀態(tài)實時標識于視頻中。8.2.3歷史課堂支持記錄歷史課堂信息，包括課程基本信息、動作分布情況、學生動作次數(shù)統(tǒng)計、課堂實況圖片記錄、課堂精彩瞬間等。8.2.4精彩畫面抓拍支持自動抓拍課堂精彩瞬間，可通過課程詳情查看，方便用戶查詢歷史課堂情況。8.2.5活躍度分布支持統(tǒng)計實時課堂總體的活躍度分布情況，并圖表化呈現(xiàn)。6T/XXXXXXX—XXXX8.2.6活躍度分析支持統(tǒng)計實時課堂或歷史課堂上，學生個人的動作次數(shù)，分析計算活躍程度，并圖表化呈現(xiàn)。8.2.7環(huán)境智能檢測支持檢測系統(tǒng)的運行環(huán)境是否正常。包括課表數(shù)據(jù)、教室數(shù)據(jù)、攝像頭抓拍、人臉識別服務、動作識別服務等。8.3錄播系統(tǒng)8.3.1課表錄制服務器后臺支持課表自動錄制，支持手動錄制及預覽視頻，手動錄制支持暫停。8.3.2AI識別并提取課堂板書智能識別并提取板書畫面，自動將多塊板書內(nèi)容合成為一個板書畫面。8.3.3課堂實境三畫面合成8.3.3.1支持板書、電腦畫面、教師全景、教師特寫、學生全景及學生特寫等六路視頻輸入。8.3.3.2支持根據(jù)課堂實際環(huán)境智能切換板書、課件、教師全景、學生全景畫面，使主畫面與課堂實況相匹配。8.3.3.3支持任意三個畫面以特定的邏輯用畫中畫方式顯示，實現(xiàn)三畫面合成、支持水印功能。8.3.4精品課程生成自動獲取學校、課程名稱、上課教師等信息，自動嵌入片頭，錄制生成網(wǎng)絡化精品課程，用于課后瀏覽、點播和下載等。8.3.5可視化界面8.3.5.1支持選擇樓宇及樓層查看學校每個教室的使用信息。8.3.5.2支持單獨查看教室中板書、電腦畫面、教師全景、教師特寫、學生全景及學生特寫6路畫面，6路畫面支持自動與手動切換。8.3.6配置管理支持設置單個或者全部教室的直播畫面布局、導播模式、錄制存儲畫面選擇、直播和錄播開關控制。8.3.7設備信息采集服務器后臺支持對攝像頭網(wǎng)絡檢查、服務器直播流是否正常、視頻文件錄制是否正常?？梢栽诰W(wǎng)上課堂數(shù)據(jù)中心查看異常信息。8.3.8自動手動導播支持管理員設置導播畫面模式，分為：單畫面模式、畫中畫模式、1+2畫面模式。9VR資源開發(fā)平臺9.1概述9.1.1VR資源快速開發(fā)平臺是為普通師生專門開發(fā)的快速、便捷、通用的VR制作工具，使得非計算機及虛擬現(xiàn)實專業(yè)的師生都能具備VR內(nèi)容制作能力。9.1.2教師使用該平臺可以快速的制作大量的VR教學資源，將傳統(tǒng)教學模式升級為“VR+”教學模式，學生借助該平臺可以完成產(chǎn)品的VR展示，進行VR創(chuàng)新設計。9.2功能9.2.1支持不用編程、不用寫代碼，可視化設計制作開發(fā)VR教學資源及VR創(chuàng)新設計。7T/XXXXXXX—XXXX9.2.2支持機械類、土建類、美術類建模軟件模型導入，支持單模型互動操作開發(fā)。9.2.3支持VR資源內(nèi)容深度開發(fā)，包括旋轉及縮放設計、拆裝設計、標簽設計等。9.2.4支持一次開發(fā)，多終端發(fā)布，包括PC、VR頭盔、LED立體大屏、VR光能黑板、VR觸控一體機等。10VR教學云平臺10.1概述10.1.1采用用戶訪問瀏覽器方式，用戶不需要下載安裝任何插件，PC電腦、PAD、手機、VR黑板、智慧教室等均可隨時上網(wǎng)使用平臺，完成VR教學資源的學習與考核。10.1.2VR教學資源的運行，在云平臺端完成，用戶的使用終端配置無高配置要求，只要滿足上網(wǎng)即10.2功能10.2.1課堂教學功能課堂教學功能包括以下內(nèi)容：——開放資源：教學課件（PPT）、碎片化VR教學知識點、仿真實訓軟件、教學視頻、典型實景資料；——在線直播：教師使用“VR+云課堂“或自主選擇直播平臺進行在線教學；——仿真實訓演示授課：教師使用云平臺的仿真實訓資源，進行互動操作，演示授課；——教學視頻學習：云平臺上傳了教師使用VR資源進行課堂授課的慕課視頻，學生可以在線自學；——典型實景材料：云平臺上傳了豐富的設備照片、實景視頻等資料，虛實結合，輔助教學。10.2.2實驗教學功能實驗教學功能包括以下內(nèi)容：——開放資源：仿真實驗軟件；——服務方式：學生使用虛擬仿真實訓軟件，完成相應實驗項目的操作及考核，平臺自動評定成績，教師自主導出成績。10.2.3教學監(jiān)管功能云平臺為學校提供管理員、教師、學生三級管理功能，并分配相應權限：——教師：登錄使用所有資源，查看及導出相應班級的學生成績、使用次數(shù)、學習時長等；——學生：登錄使用所有資源，查看個人成績；——管理員：登錄使用所有資源，查看及導出所有班級的學生成績、使用次數(shù)、學習時長等。10.2.4預約服務功能針對工訓等使用量比較大的實訓，開放預約服務，最大限度保證用戶的使用體驗。11安全要求11.1設備設施安全11.1.1VR智慧教室的設備和設施應符合國家相關的安全標準，安裝牢固，防止觸電、摔傷、碰撞等事故的發(fā)生。11.1.2應設有緊急開關、消防器材、安全出口等，定期進行檢查和維修。11.2網(wǎng)絡安全11.2.1VR智慧教室與移動互聯(lián)網(wǎng)以及其他業(yè)務網(wǎng)絡互連，需要劃分安全域并進行隔離，同時建立完善的網(wǎng)絡安全機制，這些安全機制包括防火墻系統(tǒng)、入侵檢測系統(tǒng)、病毒防范系統(tǒng)等。11.2.2安全系統(tǒng)應支持訪問控制安全檢測、攻擊監(jiān)控等一系列安全功能，應提供完整的網(wǎng)絡安全監(jiān)控、8T/XXXXXXX—XXXX報警和故障處理功能。11.3數(shù)據(jù)安全11.3.1應考慮設備中的數(shù)據(jù)的安全保存問題，可采取定期備份或數(shù)據(jù)容余備份等措施。11.3.2每30日對數(shù)據(jù)進行全量各份，每7日對數(shù)據(jù)進行增量備份和異地備份。數(shù)據(jù)恢復時間不超過60min,宜采用熱備份機制。11.3.3采用備份平臺，主平臺出現(xiàn)故障能夠自動切換到備份平臺。11.3.4備份內(nèi)容包括但不限于下列內(nèi)容：——平臺用戶的基本信息和應用信息；——學習者學習過程數(shù)據(jù)；——頁面基本信息?！虒W素材及課程信息。12管理要求12.1人員管理12.1.1應設立專門的VR智慧教室管理機構，負責VR智慧教室的規(guī)劃、建設、運維、評估等工作，配備專業(yè)的技術人員、教學人員、服務人員等，建立