1.本发明涉及智慧教学技术领域，具体为一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统及使用方法。
背景技术：[0002]“三个课堂”分别指专递课堂、名师课堂和名校网络课堂。
[0003]
专递课堂：强调专门性，主要针对农村薄弱学校和教学点缺少师资、开不出开不足开不好国家规定课程的问题，采用网上专门开课或同步上课、利用互联网按照教学进度推送适切的优质教育资源等形式，帮助其开齐开足开好国家规定课程，促进教育公平和均衡发展。
[0004]
名师课堂：强调共享性，主要针对教师教学能力不强、专业发展水平不高的问题，通过组建网络研修共同体等方式，发挥名师名课示范效应，探索网络环境下教研活动的新形态，以优秀教师带动普通教师水平提升，使名师资源得到更大范围共享，促进教师专业发展。
[0005]
名校网络课堂：强调开放性，主要针对有效缩小区域、城乡、校际之间教育质量差距的迫切需求，以优质学校为主体，通过网络学校、网络课程等形式，系统性、全方位地推动优质教育资源在区域或全国范围内共享，满足学生对个性化发展和高质量教育的需求
[0006]
随着科学技术的发展，信息化产品越来越多的应用到生活的方方面面，这一段时期，教育信息化进程也在快速推进，“三通两平台”、“一师一优课、一课一名师”、“一校带多校、一校带多点”、“优质学校带薄弱学校，优秀教师带普通教师”、“教学点数字教育资源全覆盖”等新型应用方式蓬勃发展，国家教育部明确了实现教育均衡化的主要工作目标，在充分利用前期阶段积累的建设成果的同时，将远程授课、结对帮扶、平台化调度管理、区域化范围覆盖等作为主要的实现方式。
[0007]
现有技术中，如中国专利号为：cn 101154320a的“电子课堂互动教学平台系统”，其包括：课堂教学资源库、课堂教学平台、课堂教学界面、课堂教学功能模块、教师备课系统、资源共享。由课堂教学资源库向课堂教学平台提供教学资源，教师和学生通过登陆课堂教学平台进入各自的课堂教学界面：教师界面、学生界面和演示界面；教师通过教师教学界面中的教学模块、学生管理、辅助功能三个模块进行教学管理。教师备课系统为教师新增或编辑教学资源并确定教学方案。课堂教学资源库通过互联网可与网络资源进行资源共享，家长通过资源共享获得学生学习记录和教师教学记录。由上述各项组成的电子课堂，实现互动教学。
[0008]
但现有技术中，三个课堂系统作为区域教育资源公共服务体系的重要组成，因此要确保三个课堂系统建设的整体性，现信息化设备品牌繁多、类型众多带来的使用难、维护难的问题，无法快速地将教育信息化前期的建设成果转化为使用成果，同时造成了一定的资产闲置和浪费。
[0009]
所以我们提出了一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统及使用方法，以便于解决上述中提出的问题。
技术实现要素：[0010]
本发明的目的在于提供一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统及使用方法，以解决上述背景技术提出的现信息化设备品牌繁多、类型众多带来的使用难、维护难的问题，无法快速地将教育信息化前期的建设成果转化为使用成果，同时造成了一定的资产闲置和浪费的问题。
[0011]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，包括管理层、应用层、能力层、基础层和教室前端集；所述应用层包含三个不同应用系统，分别为专递课堂系统、名师课堂系统和名校网络课堂系统，且专递课堂系统、名师课堂系统和名校网络课堂系统内均包括教室前端集，所述教室前端集由协作平板、显示屏、高清录播主机、高清互动终端、云台摄像机、4k枪机、音频套装组成；
[0012]
所述管理层用于所述专递课堂系统、名师课堂系统和名校网络课堂系统应用的调度；
[0013]
所述能力层用于解析来自所述基础层的传输数据以转化成音频信息；
[0014]
所述基础层支持公有云/私有云混合部署，满足日常门户访问、计划性工作、特殊场景下大容量并发的业务承载；其中一个所述应用系统中的教室前端集可依次通过基础层和能力层与另一个应用系统中的教室前端集无线连接；
[0015]
所述专递课堂系统、名师课堂系统和名校网络课堂系统中均包括一个主讲教室、一个或多个听课教室，且每个主讲教室和听课教室内均设有所述教室前端集；
[0016]
所述专递课堂系统具有显示建设情况、课程表、数据统计信息的门户界面；
[0017]
所述名师课堂系统用于为用户打造常态化的网络空间教研室，且其主讲教室内配置双显示系统，可由电视机、触控一体机、投影设备进行组合；
[0018]
所述名校网络课堂系统用于由学校依据自身具备的优质教师资源、特色课程资源，向管理申请后在平台中开通本校的主讲课堂。
[0019]
优选的，所述基础层支持对接多品牌、不同种类的音视频设备，根据用户需要进行二次开发定制，实现对不同设备的监控、管理、调度的应用需求。
[0020]
优选的，所述基础层支持互联网、城域网、个人端移动网络、3g/4g/5g覆盖，满足不同网络环境下的接入、访问、交互的使用需求。
[0021]
优选的，所述门户界面包含系统部署情况分布图，以区域地图为基础，结合主讲教室、听课教室的分布情况，展示区域专递课堂的部署情况和系统建设情况、开课情况、人员参与情况的相关数据。
[0022]
优选的，所述名师课堂系统包括由创建人提出建所述设网络教研室申请，经由管理员审批通过后开通的名师工作室/研修共同体。
[0023]
优选的，所述网络教研室可提供关于名师课堂相关优质资源的分享，其成员可发表教育教学有关的文章、可上传优秀教学资源，所述成员可上传所录制的微课、优课、点播资源，且其它成员可对资源进行在线观看，资源下载、发表评论操作。
[0024]
一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，包括以下内容：
[0025]
s1、所述主讲教室作为资源输出教室，配置关键机位的自动跟踪以及高灵敏度的拾音设备，能够同时进行远程音视频交互、简单画面合成、简单图像导播、资源推流多项业务，并提供简便高效的课堂控制手段；
[0026]
s2、所述听课教室作为资源接收教室，配置单机位的高清摄像机以及高灵敏度的拾音设备，以能够进行远程音视频交互业务为主，设备画面和音频开关策略由主讲教室进行远程控制；
[0027]
s3、将管理机构、学校、年级、班级、科目、教师的数据进行录入管理，并将相关信息进行关联，形成完整的系统组织数据；
[0028]
s4、依据登入系统的用户的不同身份，给予不同的权限配置，形成完整的账号权限体系；
[0029]
s5、根据开展的课堂类型及授课情况，选择专递课堂/名师课堂/名校网络课堂的显示/音频策略；
[0030]
s6、为用户提供远程巡课的便捷通道，用户可利用所述巡课通道实时的对区域内正在进行的专递课堂、名师课堂、名校网络课堂进行远程的巡视和观摩，并提供单屏/双屏/多屏的布局显示。
[0031]
优选的，所述专递课堂中的显示/音频策略包括以下内容：
[0032]
s101、正常授课：默认主讲教室打开麦克风，显示所述主讲教室实时画面和所述主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风；
[0033]
s102、教师点名：默认主讲教室打开麦克风，点名教室内显示所述主讲教室实时画面、主讲教室中的黑板画面和点名教室画面，并关闭非所述点名教室内所有听讲教室麦克风，显示主讲教室实时画面和主讲教室中的黑板画面。
[0034]
优选的，所述名师课堂中的显示/音频策略包括以下内容：
[0035]
s110、在线交流：互动主持人可关闭活动、关闭活动入口、关闭成员麦克风、设置画面组合以及显示内容；
[0036]
s111、成员发言：发言者可通过web界面的申请发言按钮申请发言，经主持人批准后，开始发言；其他团队成员可以通过文字聊天进行在线聊天交流；
[0037]
s112、主持人发言：可分别共享本地的屏幕、应用程序、浏览器；共享本地电脑中储存的视频资源；可打开或者关闭平台直播；打开或者关闭平台录制。
[0038]
优选的，所述名校网络课堂中的显示/音频策略包括课程直播和课程录播两种方式，且均为默认主讲教室打开麦克风，显示所述主讲教室实时画面和所述主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风。
[0039]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0040]
本发明中核心系统通过开放数据接口，与已有的教育资源公共服务平台进行无缝对接，避免了因品牌诸多、产品类型复杂、技术上难以兼容和互通的情况，给区域上统一监管带来很大难度，进而影响系统的使用、推进、运维、管理等问题，平台支持标准化协议接入、多种标准化协议混合接入，实现针对标准化音视频互动硬件设备、软件系统的全面兼容，又三个课堂中的互联网穿越模块，基于音视频融合云的技术，通过三个课堂应用管理平台的远程调度和控制，结合多点交互模块的承载功能，提高三个课堂系统的易用性，扩大了专递课堂、名师课堂的覆盖范围。
附图说明
[0041]
图1为本发明一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的框图；
[0042]
图2为本发明一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法的流程图。
[0043]
图中：
[0044]
1、管理层；2、应用层；3、能力层；4、基础层；5、室前端集；50、专递课堂系统；51、名师课堂系统；52、名校网络课堂系统。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，包括管理层1、应用层2、能力层3、基础层4和教室前端集5；应用层2包含三个不同应用系统，分别为专递课堂系统50、名师课堂系统51和名校网络课堂系统52，且专递课堂系统50、名师课堂系统51和名校网络课堂系统52内均包括教室前端集5，教室前端集5由协作平板、显示屏、高清录播主机、高清互动终端、云台摄像机、4k枪机、音频套装组成。三个课堂系统以三个课堂应用管理平台为核心。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。
[0047]
其中，管理层1用于专递课堂系统50、名师课堂系统51和名校网络课堂系统52应用的调度。能力层3用于解析来自基础层4的传输数据以转化成音频信息。
[0048]
另外，基础层4支持公有云/私有云混合部署，满足日常门户访问、计划性工作、特殊场景下大容量并发的业务承载；其中一个应用系统中的教室前端集5可依次通过基础层4和能力层3与另一个应用系统中的教室前端集5无线连接；基础层4支持对接多品牌、不同种类的音视频设备，根据用户需要进行二次开发定制，实现对不同设备的监控、管理、调度的应用需求。基础层4支持互联网、城域网、个人端移动网络、3g/4g/5g覆盖，满足不同网络环境下的接入、访问、交互的使用需求。避免因品牌诸多、产品类型复杂、技术上难以兼容和互通的情况，给区域上统一监管带来很大难度，进而影响系统的使用、推进、运维、管理等。
[0049]
音视频交互协议建议采用h.323协议标准、sip协议标准和webrtc协议标准。
[0050]
h.323协议是由国际电信联盟电信标准化部门提出的基于ip网络多媒体标准协议。
[0051]
sip协议标准是由因特网工程任务组制定的多媒体通信协议，实现基于因特网的多媒体通信系统。
[0052]
webrtc协议标准实现基于网页的在线音视频交互应用。三个协议均为国际标准音视频互动协议，被主流厂家广泛采用，并且很多主流产品均支持多个标准协议的混协议接入。
[0053]
视频编码协议:采用h.263、h.263+、h.264、h.264hp等。
[0054]
音频编码协议:支持g.711、g.722、g.722.1、g.722.1c、aac-ld等。
[0055]
课件传输协议：采用h.239双流协议作为教学过程当中课件与视频信号传输的协议。
[0056]
专递课堂系统50、名师课堂系统51和名校网络课堂系统52中均包括一个主讲教室、一个或多个听课教室，且每个主讲教室和听课教室内均设有教室前端集5。
[0057]
其中，专递课堂系统50具有显示建设情况、课程表、数据统计信息的门户界面。门户界面包含系统部署情况分布图，以区域地图为基础，结合主讲教室、听课教室的分布情况，展示区域专递课堂的部署情况和系统建设情况、开课情况、人员参与情况的相关数据。
[0058]
名师课堂系统51用于为用户打造常态化的网络空间教研室，且其主讲教室内配置双显示系统，可由电视机、触控一体机、投影设备进行组合；名师课堂系统51包括由创建人提出建设网络教研室申请，经由管理员审批通过后开通的名师工作室/研修共同体。网络教研室可提供关于名师课堂相关优质资源的分享，其成员可发表教育教学有关的文章、可上传优秀教学资源，成员可上传所录制的微课、优课、点播资源，且其它成员可对资源进行在线观看，资源下载、发表评论操作。
[0059]
三个课堂教室端环境条件，如表1所示；
[0060]
表1三个课堂教室端环境条件详情表
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[0065]
[0066]
[0067][0068]
三个课堂网络设计，如表2所示；
[0069]
表2三个课堂网络设计详情表
[0070]
[0071]
[0072][0073]
名校网络课堂系统52用于由学校依据自身具备的优质教师资源、特色课程资源，向管理申请后在平台中开通本校的主讲课堂。
[0074]
一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，包括以下内容：
[0075]
步骤一、主讲教室作为资源输出教室，配置关键机位的自动跟踪以及高灵敏度的拾音设备，能够同时进行远程音视频交互、简单画面合成、简单图像导播、资源推流多项业务，并提供简便高效的课堂控制手段；
[0076]
步骤二、听课教室作为资源接收教室，配置单机位的高清摄像机以及高灵敏度的拾音设备，以能够进行远程音视频交互业务为主，设备画面和音频开关策略由主讲教室进行远程控制；
[0077]
步骤三、将管理机构、学校、年级、班级、科目、教师的数据进行录入管理，并将相关信息进行关联，形成完整的系统组织数据。
[0078]
步骤四、依据登入系统的用户的不同身份，给予不同的权限配置，形成完整的账号权限体系。
[0079]
步骤五、根据开展的课堂类型及授课情况，选择专递课堂/名师课堂/名校网络课堂的显示/音频策略。
[0080]
(1)专递课堂中的显示/音频策略包括以下内容：
[0081]
a.正常授课：默认主讲教室打开麦克风，显示主讲教室实时画面和主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风。
[0082]
b.教师点名：默认主讲教室打开麦克风，点名教室内显示主讲教室实时画面、主讲教室中的黑板画面和点名教室画面，并关闭非点名教室内所有听讲教室麦克风，显示主讲教室实时画面和主讲教室中的黑板画面。
[0083]
(2)名师课堂中的显示/音频策略包括以下内容：
[0084]
a.在线交流：互动主持人可关闭活动、关闭活动入口、关闭成员麦克风、设置画面组合以及显示内容。
[0085]
b.成员发言：发言者可通过web界面的申请发言按钮申请发言，经主持人批准后，开始发言；其他团队成员可以通过文字聊天进行在线聊天交流。
[0086]
c.主持人发言：可分别共享本地的屏幕、应用程序、浏览器；共享本地电脑中储存的视频资源；可打开或者关闭平台直播；打开或者关闭平台录制。
[0087]
(3)名校网络课堂中的显示/音频策略包括课程直播和课程录播两种方式，且均为默认主讲教室打开麦克风，显示主讲教室实时画面和主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风。
[0088]
步骤六、为用户提供远程巡课的便捷通道，用户可利用巡课通道实时的对区域内正在进行的专递课堂、名师课堂、名校网络课堂进行远程的巡视和观摩，并提供单屏/双屏/多屏的布局显示。
[0089]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，其特征在于，包括管理层(1)、应用层(2)、能力层(3)、基础层(4)和教室前端集(5)；所述应用层(2)包含三个不同应用系统，分别为专递课堂系统(50)、名师课堂系统(51)和名校网络课堂系统(52)，且专递课堂系统(50)、名师课堂系统(51)和名校网络课堂系统(52)内均包括教室前端集(5)，所述教室前端集(5)由协作平板、显示屏、高清录播主机、高清互动终端、云台摄像机、4k枪机、音频套装组成；所述管理层(1)用于所述专递课堂系统(50)、名师课堂系统(51)和名校网络课堂系统(52)应用的调度；所述能力层(3)用于解析来自所述基础层(4)的传输数据以转化成音频信息；所述基础层(4)支持公有云/私有云混合部署，满足日常门户访问、计划性工作、特殊场景下大容量并发的业务承载；其中一个所述应用系统中的教室前端集(5)可依次通过基础层(4)和能力层(3)与另一个应用系统中的教室前端集(5)无线连接；所述专递课堂系统(50)、名师课堂系统(51)和名校网络课堂系统(52)中均包括一个主讲教室、一个或多个听课教室，且每个主讲教室和听课教室内均设有所述教室前端集(5)；所述专递课堂系统(50)具有显示建设情况、课程表、数据统计信息的门户界面；所述名师课堂系统(51)用于为用户打造常态化的网络空间教研室，且其主讲教室内配置双显示系统，可由电视机、触控一体机、投影设备进行组合；所述名校网络课堂系统(52)用于由学校依据自身具备的优质教师资源、特色课程资源，向管理申请后在平台中开通本校的主讲课堂。2.根据权利要求1所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，其特征在于，所述基础层(4)支持对接多品牌、不同种类的音视频设备，根据用户需要进行二次开发定制，实现对不同设备的监控、管理、调度的应用需求。3.根据权利要求1所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，其特征在于，所述基础层(4)支持互联网、城域网、个人端移动网络、3g/4g/5g覆盖，满足不同网络环境下的接入、访问、交互的使用需求。4.根据权利要求1所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，其特征在于，所述门户界面包含系统部署情况分布图，以区域地图为基础，结合主讲教室、听课教室的分布情况，展示区域专递课堂的部署情况和系统建设情况、开课情况、人员参与情况的相关数据。5.根据权利要求1所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，其特征在于，所述名师课堂系统(51)包括由创建人提出建所述设网络教研室申请，经由管理员审批通过后开通的名师工作室/研修共同体。6.根据权利要求5所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统及使用方法，其特征在于，所述网络教研室可提供关于名师课堂相关优质资源的分享，其成员可发表教育教学有关的文章、可上传优秀教学资源，所述成员可上传所录制的微课、优课、点播资源，且其它成员可对资源进行在线观看，资源下载、发表评论操作。7.一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，其特征在于，使用了上述权利要求1-6中任一项所述的一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统，包括以下内容：
s1、所述主讲教室作为资源输出教室，配置关键机位的自动跟踪以及高灵敏度的拾音设备，能够同时进行远程音视频交互、简单画面合成、简单图像导播、资源推流多项业务，并提供简便高效的课堂控制手段；s2、所述听课教室作为资源接收教室，配置单机位的高清摄像机以及高灵敏度的拾音设备，以能够进行远程音视频交互业务为主，设备画面和音频开关策略由主讲教室进行远程控制；s3、将管理机构、学校、年级、班级、科目、教师的数据进行录入管理，并将相关信息进行关联，形成完整的系统组织数据；s4、依据登入系统的用户的不同身份，给予不同的权限配置，形成完整的账号权限体系；s5、根据开展的课堂类型及授课情况，选择专递课堂/名师课堂/名校网络课堂的显示/音频策略；s6、为用户提供远程巡课的便捷通道，用户可利用所述巡课通道实时的对区域内正在进行的专递课堂、名师课堂、名校网络课堂进行远程的巡视和观摩，并提供单屏/双屏/多屏的布局显示。8.根据权利要求7所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，其特征在于，所述专递课堂中的显示/音频策略包括以下内容：s101、正常授课：默认主讲教室打开麦克风，显示所述主讲教室实时画面和所述主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风；s102、教师点名：默认主讲教室打开麦克风，点名教室内显示所述主讲教室实时画面、主讲教室中的黑板画面和点名教室画面，并关闭非所述点名教室内所有听讲教室麦克风，显示主讲教室实时画面和主讲教室中的黑板画面。9.根据权利要求7所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，其特征在于，所述名师课堂中的显示/音频策略包括以下内容：s110、在线交流：互动主持人可关闭活动、关闭活动入口、关闭成员麦克风、设置画面组合以及显示内容；s111、成员发言：发言者可通过web界面的申请发言按钮申请发言，经主持人批准后，开始发言；其他团队成员可以通过文字聊天进行在线聊天交流；s112、主持人发言：可分别共享本地的屏幕、应用程序、浏览器；共享本地电脑中储存的视频资源；可打开或者关闭平台直播；打开或者关闭平台录制。10.根据权利要求7所述的基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统的使用方法，其特征在于，所述名校网络课堂中的显示/音频策略包括课程直播和课程录播两种方式，且均为默认主讲教室打开麦克风，显示所述主讲教室实时画面和所述主讲教室中的黑板画面，并关闭所有听讲教室麦克风。
技术总结本发明公开了一种基于屏联网的三个课堂智慧校园信息交互系统及使用方法，包括管理层、应用层、能力层、基础层和教室前端集。本发明中核心系统通过开放数据接口，与已有的教育资源公共服务平台进行无缝对接，避免了因品牌诸多、产品类型复杂、技术上难以兼容和互通的情况，平台支持标准化协议接入、多种标准化协议混合接入，实现针对标准化音视频互动硬件设备、软件系统的全面兼容，同时三个课堂中的互联网穿越模块，基于音视频融合云的技术，通过三个课堂应用管理平台的远程调度和控制，结合多点交互模块的承载功能，提高三个课堂系统的易用性，扩大了专递课堂、名师课堂的覆盖范围。扩大了专递课堂、名师课堂的覆盖范围。扩大了专递课堂、名师课堂的覆盖范围。
技术研发人员：刘晓阳 闻敏 汤骁 郭艳 刘志立 韩文骐 陈远凡 资夏米
受保护的技术使用者：哈尔滨乐宿互联网科技有限公司
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/5
