河南省中小学数字校园应用展示平台

《教育信息化2.0行动计划》,提出通过实施教育信息化2.0行动计划,到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标,即教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校,信息化应用水平和师生信息素养普遍提高;建成“互联网+教育”大平台,推动从教育专用资源向教育大资源转变、从提升师生信息技术应用能力向全面提升其信息素养转变、从融合应用向创新发展转变,努力构建“互联网+”条件下的人才培养新模式、发展基于互联网的教育服务新模式、探索信息时代教育治理新模式。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》强调要“加强优质教育资源开发与应用,加强网络教学资源体系建设,建立开放灵活的教育云平台,促进优质教育资源普及共享。

党的十八届三中全会也提出了“构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制,逐步缩小区域、城乡、校际差距”的明确要求。在新一轮的教育改革发展中,充分发挥信息技术的作用,构建数字教育资源平台,扩大优质教育资源覆盖面,变革教与学的方式,对于推动教育创新、促进教育均衡、提高教育质量具有重要意义。

智慧教学是学生接受现代系统教育最重要的一环,是提高教学水平的关键。现行的教学过程中,学生学习情况的分析、课上环节,课后疑问解决存在诸多需要改善之处。智慧教学平台通过现代化教学手段,提升教师各环节教学效率、提高学校整体教学质量创造了便利。

1.2.政策依据

1)《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》。

2)《教育信息化十年发展规划(2010-2020年)》。

3)《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见(国发〔2015〕40号)》。

4)《教育信息化“十三五”规划(教技[2016]2号)》。

5)《国家教育事业发展“十三五”规划(国发〔2017〕4号)》。

6)《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(教技厅函〔2015〕76号)》。

7)《促进大数据发展行动纲要(国发〔2015〕50号)》。

8)《新一代人工智能发展规划(国发〔2017〕35号)》。

9)《教育部关于数字教育资源公共服务体系建设与应用的指导意见(教技〔2017〕7号)》。

10)《教育部关于进一步推进职业教育信息化发展的指导意见(教职成〔2017〕4号)》。

11)《网络学习空间建设与应用指南》(教技〔2018〕4号)。

12)《教育信息化2.0行动计划》(教技〔2018〕6号)。

13)《中小学数字校园建设规范(试行)》(教技〔2018〕5号)。

14)《关于加强网络学习空间建设与应用的指导意见》(教技〔2018〕16号)。

15)中共中央国务院办公厅,《中国教育现代化2035》。

16)中共中央办公厅、国务院办公厅,《加快推进教育现代化实施方案(2018-2022年)》。

2.概述和优势

2.1.方案概述

郑外智慧教学平台是集教师备课、学生预习、课中上课、课后作业、课堂回顾、课堂互动、作业布置、微课录制、精准讲评、数据统计分析的一套功能强大、实用、易用的教学平台。该平台通过学生课前预习、课中测试、课后作业、日常考试等线上全渠道收集学生数据,通过人工智能、云计算、大数据技术,对每个学生形成个性化的精准学情画像,实现个性化教学、分层教学等,可以减轻教师的工作量,快速提升学生成绩。同时可以让校领导更直观了解本校学生的学业水平及薄弱科目、薄弱班级等,以便更好的进行教学线上线下教学融合、学校师资培训或调配等,更加有利于促进教学方式、学习方式和管理方式有机转变,更加高效提升学校教育信息化建设和应用整体水平,有助力教育事业跨越式发展。

2.2.方案优势

1、易用性

充分考虑学校信息化建设的现状,依托现有学校设施,无需过多改造即可实现智慧教学,同时考虑不同使用者的信息化技术水平,尽量采用图形化、通俗易懂的表现形式以及便捷的操作模式,以便学校教师、学生快速上手。

2、安全性

教学资源、教学数据是学校教学的重要资源,须有完备的数据安全保障机制,平台采用公有云+本校部署,本校平台保障学校所有本校信息存储在本地,公有云为学校应用更新和教学资源补充。

3、开放性

4、前瞻性

系统建设考虑一定的技术发展趋势,适应未来大数据应用的需要或以后学校新的信息化需求。

5、科学性

智慧教学平台有成熟的教育理论支持或符合教育行业共识,最终适应教育发展的一般规律。

3.方案组成

3.1.软件组成

产品软件组成主要分为三大类,如下所示:

1、基础平台,包括配置管理、用户管理、权限管理、数据标准管理、文件管理、一站式工作台等。

2、教学平台,包括教师空间、校本资源库、校本题库、学生预习、同步视频、AI背诵、作业系统、教学教研、课堂回顾、通知公告、错题集、考试测评、智慧课堂、微课系统等。

3、统计平台,包括精准分析、作业统计、应用监控、学校概况、资源统计、课堂统计、数据汇总等。

4.平台功能

4.1.基础平台

4.1.1.配置管理

主要针对平台运行的基础数据及参数进行配置和管理,提供灵活的系统菜单、系统角色、系统参数等管理功能,为平台各级管理员的系统维护提供保障。可以设定错题本达标百分比,错题自动进入班级错题集,管理员账号设定、账号是否绑定终端,以及系统参数自定义科目、自定义教材、自定义章节、自定义知识点、自定义题型、班级管理、角色管理等。

4.1.2.用户管理

4.1.3.权限管理

4.1.4.数据标准管理

所有数据采用统一标准,严格按照规范进行处理,其他的数据若符合标准进入到平台后能够统一。因此若数据进行升级或维护,能够自动、批量地对其进行统一的管理。

4.1.5.文件管理

针对各类应用或系统产生的文件进行分类化、集中化、规范化、专业化进行管理,可以避免文件的损害、丢失等风险,确保文件的安全。

4.1.6.一站式工作台

4.2.教学平台

4.2.1.资源平台

4.2.1.1.校本资源库

系统提供各年级各学科基础资源,并且可定时更新补充最新资源,资源库可按照资源类型、文件类型、资源归属进行分类,同时提供按照上传日期和按照浏览量来进行排序,以及按照关键字进行搜索的功能,除系统提供的资源之外,学校教师可共建校本资源库,形成学校的优质资源。

4.2.1.1.1.资源上传

教师可以上传多种格式的校本资源,上传后系统根据文件类型自动生成缩略图,资源格式包括PPT、图片、文档、音频、视频等,并且能够对文件进行在线预览或下载。

4.2.1.1.2.资源检索

资源支持按照类型、资源格式、资源归属、更新日期、资源浏览量等进行显示和排序功能。

4.2.1.1.3.资源统计

支持统计资源库的预览次数和统计下载次数记录。

4.2.1.1.4.多终端使用

支持web端、手机端等多个终端,并且可以进行上传、预览、调用资源文件并查看详细信息。

4.2.1.2.校本题库

校本题库系统提供各科各年级的结构性试题,包括试题题型、难易程度、资源库归属、组卷次数、试题题干、答案、解析、考点等多个属性,方便针对单道题以进行更加详细的分析,找到易错点。同时可以进行按章节和按照知识点进行组题,组题之后直接保存为作业,发布给学生,更加快捷高效。

4.2.1.2.1.试题管理

可以查看试题的使用情况,包括试题的使用次数、上架、下架、删除等操作。

4.2.1.2.2.试题上传

系统可以上传试题,输入试题的属性,包含试题题干、答案、解析、难易度、分值、知识点;

4.2.1.2.3.试题检索

按试题题型、状态、难易度、资源归属、章节等进行检索试题。教材章节与试题及当地教材完全匹配。

4.2.1.2.4.组卷

按章节选题和按知识点选题模式,选择试题后加入试题篮模式,从试题篮可直接生成套卷布置作业给学生;

4.2.1.2.5.多终端使用

支持教师移动端。

4.2.1.3.同步视频

系统提供针对学校当前教材所有的章节的同步视频功能,管理员或者教师可快速上传视频文件,同时可按照日期和浏览量排序,根据视频名称搜索等,同时针对每个视频可显示浏览次数、下载、收藏等功能。

4.2.2.教学平台

4.2.2.1.教师空间

4.2.2.1.1.资源上传

教师可以上传多种格式的展示类资源,并云端存储,上传后系统根据文件类型自动生成缩略图,资源格式包括PPT、图片、文档、音频、视频等,并且能够对文件进行在线预览或下载。

4.2.2.1.2.教材切换

系统给教师分配一个或者多个教材的权限,教师选取权限范围内的教材。可以添加一个或者多个教材显示到常用教材中,未选取的教材为不常用原因,在主页面不显示。教师可以切换常用的教材,系统会自动匹配章节树。

4.2.2.1.3.资源检索

系统会根据教师选中的教材用树形结构自动列出章节信息。教师可以根据章节信息筛选已上传的资源信息。也根据资源的分类进行搜索,包括音频、视频、图片、文档等类型。

4.2.2.1.4.自定义章节

教师可以根据选中教材进行自定义章节功能。并且按照树形结构排列,包括增加、修改、删除、排序等,自定义的章节不影响其他任何教材。

4.2.2.1.7.多终端使用

支持web端、PC客户端、手机端上传、预览、调用资源文件,支持查看文件详细信息。

4.2.2.2.学生预习

4.2.2.2.1.资源上传

教师可以上传多种格式的展示类资源,上传后系统根据文件类型自动生成缩略图,资源格式包括PPT、图片、文档、音频、视频等,并且能够对文件进行在线预览或下载。

4.2.2.2.2.资源检索

4.2.2.2.3.预习管理

教师将上传的资源同时发送给一个或多个班级,也可以把资源发送给每个班级特定的分组学生;支持学生在web网页端和平板移动端进行预习学习,学生预习自动标记为已查看。系统支持按班级统计学生预习情况,包括发布总人数、未预习学生名单、已预习人数及预习比例、已预习学生名单及每个学生预习时长。

4.2.2.2.4.预习下载

教师可以直接下载已上传的资源的源文件信息,下载之后根据自定义路径进行保存。

4.2.2.3.AI背诵

利用语音识别技术,主要解决了在教学过程中需要让学生记忆的内容无法进行高效的检查工作,系统由教师自定义内容,发布给学生后,利用移动端直接录制学生声音,现场给出分数,并且随时可以听回放。教师可以查看背诵的统计结果,包括提交率、得分率、未提交人数及名单、已提交人数及名单,及背诵原声播放,给教师提供了有效的工具。

4.2.2.3.1.背诵管理

教师若有多个科目的权限,则可以布置多个科目的背诵任务,发布完成之后可以修改背诵内容或者进行删除。

4.2.2.3.2.背诵及统计

4.2.2.4.作业系统

教师批阅时候可按人进行批阅,也可以对主观题的图片进行批注、旋转等,更加多样化,增加作业的趣味性。

4.2.2.4.1.题库作业

题库中结构性试题包含题干、答案、解析、难易度、分值、知识点。从题库中选择结构性试题布置作业,可以按照按章节和按知识点两种形式筛选试题。

选题后点击生成套卷作业,作业名称自动生成,可以设置作业的类型为预习作业还是课后作业,同时可以对每道题设置分值和顺序,也可以批量设置题型下的所有试题分值信息,以及设置题型在作业的显示顺序。点击试题查看单道题的详情信息。

4.2.2.4.2.个性化作业

教师可以设置个性化作业,用word/pdf/图片等多种类型的文件上传后作为试题题干发布作业并设置答题卡,选择题可以设置10个选项,设置试题的正确答案,选择题自动批改。

可以设置作业的类型为预习作业还是课后作业,同时可以对每道题设置分值和顺序,也可以批量设置题型下的所有试题分值信息,以及设置题型在作业的显示顺序。点击试题查看单道题的详情信息。

4.2.2.4.3.作业提交

4.2.2.4.4.作业批阅

支持教师批阅、学生互批、指定学生批阅三种批阅方式。支持教师web端和手机端批改作业,批改作业支持设定得分、画笔进行批注功能,支持批阅进度查询,包括批阅比例、未交作业人数、提交作业人数、批阅作业人数。

4.2.2.4.5.作业统计

4.2.2.5.考试测评

4.2.2.5.1.测评管理

用列表形式展示所有的考试测评数据,包括名称、所属学段、测评人数、状态等,以及进行可以进行的操作,包括设置批阅人、修改、删除、查看详情等。同时可以按照名称、学段、状态等进行检索。

4.2.2.5.2.发起测评

4.2.2.5.3.考试检测

4.2.2.5.4.实时检测

检测过程中实时监控数据变化,包括考生总人数,已进入考试总人数、已提交试卷人数、未进入考试人员名单等。

4.2.2.5.5.测评统计

4.2.2.5.5.1.试卷统计

查看原始试卷信息,题干、答案、解析、分值等。试卷的分析统计,包括试卷的难易程度,每个难易度的题量、试题分布、总分值,每个题型的题量、试题分布、总分值、占比,每个知识点的题量、试题分布、总分值等。

4.2.2.5.5.2.检测对象

4.2.2.5.5.3.批改情况

查看每个科目的批改百分比进度,用圆环图标识。统计出来每科提交总人数、已批改总人数,系统自动批改人数,每个批阅教师批改的数量、正在批阅的数量,已批数量的总占比。

4.2.2.5.5.4.成绩单

汇总所有考生的姓名、账号等,以及单科分数及单科名次,总分及总分排名,同时可以按照考生姓名或者账号来搜索,并提供出功能。

4.2.2.5.5.5.学情统计

题型的得分率分析统计,包括平均得分率、最高得分率。单道题的平均得分率和最高得分率。

知识点得分率分析统计,包括每个知识点的平均得分率和最高得分率,并用柱状图表示。

单道题的分析统计,包括每道题的评价得分率和最高得分率。

4.2.2.6.教学教研

4.2.2.6.1.发起教研

4.2.2.6.2.教研统计

实时统计教研过程中或结束后的详情统计,包括教研活动的时长信息、参与人数及人员详细名单、参与教师是否已提交教研活动评价、参与次数等。

4.2.2.6.3.教研管理

4.2.2.7.错题集

系统可自定义错误率参数,超过设定的错误率参数的试题自动收录到班级错题集中,由教师有针对性地进行讲解,系统记录每道选择题中选项的人数和学生名单,主观题得分区间的人数比例和学生名单,使教师能够更加有针对性地对每个学生进行因材施教。

系统也可以添加单道错题的讲解视频和音频,学生在移动端直接观看,无需针对多个学生进行讲解,增加了教学效率。

结构性试题和附件试题都可以进入错题集。单道错题录入讲解视频,可以用错题直接布置作业功能。

错题按照章节、知识点、题型、班级、错误率排序等,可以进行试题搜索。

4.2.2.7.1.设置比例

学校管理员可以设定进入班级错题集的百分比例,设置完成后,每个班级的单道题的错误率超过这个比例时试题自动进入错题集系统。

4.2.2.7.2.错题管理

4.2.2.7.3.个人错题集

学生个人做错试题进入个人错题集,可以进行再训练,举一反三。

学生移动端和web网页端都有个人错题集功能,并且按照科目显示,题库作业和非题库作业的错题收集全部收集,可查看试题题干、答案、解析、关联知识点、难易度、分值、个人答案等。

4.2.2.8.通知公告

系统提供两种功能:给教师发送通知公告,可按照科目和年级进行发送给学生发送通知公告,可按照年级和班级进行发送。发送内容包括标题、内容等,同时可统计每位教师和学生是否已查看。

4.2.2.8.1.通知公告管理

4.2.2.8.2.通知公告发起

管理可以发起通知公告,输入标题、内容,对象可以选择班级或者教师,若选择发送给班级,则可以选择一个或者对个班级,包括各年级各班学生。若选择发送给教师,则可以按照科目、年级、教师姓名等单选或者多选。

4.2.2.8.3.通知公告查看

教师在网页或移动端查看通知公告,查看后系统自动标记为已查看。

4.2.3.三方应用平台

4.2.3.1.第三方网站管理

学校可以把常用第第三方网站信息直接兼容到平台中,例如常见的教学网站、资源网站等,并支持自定义设定网站图标、排序、分类、地址等信息,方便教师快速查找使用。

4.2.3.2.第三方APP管理

4.2.4.智慧课堂系统

4.2.4.1.智慧课堂

智慧课堂系统可运用移动终端构建智慧课堂,灵活使用“下载打开、考勤、提问、堂测、批注、统计”等教学活动环节,通过引入视频、动画、音频和图片等素材,构建情景式教学、探究式学习,增加课堂的趣味性。提供训练下发、屏幕共享、即时作答、随机点名、抢答等工具支持教师授课。注重与学生的互动,创建出生动活泼、声情并茂的互动课堂。可按需对接直录播系统、部署直播教学环境,支持在线授课、远程辅导、协同教学等。授课结束后系统自动生成授课记录,记录授课过程。

学生打开移动平板,在主页面右上角可以进行手动输入地址,或者点击扫一扫进课堂两种模式,进入课堂后学生终端处于管控状态,不可进行任何操作。

4.2.4.1.3.屏幕共享

教师点击屏幕共享按钮,可以直接把屏幕共享到所有学生终端,学生终端实时显示教师机桌面,并可以对画面进行放大缩小等操作。

4.2.4.1.4.个人空间

教师可以打开本机的资源进行上课,或者点击个人空间自由切换教材并按章节筛选教学云平台个人空间的资源信息,一键下载功能且下载过程下载进度百分比进度条,下载完成自动打开,下次无须下载直接打开使用。

4.2.4.1.5.课堂测试

导入试卷文档和截图两种形式的试卷发起课堂测试,教师自己设定题型、分值、时长等,可以设定大于等于10个选项的选择题,教师发布画图题,学生终端收到试题后在原图上作答并保存上传,课堂测试结束后手动收卷和自动收卷功能,收卷成功后自动生成统计,包括按照试题统计和按学生统计两种形式;选择题可以查看每个选项的答题学生名单,主观题可以查看每个学生的答题图片,可以对图片进行批注、旋转等操作。

4.2.4.1.6.课堂工具

教师在课堂过程中可以使用课堂工具中的黑板和批注等功能,针对板书、截图、批注等数据进行一键存储,默认保存在本地,课堂结束后自动上传云端保存,保证教学数据不丢失,方便学生可随时回顾查看板书及课堂报告。

4.2.4.1.7.抢答点名

教师点名环节,被点中学生的终端会出现提示信息,例如,恭喜你被老师点中名字等。教师发布抢答后,学生终端会显示抢答按钮,所有学生都可参与抢答,教师大屏会显示所有参与抢答的学生,并且按照抢答顺序进行排列,并且前三名抢答学生有标识记录。

4.2.4.1.8.课堂报告

在整个上课过程中,数据自动收集并实时形成报告,包括本班总人数,已到学生名单和未到学生名单、课堂提问提交率和正确率、课堂考试的提交率和正确率、课堂点名次数及被点中学生名单、课堂抢答学生名单及学生抢答次数、课堂板书中保留的截图信息等课堂详细报告自动保存并上传平台。

4.2.4.1.9.课堂退出

教师点击下课按钮,所有学生终端平板解除管控状态,并且系统自动统计汇总课堂报告并上传云平台。

4.2.4.2.课堂回顾

主要为学生提供在课堂上的数据的统计和分析功能,针对每个教材和章节自动分类,显示每节课的整体考勤率、实到和未到学生名单、教师提问的每道题的提交率和正确率以及学生答题的详情,包括原始答题卡等,同时包括课堂考试数据、课堂抢答和点名数据、课堂截图数据等。

4.2.4.2.1.课堂考勤

统计每节课的整体考勤率及缺勤人员名单和实到学生名单,整体考勤率用饼状图展示,未到学生名单用红色标识,更加醒目。

4.2.4.2.2.课堂管理

4.2.4.2.3.课堂批阅

课堂上教师发起的提问试题或资源,课堂小测等试题可以进行批阅,用百分比标识批阅进度,显示未提交人数、已提交人数、已批阅人数等。查看题干、题型、答案、整体提交率、整体正确率、学生作答图片、未提交人数、已提交人数、最高得分、平均得分等,选择题支持查看每个选项的人数和学生名单。

在网页端教师可以进行画笔批阅,画笔可设置颜色、粗细、撤销、删除等。

4.2.4.2.4.课堂点名

查看课堂点名的详情,包括每个学生的头像、姓名和被点名的次数,按照被点中的次数排列,支持查看课堂抢答的详情,包括每个学生的头像、姓名和抢答次数,并按照抢答次数进行排序。

4.2.4.2.5.课堂批注

查看教师在课堂中的板书及批注留存的图片,并可放大、缩小、删除等。

4.2.4.2.6.课堂查看

4.2.5.应用监控系统

4.2.5.1.应用白名单

系统支持设置信任应用和不信任应用,设置应用的名称、备注、状态等,对于信任的应用,系统可以自由访问,对于不信任的应用,系统会自动报警,生成预警信息。

4.2.5.2.系统监控

4.2.5.3.第三方监控

4.3.统计系统

4.3.1.教学统计

4.3.1.1.学校概况

提供管理者查阅教师、学生、班级等各类数量,以及各个年级各个班的师生比、男女比例、占比,同时可以查看各个班级的学生详单。

4.3.1.2.资源统计

4.3.1.3.课堂统计

4.3.1.4.数据汇总

4.3.2.精准分析系统

主要用于对多个班组织的统一考试的分析,以标准化的试卷评估体系进行试卷评估,得出定量的分析数据。通过对考试信度、效度等试卷分析项目指标的分析,进而评价考试质量,确保测量结果有意义。其结果包括个人分析、班级分析、单科分析、总分分析等,以及试卷知识点分析、题型分析、难易度分析等,同时系统会根据本次成绩自动生成下次考试目标,包括个人各科目标,班级目标等。

4.3.2.1.分析管理

4.3.2.2.数据导入

用excel导入成绩信息,只有分数分析。也可以用excel导入试卷及试题,包括题号、题型、知识点、难易度、分值等。

可以设置三档分数线用来对成绩进行分析,也可以设置各科位次进行排名的分析(如前10名人数,前50名人数),还可以设置平均分的位次进行分析。

4.3.2.3.数据分析

同年级各班平均分的对比统计分析,同班级各科平均分的对比统计分析,同班级各科各档分数线的上线率及详情统计分析,各档上线学生名单查看,班级平均分排名变化轨迹及对比,班级各档上线人数排名轨迹分析及学生名单详情,学生班次校次轨迹变化分析并自动生成下次班次和校次目标,并对目标的达成情况分析。

各班各区间人数统计及人员名单,各科试卷难易度分析、各科试卷题型分析、各科试卷知识点分析,各学科各科知识点得分率分析,各班各题型得分率分析,各班各科每道题得分率分析及单个学生得分情。

各科各档上线率和班级各档上线率统计。

4.3.3.预习统计

4.3.4.作业统计

4.4.微课系统

教师可以自由设定微课存储路径、视频格式、录屏工具栏及摄像头的位置等信息,教师利用系统可以录制微课视频、教师屏幕信息等,还包括截图和导入文件进行录制、批注、添加新页码、设置画笔颜色、画笔粗细等,利用系统打印功能和智能笔在纸上写,内容自动实时同步到系统中形成视频文件。

4.4.1.下载安装

4.4.2.微课录制

导入试卷文档和截图两种形式录制微课,并且系统默认到讲解区域后可随时对讲解区域添加新的一页,并能一键跳转到指定的任何一页,导入之后,点击录制按钮,即可开始进行微课录制,页面会有计时功能,系统会自动录制屏幕动画、声音、头像等,且在录制过程中可随时进行画笔批注、画笔颜色切换等,最后生成微课视频一键上传智慧教学云平台,可以选择上传到哪个科目和哪个章节。

4.4.3.微课工具

工具设置栏一直在主面板显示,无论在哪个功能模块区域,都可以一键设置画笔颜色、画笔粗细、摄像头开关等,无须点击跳转页面去设置。

打印功能,用普通纸张打印后直接进行微课录制,教师一边在普通纸上书写,一边讲解,普通纸上的笔迹则自动实时同步到微课系统固定区域上,录制结束后生成微课视频在微课系统内一键并上传智慧教学云平台,可以选择上传到哪个科目和哪个章节。

4.4.4.系统设置

自定义第三方平台上传接口地址,录制的微课视频和第三方平台进行对接,录制完成后在微课系统内一键上传至第三方平台,可以选择上传到哪个科目和哪个章节。

4.5.直播平台

4.5.1.课程中心

4.5.2.选课中心

4.5.3.教师直播端

4.5.4.学生直播端

学生安装直播端,默认是课程表形式进行展现,每天的课程信息可以根据状态进行筛选,对于进行中的课程可以点击进入直播间,教师开播后,学生端可以实时看到教师桌面并进行视频连线,还包括学生举手、聊天室、作答等。

4.6.教师终端应用

在首页显示工作台模式,集待批作业、待看通知公告、待处理教学教研任务为一个页面,快速处理待办工作。

在我的空间上传资源,并按照各种类别进行筛选,例如教材、章节、文件类型等。

快速发布预习资源给学生,包括音视频、文档、图片等,学生可在其他终端直接打开。自定义选取校本教材并按照章节搜索及显示预览。

作业批注,可以对学生上传答案图片进行手写画笔批注、清空、铅笔、撤销、图片旋转等。可以查看作业报告信息,包括每道题的提交率、正确率、答题平均时长、最短时长、每个学生每道题的得分率、答题时长等。

校本资源库,并可按照教材、章节、资源类型、文件类型、资源名称等进行搜索,同时教师可以收藏资源并可以下载资源到本地。

校本题库,并可按照章节、知识点、教材、题型等多种条件进行筛选,并可以进行收藏。

教师查看通知公告和参与教研活动,系统自动标记为已查看。

教师查看班级错题集,并可以按照班级、章节、知识点、教材、题型等搜索,也可以按照错误率的高低进行排序。

管理学生信息,包括修改学生姓名、修改性别、从班级中移除、重置密码等。

4.7.学生终端应用

4.7.1.学生安卓APP

教师推送课前预习资源进行在线学习,资源包括微课视频、课件PPT、图片、word文档等;学生对教师推送的作业进行作答功能;并且随机分配学生互相批改作业功能;

提供错题集功能。对于答错的所有题目,自动分学科归纳至错题本,推送到个人错题集;学生可以查看错题信息,包括试题答案、解析等,教师在平台上传错题视频讲解,在错题信息页面学生可以在线观看讲解视频。提供错题再练功能,在系统标注本次做错做对功能,如果标注为做对了,那么本道错题自动从错题集中移除;

学生平板移动端观看电子书资源,可按照上架日期和浏览量排序,电子书目录自动生成功能,可以设置白天和夜晚两种阅读模式,可以设置电子书的字体大小、亮度,有5种背景颜色调节和3种翻页方式,音量键翻页和全屏阅读等,学生网页端也可以阅读电子书功能。

在终端软件内的个人中心设置Wi-Fi,调节声音、亮度、上传头像、修改密码等;

4.7.2.学生网页端

学生通过网页进行日常学习活动,包括学生预习导学,查收教师发布的预习资料,包含视频、文档等,并能接收预习作业,提前了解课堂学习内容;作业及辅导系统/学生查收教师发布的课后作业,客观题点选答案,主观题上传图片;AI背诵系统/基于智能语音识别系统对于学生背诵内容识别并评分,学生在网页端查看背诵内容、语音回放;错题集及个性推送系统/收录学生作业错题,并按照学科进行归类,学生在错题练习过程中推送同类试题帮助学生加强训练。

4.7.2.1.学生预习

主要是教师给学生发布资源,用于让学生提前学习课程讲解,方便学生及时获取任课老师发布的学习资料,从而更高效的达成学习目标。

4.7.2.2.选择网课

4.7.2.3.课程中心

4.7.2.4.作业

学生在列表页面点击作业后进入做作业页面,选择题点击选项按钮直接提交,主观题输入文字或上传图片提交。

4.7.2.5.错题集

主要收集指学生做错的试题,及时帮助学生进行错题的巩固与反复练习做到知识点补漏查缺,对学生的薄弱点做到全方位了解。

4.7.2.6.通知公告

用于接收老师及学校发布活动通知与公告,点击后可查看具体活动详情。

5.售后服务

教育信息化不只是硬件设施、网络环境以及软件平台的搭建,更应该有科学合理的理论来指导实践,提高教师有机融合信息技术与学科教学的能力、应用现代教育技术教学的能力。因此,为保证学校的智慧教学的有效应用,发挥其对教学模式与方法变革的作用,需为学校开展智慧教学应用的指导与培训;同时,为保证智慧教学的稳定、持续、可靠应用,需要提供有效的技术支持服务。

5.1.达到目标

1、让教师能够系统了解现代信息化教学理论、教学方法、智慧教学背景下的教研能力、掌握智慧教学各系统的各项功能,能够应用系统备课、授课、组织学生学习,学生熟悉并掌握学习终端的使用,能够用于课前,课中互动,课后等学习活动中。

2、保障系统平台和硬件设备稳定运行,平台教学资源内容阶段更新,确保智慧教学班级正常的常态化教学,逐步建立具有本校特色的校本资源库。

5.2.服务内容

提供学校智慧教学应用培训和技术支持常年跟踪服务工作,根据情况提供全年工作人员驻校服务,工作至少应包括:

5.2.1.整体服务

(1)培训服务

为教师提供整体使用培训,并逐一考核确保每个教师掌握教学系统功能操作并在教学场景使用,随时响应学校要求进行培训,为学生以班级为单位提供应用培训。(附培训考核内容)

(2)模拟实施:服务人员根据学校情况设计培训方案,配合学校需求,为学校老师进行智慧教学系统整体或各模块的技术操作的演示、讲解,并在培训结束后,搭建实际体验场景供教师实践演练,以便教师更快、更好地掌握智慧教学系统的操作。

(3)及时更新系统及新需求:随系统版本的升级,定期进行更新。使用过程中学校有新的需求或建议,综合评估后确实可以帮助学校在教学过程可以更好的使用,进行及时响应。

(4)公开课支持及特色资源定制服务

服务人员配合学校,及时提供公开课贴身跟踪服务,以便解决教师在使用智慧课堂时随时出现的任何问题及保障公开课的顺利开展,具体要求如下:

确定公开课课题:服务人员需辅助授课老师选定公开课课题,并给授课老师制定开课计划表。

教学设计沟通:授课教师出具初版教学设计,服务人员需与科组及授课老师共同备课,理清教学环节,确定最终教案。

特色资源定制开发:服务人员根据学校老师需求,定制学校特色资源。

教师一对一培训:服务人员全程跟踪授课老师,并有针对性地练习使用系统。

开课正式支撑:服务人员在课前一天到现场测试系统环境,正式开课时要在场支撑。

(5)常态课支持服务

①服务人员需与学校老师保持沟通流畅,老师在常态化教学中遇到的问题需及时给予反馈和解决;

②服务人员每周到学校收集老师在常态化教学中认为需改进的功能点建议,并于给予及时反馈;

(6)教学资源更新服务

根据学校使用教材版本,不同学科的学习特点,每学期需对平台、系统、班级、资源库教学资源进行更新,教学资源包括但不限制于视频、音频、文档、图片、动画、试题,并于学期开学前完成资源更新工作。

(7)整体跟踪反馈服务

在服务期内,针对智慧教学系统使用提供持续的跟踪反馈服务,广泛收集教师对于系统使用的认识、评价及建议,并及时给予反馈。

5.2.2.技术支持服务

为智慧课堂项目成立技术支持服务团队,为学校老师使用智慧教学系统中遇到的任何设备故障性问题进行及时排查和处理。

(1)硬件设备日常保障服务

学生终端在使用中提供备机服务,避免因学生终端损坏影响学习进度。驻校人员在校及时解决学生遇到各类问题。

(2)日常巡检服务

为保证系统处于健康运行状态,每半年对系统软、硬件进行巡检,主要从故障检查、能力检查、可用性检查等方面进行。

(3)日常备份服务

为保证数据安全、可靠,工程师每半年对系统数据进行备份,以保证数据的完整性。

(4)系统升级服务

学校老师在使用过程中将有待改进的意见反馈给予服务人员,需根据实际情况对系统进行升级完善,以保证更契合一线老师的教学使用。

(5)系统健康检查服务

每一年对系统的软、硬件进行一次全方面的健康检查,主要从系统的配置、性能、容量三方面进行,包括硬件设备状态、操作系统状态、数据库状态、系统软件使用状态等

第二部分:5G全息智慧教学

6.背景依据

6.1.建设背景

2019年12月07日,河南省教育厅下发《关于推进中小学人工智能教育的通知》(以下简称《通知》)。

《通知》要求极探索人工智能与中小学教育相互赋能、深度融合的路径与方法,推动人工智能全方位赋能学校课堂教学。加快“中小学人工智能教育教学应用实践共同体”建设与研究;加快人工智能与数字校园、智慧校园建设融合发展;

《通知》要求:积极有效开展普惠性教育教学活动,推进人工智能与教育相互赋能,充分利用人工智能技术提升基础教育教学质量;

《建设指标》指出:人工智能教育实验区、实验校具有可开展人工智能教育的课程,包括:基础应用(如:图像识别、文本识别、语音识别等);具有可开展人工智能教育的器材、耗材。且配备种类包括:智能人脸、图像、语音识别系统等感知实验系统,虚拟现实技术(AR、VR等);

为保障实验区、校建设科学、健康、专业化与可持续发展,实验区、校建设工作将引入动态监管机制和退出机制,以每半年为一个周期随机抽查并持续监管;

6.2.项目策略分析

河南省教育厅推进中小学人工智能教育的要求,通过对学校教学应用模式进行系统化研究、探索后,形成融合5G+科技创新的全息技术的虚拟现实教学环境的教育发展新形态。

7.概述和优势

7.1.方案设计理念

5G全息课堂整体架构

5G+全息智慧实训云课堂通过将优质内容数据布置在移动云平台上,利用AI云端分析功能实现对数据资源的分析处理和决策下发,经数据处理中心及5G边缘计算处理后,经5G网络实时、高速与前端智能设备进行交互,实现教学内容数据通过全息投影终端低时延展示。利用全息互动系统,可按照教师教学需求随时调用云平台内容数据,学生通过佩戴VR眼睛,利用全息技术营造出虚拟仿真讲学环境和沉浸式教学体验。

全息智慧教室是通过虚拟现实三维互动式的教学设计,让老师、学生及课件三者充分互动起来,让知识的吸收更加全面、牢固。

通过全息立体展示技术,多维度地呈现知识内容,直观呈现抽象概念。利用虚拟现实技术再现生态情景,调动学生视觉、听觉等多感官参与,给学生以身临其境的感受,从而达到体验式教学的效果。河南移动以创新的教学模式,优化教学、实验环境,突破传统教学模式,提供优质教学辅助。

普通教学全息教学

7.2.方案优势

全息式交互体验——该方案克服传统3D视频无法交互和VR头盔佩戴不适的缺点,通过全息式眼镜和智能交互手柄实现大班交互式教学,让教学内容更加直观,提高师生之间的互动性。

提供海量内容——方案依据教学大纲提供涵盖中小学物理、化学、生物等实验课程。河南移动还有定制开发能力,根据用户的需求开发软件产品。

节省实验成本——该方案通过虚拟技术展示交互性实验,在同一个虚拟环境中可以开展无限种实验,相比传统实验室无需购买和更新实验器材和设备,极大地节约了建设实验室的硬件成本,也将实验的种类变得丰富多样。

降低实验风险——传统实验室中的实验存在一定危险性,操作失误会危及师生的身体健康。全息智慧教室可最大限度的降低实验过程中可能产生的风险,为师生提供安全的实验环境。

7.3.方案建设图

7.3.1.平面设计图

7.3.2.效果图

7.4.硬件介绍

7.4.1.5G全息主机

1)简介

全息智慧教室核心硬件系统5G全息主机是河南移动自主研发的多人交互的虚拟现实系统。该产品具有沉浸式虚拟互动体验,自然的人机交互方式以及亮丽鲜艳的画面表现。轻便易携、快速安装,即装即用,属于便携式的一体化硬件产品。可以为学校教学提供一体化解决方案。

2)优势

多人交互的虚拟体验

采用精确到毫米级别的跟踪系统,跟踪精度高,跟踪范围广,实现多人同时在虚拟场景中进行实时的交互体验,打造全新虚拟体验模式。

极强的沉浸感和真实感

采用具有真实感的实时渲染引擎,完全模拟真实场景,效果逼真,沉浸感强,真实感强。

自然的人机交互方式

采用独立设计的动态跟踪系统,捕捉用户头部、手部的空间位置,用户直接在空气中对眼前的全息图像进行交互,实现更自然的人机交互体验。

亮丽鲜艳的画面表现

自主研发渲染引擎,完美贴合平台软件,打造逼真的虚拟现实效果。

轻便易携、快速安装

整个机身采用一体化设计,设备自身设有移动装置,方便携带,可快速安装。

7.5.资源介绍

河南移动根据教学大纲开发出丰富的教学资源、科普资源。提供的教学资源均经过教学研究中心对教学内容进行重、难、疑点进行筛选与把关,再经过国家权威部门的严格审查,最后通过全息技术与人机交互技术创作而成。

7.5.1.全息物理实验

全息物理实验利用VR虚拟化教学技术,对能量、运动和力、物质、热学、光学、原子、力学、电学等抽像化物理课题,提供了真实可视化的学习平台,并辅以可操作和探究性的虚拟实验,帮助学生切实理解和掌握各类物理学定律。

7.5.2.全息化学实验

全息化学实验为教师和学生提供了与化学教学大纲知识点同步的虚拟现实实验。通过仿真计算呈现实验现象的同时锻炼学生的科学思维和实验探究能力。

7.5.3.全息生物实验

涵盖观察人体生命构成、动植物细胞、生物圈中的植物、生物圈中的人等课程内容。让学生身临其境的观察细胞、病毒、生命物质基础的变化与繁衍。

7.5.4.全息数学课程

全息数学课程是根据普通高中课程标准开发的数学课程资源,包括三角形的构建,三角形的构建、三角形的种类、全集和子集、圆锥体体积、圆锥曲线概述、指数和对数、构建:外公切线、空间两点间距离公式、等差数列的前n项求和等课程内容。

7.5.5.三航国防教育

第三部分:VR创新实验室建设

8.背景

8.1.国家政策背景

随着人类社会加速从工业社会向智能时代迈进,“互联网+”和人工智能正逐渐成为世界各国发展战略的重心,将推动生产生活方式发生深刻变革。作为人才培养的活动,教育也由此面临社会发展和技术进步的双重呼唤。当前,技术赋能已成为教育发展的重要特征,也是新时代教育装备创新的重要命题。

近年来,国家召开了全国教育大会,明确了《中国教育现代化2035》战略部署,印发了《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》,对教育现代化发展路径、基础教育育人方式、教学方式转变等提出了明确的要求。

《2017年教育信息化工作要点》在重点任务中写到“启动基于VR的实验实训平台建设,完成互联网+智慧教育示范基地建设。……不断加强高等教育优质资源建设与应用。遴选一批典型虚拟仿真实验项目,开展虚拟仿真实验共享平台建设。协调有关部门,推动建立部际协同监管机制。”

《2018年教育信息化和网络安全工作要点》工作思路中明确:加快推进示范性虚拟仿真实验教学项目建设,项目运营平台上线运行,认定两批350个项目,形成支撑22个专业类的在线虚拟仿真实验教学项目集成学习环境。……培养提升老师和学生的信息素养。推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。

教育部新高考政策下的《普通高中课程方案》:在“物理、化学、生物”等课程方案的“实施建议”中指出:加强实验室和学科专用教室建设,促进学生实验能力发展重视实验室的硬件配置与建设……在条件允许的情况下改进和提高实验器材的配备标准。

《中小学数字校园建设规范(试行)》再次明确推进:创新创造空间:1、小学提供科学课实验教学空间,支持科学探究实验的开展。2、中学提供理化生实验教学空间,支持理化生课程教学中探究实验的开展。3、配备探究实验管理软件,支持学生实验数据的存储、显示与分析。4、提供适量的创新训练空间,配备训练工具和设备,支持学生在创造中学习。

教育部关于印发《义务教育小学科学课程标准》的通知:要重视实验教学,努力创设适宜的学习环境,促进学生积极参与、主动探究,引导学生做好每一个实验。老师要加强实践探究过程的指导,注重引导学生动手与动脑相结合,增强学生问题意识,培养他们的创新精神和实践能力。……要加大经费投入,保证实验室建设、仪器设施设备和耗材等需要。

2019年2月中共中央办公厅、国务院办公厅印发《加快推进教育现代化实施方案(2018-2022年)》大力推进教育信息化:创新信息时代教育治理新模式,开展大数据支撑下的教育治理能力优化行动,推动以互联网等信息化手段服务教育教学全过程。加快推进智慧教育创新发展,设立“智慧教育示范区”,开展国家虚拟仿真实验教学项目等建设,实施人工智能助推老师队伍建设行动。

2019年6月中共中央国务院发布《中共中央国务院关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》明确要求:优化教学方式。坚持教学相长,注重启发式、互动式、探究式教学,教师课前要指导学生做好预习,课上要讲清重点难点、知识体系,引导学生主动思考、积极提问、自主探究。融合运用传统与现代技术手段,重视情境教学;探索基于学科的课程综合化教学,开展研究型、项目化、合作式学习。

当今教育信息化已经由1.0时代步入快速发展的教育信息化2.0时代,也是我国教育信息化发展的黄金期。新的政策对教育现代化发展路径、基础教育育人方式、教学方式转变等提出了明确的要求。

在教育教学领域,3D和VR技术的应用可以创设自然、直观的学习情景,有效提高教育教学质量,这种学习方式可以很好的激发学生的求知欲和好奇心,有助于培养学生的想象力和深度思考的学习能力。从而使得当下3D学科教室和VR学科教室成为了学校调整教学装备和改变教学方式的优先方案之一。

在全球教育创新的改革中,3D和VR教学已成为一个不容忽视的发展趋势。3D和VR教学作为一种崭新的教育信息化形式,是视听教育的未来发展方向,将开创一个全新的教学模式,带来教学、学习和研究领域的创新。

8.2.方案需求背景

2014年,教育部《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中指出:“各级各类学校要从实际情况和学生特点出发,把核心素养和学业质量要求落实到各学科教学中。”

在当前“十三五”计划中,把最新的信息化技术与学科课程进行高度融合,以促进对学生“核心素养”的培养,具有十分重大的意义。物理、化学、生物是K12阶段的主要理科。其中物理学科的核心素养重点包括“科学思维”、“科学思维实验探究”;化学学科的核心素养重点包括“证据推理与模型认知”、“实验探究与创新意识”;生物学科的核心素养重点也包括“科学探究”。由此清晰可见“实验探究”是理科类学科,核心素养的重中之重。

实验课程是K12理科课堂教学的重要内容。传统实验教学面临很多问题:

2)实验教学没有科学数据分析和指导。目前课堂实验教学采用实验记录的方式进行过程性记录,学生实际实验掌握情况无从得知。

3)实验危险品安全管理问题。保证学生实验的安全性是第一要素。涉及易燃易爆、有毒有害、高温高压、反应周期漫长等实验,难以在课堂上进行呈现和操作;非正规操作由于破坏性大,成本较高,很难展示实验中出现的各种故障现象;没有理想实验环境,高危实验很难呈现和操作。这些给管理带来了很大的成本,难度也很大。

4)实验教学资源不均衡,实验室建设投入不足,导致许多学校没有实验室或没有全科实验室,或者实验设备不足,只能以老师演示的形式进行实验课程,学生真正参与的实验极其有限。

5)传统实验室还存在实验耗材昂贵,某些实验危险性高、微观现象难以观察、实验过程较为复杂、实验破坏性较大、实验环境要求比较极端等问题,传统的实验室条件下无法完成。

所以,学校对能起到辅助和补充教学的理科虚拟实验室需求迫切。虚拟实验作为传统实验的重要辅助教学工具,能够突破客观条件的限制,实现难以完成的实验教学过程,帮助学生获得更近于真实的感性认识,有利于提高学生的学习及创新能力。

目前,市场上专门针对教与学的理科实验少之又少,且大多数以演示型实验为主,缺乏动手操作实验和DIY实验,交互性欠缺。同时,操作复杂,缺乏人性化设计,满足不了辅助实验教学的需求。

基于当前教育发展的现状与未来的方向,学科核心素养为指导,以开放性、探究性、科学性为主要目标,融合全球最新科技与国内教学实际需求,为老师和学生提供3D和VR的理科辅助教学环境与实验探究环境,为信息技术与学科课程整合、以及学科“核心素养”的培养提供了优秀的高度融合解决方案。

9.VR/3D融合创新实验室

9.1.方案概述

VR创新实验室解决方案,以“多一个维度看科学”为核心理念,从教学实践出发,以常态化教学应用为目标,以VR实验室软件为核心,融合显示系统,VR交互系统,VRReady硬件平台等设备,全面实现立体互动式教学,极大提升老师与学生的教学互动性与参与性。

VR创新实验室解决方案充分调动学生多感官参与,让学生对课程知识感兴趣;立体而生动的仿真形象让学生犹如置身其中,乐于去探索;清晰直观的立体化知识,辅助学生构建思维空间,让学生的学习更轻松。

9.2.方案特色

(1)沉浸式教学,激发学生学习兴趣,提高知识学习效率

以最新科技进行融合。为教学打造全新的虚拟空间多媒体应用场景,多维度呈现学习内容,调动学生视觉、听觉、动觉等多感官参与,使抽象的概念和理论更加直观化、形象化,让学生可以沉浸在VR和3D世界中以近距离的立体视角去体验、观察和学习,极大提升课堂老师与学生的教学互动性,提升学生参与感,从而提高知识学习效率。

(2)自主探究,互动式教学,提高学习参与性。

以学科核心素养为指导,以开放性、探究性、科学性为主要目标,为老师和学生提供高自由度的实验和学科场景的探究环境。高度的学科实验交互性,让VR融合创新实验室不只是看看而已,更可以互动其中。更好的帮助学生多角度的探索,掌握知识点,从而有效提高了老师教学质量和学生学习成绩。

(3)融合创新,紧密贴合一线教学需求,科学严谨。

注重信息技术与教育教学的深度融合。通过VR融合技术,打造创新优质学习型课堂。教学内容以常态化教学应用为目标,以教育部新课标课程大纲为参照,从教学实践出发,提供了与国内课程知识点完全对应的同步学科应用和具有二次课件开发能力,科学严谨的学科探究平台。

9.3.教学场景

9.4.方案配置

9.5.方案部署

VR/3D融合创新实验室搭建效果图(如下)

VR/3D融合创新实验室搭建效果

10.方案软件

10.1.软件概述

VR实验室软件是VR融合创新实验室解决方案的核心价值所在,较传统虚拟仿真实验室是跨越维度式的提升,具有高度的仿真性、交互性和沉浸感。

该软件以新课程标准为基准,从教学实践出发,以学科核心素养为指导,以开放性、探究性、科学性为主要目标,注重实验过程的科学性,实验操作的交互性,实验现象和结果的仿真性,实验数据的严谨性。坚持信息技术与教育教学的深度融合,为老师和学生提供了充分辅助教学和学科实验探究的应用场景。

10.2.软件优势

自主探究

以自主性、探究性、智能化为主要特点的VR/3D实验探究平台,为用户提供参数可以任意设置实验环境,基本的实验器材,允许用户自由组合与搭建。系统根据用户搭建的任意场景,结合人机实时交互自动计算出实验的过程和结果。为用户提供真正开放的“实验探究”和“科学探究”的环境,这正是课程改革中核心素养所倡导的,也是VR/3D实验室的核心优势所在。

科学严谨

VR/3D实验室在内容上由出版社与一线老师联合校对,保证内容的科学和严谨;在算法上,采用高精度数据,高阶数值计算,保证运算结果的科学性;无止境的迭代优化,把专家和客户的反馈结果融入循环迭代研发,确保科学严谨与时俱进。

高保真

VR/3D实验室中的场景与模型,以次世代效果为目标。3D对象严格参照现实中的对象进行高精度建模。无论3D结构、纹理、渲染方式均以4K分辨率作为输出标准。实验中的火焰、烟雾、气泡、沉淀等实验现象采用精确计算的与实验数据吻合的三维粒子特效。确保实验场景及模型的高保真及严谨性。

紧密贴合国内教学实际

VR/3D实验室,以教育部新课标为参照,提供了与国内课程知识点完全对应的同步实验;和具有二次课件开发能力的探究实验平台。无论是实验内容本身还是实验器件,都与国内教学实际相吻合,在常态化课堂教学中具有很好的适用性。

全面的教学应用场景

VR/3D实验室,可应用在各种方案中,具有优秀的可扩展能力。可以支持常规多媒体、班班通教学;可以支持智能全息教学、3D显示教学;可以支持虚拟现实高度沉浸感的VR教学以及增强现实的AR场景教学。系统还为未来的新技术保留了扩展接口,保证系统与时俱进的扩展能力。

优秀的跨平台能力

VR/3D实验室,支持Windows、Android、IOS、浏览器。具有全面的跨平台能力。

10.3.技术架构

VR实验室采用国际领先VR引擎,具有优秀的跨平台能力和拓展能力,可实现多种场景教学需求。强大的智能算法引擎,科学严谨的数据计算能力,为教学的常态化应用及课程的二次开发提供强有力支撑。

10.4.软件构成

VR实验室以新课程标准为基准,学科覆盖中学物理、中学化学、中学生物。为老师的学科教学、实验教学提供了优秀的辅助工具,帮助老师提高教学效率;为学生的自主学习、科学探究提供了生动、逼真的学习体验环境,帮助学生提高学习效率。

VR实验室从教学实践出发,以学科核心素养为指导,以常态化教学应用为目标。每个学科由三个核心实验模块构成。自主性、探究性、智能化的VR探究实验平台,与新课程标准知识点同步的VR同步实验,以及帮助提高学生综合实验素养的VR实验对象库。

10.5.软件介绍

10.5.1.高中物理VR实验室软件

物理VR/3D实验室以“核心素养”为指导,为老师和学生提供了与物理教学新课标知识点同步的VR/3D同步实验,以开放环境自由搭建为特点的VR/3D力学探究平台、电学探究平台、光学探究平台,和帮助提高学生综合实验素养的物理实验器材库。

10.5.2.高中物理VR同步实验

高中物理VR同步实验为用户提供了与国家新课程标准知识点同步的VR实验。融合最新科技,呈现高保真的光、声、力、电、能等实验场景,全仿真系统能够实时响应操作并反馈相应现象,同时可以设定指标进行图表化实时呈现,匹配教材实验学习的课前、课中、课后、考前等,也可与传统实验配套使用相辅相成,同步实验操作简单对于复杂实验,难成功的实验能够很好的分析,方便老师教学、备课及复习。

提供与国家课程标准知识点同步的实验

老师可以在上课过程中随时打开软件进行实验讲解,学生可以在课前课后进行实验的预习复习。

实验操作内容与课本保持一致

保证学生在操作实验的同时,清晰了解课本上对实验的介绍。也便于老师直接使用软件进行实验讲解,无须对照课本内容。

任意视角观察实验现象

软件使用全三维立体建模,当老师在操作实验时,可通过任意视角观察实验的现象,在不同的视角中依然可以继续进行实验,帮助老师更轻松的完成实验。

10.5.3.高中物理VR探究平台

10.5.3.1.力学VR探究平台

力学VR探究平台,为老师和学生提供开放性、探究性、科学性的力学实验环境和力学实验器材,老师和学生可根据实验目的自由组合实验器材及调整器材参数。包含了不同的运动对象、辅助对象以及复杂的电磁场环境。平台具有存取功能,方便老师的备课和课堂使用。同时该平台具有强大的表格工具和曲线工具,可通过设置对某些运动对象的某些物理量进行自动记录,并自动生成图像。郑外实验探究平台,为老师和学生提供真正开放的“实验探究”和“科学探究”的环境。

10.5.3.2.电学VR探究平台

高中物理电学VR探究平台,为老师和学生提供开放性、探究性、科学性的电学实验环境和电学实验器材,老师和学生可根据实验目的自由组合实验器材即拿即用,器材参数可根据实验需求自己设定,也可以模拟真实状况。附带数据处理功能,可根据需求使用表格或者曲线显示。课除去繁复的数据统计,曲线分析能更清晰的捕捉突变点,能更好的分析实验现象。

10.5.3.3.光学VR探究平台

高中物理光学VR探究平台,为老师和学生提供开放性、探究性、科学性的光学实验环境和光学实验器材,老师和学生科根据实验目的自由组合实验器材及调整器材参数。

高中物理光学VR探究平台为老师及学生提供了一个简易的光学实验环境,减少环境对光学实验的干扰,追求实现更好的实验现象。利用光学VR探究平台老师或学生可以更便捷快速的搭建出光学探究实验。同时光学VR探究平台还提供了更加便捷的易于操作的实验器材,利于老师或学生对光学试题或考题的探究学习。

可自由搭建、组合任意实验

为老师及学生提供了一个安全、好用的专业实验室。老师可以在探究平台进行备课,制作自己的实验课件,与传统讲解实验相比,方便、快捷又高效。

实验数据实时呈现,科学严谨

通过强大的智能算法引擎,保证了实验反应过程中的数据是根据用户设置的参数及变量实时计算出来的,科学准确。

实时呈现的数据,可有助于老师讲解考试题目,或进行实验的进一步拓展,帮助提高学生的探究能力和学科综合素养。

10.5.3.4.实验器材库

全角度、全三维、可拆分、高保真

实验器材库中的所有实验器材,都可以在各种角度进行观察或学习,全三维立体的观察实验对象,个别重点实验器材可支持拆分学习查看,放大也依然清晰。

详细文字介绍说明实验器材

每个实验器材都提供详细的介绍说明,学生可以通过当前实验器材了解使用方式及注意事项,老师也可以在课中打开实验器材进行讲解。

数量多、覆盖广

实验器材库覆盖了当前学段学科中能用到的全部的实验器材和实验药品,所涵盖的数量和内容比课本上更广,实验器材的介绍和说明也更详细。

10.5.4.高中化学VR实验室软件

10.5.4.1.高中化学VR同步实验

高中化学VR同步实验为用户提供了与国家新课程标准知识点同步的VR/3D实验。内容涵盖高中化学的全部知识点。融合最新科技,以3D视角设计试验场景,有高度的真实性,可与传统实验配套使用相辅相成,同步实验操作简单对于复杂实验,难成功的实验能够很好的分析,为老师的学科教学、实验教学提供了优秀的辅助工具,协助老师让课堂教学更加灵活、生动和高效;为学生的自主学习、实验预习、复习、提供了生动、逼真的学习体验环境,帮助学生增强记忆,提高成绩。

10.5.4.2.化学VR探究平台

化学VR探究平台不仅能以逼真的VR效果呈现实验过程,更能够为老师和学生提供严谨的实验数据。以自主性、探究性、科学性为主要特点的郑外VR实验探究平台,为老师和学生提供可自由组合与搭建的实验器材,老师和学生可以自由调整实验药品的添加量及浓度,并通过平台的实时数据清晰了解实验的过程及结果。既是老师进行教学创作的学科工具,更是学生创新创造能力培养的平台。

通过强大的智能算法引擎,保证了实验反应过程中的数据是根据用户添加的药品及药品浓度、质量实时计算出来的,科学准确。

最全的药品库

提供高中所能使用到的最全的药品库,老师可以根据实验需要自由添加药品,自定义添加用量和反应。

借由软件实现药品库的随拿随用,学校无须担心药品的存储问题;老师无须担心不同状态药品的制取问题。

10.5.4.3.化学VR分子模型库

化学VR分子模型库包含了多种分子、晶体模型,所有模型为3D高精度建模,可通过球棍模型、比例模型以及棒状模型呈现,直观展现分子的立体结构,可以很好分析化学实验中物资的化学式、组成方式、同素异形体和各种化学键。从微观的角度观察各种分子的组成及分析相对应的化学性质。便于老师和学生在同一模块中讲解和学习所需内容。

全角度、全三维、高保真

化学VR分子模型库中的分子模型,都可以在各种角度进行观察或学习,全三维立体的观察实验对象。放大也依然清晰。

模型切换方便简单

化学VR分子模型库中的分子、晶体都包含3种模型:球棍模型、比例模型、棒状模型,支持一键切换,方便老师教学、学生学习。

化学符号、数字标注

化学VR分子模型库中每种模型都会有原子化学符号及数字标注。

10.5.4.4.实验室取用规则

实验室取用规则为老师学生展示在VR视角下规范化、细节化的基本化学实验操作,方便老师学生全方位、多角度地进行观察。

直观性,突破视觉限制

实验室取用规则突破视觉限制,可以多角度地观察实验对象,突出要点,帮助学生对实验室操作方法的学习和掌握。

动态性,突破难点

实验室取用规则用动画方式模拟实验室操作要求,不仅能够有效地突破教学难点,而且能够调动学生的情绪、注意力和兴趣。

10.5.4.5.化学实验用品库

化学实验用品库以提高学生综合实验素养为出发点,通过三维立体的方式全方位呈现化学实验中常用的各种器材和实验药品,可以进行缩放、拆分和360度观察,除配有文字说明用途和注意事项外,还提供了部分器材和试剂的取用规则演示视频,使学生能够直观、立体、全面、系统的熟悉实验器材与试剂,更清晰高效的学习化学实验,能够促使学生提升对于实验器材的科学认知,避免因使用不当发生危险以及造成实验数据错误。

实验用品库中的所有实验器材,都可以在各种角度进行观察或学习,全三维立体的观察实验对象,个别重点实验器材可支持拆分学习查看,放大也依然清晰。

每个实验器材都提供详细的介绍说明,学生可以通过介绍学生当前实验器材的使用方式及注意事项,老师也可以在课中打开实验器材进行讲解。

实验用品库覆盖了当前学段学科中能用到的全部的实验器材和实验药品,所涵盖的数量和内容比课本上更广,实验器材的介绍和说明也更详细。

10.5.5.高中生物VR实验室软件

生物VR/3D实验室以“核心素养”为指导,为老师和学生提供了与生物新课程标准知识点同步的VR/3D同步实验,和帮助提高学生综合实验素养的人体探秘、微眼万千、实验对象库。

10.5.5.1.高中生物VR同步实验

生物VR同步实验为用户提供了与国家新课程标准知识点同步的VR实验。内容涵盖高中生物的全部知识点。融合最新科技,以3D视角设计试验场景,有高度的真实性,可与传统实验配套使用相辅相成,同步实验操作简单对于复杂实验,难成功的实验能够很好的分析。方便老师教学、备课及复习。同时试验周期短,实验准备简单。解决传统生物实验,实验周期长操作繁复难重做的问题。

10.5.5.2.微眼万千

提供高清显微镜图。内容分为动物学、植物学、生理学、微生物四大模块,覆盖初中时期所能接触到的所有显微镜图,微眼万千平台以高清的、全面的、真实的视角为老师和学生呈现了各种细胞在显微镜下的结构状态,能有效的帮助老师和学生了解学习细胞结构。

微眼万千覆盖了当前学段学科中能用到的全部的生物细胞永久切片,所涵盖的数量和内容比课本上更广。

微眼万千中的生物细胞永久切片全部是高精度建模,真实的还原了现实中的生物细胞。

多视角观察

微眼万千中的生物细胞永久切片可以显微视角观察,支持切片上下左右自由移动及放大缩小。并且可以切换全景图视角,整体进行观察切片。

10.5.5.3.人体探秘

人体探秘模块,通过科技技术,将结构复杂的运动系统、生涩难懂的呼吸系统、消化系统等9大人体系统呈现出来,有效的解决了生物人体教学过程中的取材困难问题。通过人体探秘平台学生可以更加直观、立体的学习人体的各大系统及器官结构,帮助学生更好的学习记忆。

全角度、全三维

人体探秘中的模型,都可以在各种角度进行观察或学习,全三维立体的观察实验对象。

可拆分,支持放大缩小

重点系统可支持拆分学习查看,放大缩小也依然清晰。

高保真、高清晰

人体模型,以次世代效果为目标。对象严格参照现实中的对象进行高精度建模。无论结构、纹理、渲染方式均以4K分辨率作为输出标准。

10.5.5.4.进化树

对象库中的进化树板块,对教材中的内容进行了还原,每一个物种都包含了多个高精度的模型,模型配有动画,可以让学生更方便的学习该物种内容。

进化树中的模型,都可以在各种角度进行观察或学习,全三维立体的观察实验对象。放大也依然清晰。

进化树中覆盖了从低等到高等、从水生到陆生的多种生物模型。而且重点物种里包含多种重要的生物的模型,方便老师教学和学生学习观察。

进化树中的模型以次世代效果为目标。对象严格参照现实中的对象进行高精度建模。无论结构、纹理、渲染方式均以4K分辨率作为输出标准。并且,软件动画模拟出生物运动的现实场景,便于学生更好的观察学习。

10.5.5.5.生物实验对象库

生物实验对象库以提高学生综合实验素养为出发点,通过三维立体的方式全方位呈现实验中常用的实验器材、实验药品和生物模型,同时详细的介绍了实验用品的属性,对于部分实验用品,模型提供拆解功能,可以让学生更好的了解所使用的物品。对象库中的进化树板块,对教材中的内容进行了还原,每一个物种都包含了多个高精度的模型,模型配有动画,可以让学生更方便的学习该物种内容。对象库同时包含了微观世界,人眼难以观察到的对象,我们在这里为学生呈现。

实验用品库覆盖了当前学段学科中能用到的全部的实验器材和生物对象,所涵盖的数量和内容比课本上更广,实验器材的介绍和说明也更详细。

10.6.方案硬件

10.6.1.显示系统

交互一体机、交互式电子白板、电脑、电视、音箱和网络传输等多项功能于一身的多媒体教学演示与操作平台。其具有以下特点:

(1)支持标准交互一体机的所有功能

(2)支持灵活满足课堂教学需求

11.实施方案

11.1.方案施工及部署

对于VR融合创新实验室解决方案的施工及部署。我们会根据用户的实际硬件环境及网络环境,选取最优效、切实可行的项目工程部署方案。

11.2.应用培训

我们为客户提供以下培训服务:

本次培训的重点突出“有针对性的需求培训”特色,将突出前沿性、创新性和研究性内容,力求老师充分意识VR实验室的教学意义及熟练掌握课程二次开发能力。

具体培训内容如下:

1)VR实验室的组成及硬件设备的基本操作原理、调试、操作使用和保养维护。(VR交互系统、显示系统等)

2)VR实验室软件产品的培训服务。向老师提供产品的标准功能讲解、操作使用及练习。

3)VR实验室在学科教学中的应用及课件制作、管理。

4)问题解答。对培训过程中老师提出的功能上的疑问、使用过程中如何结合实际教学使用操作等问题进行答疑互动。

12.技术服务

12.1.升级与维护

我们不断完善产品体验及服务,对产品进行定期升级优化。并及时向用户通报软件升级情况。用户可根据自身需求,选择相应软件版本升级。我们也会提供最及时的软件升级支持服务。

12.2.故障与技术支持

2)定期巡检

3)远程维护

根据用户反馈的软件使用问题,经用户许可,可通过网络接入方式进入用户系统中,直接对用户系统进行诊断分析及维护服务。

4)电子邮件、传真服务

用户的技术或非技术问题及建议或投诉,都可以通过电子邮件、传真方式发送给公司的技术支持部门,公司会设立专人阅读并及时给与答复。

5)现场支持

针对比较复杂的问题及技术需求。公司会安排专业技术人员来到用户现场,进行实地故障排除及问题解决。

THE END
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3.教育数字化转型背景下中小学校智慧校园建设的思考目前已建成的中小学智慧校园普遍具有以下特点 基础设施完善:智慧校园建设注重基础设施的建设,包括校园网络覆盖、多媒体教室、电子白板、智能校园卡等,确保教师和学生可以灵活地使用教育技术。 教学和学习的数字化:智慧校园注重将信息技术应用于教学和学习过程中,通过数字教材、在线教学平台、虚拟实验室等,提供多样化的学习资https://www.wuhaneduyun.cn/index.php?r=space/person/blog/view&sid=c732182de6cb443abb9f5e7543079a9a&id=1617360475
4.智慧教育示范区创建工作管理系统汉阳区教育局从智慧环境、智慧教学、智慧管理、智慧评价、智慧生活、智慧文化等六个方面推进智慧校园建设。汉阳区已建成12间5G虚拟实验室、30间智慧教室、20间人工智能教室、13个初中理化生实验智能化标准考场、14间智慧图书馆,94%的中小学建有创客教室或STEAM教室,每所学校至少有一个微格电子书包录播室。同时,汉阳区https://www.whebd.cn/index.php?r=zqs/index/info&id=163
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